蒸汽計量技術在鍋爐中的作用

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采油工業中用到的蒸汽在實際的計量過程中存在一定的困難，主要在于蒸汽的流量與其干度、壓力、溫度等條件關系，不同條件下，流量的計量會產生較大的誤差，另一方面，即使在測量技術得到突破的情況，測量儀表相對復雜、價格昂貴、體積龐大等因素也會制約其在實際生產中的推廣應用，難以取代目前的測量方法—測蒸汽量轉化為測水量。所以，我們認為：蒸汽計量技術的研究方向是一方面結合科研院所進行理論方面的研究，另一方面是推進蒸汽計量儀表的小型化和廉價化。并且重點應為后者。

1.干度測量的理論研究

熱平衡法測量注汽井井口蒸汽干度差壓式孔板測量蒸汽干度的方法是測量鍋爐出口蒸汽干度的可靠和低成本的手段。在國外注汽鍋爐上已廣泛采用，在國內也正在推廣應用。從鍋爐至注汽井一般幾百至幾千米的注汽管線。在鍋爐出口蒸汽干度已知的條件下，用熱平衡方法測注汽井井口的蒸汽干度是最經濟有效的方法。特油公司所開采的稠油油藏深度大多在數百米以至千米以上。采油用的注入蒸汽壓力在5.0-20.0MPa，蒸汽的干度在40％-90％之間，屬于高壓、高含汽率的汽-水兩相流。雖然在對兩相流研究的科學文獻中，屬于這一范圍的文獻較為缺乏，但理論分析表明，高壓和較高含汽率的汽水兩相注要比低壓、低含汽率的汽水兩相流更易測量。

2.計量的自動化控制方面的研究與應用

在國內目前還沒有成型的且比較簡單有效的對蒸汽流量進行測量的裝置，而主要是對蒸汽干度的測量方面的應用。在特油公司大三站8#爐得以實現。其工作原理如下：（1）鍋爐干度控制的實現在鍋爐給水匯管、鍋爐出口分別安裝電導率儀，采集給水、爐水的電率，給水電導率和爐水電導率以4-20mA直流電流信號進入PLC的輸入模塊，經過PLC內部運算模塊計算出蒸汽的干度（X=（b-a）ⅹ100%,其中X為蒸汽干度，a為給水電導率、b為爐水電導率）。此計算出的干度值進入靜校正模塊，與標準的化學測試法測得的蒸汽干度值校正，校正后的干度值作為干度測量值（過程值）。從微機終端設定的蒸汽干度作為給定值。PLC將測量值和給定值進行運算，經PLC的輸出模塊輸出調節信號，在火量相對穩定的情況下，對水量進行適當調節，控制柱塞泵變頻器來調節柱塞泵的排量，以達到恒干度閉環控制的目的。當調節水量無法滿足控制需要量，即水量在最大或最小長時間運行，再調節火量進行控制。即為主調水、副調火的自動控制模式。當鍋爐在點爐或運行過程中，通過PLC軟件控制主燃閥的打開與關閉。當主燃閥打開時，累積鍋爐產汽量，關閉時停止累積產汽量。（2）干度自控系統的功能蒸汽干度的設定值、干度上限報警值、干度下限報警值的設定和修改都是在微機終端上完成的，但進行這些操作必需輸入正確的口令才能進行。當干度自動控制系統有故障時，可在微機終端上手動設定干度值，即設定柱塞泵變器的頻率，此項控制為開環控制，不能自動調節蒸汽干度，需人為干預來調節柱塞泵的排量，從而使蒸汽干度控制在合理的范圍內。燃料壓力基本穩定后，30分鐘（時間可調）內達到設定值（一般為80%），控制精度為1%。蒸汽干度高報警信號為超限停爐信號，蒸汽干度低報警信號不作為超限停爐信號。但有聲、光報警提示。鍋爐控制柜、微機終端、上位機都同時以聲、光方式報警。通過操作微機終端、上位可消除聲音報警，光報警不能人為消除，只有報警故障消除后才能自動復位。結論鍋爐的點爐、運行及停爐由PLC實行全過程自動控制，無需人工手動／自動切換。目前該技術的應用比較穩定，運行良好，節省了人力、物力。蒸汽計量技術科技含量高，國內外沒有現成的經驗，我們將繼續探索蒸汽計量技術的理論研究，使蒸汽計量技術在生產中得到廣泛的應用。

作者：左萬戩單位：中油遼河油田公司特種油開發公司