CN112179687A - 分离装置的能耗测试方法及分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种分离装置的能耗测试方法及分离装置，该方法包括：获取所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值，分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值，出口端的出口压力损失值，根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率，根据反平衡能量效率确定所述分离装置的能耗水平，能够准确获取分离装置的能耗水平，为分离装置的生产提供重要依据。
Description
技术领域
本发明实施例涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种分离装置的能耗测试方法及分离装置。
背景技术
石油是一种重要的不可在生能源，如何提高石油开采的效率，成为一项重要的研究内容。
从地下开采出的油气(气液混合物)需要经过分离，将油气分开，以达到方便油气储运与加工的目的，而实现油气分离的主要设备为分离装置。
由于开采工况的不断变化，分离装置的原始设计参数与实际运行参数存在较大差异，这样会影响分离装置的分离效率和能耗水平，导致油气的生成成本上升，因此如何分析分离装置的能耗水平成为分离设备生产的一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种分离装置的能耗测试方法及分离装置，能够准确获取分离装置的能耗水平，为分离装置的生产提供重要依据。
第一方面，本发明实施例提供一种分离装置的能耗测试方法，包括：
获取所述分离装置入口端的输入能量总值；
获取进口压力损失值、分离装置元件能量损失值和分离装置上下表面热能量损失值；
获取出口端的出口压力损失值；
根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率；
根据所述反平衡能量效率确定所述分离装置的能耗水平。
在一种可能的设计中，所述根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率，包括：
将所述分离装置入口端的输入能量总值E入、进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec、分离装置上下表面热能量损失值E热损以及出口端的出口压力损失值Eo损，代入公式
得到，分离装置的反平衡能量效率η反；
其中，η反为反平衡能耗效率，单位％；E入为分离装置入口端的输入能量总值，单位MJ；E入损为进口压力损失值，单位MJ；Ec为分离装置元件能量损失值，单位MJ；E热损为分离装置上下表面热能量损失值，单位MJ；Eo损为出口端的出口压力损失值单位MJ。
在一种可能的设计中，所述获取所述分离装置入口端的输入能量总值，包括：
在混相取样口测得多相混合物的各相物性参数，经过入口管道上的输入流量计、输入温度计TG1和输入压力计PG1，获取入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw、入口混合物的温度T、入口气相的密度ρg、入口油的密度ρo和入口水的密度ρw；
根据入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw、入口混合物的温度T、入口气相的密度ρg、入口油的密度ρo和入口水的密度ρw，计算得到分离装置入口端的输入能量总值。
在一种可能的设计中，所述根据入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw、入口混合物的温度T、入口油的密度ρo和入口水的密度ρw，计算得到分离装置入口端的输入能量总值，包括：
E入＝QP+QT
其中，
QP＝QPg+QPo+QPw，
QT＝QTg+QTo+QTw，
QPg＝Pqg，QPo＝Pqo，QPw＝Pqw，
QTg＝Cg(ρg·qg)T，
QTo＝Co(ρo·qo)T，
QTo＝Co(ρo·qo)T；
式中，QP—入口混合物的压力能，MJ；QT—入口混合物的热能，MJ；QPg—入口气相的压力能，MJ；QPo—入口油相的压力能，MJ；QPw—入口水相的压力能，MJ；P—入口混合物的压力，Pa；qg—入口气相的体积流量，m3/s；qo—入口油相的体积流量，m3/s；qw—入口油相的体积流量，m3/s；QTg—入口气相的热能，MJ；QTo—入口油相的热能，MJ；QTw—入口水相的热能，MJ；T—入口混合物的温度，℃；Cg—气相的比热容，J/(kg·℃)；Co—油的比热容，J/(kg·℃)；Cw—水的比热容，J/(kg·℃)；ρg—入口气相的密度，kg/m3；ρo—入口油的密度，kg/m3；ρw—入口水的密度，kg/m3；Z—压缩因子；Pc—气相临界压力，Pa；Tc—气相临界温度，℃。
在一种可能的设计中，获取进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec和分离装置上下表面热能量损失值E热损，包括：
获取经过分离器元件前的气相空间的压力P内上、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、经过分离器元件前的气相空间的温度T内上、经过分离器元件后的气相空间的温度T′内上、分离器气相空间外表面的温度T表上、分离器液相空间外表面的温度T表下、分离器工作时间t、分离器液相空间的温度T内下；
根据经过分离器元件前的气相空间的压力P内上、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、经过分离器元件前的气相空间的温度T内上、经过分离器元件后的气相空间的温度T′内上、分离器气相空间外表面的温度T表上、分离器液相空间外表面的温度T表下、分离器工作时间t、分离器液相空间的温度T内下、入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw，计算得到进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec、分离装置上下表面热能量损失值E热损。
在一种可能的设计中，根据经过分离器元件前的气相空间的压力P内上、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、经过分离器元件前的气相空间的温度T内上、经过分离器元件后的气相空间的温度T′内上、分离器气相空间外表面的温度T表上、分离器液相空间外表面的温度T表下、分离器工作时间t、分离器液相空间的温度T内下、入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw，计算得到进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec、分离装置上下表面热能量损失值E热损，包括：
E入损＝Qg损+Qo损+Qw损，其中
Qg损＝(P-P内上)qg，
Qo损＝(P-P内上)qo，
Qw损＝(P-P内上)qw，
Ec＝Cg(ρ′g·qg)(T内上-T′内上)+(P内上-P′内上)qg；
E热损＝Q上损+Q下损，其中
Q上损＝k·Aq·[(T内上+T′内上)÷2-T表上]·t，
Q下损＝k·Al·(T内下-T表下)·t；
式中，E入损—进口压力损失值，MJ；Qg损—进口气相压力损失值，MJ；Qo损—进口油相压力损失值，MJ；P—入口混合物的压力，Pa；P内上—经过分离器元件前的气相空间的压力，Pa；P′内上—经过分离器元件后的气相空间的压力，Pa；qg—入口气相的体积流量，m3/s；qo—入口油相的体积流量，m3/s；qw—入口油相的体积流量，m3/s；ρ′g—分离器气相空间的气体的密度，kg/m3；T内上—经过分离器元件前的气相空间的温度，℃；T′内上—经过分离器元件后的气相空间的温度，℃；Z—压缩因子；Ec—分离器元件的总损失值，MJ；Cg—气相的比热容，J/(kg·℃)；E热损—分离器上下表面的热量损失值，MJ；Q上损—分离器上表面的热量损失值，MJ；Q下损—分离器下表面的热量损失值，MJ；k—分离器筒壁的传热系数，w/(m2·k)；Aq—分离器气相空间与外界接触面积，m2；T表上—分离器气相空间外表面的温度，℃；T表下—分离器液相空间外表面的温度，℃；Al—分离器液相空间与外界接触面积，m2；t—分离器工作时间，s；T内下—分离器液相空间的温度，℃。
在一种可能的设计中，若获取出口端的出口压力损失值Eo损，包括：
获取气相出口端的压力Pg、液相出口端的压力Pl、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、气相出口端中的气体的体积流量qg、液相出口端中的体积流量q′l、液面高度Δh；
根据气相出口端的压力Pg、液相出口端的压力Pl、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、气相出口端中的气体的体积流量q′g、液相出口端中的体积流量q′l、液面高度Δh、液相出口端中的水的密度ρw和液相出口端中掺杂的油的密度ρo，计算得到出口端的出口压力损失值Eo损。
在一种可能的设计中，根据气相出口端的压力Pg、液相出口端的压力Pl、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、气相出口端中的气体的体积流量q′g、液相出口端中的体积流量q′l、液面高度Δh，计算得到出口端的出口压力损失值Eo损，包括：
Eo损＝Eo1损+Eo2损，其中
Eo1损＝(P′内上-Pg)q′g，
Eo2损＝(ρwgΔh+ρogΔh-Pl)q′l；
式中，Eo损—气相液相出口端的压力损失值，MJ；Eo1损—气相出口端的压力损失值，MJ；Eo2损—液相出口端的压力损失值，MJ；Pg—气相出口端的压力，Pa；Pl—液相出口端的压力，Pa；P′内上—经过分离器元件后的气相空间的压力，Pa；q′g—气相出口端中的气体的体积流量，m3/s；q′l—液相出口端中的体积流量，m3/s；ρw—液相出口端中的水的密度，kg/m3；ρo—液相出口端中掺杂的油的密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2；Δh—液面高度，m。
第二方面，本发明实施例提供一种分离装置，以实现如第一方面及第一方面任一项所述的分离装置的能耗测试方法，包括：
分离器本体；
所述分离器本体一侧设有入口管道；所述分离器本体另一侧气相出口管道和液相出口管道；
其中所述入口管道上设有输入流量计、输入温度计TG1和输入压力计PG1；
所述气相出口管道上设有气相流量计FQ11、气相温度计TG7和气相压力计PG7；
所述液相出口管道上设有液相流量计FQ12、液相温度计TG8和液相压力计PG8；
所述分离器本体内设有分离元件101，所述分离器本体的上表面内侧设有温度计TG2、压力计PG2和温度计TG3、压力计PG3，其中温度计TG2、压力计PG2位于所述分离元件的入口侧，温度计TG3、压力计PG3位于所述分离元件的出口侧；所述分离器本体的上表面外侧设有温度计TG4、压力计PG4；
所述分离器本体的下表面内侧设有温度计TG5和压力计PG5、上表面外侧设有温度计TG6和压力计PG6。
在一种可能的设计中，所述入口管道上设有第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；
其中所述第一阀门和所述第四阀门之间依次设有所述第二阀门、所述输入流量计、输入温度计TG1和输入压力计PG1；
所述第二阀门、所述输入流量计、输入温度计TG1和输入压力计PG1的两端并联所述第三阀门；
所述分离器本体设有第五阀门、液位计LG1、第六阀门和第七阀门；
其中所述液位计LG1用于测量所述分离器本体内液相高度，其两端分别与所述第五阀门和所述第六阀门连接；所述第七阀门设置及在所述分离器本下方；
所述气相出口管道上设有第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门和第一调节阀；
其中所述第八阀门、气相温度计TG7、气相压力计PG7、第十阀门、气相流量计FQ11、第十一阀门和第一调节阀沿着气相出口管道的出料方向依次设置；
所述第十阀门、气相流量计FQ11、第十一阀门的两端并联所述第九阀门；
所述液相出口管道上设有第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门、第十五阀门和第二调节阀；
其中所述第十二阀门、液相温度计TG8、液相压力计PG8、第十四阀门、液相流量计FQ12、第十五阀门和第二调节阀沿着所述液相出口管道的出料方向依次设置；
所述第十四阀门、液相流量计FQ12、第十五阀门的两端并联所述第十三阀门。
本发明实施例提供的分离装置的能耗测试方法及分离装置，该方法首先获取所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值，分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值，出口端的出口压力损失值，然后根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率，最后根据反平衡能量效率确定所述分离装置的能耗水平，能够准确获取分离装置的能耗水平，为分离装置的生产提供重要依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的分离装置的系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的分离装置的能耗测试方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的分离装置的能耗测试设备的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的分离装置的能耗测试设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的分离装置的系统结构示意图。如图1所示，本实施例提供的系统包括：
分离器本体100；分离器本体100一侧设有入口管道200；分离器本体100另一侧气相出口管道300和液相出口管道400。
其中入口管道200上设有输入流量计201、输入温度计TG1和输入压力计PG1。
气相出口管道300上设有气相流量计FQ11、气相温度计TG7和气相压力计PG7。
液相出口管道400上设有液相流量计FQ12、液相温度计TG8和液相压力计PG8。
分离器本体内设有分离元件500，分离器本体的上表面内侧设有温度计TG2、压力计PG2和温度计TG3、压力计PG3，其中温度计TG2、压力计PG2位于分离元件101的入口侧，温度计TG3、压力计PG3位于分离元件101的出口侧；分离器本体的上表面外侧设有温度计TG4、压力计PG4。
分离器本体的下表面内侧设有温度计TG5和压力计PG5、上表面外侧设有温度计TG6和压力计PG6。
其中入口管道上设有第一阀门101、第二阀门102、第三阀门103和第四阀门104。其中第一阀门101和第四阀门104之间依次设有第二阀门102、输入流量计201、输入温度计TG1和输入压力计PG1。
第二阀门103、输入流量计201、输入温度计TG1和输入压力计PG1的两端并联第三阀门。
分离器本体100设有第五阀门105、液位计LG1、第六阀门106和第七阀门107。
其中液位计LG1用于测量分离器本体内液相高度，其两端分别与第五阀门105和第六阀门106连接；第七阀门设置及在分离器本下方。
气相出口管道300上设有第八阀门108、第九阀门109、第十阀门110、第十一阀门111和第一调节阀1。
其中第八阀门108、气相温度计TG7、气相压力计PG7、第十阀门110、气相流量计FQ11、第十一阀门111和第一调节阀1沿着气相出口管道的出料方向依次设置。
第十阀门110、气相流量计FQ11、第十一阀门111的两端并联第九阀门109。
液相出口管道400上设有第十二阀门112、第十三阀门113、第十四阀门114、第十五阀门115和第二调节阀2。
其中第十二阀门112、液相温度计TG8、液相压力计PG8、第十四阀门114、液相流量计FQ12、第十五阀门115和第二调节阀2沿着液相出口管道的出料方向依次设置。
第十四阀门114、液相流量计FQ12、第十五阀门115的两端并联第十三阀门113。
参考图2，图2为本发明实施例提供的应用于图1的分离装置的能耗测试方法的流程示意图，该方法可以以控制器为执行主体，步骤详述如下：
S10：获取所述分离装置入口端的输入能量总值。
在本实施例中，所述获取所述分离装置入口端的输入能量总值，包括：
在混相取样口测得多相混合物的各相物性参数，在经过入口管道(200)上设有输入流量计、输入温度计TG1和输入压力计PG1，获取入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw、入口混合物的温度T、入口气相的密度ρg、入口油的密度ρo和入口水的密度ρw；
根据入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw、入口混合物的温度T、入口气相的密度ρg、入口油的密度ρo和入口水的密度ρw，计算得到分离装置入口端的输入能量总值。
具体地，所述根据入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw、入口混合物的温度T、入口油的密度ρo和入口水的密度ρw，计算得到分离装置入口端的输入能量总值，包括：
E入＝QP+QT
其中，
QP＝QPg+QPo+QPw，
QT＝QTg+QTo+QTw，
QPg＝Pqg，QPo＝Pqo，QPw＝Pqw，
QTg＝Cg(ρg·qg)T，
QTo＝Co(ρo·qo)T，
QTo＝Co(ρo·qo)T；
式中，QP—入口混合物的压力能，MJ；QT—入口混合物的热能，MJ；QPg—入口气相的压力能，MJ；QPo—入口油相的压力能，MJ；QPw—入口水相的压力能，MJ；P—入口混合物的压力，Pa；qg—入口气相的体积流量，m3/s；qo—入口油相的体积流量，m3/s；qw—入口油相的体积流量，m3/s；QTg—入口气相的热能，MJ；QTo—入口油相的热能，MJ；QTw—入口水相的热能，MJ；T—入口混合物的温度，℃；Cg—气相的比热容，J/(kg·℃)；Co—油的比热容，J/(kg·℃)；Cw—水的比热容，J/(kg·℃)；ρg—入口气相的密度，kg/m3；ρo—入口油的密度，kg/m3；ρw—入口水的密度，kg/m3；Z—压缩因子；Pc—气相临界压力，Pa；Tc—气相临界温度，℃。
S20：获取进口压力损失值、分离装置元件能量损失值和分离装置上下表面热能量损失值。
在本实施例中，获取进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec和分离装置上下表面热能量损失值E热损，包括：
获取经过分离器元件前的气相空间的压力P内上、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、经过分离器元件前的气相空间的温度T内上、经过分离器元件后的气相空间的温度T′内上、分离器气相空间外表面的温度T表上、分离器液相空间外表面的温度T表下、分离器工作时间t、分离器液相空间的温度T内下；
根据经过分离器元件前的气相空间的压力P内上、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、经过分离器元件前的气相空间的温度T内上、经过分离器元件后的气相空间的温度T′内上、分离器气相空间外表面的温度T表上、分离器液相空间外表面的温度T表下、分离器工作时间t、分离器液相空间的温度T内下、入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw，计算得到进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec、分离装置上下表面热能量损失值E热损。
其中，分离器元件前的气相空间的压力P内上通过压力计PG2测得，经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上通过压力计PG3测得，经过分离器元件前的气相空间的温度T内上通过温度计TG2测得，经过分离器元件后的气相空间的温度T′内上通过温度计TG3测得，分离器气相空间外表面的温度T表上温度计TG4测得，分离器液相空间外表面的温度T表下通过温度计TG6测得，分离器工作时间t有控制器的时钟功能获得，分离器液相空间的温度T内下通过温度计TG5测得。
具体地，根据经过分离器元件前的气相空间的压力P内上、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、经过分离器元件前的气相空间的温度T内上、经过分离器元件后的气相空间的温度T′内上、分离器气相空间外表面的温度T表上、分离器液相空间外表面的温度T表下、分离器工作时间t、分离器液相空间的温度T内下、入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw，计算得到进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec、分离装置上下表面热能量损失值E热损，包括：
E入损＝Qg损+Qo损+Qw损，其中
Qg损＝(P-P内上)qg，
Qo损＝(P-P内上)qo，
Qw损＝(P-P内上)qw，
Ec＝Cg(ρ′g·qg)(T内上-T′内上)+(P内上-P′内上)qg；
E热损＝Q上损+Q下损，其中
Q上损＝k·Aq·[(T内上+T′内上)÷2-T表上]·t，
Q下损＝k·Al·(T内下-T表下)·t；
式中，E入损—进口压力损失值，MJ；Qg损—进口气相压力损失值，MJ；Qo损—进口油相压力损失值，MJ；P—入口混合物的压力，Pa；P内上—经过分离器元件前的气相空间的压力，Pa；P′内上—经过分离器元件后的气相空间的压力，Pa；qg—入口气相的体积流量，m3/s；qo—入口油相的体积流量，m3/s；qw—入口油相的体积流量，m3/s；ρ′g—分离器气相空间的气体的密度，kg/m3；T内上—经过分离器元件前的气相空间的温度，℃；T′内上—经过分离器元件后的气相空间的温度，℃；Z—压缩因子；Ec—分离器元件的总损失值，MJ；Cg—气相的比热容，J/(kg·℃)；E热损—分离器上下表面的热量损失值，MJ；Q上损—分离器上表面的热量损失值，MJ；Q下损—分离器下表面的热量损失值，MJ；k—分离器筒壁的传热系数，w/(m2·k)；Aq—分离器气相空间与外界接触面积，m2；T表上—分离器气相空间外表面的温度，℃；T表下—分离器液相空间外表面的温度，℃；Al—分离器液相空间与外界接触面积，m2；t—分离器工作时间，s；T内下—分离器液相空间的温度，℃。
S30：获取出口端的出口压力损失值。
其中，出口端的出口压力损失值，包括：气相液相出口端的压力损失值和气相出口端的压力损失值。
在本实施例中，获取气相出口端的压力Pg、液相出口端的压力Pl、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、气相出口端中的气体的体积流量qg、液相出口端中的体积流量q′l、液面高度Δh；
根据气相出口端的压力Pg、液相出口端的压力Pl、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、气相出口端中的气体的体积流量q′g、液相出口端中的体积流量q′l、液面高度Δh、液相出口端中的水的密度ρw和液相出口端中掺杂的油的密度ρo，计算得到出口端的出口压力损失值Eo损。
其中，气相出口端的压力Pg通过气相压力计PG7测得，液相出口端的压力Pl通过液相压力计PG8测得，经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上通过压力计PG3测得，气相出口端中的气体的体积流量q′g通过气相流量计FQ11测得，液相出口端中的体积流量q′l通过液相流量计FQ12测得，液面高度Δh通过液位计LG1测得。
具体地，根据气相出口端的压力Pg、液相出口端的压力Pl、经过分离器元件后的气相空间的压力P′内上、气相出口端中的气体的体积流量q′g、液相出口端中的体积流量q′l、液面高度Δh，计算得到出口端的出口压力损失值Eo损，包括：
Eo损＝Eo1损+Eo2损，其中
Eo1损＝(P′内上-Pg)q′g，
Eo2损＝(ρwgΔh+ρogΔh-Pl)q′l；
式中，Eo损—气相液相出口端的压力损失值，MJ；Eo1损—气相出口端的压力损失值，MJ；Eo2损—液相出口端的压力损失值，MJ；Pg—气相出口端的压力，Pa；Pl—液相出口端的压力，Pa；P′内上—经过分离器元件后的气相空间的压力，Pa；q′g—气相出口端中的气体的体积流量，m3/s；q′l—液相出口端中的体积流量，m3/s；ρw—液相出口端中的水的密度，kg/m3；ρo—液相出口端中掺杂的油的密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2；Δh—液面高度，m。
S40：根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率。
在本发明的一个实施例中，所述根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率，包括：
将所述分离装置入口端的输入能量总值E入、进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec、分离装置上下表面热能量损失值E热损以及出口端的出口压力损失值Eo损，代入公式
得到，分离装置的反平衡能量效率η反；
其中，η反为反平衡能耗效率，单位％；E入为分离装置入口端的输入能量总值，单位MJ；E入损为进口压力损失值，单位MJ；Ec为分离装置元件能量损失值，单位MJ；E热损为分离装置上下表面热能量损失值，单位MJ；Eo损为出口端的出口压力损失值单位MJ。
S50：根据所述反平衡能量效率确定所述分离装置的能耗水平。
其中，反平衡能量效率与分离装置的能耗水平成正相关，即反平衡能量效率越高则分离装置的能耗较低，分离装置能耗水平越高；反平衡能量效率越低则分离装置的能耗较高，分离装置能耗水平越低。
在本发明的一实施例中，当反平衡能量效率低于设定的阈值时，控制器发送报警信息到维修人员的终端上。
从上述描述可知，首先获取所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值，分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值，出口端的出口压力损失值，然后根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率，最后根据反平衡能量效率确定所述分离装置的能耗水平，能够准确获取分离装置的能耗水平，为分离装置的生产提供重要依据。
图3为本发明实施例提供的分离装置的能耗测试设备的结构示意图。如图3所示，该分离装置的能耗测试设备30包括：第一获取模块301、第二获取模块302、第三获取模块303、效率计算模块304和能耗水平确定模块305。
其中，第一获取模块301，用于获取所述分离装置入口端的输入能量总值；
第二获取模块302，用于获取进口压力损失值、分离装置元件能量损失值和分离装置上下表面热能量损失值；
第三获取模块303，用于获取出口端的出口压力损失值；
效率计算模块304，用于根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率；
能耗水平确定模块305，用于根据所述反平衡能量效率确定所述分离装置的能耗水平。
本实施例提供的设备，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
图4为本发明实施例提供的分离装置的能耗测试设备的硬件结构示意图。如图4所示，本实施例的分离装置的能耗测试设备60包括：处理器601以及存储器602；其中
存储器602，用于存储计算机执行指令；
处理器601，用于执行存储器存储的计算机执行指令，以实现上述实施例中控制器所执行的各个步骤。具体可以参见前述方法实施例中的相关描述。
可选地，存储器602既可以是独立的，也可以跟处理器601集成在一起。
当存储器602独立设置时，该分离装置的能耗测试设备还包括总线603，用于连接所述存储器602和处理器601。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上所述的分离装置的能耗测试方法。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述模块成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。
应理解，上述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，简称CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器，还可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、磁盘或光盘等。
总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component，简称PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture，简称EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
上述存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits，简称ASIC)中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于电子设备或主控设备中。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种分离装置的能耗测试方法，其特征在于，包括：
获取所述分离装置入口端的输入能量总值；
获取进口压力损失值、分离装置元件能量损失值和分离装置上下表面热能量损失值；
获取出口端的出口压力损失值；
根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率；
根据所述反平衡能量效率确定所述分离装置的能耗水平。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述分离装置入口端的输入能量总值、进口压力损失值、分离装置元件能量损失值、分离装置上下表面热能量损失值以及出口端的出口压力损失值，得到所述分离装置的反平衡能量效率，包括：
将所述分离装置入口端的输入能量总值E入、进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec、分离装置上下表面热能量损失值E热损以及出口端的出口压力损失值Eo损，代入公式
得到，分离装置的反平衡能量效率η反；
其中，η反为反平衡能耗效率，单位％；E入为分离装置入口端的输入能量总值，单位MJ；E入损为进口压力损失值，单位MJ；Ec为分离装置元件能量损失值，单位MJ；E热损为分离装置上下表面热能量损失值，单位MJ；Eo损为出口端的出口压力损失值单位MJ。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述分离装置入口端的输入能量总值，包括：
在混相取样口测得多相混合物的各相物性参数，经过入口管道上的输入流量计、输入温度计TG1和输入压力计PG1，获取入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw、入口混合物的温度T、入口气相的密度ρg、入口油的密度ρo和入口水的密度ρw；
根据入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw、入口混合物的温度T、入口气相的密度ρg、入口油的密度ρo和入口水的密度ρw，计算得到分离装置入口端的输入能量总值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw、入口混合物的温度T、、入口油的密度ρo和入口水的密度ρw，计算得到分离装置入口端的输入能量总值，包括：
E入＝QP+QT
其中，
QP＝QPg+QPo+QPw，
QT＝QTg+QTo+QTw，
QPg＝Pqg，QPo＝Pqo，QPw＝Pqw，
QTg＝Cg(ρg·qg)T，
QTo＝Co(ρo·qo)T，
QTo＝Co(ρo·qo)T；
式中，QP—入口混合物的压力能，MJ；QT—入口混合物的热能，MJ；QPg—入口气相的压力能，MJ；QPo—入口油相的压力能，MJ；QPw—入口水相的压力能，MJ；P—入口混合物的压力，Pa；Pc—气相临界压力，Pa；qg—入口气相的体积流量，m3/s；qo—入口油相的体积流量，m3/s；qw—入口油相的体积流量，m3/s；QTg—入口气相的热能，MJ；QTo—入口油相的热能，MJ；QTw—入口水相的热能，MJ；T—入口混合物的温度，℃；Tc—气相临界温度，℃；Cg—气相的比热容，J/(kg·℃)；Co—油的比热容，J/(kg·℃)；Cw—水的比热容，J/(kg·℃)；ρg—入口气相的密度，kg/m3；ρo—入口油的密度，kg/m3；ρw—入口水的密度，kg/m3；Z—压缩因子。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec和分离装置上下表面热能量损失值E热损，包括：
获取经过分离器元件前的气相空间的压力P内上、经过分离器元件后的气相空间的压力P'内上、经过分离器元件前的气相空间的温度T内上、经过分离器元件后的气相空间的温度T'内上、分离器气相空间外表面的温度T表上、分离器液相空间外表面的温度T表下、分离器工作时间t、分离器液相空间的温度T内下；
根据经过分离器元件前的气相空间的压力P内上、经过分离器元件后的气相空间的压力P'内上、经过分离器元件前的气相空间的温度T内上、经过分离器元件后的气相空间的温度T'内上、分离器气相空间外表面的温度T表上、分离器液相空间外表面的温度T表下、分离器工作时间t、分离器液相空间的温度T内下、入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw，计算得到进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec、分离装置上下表面热能量损失值E热损。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据经过分离器元件前的气相空间的压力P内上、经过分离器元件后的气相空间的压力P'内上、经过分离器元件前的气相空间的温度T内上、经过分离器元件后的气相空间的温度T'内上、分离器气相空间外表面的温度T表上、分离器液相空间外表面的温度T表下、分离器工作时间t、分离器液相空间的温度T内下、入口混合物的压力P、入口气相的体积流量qg、入口油相的体积流量qo、入口油相的体积流量qw，计算得到进口压力损失值E入损、分离装置元件能量损失值Ec、分离装置上下表面热能量损失值E热损，包括：
E入损＝Qg损+Qo损+Qw损，其中
Qg损＝(P-P内上)qg，
Qo损＝(P-P内上)qo，
Qw损＝(P-P内上)qw，
Ec＝Cg(ρ'g·qg)(T内上-T'内上)+(P内上-P'内上)qg；
E热损＝Q上损+Q下损，其中
Q上损＝k·Aq·[(T内上+T'内上)÷2-T表上]·t，
Q下损＝k·Al·(T内下-T表下)·t；
式中，E入损—进口压力损失值，MJ；Qg损—进口气相压力损失值，MJ；Qo损—进口油相压力损失值，MJ；P—入口混合物的压力，Pa；P内上—经过分离器元件前的气相空间的压力，Pa；P'内上—经过分离器元件后的气相空间的压力，Pa；qg—入口气相的体积流量，m3/s；qo—入口油相的体积流量，m3/s；qw—入口油相的体积流量，m3/s；ρ'g—分离器气相空间的气体的密度，kg/m3；T内上—经过分离器元件前的气相空间的温度，℃；T'内上—经过分离器元件后的气相空间的温度，℃；Z—压缩因子；Ec—分离器元件的总损失值，MJ；Cg—气相的比热容，J/(kg·℃)；E热损—分离器上下表面的热量损失值，MJ；Q上损—分离器上表面的热量损失值，MJ；Q下损—分离器下表面的热量损失值，MJ；k—分离器筒壁的传热系数，w/(m2·k)；Aq—分离器气相空间与外界接触面积，m2；T表上—分离器气相空间外表面的温度，℃；T表下—分离器液相空间外表面的温度，℃；Al—分离器液相空间与外界接触面积，m2；t—分离器工作时间，s；T内下—分离器液相空间的温度，℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，获取出口端的出口压力损失值Eo损，包括：
获取气相出口端的压力Pg、液相出口端的压力Pl、经过分离器元件后的气相空间的压力P'内上、气相出口端中的气体的体积流量q'g、液相出口端中的体积流量q'l、液面高度Δh；
根据气相出口端的压力Pg、液相出口端的压力Pl、经过分离器元件后的气相空间的压力P'内上、气相出口端中的气体的体积流量q'g、液相出口端中的体积流量q'l、液面高度Δh、液相出口端中的水的密度ρw和液相出口端中掺杂的油的密度ρo，计算得到出口端的出口压力损失值Eo损。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据气相出口端的压力Pg、液相出口端的压力Pl、经过分离器元件后的气相空间的压力P'内上、气相出口端中的气体的体积流量q'g、液相出口端中的体积流量q'l、液面高度Δh，计算得到出口端的出口压力损失值Eo损，包括：
Eo损＝Eo1损+Eo2损，其中
Eo1损＝(P'内上-Pg)q'g，
Eo2损＝(ρwgΔh+ρogΔh-Pl)q'l；
式中，Eo损—气相液相出口端的压力损失值，MJ；Eo1损—气相出口端的压力损失值，MJ；Eo2损—液相出口端的压力损失值，MJ；Pg—气相出口端的压力，Pa；Pl—液相出口端的压力，Pa；P'内上—经过分离器元件后的气相空间的压力，Pa；q'g—气相出口端中的气体的体积流量，m3/s；q'l—液相出口端中的体积流量，m3/s；ρw—液相出口端中的水的密度，kg/m3；ρo—液相出口端中掺杂的油的密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2；Δh—液面高度，m。
9.一种分离装置，以实现如权利要求1至8任一项所述的分离装置的能耗测试方法，其特征在于，包括：
分离器本体；
所述分离器本体一侧设有入口管道；所述分离器本体另一侧气相出口管道和液相出口管道；
其中所述入口管道上设有输入流量计、输入温度计TG1和输入压力计PG1；
所述气相出口管道上设有气相流量计FQ11、气相温度计TG7和气相压力计PG7；
所述液相出口管道上设有液相流量计FQ12、液相温度计TG8和液相压力计PG8；
所述分离器本体内设有分离元件101，所述分离器本体的上表面内侧设有温度计TG2、压力计PG2和温度计TG3、压力计PG3，其中温度计TG2、压力计PG2位于所述分离元件的入口侧，温度计TG3、压力计PG3位于所述分离元件的出口侧；所述分离器本体的上表面外侧设有温度计TG4、压力计PG4；
所述分离器本体的下表面内侧设有温度计TG5和压力计PG5、上表面外侧设有温度计TG6和压力计PG6。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述入口管道上设有第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；
其中所述第一阀门和所述第四阀门之间依次设有所述第二阀门、所述输入流量计、输入温度计TG1和输入压力计PG1；
所述第二阀门、所述输入流量计、输入温度计TG1和输入压力计PG1的两端并联所述第三阀门；
所述分离器本体设有第五阀门、液位计LG1、第六阀门和第七阀门；
其中所述液位计LG1用于测量所述分离器本体内液相高度，其两端分别与所述第五阀门和所述第六阀门连接；所述第七阀门设置及在所述分离器本下方；
所述气相出口管道上设有第八阀门、第九阀门、第十阀门、第十一阀门和第一调节阀；
其中所述第八阀门、气相温度计TG7、气相压力计PG7、第十阀门、气相流量计FQ11、第十一阀门和第一调节阀沿着气相出口管道的出料方向依次设置；
所述第十阀门、气相流量计FQ11、第十一阀门的两端并联所述第九阀门；
所述液相出口管道上设有第十二阀门、第十三阀门、第十四阀门、第十五阀门和第二调节阀；
其中所述第十二阀门、液相温度计TG8、液相压力计PG8、第十四阀门、液相流量计FQ12、第十五阀门和第二调节阀沿着所述液相出口管道的出料方向依次设置；
所述第十四阀门、液相流量计FQ12、第十五阀门的两端并联所述第十三阀门。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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