CN108180341A - 智能数控管线油加热器 - Google Patents

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陈永宏
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    • F17D3/18—Arrangements for supervising or controlling working operations for measuring the quantity of conveyed product
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Abstract

本发明属于工业设备领域，具体涉及智能数控管线油加热器，其包括自动控制器和多组加热设备；所述加热设备包括中高频电源、导电线圈和多组成对的温度传感器，所述中高频电源的输出端与所述导电线圈电连接；所述自动控制器包括信号处理单元和电源控制单元；所述温度传感器的输出端与所述信号处理单元的输入端相连；所述信号处理单元的输出端与所述电源控制单元的输入端相连，所述电源控制单元的输出端与所述中高频电源相连，从而控制所述中高频电源启停。所述设备能够单独或同时实现非侵入式的管道加热和流量测量，具有能耗低、适应性广、性能可靠的优点。

Description

智能数控管线油加热器
技术领域
本发明属于工业设备领域，具体涉及智能数控管线油加热器。
背景技术
井口采出原油具有较高的粘度，冬季气温较低时容易出现输油管道冻堵，因此，冬季原油生产时需要在井口处对管道内的原有加热降粘，从而使其能够被输送到联合站。
现有技术中公开的加热方式包括蒸汽伴热和水浴加热。上述方法中，燃气、燃油炉和电热水套炉是产生热能的主要装置。由于上述装置一般包含回路、热媒回路和换热器回路等众多附属设备，因而其系统复杂、庞大，热惯性大，热滞后性大；并且上述方法属于开环加热，不是以控制原油出口的温度为控制对象，因而热效率低、保温困难、热损失严重。一般而言，如电热水套炉热效率为50％左右，燃气、燃油炉热效率仅为20％左右，能源浪费严重。
与之相对，电加热拥有清洁卫生、热效率高(可达98％)、安全、可调节、系统简便等优点，受到广泛关注。但是，传统的电加热仅是将热源从化学能转换为电能，仍存在加热不均匀、升温速度慢、加热不完全等问题，因而难以实际应用于在输油生产。
对于输油管道而言，除了需要控制并监测其温度以利于输送，还需要实施监测管道内的石油流量，从而对石油生产的上下游衔接提供参考。现有技术中一般采用预先设置的并联于管路上的流量计，其存在维修更换繁琐(一般需要停止送油)和只能监测定点流量等缺点。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的一个目的在于提供智能数控管线油加热器，该设备从提高油水混合液体的导热系数入手，能够以非侵入的方式同时实现输送原油的加热和流量监控。
具体而言，本发明提供的智能数控管线油加热器，包括自动控制器和多组加热设备，其特征在于：
所述加热设备包括中高频电源、导电线圈和多组成对的温度传感器，所述中高频电源的输出端与所述导电线圈电连接；
所述自动控制器包括信号处理单元和电源控制单元；
所述成对的温度传感器包括设置于所述导电线圈附近的近端温度传感器和设置于远离导电线圈位置的远端温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述信号处理单元的输入端相连；
所述信号处理单元的输出端与所述电源控制单元的输入端相连，所述电源控制单元的输出端与所述中高频电源相连，从而控制所述中高频电源启停。
所述导电线圈的安装方式没有特别限定。从对管路实施无损加热的角度考虑，优选将导电线圈搭接于管道上。
进一步地，所述自动控制器还包括数字显示单元，所述信号处理单元的输出端与所述数字显示单元的输入端相连，从而将包括近端温度传感器和远端温度传感器各自的温度、两者的温度差在内的参数传输至并显示于数字显示单元。
进一步地，所述自动控制器还包括输入单元，所述输入单元的输出端与所述信号处理单元的输入端相连，从而将参数输入自动控制器。
进一步地，所述自动控制器还包括超限控制单元，所述超限控制单元的输入端与所述信号处理单元的输出端相连；所述超限控制单元的控制输出端与所述电源控制单元的输入端相连，信号输出端与输出超限警示器的输入端相连。
进一步地，所述自动控制器还包括安装于管道上游的上游温度传感器和安装于管道下游的下游温度传感器，两者的输出端与所述信号处理单元的输入端相连。
本发明的另一个目的在于，提供使用前述智能数控管线油加热器进行管道加热的方法，包括以下步骤：
S01、将导电线圈套装于管道外部，并安装温度传感器；
S02、启动自动控制器；
S03、信号处理单元获得近端温度传感器和远端温度传感器的温度值，并计算两者的差值ΔTH；
S04、当ΔTH＜TS时，信号处理单元控制电源控制单元启动中高频电源，使得导电线圈对管道进行加热；当ΔTH≥TS时，停止中高频电源；所述TS为设定温度。
进一步地，所述智能数控管线油加热器包括超限控制单元和输出超限警示器；
所述管道加热的方法包以下步骤中按任何顺序的一步或多步：
S05、ΔTH≥TL时，超限控制单元直接控制电源控制单元停止中高频电源工作；
S06、ΔTH≥TL时，超限控制单元控制输出超限警示器发出警告；
S07、当ΔTH从ΔTH≥TL恢复到ΔTH＜TL的状态时，控制电源控制单元恢复中高频电源工作
进一步地，所述智能数控管线油加热器包括输入单元；
所述管道加热的方法包以下步骤：S08、通过输入单元向所述自动控制器输入包括TS和/或TL在内的参数。
本发明的另一个目的在于，提供使用前述智能数控管线油加热器进行流量测量的方法，
所述流量测量的方法包括以下步骤：
S11、将导电线圈套装于管道外部上下游，并安装上游温度传感器和下游温度传感器；
S12、启动自动控制器使导电线圈开始加热，在指定时间内提供定量的热量Q；
S13、信号处理单元获得上游温度传感器和下游温度传感器的温度值，并计算两者的差值ΔTF；
S14、信号处理单元根据式1进行计算，获得管道中液体的质量流量m
Q＝c×m×ΔTF 式1
式中，c为被测定流体的比热容。
进一步地，所述上游温度传感器可以采用位于管道最上游的近端温度传感器，所述下游温度传感器可以采用位于管道最下游的近端温度传感器。
进一步地，所述智能数控管线油加热器包括输入单元；
所述流量测量的方法包以下步骤：S15、通过输入单元向所述自动控制器输入包括被测流体比热容在内的流体物性参数，从而使智能数控管线油加热器可以测量非原油流体的流量。
本发明的有益效果在于：
1、本产品专为油井井口，以及任何口径油管加热而研制成，可以使原油加热到30-90℃。加热原理为在热力学计算基础上进行中频加热。加热器安装在油管之外，仪器安装在油管外，不需要对油管作任何机械加工。整个加热器现场安装时间小于2小时，可以在2小时内开始运行。
2、加热器同时能够作为原油质量流量计，应用量热原理测量原油质量流量是我们的新发明专利，能够精确计量，计量重复性误差小于2.5％，满足石油行业标准。
3、加热、流量测量都是非接触式，无损工作。管线内无任何插入部件。测量精度高，价格低廉。
4、加热器热效率高于98％，电力消耗低。节能效果极好。
5、流量仪只要调整所测量流体物性参数，就可以测量原油以外的任何流体，如天然气、氨气、有毒气体；水、硫酸等强腐蚀液体。任何化工液体产品。是非接触，无损测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的智能数控管线油加热器一个实施例的连接关系示意图。
图2是本发明提供的智能数控管线油加热器另一个实施例中进行流量测量时的连接关系示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图和实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图1。本实施例的智能数控管线油加热器，包括自动控制器1和多组加热设备2。
所述加热设备包括中高频电源3、导电线圈4和多组成对的温度传感器7，所述中高频电源3的输出端与所述导电线圈4电连接；
所述自动控制器1包括信号处理单元5和电源控制单元6；
所述成对的温度传感器7包括设置于所述导电线圈4附近的近端温度传感器7-1和设置于远离导电线圈位置的远端温度传感器7-2，所述温度传感器7的输出端与所述信号处理单元5的输入端相连；
所述信号处理单元5的输出端与所述电源控制单元6的输入端相连，所述电源控制单元6的输出端与所述中高频电源3相连，从而控制所述中高频电源3启停。
实施例2
参见图2。当智能数控管线油加热器进行流量测量时，按下述方法实施。
将导电线圈401套装于管道外部上下游，采用位于管道最上游的近端温度传感器7-101和最下游的近端温度传感器7-103，作为上下游温度传感器。启动自动控制器1使导电线圈401开始加热，在指定时间内提供定量的热量Q。
信号处理单元501获得上下游温度传感器7-101和7-103的温度值，并计算两者的差值ΔTF。通过输入单元901向所述自动控制器1输入被测石油的比热容c，随后信号处理单元5根据公式Q＝c×m×ΔTF进行计算，获得管道中液体的质量流量m。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.智能数控管线油加热器，包括自动控制器和多组加热设备，其特征在于：
所述加热设备包括中高频电源、导电线圈和多组成对的温度传感器，所述中高频电源的输出端与所述导电线圈电连接；
所述自动控制器包括信号处理单元和电源控制单元；
所述成对的温度传感器包括设置于所述导电线圈附近的近端温度传感器和设置于远离导电线圈位置的远端温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述信号处理单元的输入端相连；
所述信号处理单元的输出端与所述电源控制单元的输入端相连，所述电源控制单元的输出端与所述中高频电源相连，从而控制所述中高频电源启停。
2.根据权利要求1所述的智能数控管线油加热器，其特征在于，所述自动控制器还包括数字显示单元，所述信号处理单元的输出端与所述数字显示单元的输入端相连，从而将包括近端温度传感器和远端温度传感器各自的温度、两者的温度差在内的参数传输至并显示于数字显示单元。
3.根据权利要求1所述的智能数控管线油加热器，其特征在于，所述自动控制器还包括输入单元，所述输入单元的输出端与所述信号处理单元的输入端相连，从而将参数输入自动控制器。
4.根据权利要求1所述的智能数控管线油加热器，其特征在于，所述自动控制器还包括超限控制单元，所述超限控制单元的输入端与所述信号处理单元的输出端相连；所述超限控制单元的控制输出端与所述电源控制单元的输入端相连，信号输出端与输出超限警示器的输入端相连。
5.根据权利要求1所述的智能数控管线油加热器，其特征在于，所述自动控制器还包括安装于管道上游的上游温度传感器和安装于管道下游的下游温度传感器，两者的输出端与所述信号处理单元的输入端相连。
6.使用权利要求1～4任一项所述的智能数控管线油加热器进行管道加热的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01、将导电线圈套装于管道外部，并安装温度传感器；
S02、启动自动控制器；
S03、信号处理单元获得近端温度传感器和远端温度传感器的温度值，并计算两者的差值ΔTH；
S04、当ΔTH＜TS时，信号处理单元控制电源控制单元启动中高频电源，使得导电线圈对管道进行加热；当ΔTH≥TS时，停止中高频电源；所述TS为设定温度。
7.根据权利要求6所述的管道加热方法，其特征在于，所述智能数控管线油加热器包括超限控制单元、输出超限警示器和输入单元；
所述管道加热的方法包以下步骤中按任何顺序的一步或多步：
S05、ΔTH≥TL时，超限控制单元直接控制电源控制单元停止中高频电源工作；
S06、ΔTH≥TL时，超限控制单元控制输出超限警示器发出警告；
S07、当ΔTH从ΔTH≥TL恢复到ΔTH＜TL的状态时，控制电源控制单元恢复中高频电源工作；
S08、通过输入单元向所述自动控制器输入包括TS和/或TL在内的参数。
8.使用权利要求5所述的智能数控管线油加热器进行流量测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11、将导电线圈套装于管道外部上下游，并安装上游温度传感器和下游温度传感器；
S12、启动自动控制器使导电线圈开始加热，在指定时间内提供定量的热量Q；
S13、信号处理单元获得上游温度传感器和下游温度传感器的温度值，并计算两者的差值ΔTF；
S14、信号处理单元根据式1进行计算，获得管道中液体的质量流量m
Q＝c×m×ΔTF式1
式中，c为被测定流体的比热容。
9.根据权利要求8所述的流量测量方法，其特征在于，所述上游温度传感器可以采用位于管道最上游的近端温度传感器，所述下游温度传感器可以采用位于管道最下游的近端温度传感器。
10.根据权利要求8或9所述的流量测量方法，其特征在于，所述智能数控管线油加热器包括输入单元；
所述流量测量的方法包以下步骤：
S15、通过输入单元向所述自动控制器输入包括被测流体比热容在内的流体物性参数。
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