蒸汽干在線監(jiān)控第1頁/共39頁

內容一、前言二、干度檢測三、干度控制四、產(chǎn)品介紹五、現(xiàn)場使用第2頁/共39頁前言

本產(chǎn)品—濕蒸汽干度在線監(jiān)控系統(tǒng)，是我公司研制的高科技產(chǎn)品。它主要包括兩大功能：①、干度檢測：它根據(jù)注汽爐生水與爐水的鹽量平衡原理，采用國際領先的非接觸雙電導率傳感技術、自排氣結構和干度自動跟蹤補償技術，克服了手工滴定法的非實時性、結果滯后、精度易受人為因素干擾等問題，突破了現(xiàn)有電導率測量蒸汽干度的技術瓶頸。

②、干度控制：利用干度值以及鍋爐給水量和天然氣量協(xié)調組比控制，使系統(tǒng)控制穩(wěn)定，可靠。

本產(chǎn)品維護簡便，能長期、穩(wěn)定、可靠、高精度地在線監(jiān)控蒸汽干度。第3頁/共39頁二、干度測控---必要性

①、目前鍋爐干度控制主要通過化學法定法測試，再通過人工調節(jié)天然氣量，存在不同人工檢測和調節(jié)誤差，同時定時檢測，存在調節(jié)滯后，不能保證注氣質量。

②、干度過高，造成結晶鹽在爐管管壁析出，導致爐管傳熱效果變差，造成爐管溫度急劇上升而爆炸；

③、干度自動控制系統(tǒng)，準確實時調節(jié)和控制，保持干度穩(wěn)定，有效提高蒸汽質量和產(chǎn)量，對于稠油增產(chǎn)起到很大作用。

④隨著油田注汽鍋爐運行管理水平提高，實現(xiàn)無人值守，節(jié)約生產(chǎn)運行成本，實施安全、可靠在線實時控制鍋爐干度十分必要。第4頁/共39頁

（1）雙相流法

（2）

熱函法

（3）電極式電導法：會發(fā)生氧化或還原反應，導致電極表面結晶結垢，引起電導測量的嚴重誤差，使用壽命差（4）非接觸雙電導率法：無極式傳感器的測量原理采用一對線繞合金環(huán)形線圈，傳感器的探頭與被測過程溶液體是完全隔離的（非接觸），

從根本上避免了電極表面的離子沉積和覆蓋，極化、油污或污染等問題都不會影響無極式傳感器的性能。使用壽命可長達10年之久。二、干度檢測--檢測方法研究第5頁/共39頁二、干度檢測---原理注汽爐生水，也就是鍋爐進水，一般來源于地下水、回收后的處理水、河水等，由于注汽爐生水含有一些鹽類化合物、金屬離子等，已具有一定的導電性，當傳感器發(fā)送器線圈通電時，則電解質溶液導電產(chǎn)生感應電流，該感應電流與溶液的電導率成正比，接收器線圈檢測該電流的大小，從而求出溶液的電導率值。第6頁/共39頁二、干度檢測---原理注汽爐生水在注汽爐中，大部分轉變?yōu)楦娠柡驼羝?，因為干飽和蒸汽中不含有導電物質，這樣注汽爐生水中的導電物質，就遺留在注汽爐出口濕蒸汽飽和水中。注汽爐出口濕蒸汽經(jīng)過氣液分離器，分離出干飽和蒸汽和飽和水，被氣液分離器分離出的飽和水稱為爐水，同樣測出爐水電導率。

根據(jù)注汽爐生水與爐水的鹽量平衡原理，計算出鍋爐蒸汽干度。設:給水含鹽量=A1(mg/L)，爐水含鹽量=A2(mg/L)，蒸汽出口干度=V按照鹽量平衡(對1kg給水)：A1=(1-V)A2V=(A2-A1)/A2即：干度=(爐水含鹽量-給水含鹽量)/爐水含鹽量。

第7頁/共39頁

非接觸雙電導率法：無極式傳感器的測量原理采用一對線繞合金環(huán)形線圈，傳感器的探頭與被測過程溶液體是完全隔離的（非接觸），無需頻繁的維護和保養(yǎng)，相對于傳統(tǒng)的電流式電導率測量過程,從根本上避免了電極表面的離子沉積和覆蓋，極化、油污或污染等問題都不會影響無極式傳感器的性能。使用壽命可長達10年之久。二、干度檢測---關鍵技術第8頁/共39頁（1）

蒸汽干度測量量程為:30%—90%。（2）

蒸汽干度采集器工作溫度：5-95℃。（3）

蒸汽干度采集器工作壓力：0-0.5MPa。（4）

蒸汽干度測量精度為：最大絕對干度值誤差小于3%。二、干度檢測---性能參數(shù)第9頁/共39頁1、解決了電導率傳感器表面易結垢問題；

本系統(tǒng)采用與被測流體不接觸的電感式電導率傳感器，這是當今世界上最為先進的工程在線電導率傳感器，被國際上稱為免維護、抗結垢、長壽命的高科技產(chǎn)品。2、電極式電導率不能測高溫流體問題；本系統(tǒng)采用耐高溫、非接觸式電導率傳感器。它不僅不與被測流體直接接觸，而且可測流體的溫度高達95℃或以上。3、生水或爐水中不凝氣體對測量的影響問題；采用本系統(tǒng)的自排氣結構，即在電導率傳感頭采集器中設置自排氣結構，自動減小或排除本系統(tǒng)所采集生水或爐水中所帶的不凝氣體，使本系統(tǒng)所測濕蒸汽干度的準確性處于絕對誤差3%之內。

二、干度檢測---創(chuàng)新點第10頁/共39頁三、干度控制—存在問題

(1)天然氣壓力變化：一般一條天然氣管線要給幾臺甚至十幾臺鍋爐供氣，當鍋爐出現(xiàn)點、停爐操作時，用氣量發(fā)生變化，導致天然氣壓力波動，造成用氣鍋爐天然氣流量變化；

(2)鍋爐供水泵流量變化：一般采用流量控制穩(wěn)定的柱塞泵，但是多柱柱塞泵故障率高，使用過程中泄漏量變化或某柱缸體的損害等原因，導致供水量降低。

(3)人工化學法或一般在線電導儀測量干度，計量后在進行調節(jié)，存在滯后時間長，一般40—60分鐘。第11頁/共39頁三、干度控制—調節(jié)策略(1)、固定火量控制給水量此法的缺點是：注汽量是供熱站的主要生產(chǎn)指標，水量變化即是注汽量的變化，注汽量變化過于頻繁，影響正常計量，對影響生產(chǎn)任務，而且地層也需要均衡注汽，注汽量變化影響注汽效果。(2)、穩(wěn)定水量調節(jié)天然氣此法存在缺點：如果現(xiàn)場供氣壓力波動大，此法可能達到調節(jié)極限，無法滿足干度要求。

結論：我們依據(jù)現(xiàn)場波動原因，進行水量或者火量調節(jié)，既滿足干度安全要求，又盡量滿足生產(chǎn)任務需要；當單一調節(jié)一個量達到調節(jié)極限要求，進行雙變量調節(jié)。第12頁/共39頁三、干度控制—原理

1、原理：以干度值作為目標控制參數(shù)，檢測干度值，調節(jié)天然氣量和給水量，保持干度恒定；同時結合天然氣量和水量協(xié)調組比算法控制。天然氣量和水量協(xié)調組比算法：檢測給水量和天然氣流量，讓天然氣量和給水量一一對應供給；即當天燃氣量發(fā)生變化，調節(jié)天然氣量，使天然氣量和水量匹配。

要達到鍋爐控制實現(xiàn)無人值守目標，必須保證系統(tǒng)檢測、控制及時可靠，具備事故控制解決措施。第13頁/共39頁三、干度控制—原理2、協(xié)調組比調節(jié)模型：在注汽干度符合要求生產(chǎn)時（某設定干度值），給水量和天然氣量為一次線性關系，其模型公式：Q天然氣=A*Q水+B。測出多組給水量和天然氣流量數(shù)據(jù)就計算出A，B值，減小測試誤差，建立精準模型。（式中A、B是系數(shù)，它與干度值，鍋爐效率，給水溫度有關。）第14頁/共39頁三、干度控制—原理

3、減小誤差算法：模型準確度關系到控制精度，在上式中只要測出兩組相應數(shù)據(jù)可計算出A、B參數(shù)，但是由于受儀表測試誤差等因素影響，系統(tǒng)采用最小二乘法，可以采集多組測試數(shù)據(jù)進行計算，減少誤差，保證模型的精確度。4、參數(shù)的影響因素和修正：以上的一次線性關系中，斜率A、截距B，它受鍋爐來水溫度、鍋爐效率、干度設定值的影響會自動調整。系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場應用中大量采集的數(shù)據(jù)，自動修正，因此不需人工操作修正參數(shù)，保證系統(tǒng)自動實現(xiàn)模型調整，并且在大量應用中數(shù)據(jù)更加符合鍋爐運行實際調控參數(shù)。

第15頁/共39頁5、極限狀態(tài)安全保護：注汽鍋爐是濕飽和蒸汽發(fā)生器，每個蒸汽飽和壓力都對應一個蒸汽飽和溫度，那么鍋爐過熱，干度過高，這樣就造成結晶鹽在爐壁的析出，嚴重導致管爆炸?；谶@個原因，在控制系統(tǒng)中建立一個大氣壓到鍋爐額定壓力的所有飽和溫度數(shù)值，每個壓力對應一個飽和溫度，當鍋爐在某個壓力下，溫度超過飽和溫度，降低天然氣流量，使鍋爐注汽干度迅速下降。三、干度控制—原理溫度℃99.62120.23……310.9318.05壓力（MPa）1.02.0……100110第16頁/共39頁三、干度控制—原理干度檢測與控制原理圖第17頁/共39頁三、干度控制---優(yōu)點

（1）安全，可靠：干度、水量、氣量等多參數(shù)進行同步監(jiān)控和邊界運行限定，提高可靠性，防止單一干度計量監(jiān)控失效，達到無人值守要求；

（2）實時調節(jié)：當燃氣量或水量發(fā)生變化，時效上達到無縫調節(jié)，保持干度恒定，不存在只依據(jù)干度調節(jié)滯后問題

（3）自動識別給水水質：系統(tǒng)根據(jù)電導法自動識別給水水質變化，并選取調整模型，選取調整干度控制點（不同水質干度要求點不同）。第18頁/共39頁四、產(chǎn)品介紹圖2濕蒸汽干度在線監(jiān)測系統(tǒng)的結構示意圖

第19頁/共39頁四、產(chǎn)品介紹

濕蒸汽干度在線監(jiān)測系統(tǒng)第20頁/共39頁四、產(chǎn)品介紹第21頁/共39頁四、產(chǎn)品介紹自排氣結構第22頁/共39頁設備名稱

型號數(shù)量

備注干度實時監(jiān)控（GD-DCS）

PLC控制器1I/O模塊信號隔離模塊6觸摸屏1DIP智能調節(jié)器（專用）1實時監(jiān)控軟件（專用）1包括建模，自動修正系數(shù)，調控，干度計算等，系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場訂制其他功能。干度測量CIT30002燃氣電動調節(jié)器ZDRW1伺服執(zhí)行器和閥體機構組成，狀態(tài)反饋，保護等級：相當IP55

防爆：ExdⅡBT4。天然氣流量計4-20mA信號輸出現(xiàn)場具備，不必新增設備變頻器（給水量調節(jié)）現(xiàn)場都具備不必新增設備）四、產(chǎn)品介紹第23頁/共39頁本產(chǎn)品的優(yōu)勢（1）抗結垢：采用與被測流量不接觸的電導率傳感器；（2）

耐高溫：注汽爐生水或爐水的測量溫度達95℃；（3）自排氣：自動排除生水或爐水中的不凝氣體；（4）量程寬:蒸汽干度測量范圍為30%—90%；(5)準確性高：最大絕對干度值誤差小于3%；(6)適用性強：注汽爐生水的來源無論是清水還是污水處理水；(7)維護量很小：實用過程中沒有維護；(8)長期穩(wěn)定：實用表明長期穩(wěn)定可靠；（9）控制穩(wěn)定可靠：系統(tǒng)采用干度值，同時結合給水量和天然氣量協(xié)調組比多參數(shù)控制。四、產(chǎn)品介紹第24頁/共39頁五、現(xiàn)場使用情況15號站安裝的干度智能檢測系統(tǒng)圖7干度智能檢測裝置安裝位置圖8干度智能檢測裝置的取樣口5.1運行數(shù)據(jù)第25頁/共39頁18號站安裝的干度智能檢測系統(tǒng)第26頁/共39頁15#站運行數(shù)據(jù)一時間化學法測試值%

在線儀顯示值%

化法與在線儀誤差

干度儀測試值%

電導儀與化驗干度誤差水流量(m3/h)

蒸汽壓力(Mpa)

蒸汽溫度(℃)

燃料流量（m3/h）

備注2012-12-11646847612207.62881477化驗誤差2012-12-1266671748207.62871478

2012-12-13666827610207.62861511

2012-12-1866682759207.62851520

2012-12-196568375102082901477

2012-12-206567.52.575102082901525

2012-12-217073.13.1766208.62931530

2012-12-2470733766208.42921536

2012-12-257071.31.3766208.52941542

2012-12-2669723767208.52941541

2012-12-276869.81.8768208.72951520

2012-12-2869701767208.82961519

2013-1-46567.52.575102082901525

2013-1-57073.13.1766208.62931530

2013-1-670733766208.42921536

2013-1-77071.31.3766208.52941542

2013-1-869723767208.52941541

2013-1-96869.81.8768208.72951520

2013-1-1069701767209.63001519

2013-1-1169701767206.42761521

第27頁/共39頁15#站運行數(shù)據(jù)二時間化學法測試值%

在線儀顯示值%

化法與在線儀誤差

干度儀測試值%

電導儀與化驗干度誤差水流量(m3/h)

蒸汽壓力(Mpa)

蒸汽溫度(℃)

燃料流量（m3/h）

備注及分析

2013-1-1469690767206.42751520

2013-1-1569690767206.42741519

2013-1-167068-2777206.62771520

2013-1-1769690767196.62781519

2013-1-18688012768206.32751507氣體影響2013-1-2167758747206.32741504氣體影響2013-1-2268746735206.12751500氣體影響2013-1-2373730763206.22741499排氣處理2013-1-247372-1763206.22731498

2013-1-2570711755206.22711498

2013-1-295657.71.77721205.92711520以下公式改變2013-1-306057.1-2.977172062701519

2013-1-315656.50.57620205.82701527

2013-2-15856.2-1.876182062711510

2013-2-45756.3-0.776192062721519

2013-2-55958.7-0.376172062711520

2013-2-66156-5761520728015112013-2-75758.31.37720207.42841514

2013-2-85962.53.57617206.832781505調整鍋爐第28頁/共39頁15#站運行數(shù)據(jù)三時間化學法測試值%

在線儀顯示值%化法與在線儀誤差干度儀測試值%電導儀與化驗干度誤差水流量(m3/h)

蒸汽壓力(Mpa)

蒸汽溫度(℃)

燃料流量（m3/h）

備注

2013-2-16585807618207.012801511

2013-2-17575817619206.882801515

2013-2-185756.3-0.77518206.492741520

2013-2-195655.3-0.775192072801526

2013-2-205655-17620207.392831547

2013-2-2154.653.6-17217.4208.892961480

2013-2-2256.957.70.87619.1209.413001510

2013-2-255759.82.87821209.983031565

2013-2-265755.1-1.97619208.032891513

2013-2-28535307320209.663001544

2013-3-18579-6938209.633011826調整鍋爐2013-3-43733-458212011.593151264調整鍋爐2013-3-56867.5-0.582142011.763161537

2013-3-64342.6-0.462192011.273131204

2013-3-77979088916.910.663091520

2013-3-88079-19010178.62951521

2013-3-9808009010178.62951523

2013-3-108280-2919178.92961523

第29頁/共39頁15#站數(shù)據(jù)分析

1、15#站在運行中共記錄了3個多月的數(shù)據(jù)，其中有57組數(shù)據(jù)與化學滴定法相對應,并進行了對比，平均誤差0.71，共有8次存在誤差大于3%。其中，調整鍋爐影響3次，化驗誤差1次；氣體影響3次。分析認為，真實誤差只有1次。統(tǒng)計如下：精度小于1%的占78.9%;精度小于2%的占80.7%;精度小于3%的占98.25%;

2、化驗誤差的依據(jù)及判斷從2012.12.11-12.12的各項數(shù)據(jù)對比可知，化驗數(shù)據(jù)存在人工化驗誤差。第30頁/共39頁第31頁/共39頁18#站運行數(shù)據(jù)一日期化驗干度值%

在線儀值%

化驗與在線干度誤差

干度儀測試值%

電導儀與化驗干度誤差水流量(m3/h)

蒸汽壓力(Mpa)

蒸汽溫度(℃)

燃料流量（m3/h）

備注2013-1-2363.561.7-1.864.40.9207.052891263

2013-1-2370.769-1.771.30.6207.152901326

2013-1-2477.476.6-0.877.90.5207.522941388

2013-1-2476.475.4-176.90.5207.642941367

2013-1-2575.7874.5-1.375.69-0.09206.892891369

2013-1-2576.4175.4-176.36-0.05207.022901378

2013-1-2873.7470.7-373.90.16206.782871348

2013-1-2976.1174.7-1.476.270.16206.782681364

2013-1-2975.1175.80.775.680.57205.92761359

2013-1-307478.34.376.472.47207.42921375

2013-1-3175.7276.10.477.351.63207.822941369

2013-2-175.7976.10.376.831.04207.512941388

2013-2-475.3476.51.276.090.75207.592921370

2013-2-576.0477.41.476.670.63207.612921368

2013-2-677.277.30.177.80.62082961374

2013-2-777.0876.8-0.376.46-0.62207.922951365

2013-2-878.478.3-0.177.37-1.03207.142881384

2013-2-976.176-0.175-1.1207.22861372

2013-2-1075.7976.10.376.831.04207.12871363

第32頁/共39頁18#站運行數(shù)據(jù)二日期化驗干度值%

在線儀值%

化驗與在線干度誤差

干度儀測試值%

電導儀與化驗干度誤差水流量(m3/h)

蒸汽壓力(Mpa)

蒸汽溫度(℃)

燃料流量（m3/h）

備注2013-2-1178.477.3-1.176.39-2.01207.122881382

2013-2-1376.0477.41.476.670.63207.612921366

2013-2-147777.30.377.60.6207.98.02941371

2013-2-157777.50.577.50.5207.98.2931372

2013-2-1776.9277.30.476.22-0.7207.712971401

2013-2-1874.4475.41750.56207.72971371

2013-2-1974.6275.71.174.970.35206.732881368