石油开采已成为我国能源开采的重要部分，目前采用的注蒸汽开采手段有蒸汽吞吐和蒸汽驱动两种方法。油田注汽采用的是湿饱
和蒸汽，即汽、水两相混合物，蒸汽干度指单位质量内饱和蒸汽占湿蒸汽的质量***数。蒸汽干度越***说明能量的利用率越***，采油
效率也相应提高。蒸汽干度过低会影响热采效率，而蒸汽干度过***则管壁易结垢，不仅浪费热量，影响热量传递，也可能引起锅炉爆
管。注汽锅炉控制系统的核心是蒸汽干度控制系统，因此对蒸汽干度的***测量意义重大。传统干度测量方法通常采用人工化验法，
在油田热注作业中被广泛采用，该方法的测量精度较***，但需要每隔几个小时就进行***次测量，因此相关人员的劳动强度较大，而且
测量数据的随机性较强、稳定性差。蒸汽流量计运用到稠油注汽测量过程中，在线实时检测蒸汽干度及蒸汽压力等参数的变化，实现
蒸汽干度的连续测量，以提高测量效率，及时反映注汽锅炉的运行情况，同时降低工人的劳动强度。
1蒸汽流量计简介
蒸汽流量计具有压力损失小、可靠、精度***，既可以测量气体又可以测量液体的计量装置。其主要组成部分是无缝钢管。
2 蒸汽流量计的测量原理
在流量计的应用中，直径比是一个重要参数。对于蒸汽流量计而言，流体流经的空间为一个圆环，需将此圆环的面积等效为圆面积，
此圆面积与圆环面积相等，因此蒸汽流量计的直径比是一个等效直径比。设管道内径为I，流锥体***节流处横截面的直径为r1，则
等效直径比Q的计算式中、s1—锥体***节流处横截面积，mm ; S2—管道内横截面积,mm.根据连续性方程和伯努力方程推导出锅
炉给水量q、的计算式为:式中 p—检测段压差，Pa q、—锅炉给水体积流量，m/s,P—节流件上游处流体密度，kg/m.由于在取压口
处测得的压差是一个瞬时值，而式(7)中的,/，是静压力。考虑`r锥连接部件对压差的影响，以对压差进行修正;同时针对蒸汽这种可
压缩流体引入膨胀系数二，对密度进行修正。
3蒸汽干度检测系统
设计的蒸汽干度检测系统由蒸汽流量计、差压变送器、压力变送器、温度传感器组成。该试验在某采油厂热注站进行，将现场工况检
测所得数据与实验室流量计流量标定系统标定所得的蒸汽流量计测得的流量进行对比，二***的误差在0.8%以内。热注站有***台额定蒸
汽流量为23t的注汽锅炉，其额定压力为17.5\1Pa，由于锅炉使用年限己久，在实际应用中将***蒸汽流量设为18t/h，额定压力设为
16.5MPa.给锅炉加热后成为湿蒸汽，其质量不变，但在出口处体积增加，由于出口处的蒸汽干度与蒸汽体积成正比，锅炉给水流量、
燃料供给压力、燃烧器燃烧状况及蒸汽压力等参数均对蒸汽干度产生影响。在锅炉给水入口和蒸汽出口处均安装蒸汽流量计，通过对
采油注汽锅炉的蒸汽压力、蒸汽温度、锅炉给水温度、压差和压力这些参数的测量，结合以上各个参数得到蒸汽体积膨胀量，由以上
测得的参数进行计算，得到注汽锅炉的蒸汽干度。
4试验过程
稠油开采注汽锅炉蒸汽干度检测系统的试验装置由注汽锅炉、差压变送器、压力变送器、温度传感器，整个检测段安装在注汽锅炉
的蒸汽出口处，与蒸汽管线串联，检测段共两个引压口，来流方向为高压取压端，另一个为低压取压端，蒸汽流经检测段，压力由
检测段引压口导出。压力变送器连接到检测段高压引压口上，差压变送器连接到两个引压口上，得到高压取压口与低压取压口的压
力差。连接过程需要注意一、低压引压端的连接方向，温度传感器安装在检测段前端管线处，压力变送器、差压变送器、温度传感
器分别与PLC和PC机连接，将测得的信号输入PLC，检测段参数在程序中设置好，蒸汽体积流量由式(1) ,(4)求出，将锅炉给水流量、
温度、蒸汽压力和检测段压差作为输入量，以蒸汽干度作为输出量。注汽锅炉产生的蒸汽经过锅炉出口管线流经检测段，在检测段处
通过压力变送器和差压变送器得到压力与压差，温度由热电偶测得。试验所用锅炉的蒸汽流量为18t/h，试验过程中分别调节蒸汽流量
为15, 16, 17,18t/h，油田为了提高采油效率，蒸汽干度一般控制在75%:试验过程中蒸汽干度由60%升高80%,侮间隔约5%作为
一个干度监测点，由\'锥流量计在取压口测得对应干度下的压力和温度。检测蒸汽干度X的计算式,试验以人工化验方法连续检测得
到的蒸汽干度作为参照，将参照值与笔***设计的蒸汽流量计检测系统得到的干度值作对比，具体的对比曲线如图2所示，可以看出通
过蒸汽流量计检测系统测得的蒸汽干度具有较好的准确性，其误差在3t以内，可以实现较为***的在线测量，得到蒸汽干度与蒸汽压
力的连续关系，及时反映蒸汽干度的变化情况和对应的蒸汽压力。注汽锅炉出口蒸汽干度与压力，蒸汽压力对蒸汽干度的影响很大，
蒸汽干度随着压力的升高而增大，对于不同的蒸汽流量都存在一个蒸汽压力，在低于该压力值的情况下，蒸汽干度随蒸汽压力的升高
变化不大，超过此压力值时蒸汽干度随蒸汽压力的升高增加很快。由于蒸汽干度较低时压力也很低，干度对蒸汽的影响不明显，曲线
出现交叉;随着时间的推移，油井注汽量逐渐增大，井压也随之变化，导致不同蒸汽流量在相同压力下具有相同的蒸汽干度。蒸汽流量
对蒸汽干度的影响也很大，在相同压力时，蒸汽流量越大蒸汽干度越低。当蒸汽干度相同时，对于不同的蒸汽流量，需要的蒸汽压力
也不相同;对于同***蒸汽干度，蒸汽压力随蒸汽流量的升高而升高，注汽锅炉的额定压力决定了蒸汽流量。
由此可以看出，在同***蒸汽流量下蒸汽干度与压差成近似***次函数关系，蒸汽干度随检测段压差的增大而增大，不同蒸汽流量下
蒸汽干度与压差形成的曲线为近似平行直线。将蒸汽干度以5%为间隔，从60%调节到80%,蒸汽压差的变化范围为7.08***12.04kPa
,蒸汽流量侮提高1***/11,在达到相同干度的情况下压差变化相近。压差与干度的这种对应关系对于估计蒸汽干度能提供一定的参考。
稠油开采注汽锅炉蒸汽干度蒸汽流量计检测系统已投入实际应用，能够对注汽锅炉的给水量和出口蒸汽流量进行实时、***测量;对***
响蒸汽干度的蒸汽压力、蒸汽流量计及压差等重要参数进行数值计算，通过调节参数，对于单***油井蒸汽干度实现了准确测量。蒸汽
干度与流量计测得的压差具有近似的***次函数关系，在注汽锅炉运行过程中对其压力及压差等参数进行实时监测与调节，保障注汽锅
炉的安全运行，对稠油开采的持续、稳定进行具有重要意义。