SU819663A1

SU819663A1 - Device for measuring steam humidity

Info

Publication number: SU819663A1
Application number: SU792771928A
Authority: SU
Inventors: Александр Васильевич Коваленко; Сергей Григорьевич Кипнис; Геннадий Иванович Зуйко
Original assignee: Научно-Производственное Объединениепо Термическим Методам Добычинефти
Priority date: 1979-05-31
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1981-04-07

Description

Изобретение относится к области средств измерения, а именно к устройствам, служащим для измерения влажности пара.The invention relates to the field of measuring instruments, and in particular to devices used to measure steam humidity.

Известно устройство для определения влажности пара на передвижных парогенераторных установках, которое содержит се- 5 паратор, трубопровод осушенного пара с мерительной диафрагмой, гидравлический затвор, трубопровод и мерительный сосуд для жидкой фазы, узел смешения фаз [1].A device is known for determining the humidity of steam in a mobile steam generator set, which contains a separator, a drained steam pipeline with a measuring diaphragm, a hydraulic shutter, a pipeline and a measuring vessel for the liquid phase, a phase mixing unit [1].

Принцип действия этого устройства заключается в центробежном разделении влаж-’⁰ного пара на сухую и жидкую фазу и измерении полученных однофазных сред известными методами. Устройство металлоемко, при работе в широком диапазоне давлений и расходов требует определения и введения по- ₁₅правочных коэффициентов в результат определения влажности.The operating principle of this device consists in a centrifugal separation wet ^'0 dry vapor and a liquid phase by known methods and measuring the received-phase media. The device is metal-intensive, when working in a wide range of pressures and flows, it is necessary to determine and introduce ₁₅ correcting coefficients in the result of determining humidity.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения влажности пара, содержащее паропровод, входной патрубок, вентиль, рас- 20 ходомер, пароперегреватель с электронагревателем, датчики потребляемой мощности [2].Closest to the invention in technical essence is a device for measuring steam humidity, comprising a steam line, an inlet pipe, a valve, a flow meter, a superheater with an electric heater, power consumption sensors [2].

Устройство работает следующим образом. Из потока влажного пара специальным устройством непрерывно отбирается и перегревается проба пара. Температура перегрева и объемный расход пробы регулируются. Влажность определяется по показанию ваттметра, измеряющего потребляемую электронагревателем мощность, величина которой задается регулятором перегрева пробы.The device operates as follows. A steam sample is continuously taken and overheated from the wet steam stream by a special device. Superheat temperature and sample volume flow are adjustable. Humidity is determined by the indication of a wattmeter that measures the power consumed by the electric heater, the value of which is set by the sample overheat regulator.

Недостатком этого устройства является то, что при непрерывном прохождении пара через пароперегреватель на его элементах осаждаются минеральные соли, содержащиеся в большом количестве в жидкой фазе влажного пара. Предусматриваемая компенсация тепловых потерь не учитывает изменения режима работы электронагревателя и температуры окружающей среды. Мгновен' ное значение мощности, подводимой к электронагревателю регулирующим устройством, не соответствует истинному значению влажности пара, так как имеют место инерционность пароперегревателя и элементов регулирования, переходные процессы становления регулируемых величин, нелинейность зависимостей теплоты парообразования и теп819663 лоемкости пара для различных значений давления.The disadvantage of this device is that with the continuous passage of steam through the superheater, mineral salts are deposited on its elements, which are contained in large quantities in the liquid phase of wet steam. The foreseen compensation of heat losses does not take into account changes in the operating mode of the electric heater and the ambient temperature. The instantaneous value of the power supplied to the electric heater by the control device does not correspond to the true value of steam humidity, since there is an inertia of the superheater and control elements, transient processes of formation of controlled values, non-linearity of the dependences of the heat of vaporization and heat capacity of steam for various pressure values.

Цель изобретения — создание устройства, повышающего точность и надежность измерения влажности пара.The purpose of the invention is the creation of a device that improves the accuracy and reliability of the measurement of steam humidity.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для измерения влажности пара, содержащем паропровод, пароперегреватель с электронагревателем, расходомер, датчики температуры и потребляемой электрической мощности, пароперегреватель и расходомер помещены в трубку, установленную внутри паропровода соосно с ним и снабженную соленоидным клапаном и датчиком величины перегрева пара.This goal is achieved due to the fact that in the device for measuring the humidity of steam containing a steam line, a superheater with an electric heater, a flow meter, temperature and consumed electric power sensors, a superheater and a flow meter are placed in a tube installed inside the steam line coaxially with it and equipped with a solenoid valve and a sensor steam overheating.

Датчик величины перегрева пара может быть выполнен в виде термобатареи, одна группа спаев которой помещена в трубке, а другая — в паропроводе.The sensor for the value of steam overheating can be made in the form of a thermopile, one group of junctions of which is placed in the tube, and the other in the steam line.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.The drawing shows the proposed device.

В паропроводе 1 закреплены трубка 2 из теплоизолирующего материала с электрическим пароперегревателем 3, расходомерная трубка 4 с отборами давления 5 и 6, дифференциальный датчик 7 температуры перегрева и клапан 8 с соленоидом 9.In the steam line 1, a tube 2 of a heat-insulating material with an electric superheater 3 is fixed, a flow tube 4 with a pressure take-off 5 and 6, a differential temperature sensor 7 and an overheating valve 8 with a solenoid 9.

Мощность, потребляемая электрическим пароперегревателем, измеряется датчиком 10, давление пара контролируется датчиком 11. В блоке 12 обработки информации производится вычисление влажности пара.The power consumed by the electric superheater is measured by the sensor 10, the steam pressure is controlled by the sensor 11. In the information processing unit 12, the moisture content of the steam is calculated.

Датчик 7 может быть выполнен в виде термобатареи, одна группа спаев которой помещена в трубке, а другая — в паропроводе.The sensor 7 can be made in the form of a thermopile, one group of junctions of which is placed in the tube, and the other in the steam line.

Включается электрический пароперегреватель 3. Через промежуток времени, необходимый для прогрева пароперегревателя, открывается соленоидный клапан 8. По истечении выдержки, необходимой для стабилизации тепловых процессов и режима истечения, считывается информация датчиков 5 6, 7, 10 и 11, затем отключается питание пароперегревателя 3 и закрывается соленоидный клапан 8. В блоке обработки информации 12 по значению давления в трубопроводе, контролируемого датчиком 11, определяются теплофизические параметры пара на линии насыщения: теплоемкость, теплота конденсации, удельный объем, температура насыщающих паров. По значению температуры перегрева, контролируемой датчиком 7, и значению теплоемкости определяется теплота перегрева одного киломоля пара. По значению температуры перегрева, температуры насыщающих паров, удельного объема на линии насыщения и значениям констант Ван-дер-Ваальса определяется удельный объем одного.киломоля перегретого пара. По значениям давления, контролируемого датчиком 11, и перепада давлений, контролируемого датчиками 5 и 6, оп4 ределяется действительное значение расхода пробы пара. Определенные значения удельного объема и расхода пробы используются для определения времени, в течение которого при установившемся расходе через трубку 4 пройдет один киломоль пара. По значению мощности, потребляемой пароперегревателем, времени прохождения киломоля пара через пароперегреватель и теплоте перегрева пара определяется теплота испарения влажной фазы, содержащейся в киломоле контролируемого влажного пара. Отношение теплоты испарения влажной фазы киломоля влажного пара к теплоте конденсации киломоля насыщенного пара численно равно влажности.The electric superheater 3 is turned on. After a period of time necessary for heating the superheater, the solenoid valve 8 opens. After the shutter speed necessary to stabilize the thermal processes and the expiration mode, the information of sensors 5 6, 7, 10 and 11 is read, then the power of the superheater 3 is turned off and the solenoid valve 8 closes. In the information processing unit 12, the thermophysical parameters of the steam on the saturation line are determined by the pressure value in the pipeline controlled by the sensor 11: heat capacity, condensation heat, specific volume, temperature of saturating vapors. The value of the superheat temperature controlled by the sensor 7 and the heat capacity value determines the heat of superheat of one kilomole of steam. The specific volume of one kilomole of superheated steam is determined from the value of the superheat temperature, the temperature of saturating vapors, the specific volume on the saturation line, and the values of the van der Waals constants. The values of the pressure controlled by the sensor 11 and the pressure drop controlled by the sensors 5 and 6 determine the actual value of the flow rate of the steam sample. Certain values of the specific volume and flow rate of the sample are used to determine the time during which, at a steady flow rate, one kilomol of steam passes through tube 4. By the value of the power consumed by the superheater, the time it takes for the kilomole of steam through the superheater and the heat of superheating of the steam, the heat of vaporization of the wet phase contained in the kilomole of controlled wet steam is determined. The ratio of the heat of evaporation of the wet phase of the kilomole of wet steam to the heat of condensation of the kilomole of saturated steam is numerically equal to humidity.

Использование устройства обеспечивает положительный эффект, заключающийся в возможности проводить процесс паротеплового воздействия на пласт на оптимальном уровне. Так, например, при опытной закачке пара получены высокие результаты по дополнительной добыче нефти, являющейся следствием применения устройств для контроля влажности пара, установленных у каждой скважины.The use of the device provides a positive effect, which consists in the ability to carry out the process of heat and steam exposure to the formation at an optimal level. So, for example, during pilot injection of steam, high results were obtained on additional oil production, which is a consequence of the use of steam humidity control devices installed at each well.

Определяется фазовое состояние теплоносителя, подаваемого в скважину, что является показателем качества теплоизоляции паровых сетей. Сокращаются ручные операции по регулированию и обслуживанию системы распределения пара по нагревательным скважинам. Внедрена диспетчеризация процесса паротеплового воздействия на пласт.The phase state of the coolant supplied to the well is determined, which is an indicator of the quality of thermal insulation of steam networks. Manual operations to regulate and maintain the steam distribution system for heating wells are reduced. The dispatching of the process of steam and thermal impact on the reservoir has been introduced.

Claims

(54) A DEVICE FOR MEASURING THE HUMIDITY OF THE STEAM of steam vapor capacity for various pressures. The purpose of the invention is to create a device that improves the accuracy and reliability of measuring steam moisture. This goal is achieved due to the fact that in a device for measuring the moisture content of steam containing a steam line, a superheater with an electric heater, a flow meter, temperature sensors and electrical power consumption, the superheater and the flow meter are placed in a tube installed inside the steam line coaxially with it and fitted with a solenoid valve and sensor overheating steam. The sensor for steam overheating can be made in the form of a thermopile, one group of junctions of which is placed in the tube, and the other in the steam line. The drawing shows the proposed device. In the steam line 1, a tube 2 of heat insulating material with an electric superheater 3, a flow meter 4 with pressure selections 5 and 6, a differential sensor 7 of superheat temperature and a valve 8 with a solenoid 9 are fixed. The power consumed by the electric superheater is measured by a sensor 10, steam pressure monitored by sensor 11. In the information processing unit 12, a vapor moisture calculation is performed. Sensor 7 can be made in the form of a thermopile, one group of junctions of which is placed in the tube, and the other in the steam line. The electric superheater 3 is turned on. After a period of time necessary to warm up the superheater, the solenoid valve 8 opens. After the time required to stabilize the thermal processes and the outflow mode has passed, the information of the sensors 5, 6, 7, 10 and 11 is turned off, then the power of the superheater 3 is turned off and the solenoid valve 8 is closed. In the information processing unit 12, the thermophysical parameters of the steam at the saturation line are determined by the value of the pressure in the pipeline, controlled by the sensor 11: awn condensation heat, specific volume, the temperature of the saturating vapor. The superheat temperature controlled by sensor 7 and the heat capacity value determine the superheat heat of one kilomole steam. The value of the superheat temperature, the saturation vapor temperature, the specific volume on the saturation line, and the values of the van der Waals constants determine the specific volume of one kg of superheated steam. The actual value of the steam sample flow is determined from the pressure values monitored by sensor 11 and the pressure difference monitored by sensors 5 and 6. The determined specific volume and sample flow rates are used to determine the time during which one kilomole of vapor will pass through the tube 4 at steady flow. Based on the power consumed by the superheater, the time it takes for the kilomole steam to pass through the superheater and the heat of superheating of the steam, the heat of evaporation of the wet phase contained in kilomole of the controlled wet steam is determined. The ratio of the heat of evaporation of the wet phase kilomol wet steam to the heat of condensation kilomole saturated steam is numerically equal to the humidity. The use of the device provides a positive effect, consisting in the ability to carry out the process of steam-thermal impact on the reservoir at an optimal level. Thus, for example, with the pilot injection of steam, high results were obtained for additional oil production, which is a consequence of the use of devices for monitoring the moisture content of steam installed at each well. The phase state of the coolant supplied to the well is determined, which is an indicator of the thermal insulation quality of the steam networks. Manual control and maintenance operations of the steam distribution system in the heating wells are reduced. Dispatching of the process of steam-thermal impact on the formation has been introduced. Claim 1. A device for measuring steam moisture containing a steam pipe, a superheater with an electric heater, a flow meter, temperature sensors and consumed electric power, characterized in that, in order to improve the accuracy and reliability of the device, the superheater and the flow meter are placed inside a tube installed inside the steam line is coaxial with it and provided with a solenoid valve and a sensor for steam overheating. 2. The device according to claim 1, characterized in that the steam overheating value sensor is made in the form of a thermopile, one group of junctions of which is placed in the tube and the other in the steam line. Sources of information taken into account during the examination 1. “Industrial Heat and Power Engineering. 1978, No. 8, p. 18-24.

2. USSR author's certificate number 239610, cl. G 01 N 25/60, 1965 (prototype).