專利名稱：兩相蒸汽測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本說(shuō)明書涉及兩相蒸汽的測(cè)量。
背景技術(shù)：
有很多情況，測(cè)量飽和蒸汽的各種性質(zhì)是有益的。一種這樣的情況是從地下抽取原油。重的、焦油狀的石油大量處于地面下的地質(zhì)地層中。為了抽取這種具有商業(yè)價(jià)值的資源，可在蒸汽發(fā)生器或其他蒸汽發(fā)生裝置處產(chǎn)生濕飽和蒸汽并且通過(guò)各種輸送部件(例如諸如流送管，集合管，閥門，三通管以及配件)將蒸汽輸送到一口或多口重的、焦油狀石油所在地(等)的注入井中。在注入井處，蒸汽可被注入到重油地層中使原油變稀，并使之便于泵送到地表。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，提供了一種蒸汽測(cè)量系統(tǒng)。所述蒸汽測(cè)量系統(tǒng)包括用以接收濕蒸汽流的科里奧利流量管。所述流的體積密度基于所述科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)來(lái)確定。傳感器確定所述濕蒸汽流的性質(zhì)。計(jì)算裝置根據(jù)所述體積密度和所述性質(zhì)計(jì)算所述流的蒸汽品質(zhì)。
該方面的實(shí)施方式可包括一個(gè)或多個(gè)如下特征。例如，所述性質(zhì)可為所述流的溫度，所述傳感器為溫度傳感器。所述溫度傳感器可連接到所述流量管的外部，或者所述溫度傳感器可被插入到所述濕蒸汽流內(nèi)。所述性質(zhì)可為所述流的壓力，所述傳感器為壓力傳感器。
為了計(jì)算所述蒸汽品質(zhì)，所述計(jì)算裝置可用以根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述流的汽相的密度，并根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述流的液相密的度。所述計(jì)算裝置可包括存儲(chǔ)蒸汽表的存儲(chǔ)裝置，并用以使用所述蒸汽表根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述汽相密度以及根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述液相密度。所述計(jì)算裝置可用以使用所述體積密度、所述液相密度和所述氣相密度通過(guò)求解關(guān)于所述蒸汽品質(zhì)x的如下方程計(jì)算所述蒸汽品質(zhì)
所述計(jì)算裝置也可用以基于所述科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)確定所述流的體積質(zhì)量流量，并且可用以根據(jù)所述蒸汽品質(zhì)和所述體積質(zhì)量流量計(jì)算所述流的熱能流量。為了計(jì)算所述熱能流量，所述計(jì)算裝置可用以根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述流的汽相焓，以及根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述流的液相焓。所述計(jì)算裝置可用以使用所述體積質(zhì)量流量m、所述液相焓hf、所述氣相焓hg以及所述蒸汽品質(zhì)x通過(guò)求解關(guān)于所述熱能流量Htotal的如下方程計(jì)算所述熱能流量Htotal＝m·hg·x+m·hf·(1-x)所述計(jì)算裝置可以是科里奧利流量計(jì)變送器或者流量計(jì)算機(jī)。
所述蒸汽測(cè)量系統(tǒng)還可包括用來(lái)產(chǎn)生所述濕蒸汽流的蒸汽發(fā)生器；用來(lái)將所述濕蒸汽流輸送到所述科里奧利流量管的輸送部件；以及連接于所述科里奧利流量管以接收來(lái)自所述科里奧利流量管的所述濕蒸汽流的注入井。
另一方面，提供了一種方法，所述方法包括使?jié)裾羝鞔┻^(guò)與科里奧利流量計(jì)相連的振動(dòng)流量管，其中所述科里奧利流量計(jì)可確定所述濕蒸汽流的所述體積密度；得到所述濕蒸汽流的溫度或壓力；以及根據(jù)所述體積密度和所述溫度或壓力計(jì)算所述流的蒸汽品質(zhì)。
該方面的實(shí)施方式可包括一個(gè)或多個(gè)以下特征。例如，計(jì)算所述蒸汽品質(zhì)的步驟可包括根據(jù)所述溫度或壓力計(jì)算所述流的汽相密度；以及根據(jù)所述溫度或壓力計(jì)算所述流的液相密度。所述蒸汽品質(zhì)可通過(guò)求解關(guān)于所述蒸汽品質(zhì)x的如下方程計(jì)算 可計(jì)算所述流的所述體積質(zhì)量流量，以及根據(jù)所述蒸汽品質(zhì)、所述體積質(zhì)量流量和所述溫度或壓力計(jì)算所述流的熱能流量。計(jì)算所述熱能流量的步驟可包括根據(jù)所述溫度或壓力計(jì)算所述流的汽相的焓；以及根據(jù)所述溫度或壓力計(jì)算所述流的液相的焓。所述熱能流量Htotal可通過(guò)求解如下方程計(jì)算Htotal＝m·hg·x+m·hf·(1-x)式中m是所述體積質(zhì)量流量、hf是所述液相的焓、hg是所述氣相的焓，以及x是所述蒸汽品質(zhì)。
另一方面，提供了一種包括分離器的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)。所述分離器將濕蒸汽流分離為基本上為氣體的氣流和基本上為液體的液流。第一科里奧利流量管接收所述基本上為氣體的氣流并且所述基本上為氣體的氣流的體積密度基于所述第一科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。第二科里奧利流量管接收所述基本上為液體的液流并且所述基本上為液體的液流的體積密度基于所述第二科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)確定。傳感器探測(cè)所述基本上為氣體的氣流或所述基本上為液體的液流的溫度或壓力。計(jì)算裝置用以根據(jù)所述基本上為氣體的氣流的體積密度、基本上為液體的液流的體積密度以及所述溫度或壓力計(jì)算所述濕蒸汽流的總蒸汽品質(zhì)。
該方面的實(shí)施方式可包括一個(gè)或多個(gè)以下特征。例如，所述傳感器可以是溫度傳感器。所述溫度傳感器可被連接到所述第一或第二科里奧利流量管外部或被插入到基本上為氣體的氣流或基本上為液體的液流中。所述傳感器可以是壓力傳感器。
為了計(jì)算所述蒸汽品質(zhì)，所述計(jì)算裝置用以利用所述溫度或壓力計(jì)算所述基本上為氣體的氣流的汽相密度；所述基本上為氣體的氣流的液相密度；所述基本上為液體的液流的汽相密度；以及所述基本上為液體的液流的液相密度。所述計(jì)算裝置可包括存儲(chǔ)蒸汽表的存儲(chǔ)裝置并用以使用所述蒸汽表計(jì)算所述基本上為氣體的氣流的汽相密度；所述基本上為氣體的氣流的液相密度；所述基本上為液體的液流的汽相密度；以及所述基本上為液體的液流的液相密度。
所述基本上為氣體的氣流的體積質(zhì)量流量可基于所述第一科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)信息確定，以及所述基本上為液體的液流的體積質(zhì)量流量可基于所述第二科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)信息確定。所述計(jì)算裝置可用以根據(jù)所述蒸汽品質(zhì)、所述基本上為液體的液流的體積質(zhì)量流量、所述基本上為氣體的氣流的體積質(zhì)量流量以及所述溫度或壓力計(jì)算所述流的熱能流量。
為了計(jì)算所述熱能流量，所述計(jì)算裝置可用以利用所述溫度或壓力計(jì)算所述基本上為氣體的氣流的汽相焓；計(jì)算所述基本上為氣體的氣流的液相焓；計(jì)算所述基本上為液體的液流的汽相焓；計(jì)算所述基本上為液體的液流的液相焓。所述計(jì)算裝置可以是科里奧利流量計(jì)變送器或流量計(jì)算機(jī)。
所述蒸汽測(cè)量系統(tǒng)還可包括產(chǎn)生所述濕蒸汽流的蒸汽發(fā)生器；用來(lái)將所述濕蒸汽流輸送到所述分離器的輸送部件；以及連接到所述第一和第二科里奧利流量管以從所述第一和第二科里奧利流量管接收所述基本上為氣體的氣流和所述基本上為液體的液流的注入井。
另一方面，一種與蒸汽測(cè)量系統(tǒng)一起使用的科里奧利變送器包括接收濕蒸汽流的科里奧利流量管；與所述流量管相關(guān)聯(lián)的第一傳感器，以通過(guò)第一傳感器信號(hào)的方式傳遞有關(guān)所述流量管運(yùn)動(dòng)的信息；以及第二傳感器，用來(lái)確定所述流的性質(zhì)并通過(guò)第二傳感器信號(hào)的方式傳遞所述性質(zhì)。所述科里奧利變送器包括接收所述第一和第二傳感器信號(hào)的處理裝置。所述處理裝置用以根據(jù)所述第一和第二傳感器信號(hào)計(jì)算所述流的蒸汽品質(zhì)。
該方面的實(shí)施方式可包括一個(gè)或多個(gè)以下特征。例如，所述處理裝置也可用以根據(jù)所述蒸汽品質(zhì)及所述第一和第二傳感器信號(hào)計(jì)算所述流的熱能流量。為了計(jì)算所述熱能流量，所述處理裝置可用以根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述流的汽相的焓，以及根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述流的液相的焓，并且根據(jù)所述第一傳感器信號(hào)計(jì)算所述流的體積質(zhì)量流量。所述處理裝置可用以利用所述體積質(zhì)量流量m、所述液相焓hf、所述氣相焓hg以及所述蒸汽品質(zhì)x通過(guò)求解關(guān)于所述熱能流量Httotal的如下方程計(jì)算所述熱能流量Htotal＝m·hg·x+m·hf·(1-x)下面，將通過(guò)附圖和描述闡述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。通過(guò)描述、附圖以及權(quán)利要求，其他特征將顯而易見(jiàn)。


圖1是在注入井處使用的兩相蒸汽測(cè)量系統(tǒng)的框圖。
圖2是圖示水的溫度-壓力關(guān)系的圖表。
圖3是飽和蒸汽溫度表的摘錄。
圖4是在蒸汽測(cè)量系統(tǒng)中使用的科里奧利計(jì)的框圖。
圖5是在蒸汽測(cè)量系統(tǒng)中使用的科里奧利計(jì)和溫度變送器的框圖。
圖6是在蒸汽測(cè)量系統(tǒng)中使用的科里奧利計(jì)和壓力變送器的框圖。
圖7是流程圖，描述了確定蒸汽品質(zhì)測(cè)量的過(guò)程。
圖8是流程圖，描述了確定熱能流量測(cè)量的過(guò)程。
圖9是與氣/液分離器結(jié)合使用的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)的框圖。
圖10是流程圖，描述了在確定蒸汽品質(zhì)測(cè)量時(shí)考慮溶解固體的過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
圖1是包括兩相蒸汽測(cè)量系統(tǒng)的蒸汽發(fā)生和注入系統(tǒng)100的框圖。系統(tǒng)100包括蒸汽發(fā)生器120、將蒸汽發(fā)生器120的輸出連接到各注入井160的各輸送部件130、以及連同相應(yīng)的變送器150一起靠近各注入井160設(shè)置的各測(cè)量計(jì)140。通常，給水110被輸入到蒸汽發(fā)生器120中，該蒸汽發(fā)生器120將給水110轉(zhuǎn)化為蒸汽。通過(guò)輸送部件130如流送管，歧管，閥門及配件，蒸汽被輸送到各注入井160。連同相應(yīng)的變送器150一起，儀表140用于測(cè)量靠近注入井160處的蒸汽的性質(zhì)。
給水110可被蒸餾以除去任何固體或其他雜質(zhì)。然而，使用蒸餾水可能是昂貴的或不切實(shí)際的。作為選擇，石油公司可在蒸汽發(fā)生器中而不是其他的蒸汽發(fā)生設(shè)備如鍋爐中產(chǎn)生蒸汽，使得例如足夠的液體離開蒸汽發(fā)生器以帶走蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽所使用的給水中可能存在的任何溶解固體。這淘汰了利用蒸餾水作為給水的昂貴方案。因此，產(chǎn)生和傳送的蒸汽是典型的“濕蒸汽”，即，具有一定相態(tài)關(guān)系的水，使得液體以某種形式或數(shù)量包含在水的蒸氣中。
圖2是相圖200，圖示了純物質(zhì)，在這種情況下為水，的兩相性質(zhì)。如圖2所示，水的溫度和/或壓力決定水的狀態(tài)特性。例如，水可以處于壓縮液體狀態(tài)210，但當(dāng)增加熱量時(shí)，壓縮液體的溫度上升直到它達(dá)到飽和液線211。如果這在大氣壓下進(jìn)行，則溫度為212°F。如果在大氣壓下繼續(xù)為水增加熱量，則一些液體轉(zhuǎn)化為蒸氣。例如，如果增加足夠的熱量從而將一半質(zhì)量的液體轉(zhuǎn)化為蒸氣，那么該蒸汽被稱為具有50％的品質(zhì)。當(dāng)我們繼續(xù)為蒸汽增加熱量時(shí)，所有的液體在飽和氣線213處轉(zhuǎn)化為蒸氣。在這點(diǎn)，溫度仍為212°F，并且壓力仍為一個(gè)絕對(duì)大氣壓。如果熱量被進(jìn)一步施加于該蒸汽，溫度和壓力將上升到過(guò)熱蒸氣狀態(tài)214，在此處，溫度和壓力是彼此獨(dú)立的。
因此，術(shù)語(yǔ)濕/飽和蒸汽是熱力學(xué)術(shù)語(yǔ)，意味著水既不是過(guò)熱的也不是壓縮液體并且低于705.5°F和3208psia(磅/平方英寸)的臨界點(diǎn)。飽和蒸汽的“蒸汽品質(zhì)”可從0％到100％，如下文所述，并且它的溫度和壓力在相圖200的兩相區(qū)212中是相互關(guān)聯(lián)的。例如，212°F依賴于14.7psia的大氣壓，而327.8°F依賴于100psia。已經(jīng)開發(fā)出了蒸汽表以給出給定溫度和相應(yīng)壓力下的飽和蒸汽的性質(zhì)(例如，各相的密度和熱能)。
圖3是飽和蒸汽溫度表的摘錄。如剛剛敘述的那樣，這樣的表格涉及到各種條件下與水相關(guān)的各種性質(zhì)。具體地說(shuō)，圖3的表格說(shuō)明了在各種溫度和壓力下濕/飽和蒸汽的各種性質(zhì)。這些性質(zhì)包括濕蒸汽的成分的比容(比容表示每單位質(zhì)量物質(zhì)所占的空間，并且是密度的數(shù)學(xué)倒數(shù))、濕蒸汽的成分的焓(即，表示濕蒸汽的總能含量的術(shù)語(yǔ)；它表示內(nèi)能和流動(dòng)功，或者包含在物質(zhì)內(nèi)的總位能和動(dòng)能，并可表達(dá)為，例如，英熱單位每磅(質(zhì)量)，或者BTU/lbm)、以及濕蒸汽的成分的熵(在這種情況下，表示由于濕蒸汽的輸送可能損失的濕蒸汽的能量)。
離開發(fā)生器120的濕蒸汽被稱為具有特定的“蒸汽品質(zhì)”，它指的是處于汽相的蒸汽的質(zhì)量百分比。例如，80％蒸氣的濕蒸汽可稱為具有80％的蒸汽品質(zhì)。飽和蒸汽的其余部分處于液相，并且它帶走溶解固體，使得，例如，蒸汽發(fā)生器120的換熱管不會(huì)被涂漬和失效。
如前所述，這種濕/飽和蒸汽離開蒸汽發(fā)生器120并在其通往注入井160路線上流過(guò)輸送部件130，如圖1所示。這些輸送部件130可能位于各種地形地層上。例如，某些輸送部件130可能穿越山崗并具有高海拔高度，而其他輸送部件130可能位于山谷并具有低海拔高度。當(dāng)蒸汽流分離、分開并于各種配置中通過(guò)各種輸送部件130時(shí)，液體和蒸氣不總是保持在與其離開發(fā)生器120時(shí)相同的比率。結(jié)果，到達(dá)注入井160的蒸汽流的品質(zhì)可能彼此明顯不同并且不同于離開蒸汽發(fā)生器時(shí)的蒸汽的品質(zhì)，而且可能處于0％到100％范圍內(nèi)的任何點(diǎn)位。例如，在過(guò)去一直使用電容探測(cè)器、雙孔板以及振動(dòng)管密度計(jì)來(lái)嘗試測(cè)量這種蒸汽品質(zhì)，但是取得的成功非常有限。
對(duì)與發(fā)生器120處的蒸汽品質(zhì)不同的、注入井160處的蒸汽品質(zhì)的了解對(duì)注入井160的操作員很重要。例如，操作員可能想知道注入井160處的蒸汽品質(zhì)，因?yàn)檎羝焚|(zhì)經(jīng)常與被抽取的商業(yè)可用的石油量有關(guān)。特別是，當(dāng)濕蒸汽中包含更多的蒸氣時(shí)(即，當(dāng)蒸汽品質(zhì)高時(shí))，更多的能量可被輸入到注入井160。因此，注入井160的操作員會(huì)尋求優(yōu)化輸入注入井160的蒸汽流，以便以注入井160的最小量的濕蒸汽來(lái)抽取最大量的石油。
該優(yōu)化過(guò)程可包括，例如，使用流量管140和相應(yīng)的變送器150來(lái)探測(cè)特定的注入井處的低蒸汽品質(zhì)，并調(diào)整與和該井相關(guān)聯(lián)的輸送部件130(和/或者蒸汽發(fā)生器120)有關(guān)的流動(dòng)故障。該優(yōu)化過(guò)程還可包括，作為另一實(shí)例，調(diào)節(jié)各輸送部件130以確保各注入井160不會(huì)接收到明顯不同的蒸汽品質(zhì)。
流量管140和相應(yīng)的變送器150分別是科里奧利(Coriolis)流量管和科里奧利變送器?？评飱W利流量管和科里奧利變送器總稱為科里奧利流量計(jì)。科里奧利流量計(jì)是一種流量計(jì)，此處，流量計(jì)，一般而言，可提供關(guān)于通過(guò)導(dǎo)管或流量管輸送的物質(zhì)的信息。例如，密度測(cè)量計(jì)或密度計(jì)，提供流過(guò)導(dǎo)管的物質(zhì)的密度測(cè)量值。此外，質(zhì)量流量計(jì)提供通過(guò)導(dǎo)管輸送的物質(zhì)的質(zhì)量測(cè)量值，例如，通過(guò)根據(jù)早先的密度測(cè)量值和體積流量測(cè)量值得到質(zhì)量流量測(cè)量值。其他質(zhì)量流量計(jì)可直接計(jì)算質(zhì)量流量。
科里奧利型流量計(jì)系統(tǒng)利用科里奧利效應(yīng)計(jì)算密度和質(zhì)量流量，其中，流經(jīng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管的物質(zhì)受科里奧利力影響變成徑向移動(dòng)的質(zhì)量并因此經(jīng)受加速度。許多科里奧利質(zhì)量流量計(jì)系統(tǒng)通過(guò)圍繞與導(dǎo)管長(zhǎng)度正交的旋轉(zhuǎn)軸正弦振蕩導(dǎo)管來(lái)誘發(fā)科里奧利力。在這種質(zhì)量流量計(jì)中，由移動(dòng)的流體質(zhì)量經(jīng)受的科里奧利反作用力被傳遞到導(dǎo)管本身并且表現(xiàn)為導(dǎo)管于旋轉(zhuǎn)平面中沿科里奧利力矢量方向的偏轉(zhuǎn)或偏移。
通常，這里使用的術(shù)語(yǔ)流量管是指流量管和任何相關(guān)聯(lián)的機(jī)械部件、驅(qū)動(dòng)器和傳感器，而術(shù)語(yǔ)“變送器”是指用來(lái)產(chǎn)生控制流量管振蕩的驅(qū)動(dòng)信號(hào)并基于從傳感器接收到的信號(hào)計(jì)算流過(guò)流量管的物質(zhì)的性質(zhì)的電子裝置。另外，術(shù)語(yǔ)科里奧利流量計(jì)通常指流量管和變送器的組合。
美國(guó)專利6,311,136和美國(guó)專利6,507,791，通過(guò)參考整合在此，公開了數(shù)字流量計(jì)系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)的使用。這種數(shù)字流量計(jì)系統(tǒng)在其測(cè)量中非常精確，帶有極少的或可忽略的噪音，并能夠在驅(qū)動(dòng)導(dǎo)管的驅(qū)動(dòng)器電路處提供寬范圍的正和負(fù)增益。因此，這種數(shù)字流量計(jì)系統(tǒng)在各種配置中是有利的。例如，美國(guó)專利6,505,519公開了寬增益范圍的使用，和/或負(fù)增益的使用，以防止發(fā)生故障并更精確地實(shí)行流量管的控制，即使在諸如濕/飽和蒸汽的兩相流的困難條件下也是如此。
數(shù)字變送器和與其相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)管或流量管交換傳感器和驅(qū)動(dòng)信號(hào)以便既檢測(cè)流量管的振蕩又相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)流量管的振蕩。通過(guò)快速且精確地確定傳感器和驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在確定包括物質(zhì)流的質(zhì)量流量的物質(zhì)流的特征方面，數(shù)字變送器可確?？焖偾揖_的流量管操作。數(shù)字變送器可利用一個(gè)或多個(gè)，例如處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程式門陣列、ASIC、其他可編程邏輯或門陣列、或帶有處理器內(nèi)核(processor core)的可編程邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)。
盡管上文討論了數(shù)字流量計(jì)系統(tǒng)，但應(yīng)該理解的是還存在模擬科里奧利流量計(jì)系統(tǒng)。盡管這種模擬流量計(jì)系統(tǒng)具有模擬電路的典型缺點(diǎn)，例如，和數(shù)字流量計(jì)相比的低精度和高噪音測(cè)量，但它們還是可與這里討論的各種技術(shù)和實(shí)施方式兼容。因此，術(shù)語(yǔ)“流量管”、“變送器”和“流量計(jì)”不應(yīng)被理解為僅限于數(shù)字系統(tǒng)。
圖4-6示出了各種結(jié)構(gòu)，其中，科里奧利流量計(jì)和其他傳感器可被用于測(cè)量例如注入井附近的濕蒸汽的蒸汽品質(zhì)和/或其他性質(zhì)。通常，通過(guò)使用科里奧利流量計(jì)測(cè)量濕蒸汽的體積密度連同測(cè)量濕蒸汽的溫度或壓力，可確定濕蒸汽的蒸汽品質(zhì)和其他性質(zhì)。
圖4是框圖，圖示了用于蒸汽測(cè)量系統(tǒng)400中的科里奧利流量計(jì)系統(tǒng)。系統(tǒng)400包括科里奧利流量管410，其從輸入輸送部件420接收濕蒸汽。流過(guò)流量管410后，濕蒸汽通過(guò)輸出輸送部件430排出。當(dāng)濕蒸汽流經(jīng)流量管410時(shí)，進(jìn)行流量管410的各種測(cè)量，使得科里奧利變送器(Coriolistransmitter)440可確定濕蒸汽的體積密度。此外，溫度傳感器與科里奧利流量管410相關(guān)聯(lián)并連接于流量管410以得到指示濕蒸汽溫度的流量管溫度數(shù)據(jù)。例如，電阻溫度裝置(RTD)可被連接到流量管410并被用于獲取流量管溫度數(shù)據(jù)。
溫度傳感器可以是配設(shè)于科里奧利流量管410以修正流量管410的溫度變化的傳感器。具體而言，在某些科里奧利流量計(jì)中，溫度傳感器已經(jīng)和科里奧利流量管相連，因?yàn)榱髁抗芎?或被輸送物質(zhì)的溫度可影響例如流量管的剛度(并且，從而影響流量管振蕩的諧振頻率，這又會(huì)影響通過(guò)流量計(jì)獲得的密度和/或質(zhì)量流量測(cè)量)。作為選擇，連接到流量管的溫度傳感器可單獨(dú)用于和濕蒸汽性質(zhì)的測(cè)量相關(guān)的溫度測(cè)量。
通過(guò)利用如此獲得的流量管410(以及，間接地，濕蒸汽的)溫度，連同諸如圖3所示的表等蒸汽表中包含的信息以及通過(guò)科里奧利流量計(jì)測(cè)量的濕蒸汽的體積密度一起，可根據(jù)下文關(guān)于圖7所述的方式計(jì)算物質(zhì)流的蒸汽品質(zhì)和其他性質(zhì)。這些計(jì)算可通過(guò)變送器440執(zhí)行和/或通過(guò)相關(guān)聯(lián)的流量計(jì)算機(jī)440執(zhí)行，例如可用來(lái)測(cè)量產(chǎn)出的石油和石油混合物的流量計(jì)算機(jī)。這種流量計(jì)算機(jī)可與多口井和/或這些(或其他)井處的多個(gè)蒸汽品質(zhì)計(jì)算結(jié)合使用。這些計(jì)算也可通過(guò)例如程序控制系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。
圖5是用于蒸汽測(cè)量系統(tǒng)500中的科里奧利流量管510和獨(dú)立的溫度變送器550的框圖。系統(tǒng)500與系統(tǒng)400相似，例外的是，使用獨(dú)立的溫度變送器/傳感器550，或者作為選擇，除了與科里奧利流量管510相關(guān)聯(lián)的溫度傳感器之外，使用獨(dú)立的溫度變送器/傳感器550。溫度變送器550可包括被插入到流動(dòng)物質(zhì)(即，濕蒸汽)本身中的熱井或溫度探測(cè)器。溫度變送器550，特別是如果在被放入物質(zhì)流之前被校準(zhǔn)，可提供濕蒸汽溫度的更精確的測(cè)量(特別地，因?yàn)樗苯訙y(cè)量濕蒸汽本身，而不是諸如圖4中那樣基于外部傳感器獲得的流量管溫度間接地確定濕蒸汽的溫度)。
圖6是用于蒸汽測(cè)量系統(tǒng)600中的科里奧利流量管610和壓力變送器650的框圖。除了使用壓力變送器/傳感器650代替溫度變送器/傳感器550之外，系統(tǒng)600與系統(tǒng)500相似。如上所述，對(duì)于濕蒸汽，溫度和壓力是聯(lián)系在一起的。因此，或者壓力或者溫度提供了計(jì)算蒸汽品質(zhì)或其他性質(zhì)所需的信息，如下所述。
圖7是流程圖，說(shuō)明了使用諸如圖4-6所示系統(tǒng)其中一種的系統(tǒng)確定蒸汽品質(zhì)測(cè)量的過(guò)程。蒸汽的溫度或壓力讀數(shù)從諸如傳感器550或650等溫度或壓力傳感器/變送器獲得(710)。然后，溫度或壓力被用于計(jì)算液相密度(720)和汽相密度(730)。
各密度可通過(guò)例如在變送器中存儲(chǔ)蒸汽表并在蒸汽表中查詢合適的性質(zhì)來(lái)計(jì)算。例如，參考圖3的蒸汽表，如果與科里奧利計(jì)410相關(guān)聯(lián)的溫度傳感器或溫度變送器550顯示360°F(或者，如果絕對(duì)壓力變送器650顯示153psia)，則液相的密度(作為比容vf的倒數(shù))從圖3的蒸汽表計(jì)算為1vf=10.01811=55.22lb/ft3]]>并且汽相的密度(作為比容vg的倒數(shù))可從圖3的蒸汽表計(jì)算為1vg=12.9573=0.3381lb/ft3]]>另外，蒸汽表信息可算法化地存儲(chǔ)并且該算法可用于獲得各密度。
獲得流經(jīng)流量管的濕蒸汽的體積密度(740)。然后，汽相和液相的密度連同體積密度被用于計(jì)算蒸汽品質(zhì)(750)。如下方程表達(dá)了體積密度、蒸氣密度(vapor density)，液體密度和蒸汽品質(zhì)x之間的關(guān)系
因此，通過(guò)給定的體積密度、液體密度和蒸氣密度求解x可確定蒸汽品質(zhì)。繼續(xù)上述的實(shí)例，如果體積密度是例如0.5lb/ft3，則蒸汽品質(zhì)可計(jì)算為10.5=x0.3381+1-x55.22]]>x＝0.67或67％蒸汽品質(zhì)總之，科里奧利流量計(jì)(和/或溫度/壓力傳感器)可與例如圖3的表一起使用以確定濕蒸汽的氣相和液相各自的密度。由于科里奧利計(jì)可測(cè)量體積密度，可用剛剛描述的方式推算出蒸汽品質(zhì)。
圖8是流程圖，描述了使用蒸汽品質(zhì)和質(zhì)量流量確定熱能流量測(cè)量的過(guò)程800。例如，過(guò)程800可使用圖4-6所示的其中一種結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)施。
如上所述，科里奧利流量計(jì)可用于測(cè)量?jī)上嗾羝捏w積質(zhì)量流量。利用體積質(zhì)量流量、蒸汽品質(zhì)、以及可從蒸汽表得到的關(guān)于濕蒸汽的信息，可計(jì)算出流入井160的蒸汽的熱能流量。這種熱能流量測(cè)量連同質(zhì)量流量可向注入井160的操作員提供在優(yōu)化蒸汽注入處理方面有幫助的額外信息。
因此，參考圖8，蒸汽的體積質(zhì)量流量(bulk mass flow rate)可通過(guò)科里奧利流量計(jì)獲得(810)。蒸汽品質(zhì)如上述利用溫度或壓力傳感器/變送器例如傳感器550或650的讀數(shù)以及蒸汽表例如圖3所示的蒸汽表進(jìn)行計(jì)算(820)。然后，溫度或壓力被用于計(jì)算液相的焓(830)以及汽相的焓(840)。如同用于蒸汽品質(zhì)計(jì)算的各密度，各焓可通過(guò)例如在變送器中存儲(chǔ)蒸汽表并在蒸汽表中查詢合適性質(zhì)來(lái)計(jì)算。例如，參考圖3的蒸汽表，如果與科里奧利流量管410相關(guān)聯(lián)的溫度傳感器或溫度變送器550顯示360°F(或者，如果絕對(duì)壓力變送器650顯示153psia)，則從圖3的蒸汽表算出的液相的焓為332.3BTU/lbm，而汽相的焓計(jì)算為1194.4BTU/lbm。另外，蒸汽表信息可算法化地存儲(chǔ)并且該算法可用于獲得各焓。
然后，汽相和液相的焓連同體積質(zhì)量流量以及蒸汽品質(zhì)被用于計(jì)算蒸汽的熱能流量(850)。如下的方程表達(dá)了熱能流量Htotal、體積質(zhì)量流量m、蒸氣焓hg、液體焓hf以及蒸汽品質(zhì)x之間的關(guān)系Htotal＝m·hg·x+m·hf·(1-x)利用上面論述的具有67％品質(zhì)的360°F實(shí)例，并假定質(zhì)量流量m為20,000lb/天Htotal＝20,000(1194.4)0.67+20,000(332.3)(1-0.67)Htotal＝18.2百萬(wàn)英熱單位每天。
圖9是系統(tǒng)900的框圖，該系統(tǒng)包括與氣/液分離器結(jié)合使用的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)。在系統(tǒng)900中，兩相濕蒸汽由分離器920以某種程度分離。這種配置在某些情況下是希望的。例如，如果氣體分?jǐn)?shù)(GVF或氣體體積分?jǐn)?shù)(GasVolume Fraction))高于特定量，比如，大約30％；或低于特定量，比如，大約90％，則某些科里奧利流量計(jì)不能精確測(cè)量密度和質(zhì)量流量。使用部分或完全分離器的實(shí)施方式還允許溫度/壓力變送器直接用于兩相蒸汽的基本純氣相。
濕蒸汽通過(guò)輸入輸送部件910輸入到完全或部分分離器920。分離器920完全地或部分地將濕蒸汽分離為基本上為氣體的氣流和基本上為液體的液流。基本上為氣體的氣流通過(guò)氣體輸送部件930輸出，而基本上為液體的液流通過(guò)液體輸送部件940輸出。溫度或壓力變送器990可連接到氣體輸送部件930，用于測(cè)量基本上為氣體的氣流的溫度或壓力，該溫度或壓力將等于基本上為液體的液流的溫度或壓力?？评飱W利流量管950a和相關(guān)聯(lián)的變送器960a也連接到氣體輸送部件930。類似地，科里奧利流量管950b和相關(guān)聯(lián)的變送器960b連接到液體輸送部件940。在分別流過(guò)科里奧利流量管950a和950b之后，基本上為氣體的氣流和基本上為液體的液流匯合并通過(guò)輸出輸送部件980輸出。
因此，科里奧利流量管950a和變送器960a可探測(cè)基本上為氣體的氣流的體積密度，而科里奧利流量管950b和變送器960b可探測(cè)基本上為液體的液流的體積密度?？评飱W利變送器960a將基本上為氣體的氣流的體積密度發(fā)送到流量計(jì)算機(jī)970?？评飱W利變送器960b也將基本上為液體的液流的體積密度發(fā)送到流量計(jì)算器970。基本上為氣體的氣流和液流的質(zhì)量流量也可通過(guò)相應(yīng)的科里奧利流量管950a或950b以及變送器960a和960b進(jìn)行測(cè)量。利用氣流和液流的密度以及兩種物質(zhì)流的溫度或壓力，流量計(jì)算機(jī)970可計(jì)算出通過(guò)輸出輸送部件980輸出的物質(zhì)流的總蒸汽品質(zhì)、總質(zhì)量流量及總熱能流量。為了計(jì)算總質(zhì)量流量，流量計(jì)算機(jī)970相加各物質(zhì)流的質(zhì)量流量。為了計(jì)算總蒸汽品質(zhì)和總熱能流量，流量計(jì)算機(jī)970以類似于上述方式的方式計(jì)算各物質(zhì)流的蒸汽品質(zhì)和熱能流量并總計(jì)這些值。
圖10是流程圖，描述了在確定蒸汽品質(zhì)測(cè)量時(shí)考慮溶解固體的過(guò)程。在對(duì)低蒸汽品質(zhì)的物質(zhì)流計(jì)算蒸汽品質(zhì)測(cè)量時(shí)，諸如，例如具有10-20％蒸汽品質(zhì)的物質(zhì)流，這可能特別有用。蒸汽發(fā)生器120使用的給水在總?cè)芙夤腆w(TDS)方面可能是高的，如果它比如是預(yù)處理的、原生水或地下水的話。當(dāng)它通過(guò)發(fā)生器120時(shí)，其絕大部分變成蒸氣，剩余的液體帶有濃縮的TDS。比如，如果給水是2000ppmTDS，并且發(fā)生器產(chǎn)生80％品質(zhì)的蒸汽，則液相將濃縮到10,000pprmTDS。這將導(dǎo)致液相比蒸汽表顯示的要濃0.62lb/ft3。圖3的蒸汽表基于純蒸餾水，但是科里奧利流量計(jì)將測(cè)量帶有TDS的液體和蒸氣的體積密度。
此外，當(dāng)兩相蒸汽由于例如流送管中的摩擦而損失壓力以及壓力由于閥門和節(jié)流器而降低時(shí)，更多的液體變成蒸氣，更進(jìn)一步濃縮液相中的TDS。
蒸汽品質(zhì)實(shí)際上隨壓力降低而增加，并在采用常量焓的過(guò)程的情況下，這可通過(guò)下式計(jì)算H1＝H2(1-x1)H1f+x1H1g＝(1-x2)H2f+x2H2g式中x1是之前的品質(zhì)，x2是之后的品質(zhì)，而各個(gè)“H”項(xiàng)是之前和之后的液體和蒸氣(分別為f和g)的焓。如果我們假定前面的80％品質(zhì)蒸汽的實(shí)例處于比方說(shuō)440°F(381.5psia)；且其下降到360°F(153psia)，那么(1-0.8)419+0.8(1204.4)＝(1-x2)332.3+1194.4x2x2＝0.83或83％品質(zhì)。
在這個(gè)實(shí)例中，液相已經(jīng)進(jìn)一步以3％濃縮了TDS，因此所形成的TDS現(xiàn)在為10,309.3ppm，或者比蒸汽表中要濃0.64lb/ft3。
則在圖10的情況下，那么，給水的TDS、發(fā)生器處的蒸汽品質(zhì)、發(fā)生器處的溫度(或壓力)以及測(cè)量點(diǎn)處的溫度(或壓力)用于探測(cè)與圖3蒸汽表的測(cè)量(比如，密度)差異，如果有的話。然后，這種差異可用于獲得濕蒸汽的蒸汽品質(zhì)和/或熱能流量的精確顯示。當(dāng)發(fā)生器條件改變時(shí)，發(fā)生器數(shù)據(jù)可被數(shù)字化地傳遞到所有測(cè)量點(diǎn)，或者可以手動(dòng)輸入到變送器和/或流量計(jì)算機(jī)中。
在執(zhí)行上述測(cè)量和計(jì)算時(shí)，靜態(tài)混合器可置于(各)科里奧利流量計(jì)的上游(比如，在圖1中)。這種靜態(tài)混合器有助于避免計(jì)算問(wèn)題，例如，與蒸氣和液體的滑流速度(比如，物質(zhì)流內(nèi)蒸氣和液體相對(duì)于彼此的速度)相關(guān)的計(jì)算問(wèn)題，和/或與物質(zhì)流的不同流態(tài)(比如，蒸氣和液體在濕蒸汽內(nèi)被包含和流動(dòng)的方式。例如，在一種流態(tài)中，液體可圍繞輸送部件(比如，管)的周邊流動(dòng)，而蒸氣在中間。在另一種流態(tài)中，汽體可能作為氣泡散布在濕蒸汽液相中)相關(guān)的計(jì)算問(wèn)題。作為選擇，通過(guò)在計(jì)算過(guò)程中考慮這些和其他參數(shù)，或許使用例如在此引作參考的、2003年3月10日提交的、題為多相科里奧利流量計(jì)的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.60/452,934中討論的例子和技術(shù)，可以取消靜態(tài)混合器。
已經(jīng)描述了許多實(shí)施方式。然而，應(yīng)該理解，可進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，包括用以接收濕蒸汽流的科里奧利流量管，其中所述濕蒸汽流的體積密度基于所述科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)來(lái)確定；用以確定所述濕蒸汽流的性質(zhì)的傳感器；以及用以根據(jù)所述體積密度和所述性質(zhì)計(jì)算所述濕蒸汽流的蒸汽品質(zhì)的計(jì)算裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述性質(zhì)是所述濕蒸汽流的溫度，并且所述傳感器是溫度傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器連接于所述流量管的外部。
4.如權(quán)利要求2所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器插入所述濕蒸汽流中。
5.如權(quán)利要求1所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述性質(zhì)是所述濕蒸汽流的壓力，并且所述傳感器是壓力傳感器。
6.如權(quán)利要求1所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算裝置用以根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述濕蒸汽流的汽相密度并根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述濕蒸汽流的液相密度以計(jì)算所述蒸汽品質(zhì)。
7.如權(quán)利要求6所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述計(jì)算裝置包括存儲(chǔ)蒸汽表的存儲(chǔ)裝置，所述計(jì)算裝置用以使用所述蒸汽表根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述汽相密度以及根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述液相密度。
8.如權(quán)利要求6所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算裝置用以使用所述體積密度、所述液相密度和所述氣相密度求解關(guān)于所述蒸汽品質(zhì)x的如下方程 來(lái)計(jì)算所述蒸汽品質(zhì)。
9.如權(quán)利要求1所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中基于所述科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)確定所述濕蒸汽流的體積質(zhì)量流量，并且所述計(jì)算裝置用以根據(jù)所述蒸汽品質(zhì)和所述體積質(zhì)量流量計(jì)算所述濕蒸汽流的熱能流量。
10.如權(quán)利要求9所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算裝置用以根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述濕蒸汽流的汽相的焓以及根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述濕蒸汽流的液相的焓以計(jì)算所述熱能流量。
11.如權(quán)利要求10所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算裝置用以使用所述體積質(zhì)量流量m、所述液相的焓hf、所述氣相的焓hg以及所述蒸汽品質(zhì)x求解關(guān)于所述熱能流量Htotal的如下方程Htotal＝m·hg·x+m·hf·(1-x)來(lái)計(jì)算所述熱能流量。
12.如權(quán)利要求1所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述計(jì)算裝置包括科里奧利變送器。
13.如權(quán)利要求1所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述計(jì)算裝置包括流量計(jì)算機(jī)。
14.如權(quán)利要求1所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，還包括用以產(chǎn)生所述濕蒸汽流的蒸汽發(fā)生器；用以將所述濕蒸汽流輸送到所述科里奧利流量管的輸送部件；以及連接于所述科里奧利流量管以接收來(lái)自所述科里奧利流量管的所述濕蒸汽流的注入井。
15.一種方法，包括使?jié)裾羝魍ㄟ^(guò)與科里奧利流量計(jì)相關(guān)聯(lián)的振動(dòng)流量管，其中所述科里奧利流量計(jì)確定所述濕蒸汽流的體積密度；得到所述濕蒸汽流的溫度或壓力；以及根據(jù)所述體積密度和所述溫度或壓力計(jì)算所述濕蒸汽流的蒸汽品質(zhì)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中計(jì)算所述蒸汽品質(zhì)的步驟包括根據(jù)所述溫度或壓力計(jì)算所述濕蒸汽流的汽相密度；以及根據(jù)所述溫度或壓力計(jì)算所述濕蒸汽流的液相密度。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中計(jì)算所述蒸汽品質(zhì)的步驟包括求解關(guān)于所述蒸汽品質(zhì)x的如下方程
18.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括計(jì)算所述濕蒸汽流的所述體積質(zhì)量流量；以及根據(jù)所述蒸汽品質(zhì)、所述體積質(zhì)量流量和所述溫度或壓力計(jì)算所述濕蒸汽流的熱能流量。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中計(jì)算所述熱能流量的步驟包括根據(jù)從所述第二傳感器獲得的所述溫度或壓力計(jì)算所述濕蒸汽流的汽相的焓；以及根據(jù)從所述第二傳感器獲得的所述溫度或壓力計(jì)算所述濕蒸汽流的液相的焓。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中計(jì)算所述熱能流量的步驟包括求解關(guān)于所述熱能流量Htotal的如下方程Htotal＝m·hg·x+m·hf·(1-x)式中m是所述體積質(zhì)量流量、hf是所述液相的焓、hg是所述氣相的焓，以及x是所述蒸汽品質(zhì)。
21.一種蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，包括將濕蒸汽流分離為基本上為氣體的氣流和基本上為液體的液流的分離器；用以接收所述基本上為氣體的氣流的第一科里奧利流量管，其中基本上為氣體的氣流的體積密度基于所述第一科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)確定；用以接收所述基本上為液體的液流的第二科里奧利流量管，其中基本上為液體的液流的體積密度基于所述第二科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)確定；用以探測(cè)所述基本上為氣體的氣流或所述基本上為液體的液流的溫度或壓力的傳感器；以及用以根據(jù)所述基本上為氣體的氣流的體積密度、基本上為液體的液流的體積密度以及所述溫度或壓力計(jì)算所述濕蒸汽流的總蒸汽品質(zhì)的計(jì)算裝置。
22.如權(quán)利要求21所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述傳感器是溫度傳感器。
23.如權(quán)利要求22所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器連接于所述第一或第二科里奧利流量管外部。
24.如權(quán)利要求22所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器插入基本上為氣體的氣流或基本上為液體的液流中。
25.如權(quán)利要求21所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中所述傳感器是壓力傳感器。
26.如權(quán)利要求21所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，為了計(jì)算所述蒸汽品質(zhì)，所述計(jì)算裝置用以利用所述溫度或壓力計(jì)算所述基本上為氣體的氣流的汽相密度；所述基本上為氣體的氣流的液相密度；所述基本上為液體的液流的汽相密度；以及所述基本上為液體的液流的液相密度。
27.如權(quán)利要求26所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算裝置包括存儲(chǔ)蒸汽表的存儲(chǔ)裝置，所述計(jì)算裝置用以使用所述蒸汽表計(jì)算所述基本上為氣體的氣流的汽相密度；所述基本上為氣體的氣流的液相密度；所述基本上為液體的液流的汽相密度；以及所述基本上為液體的液流的液相密度。
28.如權(quán)利要求21所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述基本上為氣體的氣流的體積質(zhì)量流量基于所述第一科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)信息確定，所述基本上為氣體的液流的體積質(zhì)量流量基于所述第二科里奧利流量管的運(yùn)動(dòng)信息確定，并且所述計(jì)算裝置用以根據(jù)所述蒸汽品質(zhì)、所述基本上為液體的液流的體積質(zhì)量流量、所述基本上為氣體的氣流的體積質(zhì)量流量以及所述溫度或壓力計(jì)算所述濕蒸汽流的熱能流量。
29.如權(quán)利要求28所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，為了計(jì)算所述熱能流量，所述計(jì)算裝置用以利用所述溫度或壓力計(jì)算所述基本上為氣體的氣流的汽相的焓；計(jì)算所述基本上為氣體的氣流的液相的焓；計(jì)算所述基本上為液體的液流的汽相的焓；以及計(jì)算所述基本上為液體的液流的液相的焓。
30.如權(quán)利要求21所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算裝置包括科里奧利流量計(jì)變送器。
31.如權(quán)利要求21所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述計(jì)算裝置包括流量計(jì)算機(jī)。
32.如權(quán)利要求21所述的蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，還包括產(chǎn)生所述濕蒸汽流的蒸汽發(fā)生器；用以將所述濕蒸汽流輸送到所述分離器的輸送部件；以及連接于所述第一和第二科里奧利流量管以從所述第一和第二科里奧利流量管接收所述基本上為氣體的氣流和所述基本上為液體的液流的注入井。
33.一種與蒸汽測(cè)量系統(tǒng)一起使用的科里奧利變送器，其中所述蒸汽測(cè)量系統(tǒng)包括接收濕蒸汽流的科里奧利流量管；與所述流量管相關(guān)聯(lián)的第一傳感器，用以通過(guò)第一傳感器信號(hào)的方式傳遞有關(guān)所述流量管運(yùn)動(dòng)的信息；以及第二傳感器，用以確定所述濕蒸汽流的性質(zhì)并通過(guò)第二傳感器信號(hào)的方式傳遞所述性質(zhì)，所述科里奧利變送器包括接收所述第一和第二傳感器信號(hào)的處理裝置，所述處理裝置用以根據(jù)所述第一和第二傳感器信號(hào)計(jì)算所述濕蒸汽流的蒸汽品質(zhì)。
34.如權(quán)利要求33所述的變送器，其中，所述處理裝置用以根據(jù)所述蒸汽品質(zhì)及所述第一和第二傳感器信號(hào)計(jì)算所述濕蒸汽流的熱能流量。
35.如權(quán)利要求34所述的變送器，其中，所述處理裝置用以根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述濕蒸汽流的汽相的焓以及根據(jù)所述性質(zhì)計(jì)算所述濕蒸汽流的液相的焓以計(jì)算所述熱能流量。
36.如權(quán)利要求35所述的變送器，其中，所述處理裝置用以根據(jù)所述第一傳感器信號(hào)計(jì)算所述濕蒸汽流的體積質(zhì)量流量以計(jì)算所述熱能流量。
37.如權(quán)利要求36所述的變送器，其中，為了計(jì)算所述熱能流量，所述處理裝置用以利用所述體積質(zhì)量流量m、所述液相的焓hf、所述氣相的焓hg以及所述蒸汽品質(zhì)x來(lái)求解關(guān)于所述熱能流量Htotal的如下方程Htotal＝m·hg·x+m·hf·(1-x)。
全文摘要
一種蒸汽測(cè)量系統(tǒng)，包括與用以接收濕蒸汽流的可振動(dòng)流量管(410、510、610)相關(guān)聯(lián)的科里奧利流量計(jì)(440、540、640)。第一傳感器與流量管相連以通過(guò)第一傳感器信號(hào)的方式傳遞有關(guān)流量管運(yùn)動(dòng)的信息。第二傳感器確定濕蒸汽流的性質(zhì)并通過(guò)第二傳感器信號(hào)的方式傳遞該性質(zhì)。計(jì)算裝置(440、540、640)接收第一和第二傳感器信號(hào)，并用以根據(jù)第一和第二傳感器信號(hào)計(jì)算濕蒸汽流的蒸汽品質(zhì)(700)。計(jì)算裝置也可計(jì)算濕蒸汽流的總熱能流量(800)。其他實(shí)施方式可包括將濕蒸汽流分離成基本上為氣體的氣流和基本上為液體的液流的完全或部分分離器(920)以及第二科里奧利計(jì)(960a、960b)。
文檔編號(hào)G01F1/84GK1820183SQ200480019274
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2004年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月5日
發(fā)明者羅伯特·E·達(dá)頓, 韋德·M·馬塔爾 申請(qǐng)人:因萬(wàn)西斯系統(tǒng)股份有限公司