一种气液旋流器入射喷嘴控制方法技术

本发明专利技术公开了一种气液旋流器入射喷嘴控制方法，其步骤包括：测定油气水混合液中液滴颗粒直径，然后选取液滴直径下使得三相分离效率η最高的入射角取值，通过对气液旋流器流场的实际情况进行模拟得到当入射角度，气液旋流器流场内的压力曲线，通过最大压降来调整入射角度，从而保证油气水混合液的。通过本发明专利技术方法对气液旋流器喷嘴角度进行修正，可以保证旋流器内三相分离的稳定、高效，同时避免了由于组份变化而需要更新旋流器的情况，提高了此大型设备的可利用度及对不同油气水组份的适应性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种气液旋流器入射喷嘴控制方法


[0001]本专利技术涉及FPSO上部原油处理模块三相分离技术及参数优化技术研发，尤其涉及一种气液旋流器入射喷嘴控制方法。

技术介绍

[0002]图1所示的三相分离气液旋流器为现有的结构，可以参见王圆(东北石油大学)于2017年5月发表的硕士论文《螺旋结构三相分离旋流器流场分析与结构优选》11
‑
12页所设计的螺旋结构三相分离旋流器流体域的三维模型，所述的三相离心旋流器由双切向入口处、外部分离一段(气液分离腔)和内部分离二段(油水分离腔)所构成，其中外部分离一段包含气相溢流段2、螺线结构3、内部油水分离结构9，内部分离二段则包含内部入口1、油相出口段8、脱油旋流腔7、大锥段6、小锥段5、水相出口段4。气液旋流器的入射喷嘴与所述的气液旋流器的双切向入口处的进液口固定相连，混合液体经由水力旋流器的双切向输入进入水力旋流器，并在水力旋流器中旋转时改变方向移动，在离心力场影响下，高密度的重油和水被甩向侧壁，水力旋流器的中间区产生了低压区。此时，低密度气相被放入中低温区域，沿内锥外壁自气相的双环形外溢口抽出；液相沿着螺旋方向移动，并旋转到底部入口双锥形的油水分离内部结构中，以实现油水分离，而最终实现油气水三相分离。
[0003]随着海上石油的不断开采，以及气候、季节等因素，采出液组份不断变化，总含水率及伴生气占比增大，油气水组份的变化将影响各介质间的混合和湍流程度，液滴颗粒直径发生变化，进而造成了介质间分离效果的下降。对于气液旋流器这一大型机构，安装完成后无法进行旋流器内部结构进行改动，组份变化导致混合液入射后的流场发生变化，液滴的速度及离心力变化而影响分离效果及分离效率，无法得到符合国家标准的油相输出。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供能适应油田变化，在不同液滴颗粒直径及组份条件下保持稳定、高效的三相分离要求的气液旋流器入射喷嘴控制方法。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]本专利技术的一种气液旋流器入射喷嘴控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、在气液旋流器入口处安装有一个驱动电机，所述的驱动电机的电机轴沿y方向设置，所述的电机轴与电动旋转分度盘的转轴固定相连，所述的电动旋转分度盘外壁上焊接有气液旋流器的入射喷嘴，所述的入射喷嘴的出口处沿y方向设置且与气液旋流器的进液口通过可曲挠橡胶接头连接，在入射喷嘴的入口端的外壁上安装角度传感器，角度传感器和驱动电机分别通过控制线与计算机相连；所述的入射喷嘴的入口端沿与y方向垂直的方向设置；
[0008]步骤二、在入射喷嘴入口端抽取单位体积油气水混合液，利用光纤
‑
电导一体化探针传感器测定油气水混合液中三相组份的占比，并采用热线法测定油气水混合液中液滴颗粒直径d
p
；
[0009]步骤三、通过Soildworks软件建立气液旋流器的几何模型，定义入射喷嘴轴向与水平面的夹角为油气水混合液的入射角度β；将Soildworks软件建立气液旋流器的几何模型导入到CFD仿真软件中，通过CFD软件FLUENT对气液旋流器各相流场进行数值模拟，得到液滴直径为d
p
时，不同入射角度β为横坐标值、油气水混合液的三相分离效率η为纵坐标值的分离效率曲线，选取液滴直径为d
p
下使得三相分离效率η最高的入射角取值β1；
[0010]步骤四、通过FLUENT软件建立关于气液旋流器内流场压力的RNGk
‑
ε湍流模型，将气液旋流器的双螺旋结构内的湍流平均速度、湍流长度及水力直径输入所述的RNGk
‑
ε湍流模型，通过对气液旋流器流场的实际情况进行模拟得到当入射角度数值为β1时，气液旋流器流场内的压力曲线；
[0011]步骤五、根据气液旋流器流场内的压力曲线，提取出气液旋流器流场内的压力最大值P
max
以及压力最小值P
min
，计算得到最大压降
△
P；
[0012]△
P＝P
max
‑
P
min
[0013]步骤六、将步骤五所得的最大压降
△
P进行分类，如果最大压降ΔP>0.45MPa，则改变入射角β取值为0.95β1，并返回步骤四，然后执行步骤四
‑
步骤六；如果最大压降ΔP<0.05MPa，则改变入射角β为1.05β1，并返回步骤四，然后执行步骤四
‑
步骤六，直到满足0.05MPa≤最大压降ΔP≤0.45MPa，计算机然后将该入射角度数值输出给驱动电机；
[0014]如果0.05MPa≤最大压降ΔP≤0.45MPa，则确定入射角度β为β1，计算机然后将该入射角度数值输出给驱动电机；
[0015]步骤七、所述的驱动电机接收计算机输出的控制信号，依据入射角度β，带动电动旋转分度盘进行旋转，将入射喷嘴转动至其轴向与水平面的夹角为入射角度β；
[0016]步骤八、通过安装在入射喷嘴入口端的角度传感器，对入射喷嘴的角度进行实时测量，测得实际入射角度的数值β2，角度传感器将实际入射角度信号输出给计算机，计算机通过公式σ＝|β2‑
β|/β计算角度偏差，若角度偏差σ＝|β2‑
β|/β>0.4％，计算机向驱动电机输出控制信号驱动电机带动入射喷嘴转动，维持σ＝|β2‑
β|/β≤0.4％；
[0017]步骤九、待入射喷嘴转动到入射角度后，驱动电机停止转动，对油气水混合液进行分离。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术方法依据采集液的实际液滴颗粒直径d
p
及实际油气水组份占比，对气液旋流器喷嘴角度进行修正，进而对采集液的入射角度进行修正，以此保证旋流器内三相分离的稳定、高效，同时避免了由于组份变化而需要更新旋流器的情况，提高了此大型设备的可利用度及对不同油气水组份的适应性。
附图说明
[0020]图1为现有的气液旋流器的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术的一种气液旋流器入射喷嘴角度控制装置的结构；
[0022]图3为本专利技术的一种气液旋流器入射喷嘴控制方法的流程图。
具体实施方式
[0023]下面结合具体实施，对本专利技术如何控制气液旋流器入射喷嘴以适应油气水组份可
变进行详细描述。
[0024]本专利技术的一种气液旋流器入射喷嘴控制方法，包括以下步骤：
[0025]步骤一、如图2所示为本专利技术的一种气液旋流器入射喷嘴角度控制装置的结构，在气液旋流器入口处安装有一个驱动电机10，所述的驱动电机10的电机轴沿y方向设置，所述的电机轴与电动旋转分度盘11的转轴固定相连，所述的电动旋转分度盘外壁上焊接有气液旋流器的入射喷嘴13，所述的入射喷嘴的出口处沿y方向设置且与气液旋流器的进液口通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气液旋流器入射喷嘴控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、在气液旋流器入口处安装有一个驱动电机(10)，所述的驱动电机的电机轴沿y方向设置，所述的电机轴与电动旋转分度盘(11)的转轴固定相连，所述的电动旋转分度盘外壁上焊接有气液旋流器的入射喷嘴(13)，所述的入射喷嘴的出口处沿y方向设置且与气液旋流器的进液口通过可曲挠橡胶接头(12)连接，在入射喷嘴的入口端的外壁上安装角度传感器(14)，角度传感器和驱动电机(10)分别通过控制线与计算机相连；所述的入射喷嘴的入口端沿与y方向垂直的方向设置；步骤二、在入射喷嘴入口端抽取单位体积油气水混合液，利用光纤
‑
电导一体化探针传感器测定油气水混合液中三相组份的占比，并采用热线法测定油气水混合液中液滴颗粒直径d
p
；步骤三、通过Soildworks软件建立气液旋流器的几何模型，定义入射喷嘴轴向与水平面的夹角为油气水混合液的入射角度β；将Soildworks软件建立气液旋流器的几何模型导入到CFD仿真软件中，通过CFD软件FLUENT对气液旋流器各相流场进行数值模拟，得到液滴直径为d
p
时，不同入射角度β为横坐标值、油气水混合液的三相分离效率η为纵坐标值的分离效率曲线，选取液滴直径为d
p
下使得三相分离效率η最高的入射角取值β1；步骤四、通过FLUENT软件建立关于气液旋流器内流场压力的RNGk
‑
ε湍流模型，将气液旋流器的双螺旋结构内的湍流平均速度、湍流长度及水力直径输入所述的RNGk
‑
ε湍流模型，通过对气液旋流器流场的实际情况进行模拟得到当入射角度数值为β1时，气液旋流器流场内的压力曲线；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥，冯晓，施美蓉，邓金华，陈倩，
申请(专利权)人：天津博迈科海洋工程有限公司，
类型：发明
国别省市：