專利名稱：一種濕蒸汽/氣液分流三通管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流量測量領(lǐng)域，是一種分流三通管。
背景技術(shù)：
在石油稠油開采中，采用向采油井下注入高溫水蒸氣，用蒸汽融化井下稠油，降低稠油的粘度以及提高稠油的流動性，達(dá)到使采油機能采油的目的。在這種向采油井下注入高溫水蒸氣的熱力采油過程中，由注汽爐產(chǎn)生高溫蒸汽，采用蒸汽管網(wǎng)向數(shù)個采油井輸送蒸汽。顯然，采油的經(jīng)濟性與蒸汽的數(shù)量和品質(zhì)關(guān)系密切。由于注汽爐產(chǎn)生的是蒸汽干度小于1的高溫濕蒸汽，注入采油井的蒸汽也是高溫濕蒸汽，為了提高采油的經(jīng)濟性，對注汽爐的蒸汽干度、以及對高溫蒸汽管網(wǎng)各出口蒸汽干度與流量進行監(jiān)測與控制，是非常重要的。對于濕蒸汽干度與流量的測量，盡管有許多方法，包括化驗方法、非熱力學(xué)方法和熱力學(xué)方法，但由于濕蒸汽含有液態(tài)的水，是氣液兩相流流體，其流態(tài)多樣，表現(xiàn)為氣泡流、 塞狀流、分層流、波狀流、彈狀流、環(huán)狀流等，多種流態(tài)的其性特征為截而上的蒸汽密度分布極不均勻，這種性態(tài)是氣液兩相流的常態(tài)，國內(nèi)外目前還沒有經(jīng)濟與通用的測量儀表，能夠準(zhǔn)確測量濕蒸汽的干度和流量。申請?zhí)枮?0102548. 1公開號為CN1263263的發(fā)明專利，公開了一種鍋爐蒸汽干度自動測試和控制方法，該方法分別通過電導(dǎo)率測試探頭實時測量出鍋爐給水電導(dǎo)率A和爐水電導(dǎo)率B，由X= (B-A)/B這一公式，得出鍋爐出口的濕蒸汽干度X。這是一種目前實用且經(jīng)濟的測量鍋爐蒸汽干度的儀表和方法。在采用高溫濕蒸汽的熱力采油中，注汽爐產(chǎn)生干度為40-85%之間的濕蒸汽，通過蒸汽管網(wǎng)，把高溫濕蒸汽輸送到數(shù)個采油井中。蒸汽管網(wǎng)是由多個管路分支口、多個管網(wǎng)出口組成的管路系統(tǒng)，為了提高熱力采油的經(jīng)濟性，需要對各蒸汽管網(wǎng)出口即采油井口的蒸汽干度進行監(jiān)測與控制。然而，申請?zhí)枮?0102548. 1公開號為CN126M63的發(fā)明專利“鍋爐蒸汽干度自動測試和控制方法”，只能用于測量鍋爐出口的蒸汽干度，而不能用于測量蒸汽管網(wǎng)各出口的蒸汽干度，其原因見如下論述。對無分支的單一濕蒸汽管道而言，它只有一個管道入口和一個管道出口，在管道入口和管道出口之間存在著濕蒸汽水中的鹽平衡規(guī)律，也就是單一濕蒸汽管道入口的濕蒸汽水中含鹽量與該管道出口的濕蒸汽水中含鹽量相同。根據(jù)這一鹽平衡規(guī)律，通過對含鹽量的測量，可得出單一濕蒸汽管道出口的蒸汽干度，這也就是申請?zhí)枮?0102548. 1公開號為CN126M63的發(fā)明專利“鍋爐蒸汽干度自動測試和控制方法”可以采用的方法。但對于具有多個管路分支口、多個出口的蒸汽管網(wǎng)而言，現(xiàn)有技術(shù)不能用于測量蒸汽管網(wǎng)各出口的蒸汽干度，因為在蒸汽管網(wǎng)中鹽平衡規(guī)律已不存在了。若還想利用鹽平衡規(guī)律來解決如何得出蒸汽管網(wǎng)出口蒸汽干度的問題，其突破口就在于是否能夠在蒸汽管網(wǎng)中創(chuàng)造出類似于單一濕蒸汽管道鹽平衡規(guī)律的成立條件，這個成立條件就是使蒸汽管網(wǎng)在每個管路分支口處，都設(shè)置上一個特殊分流三通管，該特殊分流三通管，有兩種作用，其一是它能夠起到分流的作用，其二是具有最重要作用，即所分流出的兩路濕蒸汽的蒸汽干度均相同，這個特殊的分流三通管可稱作分流均相三通管。分流三通管有一個入口兩個出口的管網(wǎng)部件，是管網(wǎng)中常用的部件，在管網(wǎng)各分流處采用分流三通將主管道的分為兩根管道，使主管道的流體分配為兩個支線的流體?，F(xiàn)有技術(shù)的分流三通管。只具有單一的作用，就是把流量分為兩路，它不能進行等蒸汽干度的兩路流量分配。均相分流三通管與現(xiàn)有技術(shù)的分流三通管不同，它不僅可以直接應(yīng)用于濕蒸汽氣液兩相流管網(wǎng)的管路分支口處，還可直接應(yīng)用于其它氣液兩相流管網(wǎng)的管路分支口處，實現(xiàn)在管網(wǎng)管路分支口處的等干度分配。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)不能準(zhǔn)確測量蒸汽管網(wǎng)各出口蒸汽干度的問題，特別是解決如何設(shè)計特殊分流三通管的問題，本發(fā)明提出一種濕蒸汽/氣液分流三通管。本發(fā)明包括直通管、漸縮管、主流管、次流通道、支桿、縮放管和分流管。在分流管的圓周上開有與縮放管出口連接的連接孔。直通管的入口與蒸汽管網(wǎng)來流管道固定連接， 直通管的出口端與縮放管入口端連通，縮放管的出口端與分流管的圓周上的連接孔連通。 漸縮管的大直徑端固定在直通管入口端的內(nèi)壁上，漸縮管的小直徑端與主流管的入口端連通。通過支桿將主流管固定在直通管的內(nèi)壁上。主流管的外壁與直通管的內(nèi)壁之間的間隙形成了氣液兩相流的次流通道。所述的縮放管由收縮段和擴放段組成；縮放管的喉部，即縮放管最小內(nèi)徑處的直徑為0. 2-0. 8倍的直通管內(nèi)徑；縮放管6的長度為0. 5-1. 5倍縮放管的外徑，并且收縮段和擴放段的長度相同；縮放管的出口與分流管上的連接孔固定連接。所述的漸縮管為收縮的錐形管；漸縮管的長度為0. 1-0. 8倍的直通管外徑；在漸縮管的管壁上均勻排布有若干個通孔。所述的主流管是一段有封底的直管，其外徑為0. 3-0. 8倍的直通管外徑，長度為 0. 3-1. 2倍的直通管內(nèi)徑；在主流管的管壁上均勻排布有若干個通孔。與現(xiàn)有技術(shù)的分流三通管相比，本發(fā)明在技術(shù)上所產(chǎn)生的積極效果在于利用蒸汽自身的流動動力，通過使?jié)裾羝?jīng)過一次沖擊混合、匯流沖擊混合和二次沖擊混合后，實現(xiàn)了不僅使?jié)裾羝軌蚍至?，而且所分流出的各股濕蒸汽其蒸汽干度相同，從而為實現(xiàn)利用鹽平衡規(guī)律來得出蒸汽管網(wǎng)出口蒸汽干度奠定了可靠的技術(shù)手段，為稠油熱采的技術(shù)監(jiān)控提供了可行的技術(shù)手段。

圖1是均相分流三通管的結(jié)構(gòu)示意圖，共中1.直通管 2.漸縮管 3.主流管 4.次流通道 5.支桿6.縮放管 7.分流管
具體實施方式
實施例一本實施例為一種濕蒸汽/氣液分流三通管，包括直通管1、漸縮管2、主流管3、次流通管4、支桿5、縮放管6和分流管7。其中，直通管1為一段管外徑76mm、內(nèi)徑56mm、壁厚10mm、長150mm的直無縫鋼管。在分流管7的圓周上開有與縮放管6出口連接的連接孔；直通管1的入口與蒸汽管網(wǎng)來流管道固定連接，直通管1的出口端與縮放管6入口端連通，縮放管6的出口端與分流管7的圓周上的連接孔連通；漸縮管2的大直徑端焊接在直通管1入口端的內(nèi)壁上，漸縮管2的小直徑端與主流管3的入口端連通；通過支桿5將主流管3焊接在直通管1的內(nèi)壁上；主流管3的外壁與直通管1的內(nèi)壁之間的間隙形成了氣液兩相流的次流通道4?？s放管6由收縮段和擴放段組成；縮放管6的喉部，即縮放管6最小內(nèi)徑處的直徑為0. 2倍的直通管1內(nèi)徑；縮放管6的長度為0. 5倍縮放管6的外徑，并且收縮段和擴放段的長度相同；縮放管6的出口與分流管7上的連接孔焊接。漸縮管2為收縮的錐形管；漸縮管2的長度為0. 1倍的直通管1外徑；在漸縮管2 的管壁上均勻排布著8個直徑為2mm的通孔。主流管3是一段有封底的直管，其外徑為0. 3倍的直通管1外徑，長度為0. 3倍的直通管1內(nèi)徑；在主流管3的管壁上均勻排布著30個2mm的通孔。支桿5有三根，一端焊接在主流管3的外圓周上，另一端焊接在直通管1的內(nèi)壁上。當(dāng)氣液兩相流從直通管1的入口進入直通管1內(nèi)后，一部分通過漸縮管2管壁上的通孔進入次流通道4，另一部分通過主流管3管壁上的通孔進入次流通道4。次流通道4 內(nèi)的氣液兩相流通過縮放管6，進入分流管7，在分流管7內(nèi)向分流管7的兩端流動。使用時，將本實施例安裝在蒸汽管網(wǎng)中各管路分支口處，利用管網(wǎng)內(nèi)蒸汽自身的流動動力來實現(xiàn)兩分流口的濕蒸汽干度相同道先引導(dǎo)進入氣液兩相流均相三通管的濕蒸汽進行一次沖擊混合，使?jié)裾羝牧飨蚋淖儾⑹拐羝魉偌涌?，從而增大蒸汽的沖擊攪拌和摻混，驅(qū)使?jié)裾羝芏染鶆蚍植?；第二步，引?dǎo)經(jīng)一次沖擊混合后的濕蒸汽進行匯流沖擊混合，即將濕蒸汽分流為主流濕蒸汽和次流濕蒸汽，改變主流濕蒸汽的出流方向、并引導(dǎo)主流濕蒸汽與次流濕蒸汽進行大角度的沖擊摻混，進一步驅(qū)使?jié)裾羝芏染鶆蚍植迹坏谌剑?引導(dǎo)經(jīng)匯流沖擊混合后的濕蒸汽進行二次沖擊混合，使?jié)裾羝芏雀泳鶆蚍植?；第四步?弓I導(dǎo)經(jīng)二次沖擊混合后的濕蒸汽，進入具有兩分流口的分流管7，使兩分流口的濕蒸汽干度相同。為實現(xiàn)兩分流口的濕蒸汽干度相同，本實施例采用雙重對稱的分流口，即分流口具有幾何對稱和重力對稱的特點。所述的幾何對稱表現(xiàn)為在分流管7上，兩分流口呈面對面的和等直徑。所述的重力對稱表現(xiàn)為兩分流口的蒸汽狀態(tài)不受重力影響或受重力影響的程度相同。實施例二本實施例為一種濕蒸汽/氣液分流三通管，包括直通管1、漸縮管2、主流管3、次流通道4、支桿5、縮放管6和分流管7。其中，直通管1為一段管外徑76mm、內(nèi)徑56mm、壁厚 10mm、長150mm的直無縫鋼管。在分流管7的圓周上開有與縮放管6出口連接的連接孔；直通管1的入口與蒸汽管網(wǎng)來流管道固定連接，直通管1的出口端與縮放管6入口端連通，縮放管6的出口端與分流管7的圓周上的連接孔連通；漸縮管2的大直徑端焊接在直通管1入口端的內(nèi)壁上，漸縮管2的小直徑端與主流管3的入口端連通；通過支桿5將主流管3焊接在直通管1的內(nèi)壁上；主流管3的外壁與直通管1的內(nèi)壁之間的間隙形成了氣液兩相流的次流通道4。[0029]縮放管6由收縮段和擴放段組成；縮放管6的喉部，即縮放管6最小內(nèi)徑處的直徑為0. 5倍的直通管1內(nèi)徑；縮放管6的長度為1. 0倍縮放管6的外徑，并且收縮段和擴放段的長度相同；縮放管6的出口與分流管7上的連接孔焊接。漸縮管2為收縮的錐形管；漸縮管2的長度為0. 4倍的直通管1外徑；在漸縮管2 的管壁上沿漸縮管的周向均勻排布著10個直徑為2mm的通孔。主流管3是一段有封底的直管，其外徑為0. 5倍的直通管1外徑，長度為0. 8倍的直通管1內(nèi)徑；在主流管3的管壁上均勻排布著40個2mm的通孔。支桿5有三根，一端焊接在主流管3的外圓周上，另一端焊接在直通管1的內(nèi)壁上。當(dāng)氣液兩相流從直通管1的入口進入直通管1內(nèi)后，一部分通過漸縮管2管壁上的通孔進入次流通道4，另一部分通過主流管3管壁上的通孔進入次流通道4。次流通道4 內(nèi)的氣液兩相流通過縮放管6，進入分流管7，在分流管7內(nèi)向分流管7的兩端流動。使用時，將本實施例安裝在蒸汽管網(wǎng)中各管路分支口處，利用管網(wǎng)內(nèi)蒸汽自身的流動動力來實現(xiàn)兩分流口的濕蒸汽干度相同首先引導(dǎo)進入氣液兩相流均相三通管的濕蒸汽進行一次沖擊混合，使?jié)裾羝牧飨蚋淖儾⑹拐羝魉偌涌?，從而增大蒸汽的沖擊攪拌和摻混，驅(qū)使?jié)裾羝芏染鶆蚍植?；第二步，引?dǎo)經(jīng)一次沖擊混合后的濕蒸汽進行匯流沖擊混合，即將濕蒸汽分流為主流濕蒸汽和次流濕蒸汽，改變主流濕蒸汽的出流方向、并引導(dǎo)主流濕蒸汽與次流濕蒸汽進行大角度的沖擊摻混，進一步驅(qū)使?jié)裾羝芏染鶆蚍植?；第三步?引導(dǎo)經(jīng)匯流沖擊混合后的濕蒸汽進行二次沖擊混合，使?jié)裾羝芏雀泳鶆蚍植迹坏谒牟剑?弓I導(dǎo)經(jīng)二次沖擊混合后的濕蒸汽，進入具有兩分流口的分流管7，使兩分流口的濕蒸汽干度相同。為實現(xiàn)兩分流口的濕蒸汽干度相同，本實施例采用雙重對稱的分流口，即分流口具有幾何對稱和重力對稱的特點。所述的幾何對稱表現(xiàn)為在分流管7上，兩分流口呈面對面的和等直徑。所述的重力對稱表現(xiàn)為兩分流口的蒸汽狀態(tài)不受重力影響或受重力影響的程度相同。實施例三本實施例為一種濕蒸汽/氣液分流三通管，包括直通管1、漸縮管2、主流管3、次流通道4、支桿5、縮放管6和分流管7。其中，直通管1為一段管外徑76mm、內(nèi)徑56mm、壁厚 IOmm、長150mm的直無縫鋼管。在分流管7的圓周上開有與縮放管6出口連接的連接孔；直通管1的入口與蒸汽管網(wǎng)來流管道固定連接，直通管1的出口端與縮放管6入口端連通，縮放管6的出口端與分流管7的圓周上的連接孔連通；漸縮管2的大直徑端焊接在直通管1入口端的內(nèi)壁上，漸縮管2的小直徑端與主流管3的入口端連通；通過支桿5將主流管3焊接在直通管1的內(nèi)壁上；主流管3的外壁與直通管1的內(nèi)壁之間的間隙形成了氣液兩相流的次流通道4?？s放管6由收縮段和擴放段組成；縮放管6的喉部，即縮放管6最小內(nèi)徑處的直徑為0. 8倍的直通管1內(nèi)徑；縮放管6的長度為1. 5倍縮放管6的外徑，并且收縮段和擴放段的長度相同；縮放管6的出口與分流管7上的連接孔焊接。漸縮管2為收縮的錐形管；漸縮管2的長度為0. 8倍的直通管1外徑；在漸縮管2 的管壁上沿漸縮管的周向均勻排布著12個直徑為2mm的通孔。主流管3是一段有封底的直管，其外徑為0. 8倍的直通管1外徑，長度為1. 2倍的直通管1內(nèi)徑；在主流管3的管壁上均勻排布著50個2mm的通孔。支桿5有三根，一端焊接在主流管3的外圓周上，另一端焊接在直通管1的內(nèi)壁上。當(dāng)氣液兩相流從直通管1的入口進入直通管1內(nèi)后，一部分通過漸縮管2管壁上的通孔進入次流通道4，另一部分通過主流管3管壁上的通孔進入次流通道4。次流通道4 內(nèi)的氣液兩相流通過縮放管6，進入分流管7，在分流管7內(nèi)向分流管7的兩端流動。使用時，將本實施例安裝在蒸汽管網(wǎng)中各管路分支口處，利用管網(wǎng)內(nèi)蒸汽自身的流動動力來實現(xiàn)兩分流口的濕蒸汽干度相同首先引導(dǎo)進入氣液兩相流均相三通管的濕蒸汽進行一次沖擊混合，使?jié)裾羝牧飨蚋淖儾⑹拐羝魉偌涌?，從而增大蒸汽的沖擊攪拌和摻混，驅(qū)使?jié)裾羝芏染鶆蚍植迹坏诙?，引?dǎo)經(jīng)一次沖擊混合后的濕蒸汽進行匯流沖擊混合，即將濕蒸汽分流為主流濕蒸汽和次流濕蒸汽，改變主流濕蒸汽的出流方向、并引導(dǎo)主流濕蒸汽與次流濕蒸汽進行大角度的沖擊摻混，進一步驅(qū)使?jié)裾羝芏染鶆蚍植?；第三步?引導(dǎo)經(jīng)匯流沖擊混合后的濕蒸汽進行二次沖擊混合，使?jié)裾羝芏雀泳鶆蚍植?；第四步，引?dǎo)經(jīng)二次沖擊混合后的濕蒸汽，進入具有兩分流口的分流管7，使兩分流口的濕蒸汽干度相同。為實現(xiàn)兩分流口的濕蒸汽干度相同，本實施例采用雙重對稱的分流口，即分流口具有幾何對稱和重力對稱的特點。所述的幾何對稱表觀為在分流管7上，兩分流口呈面對面的和等直徑。所述的重力對稱表現(xiàn)為兩分流口的蒸汽狀態(tài)不受重力影響或受重力影響的程度相同。
權(quán)利要求1.一種濕蒸汽/氣液分流三通管，其特征在于，包括直通管(1)、漸縮管O)、主流管 (3)、次流通道、支桿(5)、縮放管(6)和分流管(7)；在分流管(7)的圓周上開有與縮放管(6)出口連接的連接孔；直通管(1)的入口與蒸汽管網(wǎng)來流管道固定連接，直通管(1)的出口端與縮放管(6)入口端連通，縮放管(6)的出口端與分流管(7)的圓周上的連接孔連通；漸縮管⑵的大直徑端固定在直通管⑴入口端的內(nèi)壁上，漸縮管⑵的小直徑端與主流管(3)的入口端連通；通過支桿( 將主流管(3)固定在直通管(1)的內(nèi)壁上；主流管 (3)的外壁與直通管(1)的內(nèi)壁之間的間隙形成了氣液兩相流的次流通道G)。
2.如權(quán)利要求1所述一種濕蒸汽/氣液分流三通管，其特征在于，縮放管(6)由收縮段和擴放段組成；縮放管(6)的喉部，即縮放管(6)最小內(nèi)徑處的直徑為0. 2-0. 8倍的直通管 ⑴內(nèi)徑；縮放管(6)的長度為0. 5-1. 5倍縮放管(6)的外徑，并且收縮段和擴放段的長度相同；縮放管(6)的出口與分流管(7)上的連接孔固定連接。
3.如權(quán)利要求1所述一種濕蒸汽/氣液分流三通管，其特征在于，漸縮管(2)為收縮的錐形管；漸縮管( 的長度為0. 1-0. 8倍的直通管(1)外徑；在漸縮管的管壁上均勻排布有若干個通孔。
4.如權(quán)利要求1所述一種濕蒸汽/氣液分流三通管，其特征在于，主流管(3)是一段有封底的直管，其外徑為0.3-0. 8倍的直通管(1)外徑，長度為0.3-1. 2倍的直通管(1)內(nèi)徑；在主流管(3)的管壁上均勻排布有若干個通孔。
專利摘要一種濕蒸汽/氣液分流三通管，直通管的入口與蒸汽管網(wǎng)連接，直通管出口端與縮放管入口端連通，縮放管出口端與分流管連通。漸縮管的大直徑端固定在直通管的內(nèi)壁上，小直徑端與主流管入口端連通。主流管外壁與直通管內(nèi)壁之間的間隙形成了氣液兩相流的次流通道。在錐形的漸縮管的管壁上均勻排布有若干個通孔。在主流管的管壁上均勻排布有若干個通孔。本實用新型利用蒸汽自身的流動動力，通過使?jié)裾羝?jīng)過一次沖擊混合、匯流沖擊混合和二次沖擊混合后，實現(xiàn)了不僅使?jié)裾羝軌蚍至?，而且所分流出的各股濕蒸汽其蒸汽干度相同，從而為實現(xiàn)利用鹽平衡規(guī)律來得出蒸汽管網(wǎng)出口蒸汽干度奠定了可靠的技術(shù)手段，為稠油熱采的技術(shù)監(jiān)控提供了可行的技術(shù)手段。
文檔編號E21B17/00GK202000913SQ20112007432
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者張霞, 李世武 申請人:西北工業(yè)大學(xué)