專(zhuān)利名稱(chēng)：鍋爐蒸汽干度自動(dòng)測(cè)試和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍋爐自動(dòng)化測(cè)試和控制的方法，特別是指一種鍋爐蒸汽干度自動(dòng)測(cè)試和控制方法。
通過(guò)向油層中注入高溫蒸汽的熱力采油技術(shù)已有幾十年的歷史，其所使用的高溫蒸汽都是由油田注氣鍋爐所產(chǎn)生的，注氣鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽干度值的高低及其穩(wěn)定性對(duì)提高原油產(chǎn)量、降低能源損耗、運(yùn)營(yíng)成本和保證注氣鍋爐安全運(yùn)行有著極其重要的影響，但是到目前為止，油田注氣鍋爐的自動(dòng)控制僅限于自動(dòng)點(diǎn)爐控制和十幾個(gè)報(bào)警點(diǎn)的安全報(bào)警停爐控制；油田注氣鍋爐點(diǎn)爐成功后的正常運(yùn)行過(guò)程中，鍋爐蒸汽出口處蒸汽干度值的測(cè)量和控制一直都是用人工定時(shí)通過(guò)化學(xué)或物理方法測(cè)量后，再由工人憑經(jīng)驗(yàn)根據(jù)測(cè)得的蒸汽干度值，通過(guò)調(diào)整鍋爐的給水量來(lái)進(jìn)行調(diào)整的，其測(cè)量和控制的精度很差，蒸汽干度值波動(dòng)較大，平均輸出的蒸汽干度值在70％左右，根本無(wú)法達(dá)到最佳的狀態(tài)；因此在注氣鍋爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，如何能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)注氣鍋爐蒸汽出口處蒸汽干度值的在線實(shí)時(shí)自動(dòng)準(zhǔn)確測(cè)量和依據(jù)測(cè)得的蒸汽干度值來(lái)自動(dòng)調(diào)整注氣鍋爐蒸汽出口處蒸汽干度值，使其能夠保持在最佳設(shè)定值80％上的控制方法一直是技術(shù)人員夢(mèng)寐以求的目標(biāo)；中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)說(shuō)明書(shū)(申請(qǐng)?zhí)枮?6109966.6)公開(kāi)了一種鍋爐蒸汽干度測(cè)試方法，它是根據(jù)爐水進(jìn)入鍋爐輻射段后，在輻射段前部幾根爐管內(nèi)的水仍處于未飽和水的特性，通過(guò)埋設(shè)在爐管彎頭處的測(cè)溫探頭測(cè)出該幾根爐管內(nèi)未飽和水段的熱焓增值，再根據(jù)鍋爐爐管結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性和受熱輻射的均勻性，得出整個(gè)輻射段的熱焓增值，其值加上未飽和水進(jìn)入鍋爐段前的熱焓值，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)出蒸汽干度值；但是在注氣鍋爐的輻射段內(nèi)共有相互串聯(lián)的50多根爐管，其中介質(zhì)的溫度從入口處的200度左右到出口處的300度左右，介質(zhì)的狀態(tài)從入口處的未飽和水到出口處的液、汽二相共存的濕飽和蒸汽，其每根爐管內(nèi)介質(zhì)的焓增量是完全不同的，且每根爐管在輻射段內(nèi)的位置也不相同，因此用可以測(cè)出的幾根爐管內(nèi)的介質(zhì)的焓增量來(lái)求解整個(gè)輻射段內(nèi)50多根爐管內(nèi)介質(zhì)的焓增量的函數(shù)關(guān)系是非常復(fù)雜的，不能簡(jiǎn)單的以少蓋全，理想的認(rèn)為每根爐管中的熱焓增值都相同，因此其算法在實(shí)際操作中會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，以致無(wú)法實(shí)現(xiàn)最終的目的；并且在壓力容器的彎頭處打眼開(kāi)孔是不允許的，因?yàn)槠鋾?huì)造成很大的安全事故隱患。
本發(fā)明的目的是提供一種切實(shí)可行、算法簡(jiǎn)單，能夠自動(dòng)、準(zhǔn)確實(shí)時(shí)測(cè)試出鍋爐蒸汽出口處蒸汽干度值和控制干度值大小的方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種鍋爐蒸汽干度自動(dòng)測(cè)試和控制方法，其包括以下步驟①通過(guò)兩個(gè)電導(dǎo)率測(cè)試探頭分別實(shí)時(shí)測(cè)量出鍋爐給水的電導(dǎo)率a和鍋爐蒸汽出口處未汽化的爐水的電導(dǎo)率b；②將上述兩步所測(cè)得的電導(dǎo)率a和b通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，輸入中央處理器中，用計(jì)算公式X＝(b-a)/b*100％計(jì)算出鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X；③計(jì)算出所得到的鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X與給定值之間的偏差值，以及最近的兩次監(jiān)測(cè)到的鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X的變化率，將它們與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并進(jìn)行智能推理，然后做出最佳反應(yīng)策略；如果鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X大于90％，則直接報(bào)警停爐，并顯示故障代碼；④輸出新的控制信號(hào)，調(diào)整鍋爐給水泵的輸水量，從而將鍋爐蒸汽出口處蒸汽的干度值X控制在設(shè)定值上；⑤進(jìn)行下一次循環(huán)。
本發(fā)明在干度監(jiān)測(cè)的方法上，克服了普遍認(rèn)為采用電導(dǎo)法在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐蒸汽出口蒸汽干度值的誤差和滯后性大的偏見(jiàn)，大膽地采用了用電導(dǎo)法直接在線測(cè)量鍋爐給水和爐水的電導(dǎo)率，利用給水中的含鹽量與爐水中的含鹽量相同這一理想狀態(tài)的假設(shè)，推導(dǎo)出蒸汽干度值X和給水電導(dǎo)率a及爐水電導(dǎo)率b之間的關(guān)系式X＝(b-a)/b*100％，從而計(jì)算出蒸汽干度值X，表1為采用本發(fā)明所述的鍋爐蒸汽干度自動(dòng)測(cè)試和控制方法的油田注氣鍋爐運(yùn)行參數(shù)的記錄，從表中干度值一欄可見(jiàn)，點(diǎn)爐后干度值被成功的控制在設(shè)定值80％附近，比人工操控下平均70％的干度值提高了10個(gè)百分點(diǎn)；實(shí)踐證明采用本發(fā)明所提供的方法所得的數(shù)據(jù)能夠較真實(shí)的反應(yīng)出實(shí)際的蒸汽干度值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)蒸汽干度值的實(shí)時(shí)、自動(dòng)、準(zhǔn)確的進(jìn)行監(jiān)測(cè)的目的；并以監(jiān)測(cè)出的蒸汽干度值為依據(jù)算出其偏差值和變化率，將它們與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行智能推理后向鍋爐給水泵發(fā)出最佳調(diào)節(jié)指令，從而使鍋爐蒸汽出口處蒸汽干度值保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，使油田注氣鍋爐具備了自動(dòng)運(yùn)行控制的功能，實(shí)現(xiàn)了其完全無(wú)人職守的全自動(dòng)控制功能，具有運(yùn)行穩(wěn)定、降低運(yùn)行成本、提高了設(shè)備的利用率、增加了產(chǎn)油量等優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖和將本發(fā)明所述方法應(yīng)用在油田注氣鍋爐上的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述

圖1為本發(fā)明的工藝流程2為本發(fā)明自動(dòng)控制流程圖一種油田注氣鍋爐蒸汽干度自動(dòng)測(cè)試和控制方法，其包括以下步驟①通過(guò)分別安裝在油田注氣鍋爐給水管1上和安裝在油田注氣鍋爐蒸汽出口上爐水取樣冷卻器7上冷卻爐水出水管路6上的電導(dǎo)率測(cè)試探頭2和3實(shí)時(shí)測(cè)量出油田注氣鍋爐給水的電導(dǎo)率a和油田注氣鍋爐蒸汽出口處未汽化的爐水的電導(dǎo)率b；其中安裝在油田注氣鍋爐蒸汽出口上爐水取樣冷卻器7上冷卻爐水出水管路6上的電導(dǎo)率測(cè)試探頭3應(yīng)通過(guò)管道4以遠(yuǎn)離爐水取樣冷卻器7上冷卻爐水出口的方式連接在爐水取樣冷卻器7上冷卻爐水的出水口上，這樣在打開(kāi)排污閥5排污時(shí)，高溫蒸汽才不會(huì)將爐水電導(dǎo)率測(cè)試探頭3損壞；爐水通過(guò)安裝在油田注氣鍋爐蒸汽出口管路9上的汽水分離器8與蒸汽分離后取出；②將上述兩步所測(cè)得的給水電導(dǎo)率a和爐水電導(dǎo)率b通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，輸入中央處理器中，用計(jì)算公式X＝(b-a)/b*100％計(jì)算出油田注氣鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X；計(jì)算公式的來(lái)源是設(shè)給水含鹽量＝Amg/L爐水含鹽量＝Bmg/L蒸汽干度值＝X假設(shè)(1)在爐管上未沉積任何鹽分；(2)水蒸汽中不含鹽分；根據(jù)鹽量平衡式(對(duì)1公斤給水)1*A＝(1-X)BX＝(B-A)/B因含鹽量可以通過(guò)電導(dǎo)法測(cè)出，所以可用給水電導(dǎo)率a和爐水電導(dǎo)率b，替代上式中的A和B，從而測(cè)算出蒸汽的干度；③計(jì)算出所得到的油田注氣鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X與給定值之間的偏差值，以及最近的兩次監(jiān)測(cè)到的油田注氣鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X的變化率，將它們與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并進(jìn)行智能推理，然后做出最佳反應(yīng)策略；如果油田注氣鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X大于90％，則直接報(bào)警停爐，并顯示故障代碼；數(shù)據(jù)庫(kù)中包含了被表達(dá)成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別、理解和執(zhí)行的語(yǔ)言的熟練操作工、技術(shù)人員和專(zhuān)家的操作經(jīng)驗(yàn)，即事實(shí)和規(guī)則，然后把大量這樣的事實(shí)和規(guī)則經(jīng)過(guò)修改和精煉，建立起的一種可以對(duì)各種不同工況提供最佳反應(yīng)方案的知識(shí)庫(kù)；④輸出新的控制信號(hào)，調(diào)整油田注氣鍋爐給水泵的輸水量，從而將油田注氣鍋爐蒸汽出口處蒸汽的干度值X控制在設(shè)定值上；對(duì)于安裝有變頻器的給水泵，輸出新的控制信號(hào)給變頻器，使變頻器以調(diào)頻方式調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制油田注氣鍋爐給水泵的輸水量，將油田注氣鍋爐蒸汽出口處蒸汽的干度值X控制在給定值上。
⑤進(jìn)行下一次循環(huán)；只要油田注氣鍋爐運(yùn)行過(guò)程中油田注氣鍋爐的各項(xiàng)安全指標(biāo)符合設(shè)計(jì)荷載要求，本測(cè)試控制程序?qū)⒁恢敝貜?fù)循環(huán)下去，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)油田注氣鍋爐蒸汽干度的連續(xù)自動(dòng)測(cè)試和控制
表權(quán)利要求
1.一種鍋爐蒸汽干度自動(dòng)測(cè)試和控制方法，其特征在于其包括以下步驟①通過(guò)兩個(gè)電導(dǎo)率測(cè)試探頭(2、3)分別實(shí)時(shí)測(cè)量出鍋爐給水的電導(dǎo)率a和鍋爐蒸汽出口處未汽化的爐水的電導(dǎo)率b；②將上述兩步所測(cè)得的電導(dǎo)率a和b通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后，輸入中央處理器中，用計(jì)算公式X＝(b-a)/b*100％計(jì)算出鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X；③計(jì)算出所得到的鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X與給定值之間的偏差值，以及最近的兩次監(jiān)測(cè)到的鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X的變化率，將它們與數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并進(jìn)行智能推理，然后做出最佳反應(yīng)策略；如果鍋爐蒸汽出口處的蒸汽干度值X大于90％，則直接報(bào)警停爐，并顯示故障代碼；④輸出新的控制信號(hào)，調(diào)整鍋爐給水泵的輸水量，從而將鍋爐蒸汽出口處蒸汽的干度值X控制在設(shè)定值上；⑤進(jìn)行下一次循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐蒸汽干度自動(dòng)測(cè)試方法，其特征在于安裝在鍋爐蒸汽出口上爐水取樣冷卻器(7)上冷卻爐水出水管路(6)上的電導(dǎo)率測(cè)試探頭(3)應(yīng)通過(guò)管道(4)以遠(yuǎn)離爐水取樣冷卻器(7)上冷卻爐水出口的方式連接在爐水取樣冷卻器(7)上冷卻爐水的出水口上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍋爐蒸汽干度自動(dòng)化測(cè)試和控制方法,分別通過(guò)電導(dǎo)率測(cè)試探頭實(shí)時(shí)測(cè)量出給水電導(dǎo)率a和爐水電導(dǎo)率b;根據(jù)公式:X=(b－a)/b
文檔編號(hào)G01N27/06GK1263263SQ00102548
公開(kāi)日2000年8月16日 申請(qǐng)日期2000年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月2日
發(fā)明者鄭金華 申請(qǐng)人:鄭金華