專利名稱：高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是用于長輸原油管道結(jié)蠟?zāi)M的高壓密封環(huán)流式結(jié)蠟?zāi)M裝置。涉及管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
長輸原油管道內(nèi)的結(jié)蠟嚴(yán)重影響管道的安全經(jīng)濟運行，掌握管道內(nèi)的結(jié)蠟情況對于管道運營者具有重要的意義。目前輸油現(xiàn)場主要是通過站間壓降反算求站間平均結(jié)蠟厚度，由于管線運行參數(shù)經(jīng)常處于波動中，因而通過這種方式得到的結(jié)蠟數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不高，并且無法反映管道內(nèi)真實的結(jié)蠟分布。另一種方法是利用室內(nèi)模擬裝置通過模擬試驗來預(yù)測管道內(nèi)的結(jié)蠟分布，這種方法通過模擬現(xiàn)場條件得到試驗數(shù)據(jù)，將試驗數(shù)據(jù)分析處理后得到現(xiàn)場管道內(nèi)結(jié)蠟沿管長和隨時間的變化規(guī)律，是目前預(yù)測管道內(nèi)結(jié)蠟的主要方法。采用的模擬裝置普遍為環(huán)道裝置，利用小型的螺桿泵或齒輪泵作為循環(huán)動力。這類裝置雖然在流動方式上與現(xiàn)場管道類似，但由于受控溫能力和油樣的限制，一般管徑都做得很小，內(nèi)徑大約在10～12mm左右，這樣導(dǎo)致油樣運行空間比現(xiàn)場小幾十甚至上百倍，而油樣受到的管壁剪切應(yīng)力卻要大好幾十倍。其次，由于環(huán)道長度有限，因此油樣在其中經(jīng)受過泵剪切的次數(shù)要比現(xiàn)場多得多(現(xiàn)場一個站間僅一次)。過泵剪切強度很大，影響蠟晶形態(tài)，因而也影響到油樣過泵后在管道內(nèi)的結(jié)蠟。所有這些都影響環(huán)道模擬的準(zhǔn)確性，必須在對試驗數(shù)據(jù)的處理和放大上進行大量的物理和數(shù)學(xué)處理來進行校正，因而利用環(huán)道模擬結(jié)蠟過程繁瑣，存在缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種油樣試驗空間大、試驗中油樣受到的當(dāng)量剪切強度與現(xiàn)場管道內(nèi)油流受到的當(dāng)量剪切強度相當(dāng)，模擬試驗的幾何和力學(xué)條件更接近于現(xiàn)場的真實、準(zhǔn)確的高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置。
鑒于目前環(huán)道結(jié)蠟?zāi)M裝置存在的不足，本發(fā)明提出了一種在釜內(nèi)高壓、密閉和溫度控制條件下使原油形成環(huán)流而進行結(jié)蠟?zāi)M的裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。它包括一個有進油口15、出油口27的密封釜26、插入釜26中的電動攪拌器23、溫度控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。密閉的釜26為罐狀內(nèi)膽6上口處由釜蓋法蘭17連接一橢圓形釜蓋7，電機13經(jīng)聯(lián)軸器14連接攪拌器23并從釜蓋7頂部中央由外插入釜26內(nèi)；溫度控制系統(tǒng)包括與攪拌器23固連一并插入釜26內(nèi)的內(nèi)加熱器和包于內(nèi)膽6外的夾套4、保溫層3和外殼2；檢測系統(tǒng)包括從釜蓋7上通入釜26內(nèi)的壓力表10、測油溫的溫度傳感器21-2、溫度傳感器滑道14和從外穿過保溫層3、夾套4貼于內(nèi)膽6外壁的多個溫度傳感器套管20、多個溫度傳感器21-1以及與所有的溫度傳感器配套的巡檢儀。本裝置中的釜26有蓋7用法蘭17連接密封，當(dāng)然為密封好，還可以在法蘭17之間加密封圈，而進油口15下有控制閥16，出油口27和氮氣入釜口8、氮氣出釜口9也有閥的控制，攪拌器23穿釜蓋7處也要密封處理，所以釜26可以達(dá)到密封的環(huán)境條件。釜26內(nèi)還采用充氮氣的措施，使模擬的油流隔絕空氣，當(dāng)然這也可為釜內(nèi)的電加熱、電測試提供更為安全的條件。溫度控制系統(tǒng)中的釜內(nèi)加熱器是固連于攪拌器23軸外的豎套管在下端分叉的錨框錨式環(huán)流生成器25，在框上繞有電伴熱帶(線)18，豎套管上端固連兩圓環(huán)，其上有與圓環(huán)絕緣的二條平行的圓環(huán)形電觸頭滑道11各與電伴熱帶(線)18兩端相連。再由固定在圓環(huán)上兩個電極架內(nèi)插入電極29并由拉簧28將電極29與電觸頭滑道11滑動接觸。釜26外的夾套4外形與內(nèi)膽相似，套在內(nèi)膽6外后在內(nèi)膽6四周與夾套4之間的套內(nèi)從上到下盤繞螺旋導(dǎo)流板5，并與內(nèi)膽6外壁和夾套4內(nèi)壁焊連，在夾套4底部固連伸出一冷卻介質(zhì)入套口1，在夾套4上部一側(cè)固連伸出一冷卻介質(zhì)出套口19；在夾套4外同樣包一相似形的保溫層3，再外包鋼質(zhì)外殼2，保溫層3中填充保溫材料。這樣的溫度控制系統(tǒng)既可將釜26內(nèi)的試驗原油均勻加溫到所需的溫度，同時釜26外壁又有夾套4通以冷卻介質(zhì)模擬環(huán)境溫度并以保溫層3保持之，實現(xiàn)了兩種溫度的控制。釜26內(nèi)原油的流速控制由電動攪拌器23完成。安裝在攪拌器23下端的攪拌槳24為錨式或框式結(jié)構(gòu)。此種攪拌槳24可以產(chǎn)生單純的環(huán)流，再配以釜內(nèi)錨式環(huán)流生成器25的轉(zhuǎn)動，也為環(huán)流助力。釜26內(nèi)原油在電動攪拌器23的帶動下成環(huán)形流動，等同于原油在無限長的管道流動。調(diào)節(jié)電機13的轉(zhuǎn)速可方便地調(diào)整環(huán)流的速度和強度，模擬各種流速和壓力下原油在管道內(nèi)的流動狀態(tài)。
本模擬裝置的測試系統(tǒng)有壓力和溫度的測試兩部分。壓力測試由安裝在釜蓋7上的壓力表10實現(xiàn)。而溫度的測試則要復(fù)雜些。既要測出釜26壁的溫度梯度，又要測出釜26內(nèi)從中心到釜26內(nèi)壁的溫度梯度。測釜26壁的溫度梯度由布局在釜26外壁的多個溫度傳感器套管20內(nèi)溫度傳感器21-1實現(xiàn)。測釜26內(nèi)的溫度梯度則由安裝在錨式環(huán)流生成器25框內(nèi)與攪拌器23軸成90°固連的管狀溫度傳感器架22內(nèi)的多個溫度傳感器21-2實現(xiàn)。由于攪拌器23、溫度傳感器架22及釜26內(nèi)加熱器工作時一直處在轉(zhuǎn)動狀態(tài)，溫度傳感器21-2引線須從溫度傳感器架22和豎套管中穿出經(jīng)溫度傳感器滑道14接出，所以引線不能多，否則溫度傳感器滑道14將太多，結(jié)構(gòu)會變得很復(fù)雜。因此在儀表和電路的選擇上就要苛刻一些，最符合要求的就是選用一線總線儀表和相應(yīng)電路。傳感器可以選用一線數(shù)字溫度傳感器，如DS1820、DS18S20、DS18B20、DS1822等，再配以單總線溫度巡檢儀，如DZT-512單總線溫度巡檢儀。在溫度傳感器架22內(nèi)全部安裝此類傳感器，一般來說10支就可以了，溫度傳感器21-2只要兩條引出線就可以了，當(dāng)然溫度傳感器滑道14也只有2條，在結(jié)構(gòu)處理上就簡單多了。與釜26內(nèi)加熱器引出線的電觸頭滑道11相同，即在電觸頭滑道11圓環(huán)的上方再固定二圓環(huán)，其上也有與圓環(huán)絕緣的二條平行的圓環(huán)形溫度傳感器滑道14，也由固定在圓環(huán)上的兩個電極架內(nèi)插入電極29并由拉簧28將電極29與溫度傳感器滑道14滑動接觸。溫度傳感器21-2及單總線溫度巡檢儀的接法見產(chǎn)品說明書。實際上，釜26外壁插入溫度傳感器套管20的多個溫度傳感器21-1也采用同樣型號的一線數(shù)字溫度傳感器，完全可以共用一臺單總線溫度巡檢儀對釜2 6內(nèi)外的溫度傳感器所測溫度進行巡檢。
具體實施例方式
實施例以釜26內(nèi)徑400mm，高200mm為例，其具體結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。主要設(shè)備及尺寸為內(nèi)膽高150mm，厚10mm，釜蓋7高50mm，夾套4寬50mm，螺旋導(dǎo)流板5在夾套4內(nèi)盤繞5圈，保溫層3寬50mm，外殼2壁厚5mm，保溫層3內(nèi)填充石棉。電機13選用1KW的，攪拌器23軸用Φ20mm×2的鋼管，長200mm，軸外豎套管的外管選Φ30×5mm鋼管，長100mm，錨式環(huán)流生成器25寬300mm，高120mm，選用Φ10×2mm鋼管彎成錨狀并與豎套管焊接，電伴熱帶(線)18在錨式環(huán)流生成器25上纏繞后穿過豎套管焊在滑道11上。在豎套管上端釜26外平行焊四個Φ100mm的鋼圓環(huán)，在圓環(huán)內(nèi)側(cè)加絕緣后各固連一條銅環(huán)滑道，在鋼圓環(huán)上各固連一個電極架，內(nèi)插石墨電極29，由拉簧28將電極29壓向滑道。攪拌槳24選用錨式槳，在攪拌軸上固連的溫度傳感器架22選用Φ20×2mm的鋼管，長140mm，其內(nèi)安裝溫度傳感器21-2共6只，即每隔20mm布一只。溫度傳感器21-2和溫度傳感器套管20內(nèi)的溫度傳感器21-1均選用DS1820一線數(shù)字溫度傳感器，配以DZT-512單總線溫度巡檢儀作溫度指示用。本高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置經(jīng)試用證明，與環(huán)道試驗裝置相比，實驗效果良好，完全能滿足實驗要求。
本發(fā)明在一個密閉充氮的釜26內(nèi)，使油樣形成環(huán)流，模擬原油在管道內(nèi)長距離流動，同時由釜26內(nèi)加熱器加熱油樣模擬管道輸送的油溫，在夾套4內(nèi)通過冷卻介質(zhì)模擬管道的環(huán)境溫度，這就在一個小小的釜26內(nèi)模擬了長輸管道的實際情況。在裝置中又配置了必要的壓力檢測和溫度檢測，特別是溫度的檢測，既有釜26壁溫度多點檢測，又有釜26內(nèi)油流溫度梯度的檢測。完全可以嚴(yán)格按照預(yù)定要求設(shè)置工作壓力、油溫、管壁溫度等工作參數(shù)，同時可檢測各種工作條件下原油的結(jié)蠟狀況。
由以上可知，本模擬裝置小巧，占地少，所用設(shè)備少，與環(huán)道模擬裝置相比卻實驗空間大，試驗中油樣受到的當(dāng)量剪切強度與現(xiàn)場管道內(nèi)油流受到的當(dāng)量剪切強度相當(dāng)，模擬試驗的幾何和力學(xué)條件更接近于現(xiàn)場實際情況，模擬比較真實，實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，實驗費用少。


圖1高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置總體2環(huán)流生成器及加熱系統(tǒng)圖其中1——冷卻介質(zhì)入套口2——外殼3——保溫層4——夾套5——螺旋導(dǎo)流板6——內(nèi)膽7——釜蓋 8——氮氣入釜口9——氮氣出釜口10——壓力表11——電觸頭滑道 12——聯(lián)軸器13——電機 14——溫度傳感器滑道15——進油口 16——控制閥17——釜蓋法蘭 18——電伴熱帶(線)19——冷卻介質(zhì)出套口 20——溫度傳感器套管21——溫度傳感器 22——溫度傳感器架23——攪拌器 24——攪拌槳25——錨式環(huán)流生成器 26——釜27——出油口 28——拉簧29——電極
權(quán)利要求
1.一種高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置，其特征是它包括一個有進油口(15)、出油口(27)的密閉釜(26)、插入釜(26)中的電動攪拌器(23)、溫度控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓密封環(huán)流式結(jié)蠟?zāi)M裝置，其特征是罐狀內(nèi)膽(6)上口處由釜蓋法蘭(17)連接橢圓形釜蓋(7)構(gòu)成密封釜(26)，電機(13)經(jīng)聯(lián)軸器(12)連接攪拌器(23)從釜蓋(7)頂部中央由外插入釜(26)內(nèi)并密封，溫度控制系統(tǒng)包括與攪拌器(23)固連一并插入釜(26)內(nèi)的內(nèi)加熱器和包于內(nèi)膽(6)外的夾套(4)、保溫層(3)和外殼(2)；檢測系統(tǒng)包括從釜蓋(7)上通于釜(26)內(nèi)的壓力表(10)、測油溫的多個內(nèi)溫度傳感器(21-2)、溫度傳感器滑道(14)和從外穿過外殼(2)、保溫層(3)、夾套(4)貼于內(nèi)膽(6)外壁的多個溫度傳感器套管(20)、裝于其內(nèi)的測釜壁溫的溫度傳感器(21-1)以及與所有溫度傳感器配套的巡檢儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置，其特征是安裝在攪拌器(23)下端的攪拌槳(24)為錨式或框式。
4.據(jù)權(quán)利要求1、2所述的高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置，其特征是釜內(nèi)加熱器為固連于攪拌器(23)軸豎套管下端分叉的錨框錨式環(huán)流生成器(25)，在框上繞有電伴熱帶(線)(18)，豎套管在釜(26)外的上端固連兩圓環(huán)，其上有與圓環(huán)絕緣的兩條電觸頭滑道(11)，各與電伴熱帶(線)(18)兩端相連，由固定在圓環(huán)上的兩個電極架內(nèi)插入電極(29)并由拉簧(28)將電極(29)與電觸頭滑道(11)滑動接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置，其特征是夾套(4)外形與內(nèi)膽(6)相似，套于內(nèi)膽(6)外后在內(nèi)膽(6)四周與夾套(4)之間的套內(nèi)從上到下橫向盤繞螺旋導(dǎo)流板(5)，并與內(nèi)膽(6)外壁和夾套(4)的內(nèi)壁焊連，在夾套(4)底部固連伸出一冷卻介質(zhì)入套口(1)，在夾套(4)上部一側(cè)固連伸出一冷卻介質(zhì)出套口(19)，在夾套(4)外同樣包一相似形的保溫層(3)，外包鋼質(zhì)外殼(2)，保溫層(3)中填充保溫材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置，其特征是在釜蓋(7)的一側(cè)焊出一管段，其外端固連一閥成氮氣入釜口(8)，管段中部再焊出一小管段和閥成氮氣出釜口(9)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置，其特征是測試油溫的溫度傳感器(21-2)安裝在錨式環(huán)流生成器(25)框內(nèi)與攪拌器(23)軸成90°固連的管狀溫度傳感器架(22)內(nèi)，并間隔安裝多只，溫度傳感器(21-2)的引線從溫度傳感器架(22)穿入攪拌器(23)一直往上接至釜(26)外豎套管外固連兩圓環(huán)上且與其絕緣的溫度傳感器滑道(14)上，由固定在圓環(huán)上的兩個電極架內(nèi)插入電極(29)并由拉簧(28)將電極(29)與溫度傳感器滑道(14)滑動接觸；測釜壁溫的多個溫度傳感器(21-1)分別插到溫度傳感器套管(20)里貼近釜(26)外壁處。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的高壓密封環(huán)流式原油結(jié)蠟?zāi)M裝置，其特征是溫度傳感器(21-1)、(21-2)為一線數(shù)字溫度傳感器，與其配套的巡檢儀為單總線溫度巡檢儀。
全文摘要
本發(fā)明是用于長輸原油管道結(jié)蠟?zāi)M的高壓密封環(huán)流式結(jié)蠟?zāi)M裝置。它包括一個有進油口15、出油口27的密封釜26、插入釜26中的電動攪拌器23、溫度控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。而溫度控制系統(tǒng)有與攪拌器2 3固連一并插入釜26內(nèi)的內(nèi)加熱器和包于內(nèi)膽6外的夾套4、保溫層3和外殼2。檢測系統(tǒng)有從釜蓋7上通入釜26內(nèi)的壓力表10、釜26內(nèi)的多個溫度傳感器21－2、溫度傳感器滑道14和從外穿過外殼2、保溫層3、夾套4貼于內(nèi)膽6外壁的多個溫度傳感器套管20。本模擬裝置小巧，占地少，所用設(shè)備少，油樣的實驗空間大，試驗中油樣受到的當(dāng)量剪切強度與現(xiàn)場管道內(nèi)油流受到的當(dāng)量剪切強度相當(dāng)，模擬試驗的幾何和力學(xué)條件更接近于現(xiàn)場實際情況，模擬過程真實，實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，實驗費用少。
文檔編號F17D3/00GK1690504SQ200410034180
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者苗青, 楊祖佩, 常維純, 夏志, 李莉 申請人:中國石油天然氣股份有限公司