CN106640668A - 磁悬浮水环输送泵 - Google Patents

Abstract

用于液环水膜输送的磁悬浮水环输送泵，涉及一种用于输送原油、泥浆、泥砂等粘稠物质时采用的液环输送技术。技术方案：包括旋转法兰、保护外壳、径向定子、径向线圈绕组、推力盘、轴向定子、支撑部件、密封部件、功率放大器、传感器、控制器、轴向线圈绕组、转子、永磁铁、螺旋叶片。有益效果是：进行粘稠液体的输送时，可以产生水油同时旋转的螺旋液环水膜，能避免二者因水油切向速度上的巨大差距而搅拌形成一种液相以液滴的形式被另一个液相所包围最后形成乳状液，能大幅度地降低输送过程中的流动阻力，大大降低了高粘油的管输能耗。

Description

磁悬浮水环输送泵

技术领域

本发明专利是一种液环水膜输送的水环输送泵，涉及一种用于输送原油、泥浆、泥砂等粘稠物质时采用的液环输送技术。

背景技术

我国稠油开采始于20世纪50年代末，随着采油技术的发展，稠油产量越来越大。目前中国石油天然气总公司稠油日产量约为15万桶，国内稠油产量大约占原油总产量的30％～35％。当粘稠油沿管道流动时，由于粘度很大，通常处于层流状态，此时摩阻主要是原油与管壁间的摩擦以及管壁附近各油层间的相互剪切。若常温下输送高粘稠油，则管线压力必然很高，甚至原油粘在管壁上而无法输送。加热、稀释和乳化是目前解决稠油输送问题的主要办法。传统的稠油运输方式，都不同程度地存在一些问题，如能耗大、管道建设费用高、油品品质变化大等。因此，国内亟需新型稠油输送技术的出现来解决上述出现的问题，降低稠油输送成本。

水环输送技术是一种新型的管道运输技术。液环技术就是向稠油中掺入一定量的低粘度不相溶液体(一般为水)，在输送过程中，将油流的速度控制在某一范围内，可形成环状流,粘度大的稠油作为芯流引入输送管道中被水包围，不与管壁接触，这层液环能吸收管壁和流体之间存在的剪切应力，从而减小了流动阻力。低粘液环输送工业性实验表明,这种输送工艺技术在重质高粘易凝原油输送方面有着诱人的前景。

水环水膜生产实际中存在一个问题，那就是液环水膜会随着运输距离的增长而失稳。其原因在于低粘度流体与高粘度流体的密度差，随着运输时间加长，同心环状流变为偏心环状流，继而失去环状流形状，进入失稳区，低粘高粘流体混合。此时，减阻能力大大减小。

发明内容

要解决的技术问题

基于以上原因，有必要提供一种应用于改善高粘油输送的新型水环输送泵，为水环加压同时再次稳定。

技术方案：包括旋转法兰、保护外壳、径向定子、径向线圈绕组、推力盘、轴向定子、支撑部件、密封部件、功率放大器、传感器、控制器、轴向线圈绕组、转子、永磁铁、螺旋叶片。

所述旋转法兰与转子内径厚度相同，通过支撑部件与密封部件无缝连接；所述推力盘与转子连接，推力盘在轴向定子作用下产生转矩，带动转子转动；所述永磁铁，内嵌在转子外壁上；所述径向线圈绕组缠绕在径向定子上，在电流通过时，产生悬浮力；所述传感器、功率放大器、控制器安装在定子转子上，感应其位置角度的变化，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态；所述的螺旋叶片与转子内壁相连，二者的连接可以拆卸，随时根据不同的水油粘度比密度比更换不同尺寸的螺旋叶片，水流与螺旋叶片顺势接触，形成稳定的螺旋流，最终在水环出口处形成螺旋低粘水包裹携带高粘油向前流动的螺旋液环水膜，螺旋叶片可提供足够大的旋转速度保证离开发生器后仍能保持一定的螺旋转速，这样在管道中水油同时处于螺旋向前运动状态产生离心力，高粘油不易产生油触与壁面接触粘连。

磁悬浮水环输送泵可以节省能量消耗，无需添加乳化药剂，不会带来二次污染；输送过程不需要加热也不需要建造保温良好耗资巨大的管道；由于沿程摩阻极小相当于运输低粘度流体，中途不需要建造高压力泵站提供动力；后续处理工序简单，具有很强的工业实用价值。

附图说明

图1：磁悬浮水环输送泵结构示意图；

1-旋转法兰、2-保护外壳、3-径向定子、4-径向线圈绕组、5-推力盘、6-轴向定子、7-支撑部件、8-密封部件、9-功率放大器、10-传感器、11-控制器、12-轴向线圈绕组、13-转子、14-永磁铁、15-螺旋叶片。

图2：转子剖面示意图；

具体实施方式

现结合附图，对作本发明进一步描述：

图1为本发明专利装置结构示意图，包括1-旋转法兰、2-保护外壳、3-径向定子、4-径向线圈绕组、5-推力盘、6-轴向定子、7-支撑部件、8-密封部件、9-功率放大器、10-传感器、11-控制器、12-轴向线圈绕组、13-转子、14-永磁铁、15-螺旋叶片。

本实施方案提供的磁悬浮水环输送泵进行高粘油品输送的具体步骤为：

首先打开线圈绕组开关，使转子悬浮，然后打开控制器、功率放大器、传感器，水环经过旋转法兰进入磁悬浮式水环输送泵，然后通过调节控制器，使转子稳定转动，在转子的带动下其中的螺旋叶片随之转动，在高速旋转的情况下带动低粘液形成稳定液环，螺旋叶片可在不破坏液环的情况下最大限度的增加接触面积，为液环的维持提供足够离心力，同时在被输送物质与管道壁面发生粘连接触时，凭借转速差斩断接触，使被输送物质恢复被包裹状态。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (7)

1.用于液环水膜输送的磁悬浮水环输送泵，包括：包括旋转法兰、保护外壳、径向定子、径向线圈绕组、推力盘、轴向定子、支撑部件、密封部件、功率放大器、传感器、控制器、轴向线圈绕组、转子、永磁铁、螺旋叶片。

2.根据权利要求1所述旋转法兰与转子内径厚度相同，通过支撑部件与密封部件无缝连接。

3.根据权利要求1所述推力盘与转子连接，推力盘在轴向定子作用下产生转矩，带动转子转动。

4.根据权利要求1所述永磁铁，内嵌在转子外壁上。

5.根据权利要求1所述径向线圈绕组缠绕在径向定子上，在电流通过时，产生悬浮力。

6.根据权利要求1所述传感器、功率放大器、控制器安装在定子转子上，感应其位置角度的变化，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。

7.根据权利要求1所述的螺旋叶片与转子内壁相连，二者的连接可以拆卸，随时根据不同的水油粘度比密度比更换不同尺寸的螺旋叶片，水流与螺旋叶片顺势接触，形成稳定的螺旋流，最终在水环出口处形成螺旋低粘水包裹携带高粘油向前流动的螺旋液环水膜，螺旋叶片可提供足够大的旋转速度保证离开发生器后仍能保持一定的螺旋转速，这样在管道中水油同时处于螺旋向前运动状态产生离心力，高粘油不易产生油触与壁面接触粘连。