CN106015816A - 一种自加热保温输油管道及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自加热保温输油管道及方法，输油管包括内壁与外壁，内壁与外壁之间设置有热电模块，热电模块的热端与内壁相连接，热电模块的冷端与外壁相连接，热电模块的冷端用于与地线相连接；内壁上均匀布置有多个冲流电流引入电极，冲流电流引入电极与热电模块的热端相连接。可以实现油品静电的安全泄放，减少静电放电事故发生的可能性和风险；利用热电模块对油品加热，可以减少油品热量损失，对保持油品温度有很大作用，利于油品输运，降低管输油品成本，本发明的输油管无需其他加热设备，一旦投入使用，无需维护，使用安全、方便。

Description

一种自加热保温输油管道及方法
技术领域
本发明涉及输油管路领域，尤其涉及一种自加热保温输油管道及方法。
背景技术
油品在输运过程中处于流动状态，粘度是评价原油流动性能的指标。尤其是原油输送过程中，粘度的高低决定着流量和摩阻损失的大小，是决定输油管道运行能耗的重要参数之一。温度对原油的粘度影响很大，温度升高，粘度降低；相反，温度降低，粘度升高；温度对粘度有极其重要的影响，随着温度升高粘度迅速减小，油品温度降低，则粘度迅速增大。因此，在严寒地区保持油品在特定温度下输运，有利用降低输运阻力，降低保持油品流动所需的能量消耗。
油品多是电的绝缘体，在输运过程中与管线、泵和过滤器等摩擦会产生静电，当静电的积累量大于静电的消散量时就会形成静电积聚，积聚的静电荷随油品流动形成冲流电流。一般，当管道内输送的油品种类固定时，油品与管道内壁摩擦产生的所带静电荷极性不变。目前，国内外为仅针对油品静电安全防护问题做了大量研究，但没有关于油品静电利用问题相关的报道，尤其是利用油品静电泄放电流用于管道保温、加热尚无报到。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自加热保温输油管道及方法，以实现输油管自保温的目的。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种自加热保温输油管道，其包括输油管，其中，输油管包括内壁与外壁，内壁与外壁之间设置有热电模块，热电模块一般由室温附近热电优值ZT高的半导体材料制成，热电模块的热端与内壁相连接，热电模块的冷端与外壁相连接，热电模块的冷端用于与地线相连接；内壁上均匀布置有多个冲流电流引入电极，冲流电流引入电极与热电模块的热端相连接，形成电流流通回路。当电流流过两种不同的导电材料构成闭合回路时，在接点处将产生温差，即通过p型和n型热电材料制备的热电模块合理串联安装在输油管内壁与外壁之间，利用油品冲流电流流经热电模块，实现了热量由冷端(管道外壁)向热端(管道内壁)的传递，达到了管道的自保温目的。
所述的自加热保温输油管道，其中，上述输油管配置有一温度采集器，热电模块的热端、冷端均与温度采集器通信连接，温度采集器与控制中心通信连接。温度采集器采集热电模块冷端和热端温度数据通过信号线传递到控制中心，热电模块冷端与热端的温差与冲流电流大小成正比，实现控制中心对管道油品带电量进行监测，控制中心可以采用控制电脑的技术方式。
一种使用所述自加热保温输油管道的方法，其包括以下步骤：
A、管输油品多为电的不良导体，在管道输运中，带静电的油品在管道内流动形成冲流电流，对于输送固定油品的管道，油品在管道内带电极性不变，冲流电流引入电极插入管道内，将油品电荷引入热电模块，形成引入电流；
B、电流经过热电模块，最后经管道外管壁流向大地，构成电流回路，同时将热电模块的冷端之热能抽取到热端，实现对管输油品的加热与保温；
C、热电模块冷端与热端的温差▽T，与引入电流I的大小存在代数关系，根据温差可反推引入电流I的大小；引入电流I与管输油品的流动、带电状态有关，因此通过对热电模块冷端与热端的温差测量，实现控制设备对管道油品带电量进行监测。
本发明提供的一种自加热保温输油管道及方法，可以实现油品静电的安全泄放，减少静电释放事故发生的可能性和风险；利用热电模块对油品加热，可以减少油品热量损失，对保持油品温度有很大作用，利于油品输运，降低管输油品成本，本发明的输油管无需其他加热设备，一旦投入使用，无需维护，使用安全、方便。
附图说明
图1为本发明中自加热保温输油管道的布置示意图；
图2为本发明中自加热保温输油管道的断面示意图；
图3为本发明中自加热保温输油管道的剖面示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种自加热保温输油管道及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种自加热保温输油管道，如图1、图2与图3所示的，其包括输油管1，其中，输油管1包括内壁101与外壁102，内壁101与外壁102之间设置有热电模块3，热电模块3一般由室温附近热电优值ZT高的半导体材料制成，热电模块3的热端302与内壁101相连接，热电模块3的冷端301与外壁102相连接，热电模块3的冷端301用于与地线相连接，内壁101上均匀布置有多个冲流电流引入电极2，冲流电流引入电极2与热电模块3的热端302相连接，形成电流流通回路。当电流流过两种不同的导电材料构成闭合回路时，在接点处将产生温差，即通过p型和n型热电材料制备的热电模块3合理串联安装在输油管1内壁101与外壁102之间，利用油品冲流电流流经热电模块，实现了热量由冷端301(管道外壁)向热端302(管道内壁)的传递，达到了管道的自保温目的。
更进一步的，上述输油管1配置有一温度采集器4，热电模块3的热端302、冷端301均与温度采集器4通信连接，温度采集器4与控制中心5通信连接。温度采集器4采集热电模块3冷端301和热端302温度数据通过信号线传递到控制中心5，热电模块3冷端301与热端302的温差与冲流电流大小成正比，实现控制中心5对管道油品带电量进行监测，控制中心可以采用控制电脑的技术方式。
本发明还提供了一种使用所述自加热保温输油管道的方法，其包括以下步骤：
步骤A：管输油品多为电的不良导体，在管道输运中，带静电的油品在管道内流动形成冲流电流，对于输送固定油品的管道，油品在管道内带电极性不变，冲流电流引入电极插入管道内，将油品电荷引入热电模块，形成引入电流；
步骤B：电流经过热电模块，最后经管道外管壁流向大地，构成电流回路，同时将热电模块的冷端之热能抽取到热端，实现对管输油品的加热与保温；
步骤C：热电模块冷端与热端的温差▽T，与引入电流I的大小存在代数关系，其中αp、αn为热电模块的赛贝克系数；Tc为模块冷端温度，K、R和Q0的值与热电模块有关。
根据温差估测引入电流I的大小；引入电流I与管输油品的流动、带电状态有关，因此通过对热电模块冷端与热端的温差测量，实现控制设备对管道油品带电量进行间接监测。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (3)

1.一种自加热保温输油管道，其包括输油管，其特征在于，输油管包括内壁与外壁，内壁与外壁之间设置有热电模块，热电模块的热端与内壁相连接，热电模块的冷端与外壁相连接，热电模块的冷端用于与地线相连接；内壁上均匀布置有多个冲流电流引入电极，冲流电流引入电极与热电模块的热端相连接。
2.根据权利要求1所述的自加热保温输油管道，其特征在于，上述输油管配置有一温度采集器，热电模块的热端、冷端均与温度采集器通信连接，温度采集器与控制中心通信连接。
3.一种使用如权利要求1所述自加热保温输油管道的方法，其包括以下步骤：
A、管输油品多为电的不良导体，在管道输运中，带静电的油品在管道内流动形成冲流电流，对于输送固定油品的管道，油品在管道内带电极性不变，冲流电流引入电极插入管道内，将油品电荷引入热电模块，形成引入电流；
B、电流经过热电模块，最后经管道外管壁流向大地，构成电流回路，同时将热电模块的冷端之热能抽取到热端，实现对管输油品的加热与保温；
C、热电模块冷端与热端的温差▽T，与引入电流I的大小存在代数关系，根据温差估测引入电流I的大小；引入电流I与管输油品的流动、带电状态有关，因此通过对热电模块冷端与热端的温差测量，实现控制设备对管道油品带电量进行间接监测。
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