CN104633385A - 含蜡原油输送管道 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油输送技术领域，具体公开了一种含蜡原油输送管道，包括金属管道以及设在所述金属管道内部的磁性叶轮，所述磁性叶轮能够沿所述金属管道的轴线方向自由旋转，所述磁性叶轮的叶片呈N、S极间隔分布。本发明的含蜡原油输送管道在金属管道内部设有磁性叶轮，金属管道内部原油的流动推动磁性叶轮高速旋转，磁性叶轮周期性地改变金属管道的管壁处的磁场，金属管道的管壁在磁性叶轮的交变磁场的作用下产生感应涡电流而自身发热，从而实现对金属管道内部含蜡原油的加热，根据电磁感应原理，将原油的压力能部分转化为管壁的热能，能够对其内部的含蜡原油进行全线均匀加热或全线恒温输送。

Description

含蜡原油输送管道
技术领域
本发明涉及石油运输技术领域，尤其涉及一种免加热式含蜡原油输送管道。
背景技术
随着石油资源的日益消耗及采油技术的不断进步，国际上大量的含蜡原油得以开采利用。而我国生产的原油更是以含蜡量高、粘度高、凝点高而著称。
含蜡原油常采用加热炉加热的方式进行管输。在输送管道上游，原油温度较高，与环境换热而导致大量的热量损失，在输送管道中下游，由于油品温度的急剧下降，固态蜡晶不断析出并在管壁沉积，因而需要定期发射清管器清除管壁结蜡，大大增加了原油输送管道的日常运营成本。此外，若由于计划检修或事故抢修等原因而导致输送管道停输时间过长，输送管道下游段的油品温度更是可能降至凝点以下，从而引发重大安全事故“凝管”。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种含蜡云游输送管道，以克服现有技术中输送管道中下游易结蜡的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含蜡原油输送管道，包括金属管道以及设在所述金属管道内部的磁性叶轮，所述磁性叶轮能够沿所述金属管道的轴线方向自由旋转，所述磁性叶轮的叶片呈N、S极间隔分布。
优选地，所述金属管道为钢管。
优选地，所述磁性叶轮的叶片为热双金属片。
优选地，所述热双金属片包括主动层和被动层，所述主动层的热膨胀系数大于所述被冻层的热膨胀系数。
优选地，所述磁性叶轮的两端通过支架与所述金属管道连接，所述磁性叶轮的两端与所述支架转动连接。
优选地，所述金属管道的内部在所述磁性叶片的下游设有整流器。
优选地，所述含蜡原油管道还包括设在所述金属管道上的泄漏检测系统，所述泄漏检测系统包括线圈、电流频率测量装置和信号发射装置，所述线圈的位置与所述磁性叶轮的位置对应，所述电流频率测量装置分别与所述线圈和信号发射装置连接，所述电流频率测量装置用于测量线圈的电流频率并将测量到的电流频率信号通过信号发射装置发射出去。
优选地，所述金属管道上设有蓄电池，所述蓄电池分别与所述线圈、电流频率测量装置和信号发射装置连接，所述蓄电池由所述线圈充电并为所述电流频率测量装置和信号发射装置供电。
优选地，所述金属管道中设有多个所述磁性叶轮。
(三)有益效果
本发明的含蜡原油输送管道在金属管道内部设有磁性叶轮，金属管道内部原油的流动推动磁性叶轮高速旋转，磁性叶轮周期性地改变金属管道的管壁处的磁场，金属管道的管壁在磁性叶轮的交变磁场的作用下产生感应涡电流而自身发热，从而实现了对金属管道内部含蜡原油的加热；本发明根据电磁感应原理，将原油的压力能部分转化为管壁的热能，这种含蜡原油输送管道能够对其内部的含蜡原油进行全线均匀加热或全线恒温输送，与现有技术相比降低了输送管道上游由于油品温度过高而导致的热量损失，也避免了管道中下游由于油品温度降低而导致的管壁结蜡问题或停输时的“凝管”事故，而且，省去了现有技术中加热炉及清管器收发装置的建设费用，减少了输油管道的日常运营成本，实现了含蜡原油的安全、经济输送；此外，含蜡原油输送管道在金属管道上设有泄漏检测系统，通过电流频率测量装置测量的线圈电流频率能够推导出磁性叶轮的转速或金属管道内部原油的流量，从而确定金属管道的泄漏位置且得到原油泄漏量，省去了现有技术中的泄漏检测流量计。本发明的这种含蜡原油输送管道结构合理，使用方便，适用于各种输送管道，加热效果好，以及于批量生产及推广使用。
附图说明
图1为本发明实施例的含蜡原油输送管道的内部结构示意图；
图2为本发明实施例的含蜡原油输送管道的金属管道管壁在磁性涡轮的交变磁场的作用下产生感应涡电流的原理图；
图3为本发明实施例的含蜡原油输送管道的磁性叶轮的热双金属片叶片自动调温功能示意图。
图中，1：金属管道；2：磁性叶轮；3：支架；4：线圈；5：电流频率测量装置；6：信号发射装置；7：蓄电池；8：主动层；9：被动层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1-3所示，本实施例的含蜡原油输送管道包括：金属管道1、设在金属管道1内部的磁性叶轮2。
金属管道1本实施例优选为钢管，当然其它场合也可以采用其他材料的金属管道，其只要能在磁性叶轮2的交变磁场的作用下产生感应涡电流即可。
磁性叶轮2有磁铁等磁性材料制成，其叶片呈N、S极间隔分布(如图1中所示)，即相邻叶片的极性相反；磁性叶轮2的叶片本实施例优选为热双金属片，所述热双金属片包括主动层8和被动层9，其中，主动层8的热膨胀系数较大，被动层9的热膨胀系数较小，或者说，主动层8的热膨胀系数大于被动层9的热膨胀系数，这种热双金属片具有一定的自动调温功能。
磁性叶轮2的两端的中心轴分别通过相应的支架3与金属管道1连接，支架3固定在金属管道1的内部上，磁性叶轮2的两端的中心轴与支架3转动连接，所述转动连接的具体连接方式可以为轴与轴承配合的方式，磁性叶轮2的轴线与金属管道1的轴线相重合，这样，磁性叶轮2能够沿金属管道1的轴线方向自由旋转。
金属管道1的内部在磁性叶轮2的下游设有整流器(图中未标出)，所述整流器在本实施例中可以设置在磁性叶轮2下游端的支架3上，所述的整流器的作用是平整磁性叶轮2后流体的紊动，或使流体平稳的流向下游的磁性叶轮。
上述含蜡原油输送管道的工作原理为：
a.泵站启泵后，金属管道1内部的含蜡原油开始流动，冲击磁性叶轮2并使之高速旋转，由于磁性叶轮的叶片呈N、S极间隔分布，因而磁性叶轮2的旋转会导致金属管道1的管壁处的磁通量发生周期性的改变，在此交变磁场的作用下，金属管道1的管壁产生感应涡电流(如图2中所示)，自身发热并将热量传给金属管道1内原油，最终，将泵站提供的压力能部分转化为油品的热能。
b.在所述含蜡原油输送管道的运行过程中，若油品温度过高，则磁性叶轮2的叶片的主动层8与被动层9间的膨胀量差异增大，叶片弯曲幅度增长，端部远离金属管道1的管壁，从而使金属管道1的管壁处交变磁场强度减弱，发热效率降低；若油品温度过低，则磁性叶轮2的叶片的主动层8与被动层9间的膨胀量差异减小，叶片弯曲幅度降低，端部贴近金属管道1的管壁，从而使金属管道1的管壁处交变磁场强度增大，发热效率提高。这样，就实现了磁性叶轮2的叶片的自动调温功能(如图3中所示)。
上述实施例中的含蜡原油输送管道还可以包括设在金属管道1上的泄漏检测系统。
所述绣楼检测系统包括：线圈4、电流频率测量装置5和信号发射装置6，线圈4的位置与磁性叶轮2的位置对应，即设在磁性叶轮2旋转产生的交变磁场范围内，线圈4与磁性叶轮2构成了一个微型发电机，磁性叶轮2的旋转能够使线圈4中产生相应的电流，电流频率测量装置5分别与线圈4和信号发射装置6连接，电流频率测量装置5用于测量线圈4的电流频率并将测量到的电流频率信号通过信号发射装置6发射出去；其中，线圈4中电流的频率与磁性叶轮2的转速成正比，磁性叶轮2的转速又与金属管道1内部的原油的流量成正比，所以，通过测量线圈4的电流频率即可得到金属管道1内部的原油的流量，从而就可以判断相应磁性叶轮2上游的金属管道1是否发生泄漏，即确定发生泄漏的位置，同时，还可以得到原油泄漏量。
所述泄漏检测系统的工作原理为：
在含蜡原油输送管道的运行过程中，电流频率测量装置5测量线圈4的感应电流的频率，并利用信号发射装置6将所述电流频率信号发送回控制中心，当发现所述电流频率信号小于正常范围时，说明该段金属管路1的上游某点发生了泄漏，然后，通过对所述电流频率信号的进一步分析，就可以得到具体的原油泄漏量。
金属管道1上设有蓄电池7，蓄电池7分别与线圈4、电流频率测量装置5和信号发射装置6连接，磁性叶轮2旋转使线圈4产生的电流可以为蓄电池7充电，而蓄电池7用于为电流频率测量装置5和信号发射装置6供电，合理利用了由压力能转化的电能。
所述含蜡原油输送管道的金属管道可以设置多个如上所述的磁性叶轮及对应的泄漏检测系统，多个磁性叶轮可以在金属管道内部均匀分布或按实际情况不均匀分布。
本发明的含蜡原油输送管道在金属管道内部设有磁性叶轮，金属管道内部原油的流动推动磁性叶轮高速旋转，磁性叶轮周期性地改变金属管道的管壁处的磁场，金属管道的管壁在磁性叶轮的交变磁场的作用下产生感应涡电流而自身发热，从而实现了对金属管道内部含蜡原油的加热；本发明根据电磁感应原理，将原油的压力能部分转化为管壁的热能，这种含蜡原油输送管道能够对其内部的含蜡原油进行全线均匀加热或全线恒温输送，与现有技术相比降低了输送管道上游由于油品温度过高而导致的热量损失，也避免了管道中下游由于油品温度降低而导致的管壁结蜡问题或停输时的“凝管”事故，而且，省去了现有技术中加热炉及清管器收发装置的建设费用，减少了输油管道的日常运营成本，实现了含蜡原油的安全、经济输送；此外，含蜡原油输送管道在金属管道上设有泄漏检测系统，通过电流频率测量装置测量的线圈电流频率能够推导出磁性叶轮的转速或金属管道内部原油的流量，从而确定金属管道的泄漏位置且得到原油泄漏量，省去了现有技术中的泄漏检测流量计。本发明的这种含蜡原油输送管道结构合理，使用方便，适用于各种输送管道，加热效果好，以及于批量生产及推广使用。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种含蜡原油输送管道，其特征在于，包括金属管道以及设在所述金属管道内部的磁性叶轮，所述磁性叶轮能够沿所述金属管道的轴线方向自由旋转，所述磁性叶轮的叶片呈N、S极间隔分布。
2.根据权利要求1所述的含蜡原油输送管道，其特征在于，所述金属管道为钢管。
3.根据权利要求1所述的含蜡原油输送管道，其特征在于，所述磁性叶轮的叶片为热双金属片。
4.根据权利要求3所述的含蜡原油输送管道，其特征在于，所述热双金属片包括主动层和被动层，所述主动层的热膨胀系数大于所述被冻层的热膨胀系数。
5.根据权利要求1所述的含蜡原油输送管道，其特征在于，所述磁性叶轮的两端通过支架与所述金属管道连接，所述磁性叶轮的两端与所述支架转动连接。
6.根据权利要求1所述的含蜡原油输送管道，其特征在于，所述金属管道的内部在所述磁性叶片的下游设有整流器。
7.根据权利要求1所述的含蜡原油输送管道，其特征在于，所述含蜡原油管道还包括设在所述金属管道上的泄漏检测系统，所述泄漏检测系统包括线圈、电流频率测量装置和信号发射装置，所述线圈的位置与所述磁性叶轮的位置对应，所述电流频率测量装置分别与所述线圈和信号发射装置连接，所述电流频率测量装置用于测量线圈的电流频率并将测量到的电流频率信号通过信号发射装置发射出去。
8.根据权利要求7所述的含蜡原油输送管道，其特征在于，所述金属管道上设有蓄电池，所述蓄电池分别与所述线圈、电流频率测量装置和信号发射装置连接，所述蓄电池由所述线圈充电并为所述电流频率测量装置和信号发射装置供电。
9.根据权利要求1-8中任何一项所述的含蜡原油输送管道，其特征在于，所述金属管道中设有多个所述磁性叶轮。
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