基本信息
- 项目名称：
- 油田注汽锅炉爆管预警装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 针对油田注汽锅炉炉管过热引起爆管问题开发了油田注汽锅炉爆管预警装置。该装置能够准确判断炉管或管内蒸汽是否过热，并对过热及时发出预警。其基本原理是测得注汽锅炉蒸汽的压力，分析得出该压力下对应的饱和温度，与实测温度作比较；当实测温度高于压力对应的饱和温度时，说明水蒸气已经过热，装置发出报警。
- 详细介绍：
- 油田热采注汽锅炉是稠油开采的重要设备。锅炉炉管是注汽锅炉的关键部件之一，炉管长期工作在高温、高压的环境下，有时发生注汽锅炉爆管现象，给注汽锅炉的安全运行带来极大的隐患。 针对爆管问题从爆破口的宏观形貌，显微组织两方面研究得出注汽锅炉炉管爆裂的最主要原因是由于注汽锅炉炉管过热或蒸汽过热引起的。对此开发了注汽锅炉爆管预警装置。该装置利用饱和状态下湿蒸汽温度与压力存在一一对应关系，根据温度、压力间的函数关系原理，通过检测蒸汽温度以及蒸汽压力来判断蒸汽是否发生过热，从而判断炉管是否发生过热。当注汽锅炉炉管内蒸汽温度超过测得压力对应的饱和温度时，预警装置发出报警，避免注汽锅炉管壁温度超过材料失效温度而失效。 该装置主要由传感组，数据采集、处理及传输的电路板，数据线，上位机四部分组成。检测段测得蒸汽的温度、压力，根据测得的压力由上位机计算该压力对应的饱和蒸汽温度，实际测量温度与压力对应的饱和温度比较，对注汽锅炉蒸汽过热进行报警。当蒸汽过热后，还可以计算给出过热度。发生过热时，装置给出声音报警或灯光报警
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：针对油田注汽锅炉炉管过热引起爆管问题开发了油田注汽锅炉爆管预警装置。该装置能够准确判断炉管是否过热，并对过热及时发出预警。 基本思路：测得注汽锅炉蒸汽的压力，分析得出该压力下对应的饱和温度，与实测温度作比较；当实测温度高于压力对应的饱和温度时，说明水蒸气已经过热，装置发出报警。 创新点：适用不同结构的锅炉，多种方式预警，同时在线监测出蒸汽干度值。 技术关键：实测温度与理论温度比较判断是否过热。 主要技术指标：蒸汽干度，过热度。
科学性、先进性
- 科学性： 1）研究提出的体积变化式蒸汽干度的算法模型正确合理。 2）蒸汽干度测控装置对高温高压蒸汽的干度在线监测是可靠的，干度检测绝对误差≤2%且检测段可长久使用。 3）将高温高压下蒸汽体积流量的精确测量提高到0.5%。 4）显示、记录湿蒸汽焓值，便于进行其它工艺计算。 先进性： 1）当干度或温度超过允许值时该装置自动通过声或光报警，两种预警方式能同时独立启动。 2）该装置适用于市场上不同结构的锅炉。 3）该装置能对当前数据进行测量并显示，能随时启动停止，在线监处理测炉管爆管前的数据。 4）该装置通过对采油注汽锅炉的参数处理后可以实时监测蒸汽过热状况以及特定点的壁温状况，对可能出现的爆管事故进行提前预警，将爆管事故处理在事故之前。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 技术合作
作品可展示的形式
- 图片、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点：通过测炉管内蒸汽温度与理论下饱和温度作比较判断蒸汽过热情况，给出预警。 技术优势：1）适用市场上不同结构的锅炉;2）能够对当前数据进行测量并显示，能够随时启动或停止。 适应范围及推广前景：适用于所有稠油热采注汽锅炉，实用，成本低，应用效果好，有很好的推广前景。 市场分析和经济效益预测：辽河油田采油厂可以初步安装该预警装置20余台，计划后期全部安装本装置。本装置有在全国其他采油厂推广应用的价值。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外关于油田注汽锅炉爆管预警装置的研究甚少，多数为锅炉运行系统预警的研究。 2005年l2月第28卷第l2期《重庆大学学报》上重庆大学副教授段黎明等发表文章《注汽锅炉在线监控系统》。文中提到的监控系统通过对注汽锅炉进行水火量的跟踪，对蒸汽干度进行开环调节，同时能够观察锅炉运行的实时数据和曲线，对各项报警设置提前报警量。在报警停炉发生前，就已在上位机上显示及声音提示，提醒操作人员进行处理，实现预警，减少停炉次数。 2008年第二期《内江科技》上胜利油田滨南采油厂采油三矿工程师赵华和张振国发表了《在线监控系统在油田注汽锅炉上的开发应用》一文。文中提出的在线监控系统通过对蒸汽压力、蒸汽温度、给水压力、烟气温度、管壁温度、燃油温度、燃烧器温度、进水流量等数据采集处理，实现异常报警、调节控制、故障报警处理、参数处置、现场操作、故障诊断、通道检测等功能。 与国内同类课题研究相比，本装置有以下几个优点： 1）该装置通过对采油注汽锅炉蒸汽压力、蒸汽温度、水流量、燃油流量以及锅炉炉壁面温度参数的技术处理，当锅炉炉管内的水蒸气过热度大于0℃或蒸汽干度超出1.0时自动通过声或光报警； 2）当锅炉炉壁面温度超出管壁材料允许值时自动通过声或光报警，两种爆管预警的方法能同时独立启动； 3）该装置能够适用于市场上现有的不同结构的锅炉。
