[发明专利]温流式蒸汽干度测量装置及测量方法

说明书

一、所属技术领域

本发明涉及的是蒸汽物理性质测量的技术领域，是一种温流式蒸汽干度测量装置 及测量方法。

二、背景技术

蒸汽干度是蒸汽的重要品质参数，含有气相蒸汽和液相液体的混合物称作湿蒸汽， 也叫作饱和蒸汽，其中气相蒸汽的质量与湿蒸汽总质量的比值被定义为蒸汽干度。在 用于石油开采过程的热力采油技术，向油井注入的水蒸气其干度对采油的经济性有着 重要的影响。在化工、食品加工、制药等工业中，水蒸气干度同样是不可忽视的重要 物理性质，而且需要连续地检测与控制水蒸气干度。

申请号为8105217.5的发明专利，公开了一种汽(气)液双相流量和干度的测量方 法，该方法的技术特征为：根据湿蒸汽的脉动特性，在蒸汽管道上安装一个节流装置， 通过采集节能装置两侧的平均压差和平均压差的脉动，推算出蒸汽干度。然而，这种 测量蒸汽干度的方法是纯实验方法，需要经过大量的实验，来确定平均压差及平均压 差脉动与蒸汽干度之间的函数关系，而且这种函数关系还缺少充分的理论依据，所以， 其测量精度难于保证。

申请号为02232815.7的实用新型专利，公开了一种计量饱和蒸汽干度和流量的双 参数测量装置，该装置的技术特征为：在蒸汽管道上安装孔板流量计和压力计，采集 孔板流量计的前后流体差压信号和压力计的压力信号，根据孔板差压噪声模型，推算 出蒸汽管道的蒸汽干度。然而，这种测量蒸汽干度的方法也是纯实验方法，需要经过 大量的实验，来确定孔板差压噪声与蒸汽干度之间的函数关系，即需要建立准确的孔 板差压噪声模型。由于孔板差压噪声与蒸汽干度之间的单调函数关系，还没有得到理 论与实验的充分支持，况且，这种测量装置还受到使用场合的环境噪声的影响，所以， 这种测量方法以及测量装置的测量精度难于保证，它的工程实用性也难于有效的保证。

申请号为200710055286.3的发明专利，公开了一种联合式湿蒸汽流量、干度测量 装置及其测量方法，该方法的技术特征为：在蒸汽管道上串联安装孔板流量计和文丘 利管流量计，通过分别采集这两种流量计的前后流体压差，当已知蒸汽干度时，就可 由孔板流量计或文丘利管流量计的流量公式，得出蒸汽管道的蒸汽流量；当蒸汽干度 为待求变量时，根据串联管路的质量守恒原理，把这两种流量计的流量公式联立起来， 求解得出蒸汽管道中的蒸汽干度。然而，这种蒸汽干度的测量方法，所涉及的孔板流 量计和文丘利管流量计，其流量测量原理都是通过采集流量计的前后流体压差，来推 算出蒸汽管道的蒸汽流量，也就是说这两种流量计的流量测量原理是相同的，理论上 是属于同一种的压差型流量计，因而其流量公式具有相似性。在联立求解这两个同种 流量计的流量公式中，其蒸汽干度能被自动消掉，从而导致不能得出作为待求变量的 蒸汽干度。虽然该发明专利在这两种流量计的流量公式中引入了“两相滑动比”参数， 对这两种流量计的流量公式进行了变形，使这两种流量公式在形式上不同，但本质上 并未改变这两种流量计其流量公式的相似性，所以，从测量原理可知，这种蒸汽干度 的测量方法不可能有高的测量精度，而且其测量稳定性也不会很好。

为了利用流量计测量蒸汽干度，并克服上述三种蒸汽干度测量方法与测量装置的 不足，需要建立一种新型的稳定可靠且测量精度更高的蒸汽干度测量方法。

三、发明内容

为克服现有技术蒸汽干度测量方法与测量装置的不足，本发明提出了一种温流式 蒸汽干度测量装置及测量方法。

本发明包括蒸汽温度传感器、流量计、传热棒、隔热套管、散热片和蒸汽干度处 理器，其中，传热棒的两端分别为热端和冷端，并在两端分别嵌有温度传感器；隔热 套管套装在传热棒上，并与传热棒紧密固定连接，其长度小于或等于传热棒长度；在 蒸汽管道壁上开一直径与隔热套管外直径相同的孔，将隔热套管紧密固定在该孔中， 并保持隔热套管热端壁面与蒸汽管道内壁面平齐。装配后的传热棒的冷端壁面与散热 片紧密固定连接，热端直接与蒸汽管道内的湿蒸汽接触。将蒸汽温度传感器安装在蒸 汽管道上，测量管道内的蒸汽温度，将靶式流量计安装在蒸汽管道上，测量管道内的 蒸汽流量；蒸汽温度传感器和靶式流量计分别位于传热棒的两边，其距离保持大于3 倍的蒸汽管道内径。蒸汽干度处理器分别与蒸汽温度传感器、传热棒热端温度传感器、 传热棒冷端温度传感器、靶式流量计通信连接。

本发明还提出了一种蒸汽干度测量方法，具体过程是：