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注汽锅炉选用蒸汽流量计计量使用案例

时间:2017/10/04来源:未知

 
摘要:特种油开发企业主要从事超稠油的开采,主要利用注汽锅炉进行蒸汽吞吐的生产方式。 生产实际中将对蒸汽的计量转化为对锅炉入口水的计量,忽略了流程中的流量损失,其方法简便可行,配套设备运行可靠。 目前已经达到微机自动在线计量流量及干度的自动监测及调整,整套系统自动化程度高,运行稳定,维护简便。 对蒸汽的直接计量正在进一步试验和改进中。
注汽锅炉选用蒸汽流量计计量使用案例

一、蒸汽计量技术在生产应用中的现状:
 
对蒸汽的计量主要是通过对水的计量,即利用 “锅炉出口的蒸汽发生量等于锅炉入口供水的总质量”的原理,将复杂的问题简单化。 蒸汽流量的计量是一项复杂的系统工程,而水的计量则是一种成型的技术并有相对简单且有效的仪器来进行实际计量—孔板与差压变送器系统。 此项技术已相当成熟且经实际生产的证明是一种非常有效的手段。 对蒸汽的计量主要包括两个方面的计量:即干度的测量和水流量的计量。
 
1、干度测量:
  目前生产中对蒸汽度的测量是采用对生水和对炉水进行取样分析,经计算得出相对干度。 在锅炉的给水中存在一些杂质,这些杂质在蒸发过程中一般并不进入蒸汽,而在水中富集。 检验湿蒸汽中分离出来的水样中杂质的富集程度,就能测量蒸汽的干度。设:锅炉给水的杂质浓度为 N,流量为 G,则由给水带入的杂质量 GN,如湿蒸汽中水分流量为 G',水中富集后的杂质浓度为,则杂质量为 G'N1=(1-X)G N1。
显然:GN=G'N1=(1-X)GN1
 
2、蒸汽流量的测量:
  目前所有油田的注汽锅炉均采用测量入口水流量来间接测量蒸汽流量的方法。 而水流量的测量则相对简单。
  孔板与差压变送器系统已经成为锅炉的一个必不可少的附件,主要方法是在柱塞泵出口管线上安装一个孔板,测量管线中的水通过该孔板前后的压差, 经差压变送器将这一差压信号转化为气信号并进行比例放大,输送到排量表来显示。 因此差变送器的准确性是很重要的,大家所采用的美国产 274A 型气动差压变送器(1.0 级),或 1151 系列电动智能型差压变送器。 精度为 0.5 级,完全适用于工业生产。
 
二、蒸汽计量技术的研究与发展:
 
  采油工业中用到的蒸汽在实际的计量过程中存在一定的困难,主要在于蒸汽的流量与其干度、压力、温度等条件关系,不同条件下,流量的计量会产生较大的误差,另一方面,即使在测量技术得到突破的情况,测量仪表相对复杂、价格昂贵、体积庞大等因素也会制约其在实际生产中的推广应用, 难以取代目前的测量方法—测蒸汽量转化为测水量。 所以,大家认为:蒸汽计量技术的研究方向是一方面结合科研院所进行理论方面的研究,另一方面是推进蒸汽计量仪表的小型化和低价化。 并且重点应为后者。
 
1.干度测量的理论研究
  热平衡法测量注汽井井口蒸汽干度差压式孔板测量蒸汽干度的方法是测量锅炉出口蒸汽干度的可靠和低成本的手段。 在国外注汽锅炉上已广泛采用,在国内也正在推广应用。 从锅炉至注汽井一般几百至几千米的注汽管线。 在锅炉出口蒸汽干度已知的条件下, 用热平衡方法测注汽井井口的蒸汽干度是***经济有效的方法。
 特油企业所开采的稠油油藏深度大多在数百米以至千米以上。 采油用的注入蒸汽压力在 5.0-20.0MPa,蒸汽的干度在 40%-90%之间,属于高压、高含汽率的汽-水两相流。 虽然在对两相流研究的科学文献中,属于这一范围的文献较为缺乏,但理论分析表明,高压和较高含汽率的汽水两相注要比低压、低含汽率的汽水两相流更易测量。
 
2. 计量的自动化控制方面的研究与应用
 在国内目前还没有成型的且比较简单有效的对蒸汽流量进行测量的装置,而主要是对蒸汽干度的测量方面的应用。 在特油企业大三站 8# 炉得以实现。 其工作原理如下:
 
(1) 锅炉干度控制的实现在锅炉给水汇管、锅炉出口分别安装电导率仪,采集给水、炉水的电率, 给水电导率和炉水电导率以 4-20mA 直流电流信号进入 PLC 的输入模块, 经过 PLC 内部运算模块计算出蒸汽的干度(X=(b-a)ⅹ100%,其中 X 为蒸汽干度,a 为给水电导率、b 为炉水电导率)。 此计算出的干度值进入静校正模块,与标准的化学测试法测得的蒸汽干度值校正, 校正后的干度值作为干度测量值(过程值)。 从微机终端设定的蒸汽干度作为给定值。 PLC 将测量值和给定值进行运算,经 PLC 的输出模块输出调节信号,在火量相对稳定的情况下,对水量进行适当调节,控制柱塞泵变频器来调节柱塞泵的排量,以达到恒干度闭环控制的目的。 当调节水量无法满足控制需要量,即水量在***大或***小长时间运行,再调节火量进行控制。 即为主调水、副调火的自动控制模式。
 当锅炉在点炉或运行过程中, 通过 PLC App控制主燃阀的打开与关闭。 当主燃阀打开时,累积锅炉产汽量,关闭时停止累积产汽量。
蒸汽干度控制原理示意图


(2)干度自控系统的功能蒸汽干度的设定值、干度上限报警值、干度下限报警值的设定和修改都是在微机终端上完成的, 但进行这些操作必需输入正确的口令才能进行。
 当干度自动控制系统有故障时, 可在微机终端上手动设定
图3 图4 数字化增压雷达液位计安装处


出缓冲区液位的高低。 液位传感器将采集到的液位以不同电流值讯号,远传至 PLC 控制柜。 PLC 控制柜根据液位值,控制增压撬的外输泵的自动启停,实现原油的增压外输。

三、针对存在问题的改进:
1、新增大型气液分离器,净化伴生气,降低燃烧器故障数字化增压撬燃烧器由于过于简单的分液包使伴生气净化不好,导致燃烧器故障。 所以如何较好的净化伴生气成为了解决干度值,即设定柱塞泵变器的频率,此项控制为开环控制,不能自动调节蒸汽干度,需人为干预来调节柱塞泵的排量,从而使蒸汽干度控制在合理的范围内。
 燃料压力基本稳定后,30 分钟(时间可调)内达到设定值(一般为 80%),控制精度为 1%。
蒸汽干度高报警信号为超限停炉信号, 蒸汽干度低报警信号不作为超限停炉信号。 但有声、光报警提示。 锅炉控制柜、微机终端、上位机都同时以声、光方式报警。 通过操作微机终端、上位可消除声音报警,光报警不能人为消除,只有报警故障消除后才能自动复位。
  数字化增压撬燃烧器问题的关键。 针对此问题,我区对数字化增压撬的燃气流程进行了改造,新增了 Φ800 型的大型气液分离器及配套流程。 数字化增压撬经过燃气净化流程改造后,伴生气净化效果较好,燃烧器故障大大减少,有效的提高了冬季数字化增压撬的运行稳定性。 改造后的燃气净化流程如图 4-1 所示。
 
2.缓冲区液位计卡堵、冻堵的解决方案。
 
(1)加强清洁、保温工作,预防液位计卡堵、冻堵。加强过滤器、液位计清理工作,预防卡堵。
   加大产进过滤器的清理力度,减少杂质进入缓冲区的机率。增压撬产进过滤器一个星期强制清理一次, 其次根据增压撬产进压力的变化情况突击清理产进过滤器。 确保产进过滤器的清洁。
  液位计保温,预防冻堵用牛毛毡包裹液位计,牛毛毡外面再用镀锌铁皮进行固定,加强液位计进行保温效果。
 
(2)升级橇装增压控制系统,建立液位计卡堵 、冻堵监控报警系统。
 
针对该问题,我区提出以下建议,对缓冲区液位新增监控系统、报警系统、应急系统,彻底解决这一安全隐患。
 
(1)App升级,监控缓冲区液位曲线。 从目前数字化增压撬液位监控曲线可以看出,只要液位计和增压撬产进正常,其曲线将是一系列规则连续的波浪线。 以此作为增压撬液位监控曲线液位有无变化的监控周期。 如果在此监控周期内,液位差不为零,可以判断为液位计正常。 如果在监控周期内液位差为零,则进行液位计故障语音报警。 数字化增压撬正常产液液位曲线如图 4-3所示。
 
(2)新增一套非接触的雷达液位计,用于应急。 数字化增压撬缓冲区安装雷达液位计并将数据接入数字化增压撬的监控系统, 用于监控系统发出语音报警后, 取代原有缓冲区磁翻板液位。 对数字化增压撬进行控制。 确保数字化增压撬的正常运行。雷达液位计安装位置如图 4-4 所示

结论:
1、改造目前现有数字化增压撬的伴生气净化流程 ,新增大型气液分离器,净化伴生气,降低燃烧器故障,有效的提高了冬季数字化增压撬的运行稳定性。
 
2、目前磁翻板液位计浮球容易卡堵 ,需要对其进行改造以确保安全运行。

  锅炉的点炉、运行及停炉由 PLC 实行全过程自动控制,无需人工手动/ 自动切换。 目前该技术的应用比较稳定,运行良好,节省了人力、物力。 蒸汽计量技术科技含量高,国内外没有现成的经验,大家将继续探索蒸汽计量技术的理论研究,使蒸汽计量技术在生产中得到广泛的应用。

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