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振輝牌——汽水分離器/計(jì)量裝置產(chǎn)品具體介紹
　　　  汽水分離器具有耐高溫、高壓、耐腐蝕、性能穩(wěn)定等特點(diǎn),且型號(hào)齊全,品質(zhì)保證，專業(yè)生產(chǎn)汽水分離器滿足客戶實(shí)際需求。
        隨著我國(guó)稠油開采的不斷深入，用常規(guī)鍋爐（80%蒸汽干度）注蒸汽的方法已不能滿足稠油開采新技術(shù)日益發(fā)展的需要。根據(jù)國(guó)外最新研究成果顯示，稠油后期的高輪次開采注入95%以上干度的蒸汽可有效提高采收率。目前在用的注汽鍋爐，由于受其水處理設(shè)備技術(shù)的限制，其鍋爐出口最高額定蒸汽干度為80%，實(shí)際運(yùn)行時(shí)僅為75%左右，滿足不了稠油蒸汽熱力開采，特別是“SAGD”重力泄油蒸汽輔助法的工藝條件。
　　　  提高注汽鍋爐的蒸汽干度，一種方法是將鍋爐給水進(jìn)行除鹽處理，這將大大增加水處理設(shè)備的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，而且受地面條件所限，很難實(shí)現(xiàn)；同時(shí)還增加了控制系統(tǒng)運(yùn)行管理的難度。
　　　  另一種方法是鍋爐及水處理設(shè)備基本保持不變，在鍋爐出口安裝一套汽水分離裝置，將汽和水分開，分離出的飽和水其熱量通過鍋爐給水預(yù)熱器回收，蒸汽則通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行流量計(jì)量、分配控制管理。連云港振輝公司研制的汽水分離器/計(jì)量裝置就是采取這種方法，并有效使其分離干度達(dá)到99%以上，滿足了高干度注汽的工藝技術(shù)條件。
主要技術(shù)參數(shù)：
　　　  1、設(shè)計(jì)壓力          18       MPa
　　　  2、工作壓力         3-17.2    Mpa
　　　  3、設(shè)計(jì)流量         ≤22.5    t/h
　　　  4、入口蒸汽干度      >70      %
　　　  5、出口蒸汽干度      >95      %
　　　  6、排水溫度          <60　    ℃
　　　  7、液位控制          全自動(dòng)
基本工作原理和結(jié)構(gòu)：
　　　  由于兩相流體的分離過程相當(dāng)復(fù)雜，往往是靠幾種分離作用的綜合效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的。我們是采取旋風(fēng)分離方法，綜合了離心分離、重力分離及膜式分離作用來進(jìn)行汽水分離的。
　　　  首先由鍋爐出口來的具有很大動(dòng)能的汽水混合物沿切線方向引入旋風(fēng)分離器的筒體，使其由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾�轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成離心力（比重力大17.9～47.5倍），由于汽和水存在重度差，汽在旋風(fēng)筒中螺旋上升,形成汽柱,而水則拋向筒壁并旋轉(zhuǎn)下降,在筒內(nèi)形成拋物面，還有少量水滴被汽流帶入旋風(fēng)筒中部的汽空間，這些水滴在隨汽流螺旋上升的過程中，逐漸被推向壁面，當(dāng)蒸汽通過旋風(fēng)筒上部的百葉窗波形板頂帽時(shí)，又靠膜式分離使蒸汽進(jìn)一步被分離，水則由下部經(jīng)環(huán)形縫中的導(dǎo)流葉片平穩(wěn)地導(dǎo)入水空間，為防止水流旋轉(zhuǎn)而引起水位偏斜，在筒體底部安裝一十字形擋板以消除筒內(nèi)水流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
　　　  為進(jìn)一步將蒸汽中的細(xì)小水滴分離出來，在蒸汽出口又安裝水平式百葉窗波形板分離器，經(jīng)設(shè)置在汽、水空間的引出管道連續(xù)不斷的將汽、水引出，最后達(dá)到將汽、水分離的目的。
　　　  汽水分離器系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵配件是液位調(diào)節(jié)閥及雙色液位計(jì)，為使其整體性能穩(wěn)定可靠，我們振輝公司選用了高性能的進(jìn)口費(fèi)希爾液位調(diào)節(jié)閥及國(guó)內(nèi)先進(jìn)的高新技術(shù)產(chǎn)品B69-32-CF型磁浮液位計(jì)。
　　　  液位控制系統(tǒng)采用單回路比例調(diào)節(jié)滿足液位的調(diào)節(jié)質(zhì)量。調(diào)節(jié)過程是：首先由一次表（差壓變送器）將分離器內(nèi)液位轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)4--20mmA，數(shù)學(xué)表達(dá)式：Io=4+Hx/H（20-4）送入調(diào)節(jié)器與給定信號(hào)進(jìn)行比較，通過調(diào)節(jié)器的比例運(yùn)算后，對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出信號(hào)給調(diào)節(jié)閥，使閥處在某一個(gè)開度的位置上。當(dāng)液位（Hx）發(fā)生變化時(shí)調(diào)節(jié)器又對(duì)應(yīng)一個(gè)輸出信號(hào)給調(diào)節(jié)閥，使閥處在另一個(gè)開度的位置上，流量的大小隨著調(diào)節(jié)閥的閥位不同，最終達(dá)到自動(dòng)保持液位的穩(wěn)定。液位的變化通過液位計(jì)和二次儀表（調(diào)節(jié)器）直接和間接進(jìn)行觀查。
　　　  我們選用的B69-32-CF型磁浮液位計(jì)是根據(jù)“阿基米德”原理研制的，即浮子排開液體的重量等于浮子的重量，使裝有永久磁鋼的浮子在被測(cè)介質(zhì)中，并隨液位的變化而上下移動(dòng)。浮子內(nèi)磁鋼所在的位置（即液位的實(shí)際位置）通過磁力耦合系統(tǒng)被傳遞到顯示器的轉(zhuǎn)子上，液位上升時(shí)轉(zhuǎn)子顯示綠色，液位下降時(shí)轉(zhuǎn)子顯示紅色，根據(jù)轉(zhuǎn)子的紅綠位置從標(biāo)尺上讀出液位的具體數(shù)值。
　　　  蒸汽計(jì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)由中央管理級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)及通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的兩級(jí)集中監(jiān)控系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)設(shè)置觸摸屏顯示器，可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)操作，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)傳感器測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，經(jīng)RS485總線進(jìn)入計(jì)算機(jī)，達(dá)到人機(jī)界面友好，能夠滿足各種管理功能的需要。中央管理級(jí)選用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，確保工作的可靠性和抗干擾性，管理級(jí)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)任務(wù)，可定時(shí)巡檢、存儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)；分析運(yùn)行工況，發(fā)現(xiàn)異常情況進(jìn)行報(bào)警；打印系統(tǒng)的運(yùn)行報(bào)表及統(tǒng)計(jì)報(bào)表，便于用戶進(jìn)行蒸汽計(jì)量管理；以曲線、圖像的方式顯示現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行工況，直觀、生動(dòng)。
　　　  可根據(jù)用戶需要，測(cè)量總流量和各分路流量，目前我們是設(shè)置一個(gè)總流量，四個(gè)分流量共五個(gè)蒸汽計(jì)量流量計(jì)。為了保證測(cè)量精度，我們?cè)谡羝�流量�?jì)算中，采取了如下補(bǔ)償措施：
　　　  1）對(duì)蒸汽密度進(jìn)行了溫度、壓力的補(bǔ)償計(jì)算，并且在補(bǔ)償算法上采用了比通常采用的查表法精度更高的多項(xiàng)式曲線擬合的方法，特別是在高溫高壓段，采用了插值算法，提高了補(bǔ)償精度。
　　　  2）根據(jù)壓力的變化我們對(duì)流量系數(shù)α、壓縮系數(shù)ε隨壓力的變化進(jìn)行了補(bǔ)償，提高了測(cè)量精度。
　　　  3）根據(jù)溫度的變化我們還對(duì)噴嘴口徑d隨溫度的變化也進(jìn)行了補(bǔ)償，提高了測(cè)量精度。
　　　  從現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)來看，采用了多種補(bǔ)償措施后總體上提高了測(cè)量精度，分配器總管蒸汽流量與出口各支管蒸汽流量之和誤差在2.2%左右，最大誤差3.2%。
主要測(cè)量點(diǎn)及精度見下表：
　　　  序號(hào) 測(cè)量點(diǎn)                  精 度
　　　  1 分離器出口流量總計(jì)量   5%
　　　  2 分離器出口壓力          1.5%
　　　  3 分離器出口溫度         1.5%
　　　  4 分離器液位         1.5%
　　　  5 分配器出口流量   1 5%
　　　  6 分配器出口流量   2 5%
　　　  7 分配器出口流量   3 5%
　　　  8 分配器出口流量   4 5%
　　　  9 分配器排污水流量 1.5%
　　　  10 分配器排污水溫度 1.5%
　　　  為了保證高壓汽水分離器裝置的正常工作，需要隨時(shí)掌握分離裝置中的冷凝水液位，我們通過安裝一套液位變送器，對(duì)分離裝置中水的液位進(jìn)行調(diào)節(jié)監(jiān)控。
　　　  汽水分離器裝置分離出的飽和水具有很高的壓力和熱量，直接排放既不安全也浪費(fèi)熱能，降低整個(gè)系統(tǒng)的熱效率。對(duì)此我們采取在注汽鍋爐水－水換熱器部位增加一套水換熱器，將分離出來的高溫飽和水先與鍋爐給水（20℃）進(jìn)行換熱，將換熱后的給水進(jìn)入鍋爐對(duì)流段，而將放熱后的污水（60℃左右）經(jīng)擴(kuò)容罐降壓后排放到污水罐。
主要采取的技術(shù)措施：
　　　  汽水分離器設(shè)備應(yīng)用于注汽鍋爐雖然國(guó)內(nèi)外都已有先例，但由于種種原因 ，一直未能推廣應(yīng)用，主要問題是：分離效率低，分離干度只有90%左右，運(yùn)行工況不穩(wěn)、參數(shù)不可調(diào)、噪音大、控制系統(tǒng)性能落后等缺陷，難以適應(yīng)各油田復(fù)雜的地質(zhì)條件，使設(shè)備沒有充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。針對(duì)這種情況，我們經(jīng)過廣泛調(diào)研，先后考察了遼河油田、哈爾濱鍋爐廠、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、長(zhǎng)春鍋爐儀表廠、大連理工大學(xué)、撫順發(fā)電廠等有關(guān)單位，在吸收各方面專家、教授建議的基礎(chǔ)上，在設(shè)計(jì)中采取了如下措施：
　　　  1、為盡量增大分離器的汽水空間降低噪聲，分離裝置形狀采用DN1800x60的球體。
　　　  2、為提高分離效率，在旋風(fēng)分離器上部蒸汽出口處設(shè)置了二次分離元件——百葉窗分離器，可進(jìn)一步分離蒸汽中的細(xì)小水滴。
　　　  3、筒體內(nèi)設(shè)置四個(gè)獨(dú)立的旋風(fēng)分離器，可根據(jù)蒸汽壓力及流量來增減旋風(fēng)分離器的開啟數(shù)量，達(dá)到在不同參數(shù)條件下均能高效率分離的效果。
　　　  4、為使進(jìn)入每個(gè)旋風(fēng)分離器的流量均勻，在筒體外設(shè)置了蒸汽分配器。
　　　  5、由于爐水未經(jīng)除鹽處理，其含鹽量相對(duì)較大，為防止分離出的爐水產(chǎn)生泡沫以影響分離效率，在爐水出口處設(shè)置了除沫排污裝置。
　　　  6、在旋風(fēng)分離器入口處為防止汽、水流速不均勻而影響分離效果，設(shè)置了均汽孔板。
　　　  7、為使蒸汽取樣管取出的蒸汽含水量與蒸汽引出管中的含水量一致，參照GB10180-95《工業(yè)鍋爐熱工試驗(yàn)規(guī)范》附錄B的有關(guān)規(guī)定設(shè)置了蒸汽取樣裝置。
　　　  8、蒸汽干度測(cè)量，采用鈉度計(jì)測(cè)量?jī)x通過測(cè)量蒸汽中鈉離子含量來計(jì)算蒸汽的干度，保證在工作壓力范圍內(nèi)精確地測(cè)出干度值。
　　　  在制造汽水分離器/計(jì)量裝置過程中，我們還克服了球體成形、焊接、無損檢測(cè)、熱處理、組裝、調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)的技術(shù)難題。
　　　  我們研制的汽水分離器/計(jì)量裝置從2009年3月首臺(tái)制造成功以來，目前已有四套產(chǎn)品投入油田運(yùn)行，正在我振輝公司生產(chǎn)的有三套。
　　　  汽水分離器/計(jì)量裝置經(jīng)過不斷修改設(shè)計(jì)使其逐步完善，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行考核證明該裝置在油田已具備適用范圍廣、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、分離效率高、計(jì)量準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。為使該產(chǎn)品在技術(shù)質(zhì)量上更加完善、提高，便于更好地滿足油田熱采工藝的要求。