CN108687073A - 原油管道调速旋转清蜡清管器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种原油管道调速旋转清蜡清管器，包括依次连接的调速组件、密封连接组件和清蜡组件，调速组件包括：筒状本体一端固定设置有固定阀体，固定阀体设置有旁通孔，速度传感控制组件设置在筒状本体上并能够发送速度调节信号；驱动电机与速度传感控制组件连接并能够根据速度调节信号调整转速；直动阀体与驱动电机连接并能够沿筒状本体的轴向运动，直动阀体能够改变旁通孔的开度。清蜡组件包括筒状外壳、伺服电机和清蜡刀头，清蜡刀头能够在伺服电机驱动下旋转。筒状外壳靠近清蜡刀头的一端设置有旁通头，旁通头上设置有多个用于喷射液体的径向通孔。本发明的有益效果是，保证本发明在油管内可以低速稳定运行，提高清蜡效果。

Description

原油管道调速旋转清蜡清管器

技术领域

本发明涉及原油管道清管装置领域，具体是一种原油管道调速旋转清蜡清管器。

背景技术

我国开采的原油，以低温粘度大、凝点较高的含蜡原油为主，原油的运输以管输为主，随着原油管道服役时间增长，管道内壁会附着大量的蜡沉积物。这些沉积物会减小原油管道有效流动面积，使输送原油时的阻力与系统能耗增加从而降低了原油输送能力。严重时，会造成凝管事故，从而影响正常的生产作业，所以必须定期清除管道内的蜡垢，保障原油管道的输送能力。

目前常用的清管方法主要分为化学方法和物理方法，化学方法是通过将对沉积石蜡物具有较强溶解和携带能力的水基、油基清蜡剂分批次或者连续注入原油管道内从而达到清除蜡沉积物的效果，但是清管成本过高，而且由于成分特性，其作用效果受温度影响较大。物理方法通常有热油处理法、热水处理法和清管器方法，前两种是通过把加热到100℃以上的原油或者水注入管道中，熔化管壁上的蜡沉积物，虽然成本较低，但加热油品过程中会有馏分损失，另一方面水对石蜡具有较小的溶解能力和携带能力，容易导致二次沉积。清管器清蜡是目前最常用的清蜡方式，目前市面上大部分原油管道清蜡清管器，清蜡原理都大同小异，主要是通过在清管器本体内部安装旁通阀，使原油在通过阀门后产生“射流”效应配合皮碗或者直板的刮除作用来管壁上的蜡沉积物。这种清蜡清管器在清理服役时间较长、蜡沉积物较厚或者流量大、压力高、流速快的原油管道时，不仅由于清管器速度不可控制，难以保证清蜡效果，而且易发生卡堵事故，增加作业成本。

发明内容

本发明提供了一种原油管道调速旋转清蜡清管器，以保证在清理服役时间较长、蜡沉积物较厚或者流量大、压力高、流速快的原油管道时具有更好的清理效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种原油管道调速旋转清蜡清管器，包括依次连接的调速组件、密封连接组件和清蜡组件，调速组件包括：筒状本体，一端固定设置有固定阀体，固定阀体具有径向设置的旁通孔；速度传感控制组件，设置在筒状本体上，速度传感控制组件能够检测原油管道调速旋转清蜡清管器的实时速度并发送速度调节信号；驱动电机，置于筒状本体内并与速度传感控制组件连接，驱动电机能够根据速度调节信号转动；直动阀体，设置在筒状本体内并与驱动电机连接，直动阀体能够在驱动电机的驱动下沿筒状本体的轴向运动，直动阀体能够与固定阀体配合并改变旁通孔的开度大小。

进一步地，速度传感控制组件包括速度传感器和电子仓，速度传感器固定设置在筒状本体外并能够与所清理管道的内壁抵接，电子仓置于筒状本体内，电子仓分别于速度传感器和驱动电机连接。

进一步地，调速组件还包括丝杠和丝杠螺母，丝杠沿筒状本体的轴线方向设置，丝杠的一端与驱动电机连接，丝杠螺母与直动阀体固定连接，丝杠螺母能够带动直动阀体沿丝杠延伸方向运动。

进一步地，清蜡组件包括：筒状外壳，具有内腔；清蜡刀头，具有刀盘部和连杆部，刀盘部设置在筒状外壳外部，连杆部的一端与刀盘部连接，连杆部的另一端置于筒状外壳内；伺服电机，设置在内腔中并与连杆部的另一端连接，伺服电机能够带动清蜡刀头转动。

进一步地，筒状外壳靠近刀盘部的一端设置有旁通头，旁通头上设置有多个用于喷射液体的径向通孔，且内腔与径向通孔连通。

进一步地，清蜡组件还包括电源模块和减速机，电源模块与伺服电机连接，减速器分别与伺服电机的输出轴和连杆部连接。

进一步地，刀盘部包括清蜡刀盘和多个刀臂，清蜡刀盘与连杆部的一端连接，多个刀臂沿清蜡刀盘的周向间隔均布。

进一步地，刀盘部还包括多个变径弹簧，每个变径弹簧的一端均连接在清蜡刀盘上，每个变径弹簧的另一端均与对应的一个刀臂连接。

进一步地，清蜡组件还包括防撞头和缓冲弹簧，防撞头盖设在清蜡刀盘远离连杆部的一端面，缓冲弹簧套设在连杆部上，且缓冲弹簧的一端与清蜡刀盘抵接，缓冲弹簧的另一端与筒状外壳抵接。

进一步地，密封连接组件包括密封连接套和虎克铰链，密封连接套的两端通过法兰盘与调速组件和清蜡组件密封连接，虎克铰链设置在密封连接套内，虎克铰链的两端分别与调速组件和清蜡组件连接。

本发明的有益效果是，通过速度传感控制组件采集瞬时速度信息，通过驱动电机实时改变调速组件中固定阀体的旁通面积(即旁通孔的面积)，保证本发明原油管道调速旋转清蜡清管器在油管内可以低速稳定运行，提高清蜡效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明的调速组件示意图；

图3为本发明的清蜡组件示意图；

图4为本发明的清蜡刀头结构图；

图5为本发明的密封连接组件示意图。

图中附图标记：1、调速组件；11、速度传感器；12、分瓣聚氨酯盘；13、固定阀体；14、丝杠螺母；15、直动阀体；16、丝杠；17、驱动电机；18、电子仓；19、变径连接盘；2、清蜡组件；21、密封聚氨酯盘；22、旁通头；23、清蜡刀头；231、刀臂；232、清蜡刀盘；233、变径弹簧；24、防撞头；25、缓冲弹簧；26、减速机；27、伺服电机；28、电源模块；3、密封连接组件；31、密封连接套；32、虎克铰链。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图5所示，本发明实施例提供了一种原油管道调速旋转清蜡清管器，包括依次连接的调速组件1、密封连接组件3和清蜡组件2。其中，调速组件1包括筒状本体、速度传感控制组件、驱动电机17和直动阀体15。调速组件1一端固定设置有固定阀体13，固定阀体13具有径向设置的旁通孔。速度传感控制组件，设置在筒状本体上，速度传感控制组件能够检测原油管道调速旋转清蜡清管器的实时速度并发送速度调节信号。驱动电机17置于筒状本体内并与速度传感控制组件连接，驱动电机17能够根据速度调节信号调整转速。直动阀体15，设置在筒状本体内并与驱动电机17连接，直动阀体15能够在驱动电机17的驱动下沿筒状本体的轴向运动，直动阀体15能够与固定阀体13配合并封堵旁通孔。

通过速度传感控制组件采集瞬时速度信息，通过驱动电机17实时改变调速组件1中固定阀体13的旁通面积(即旁通孔的面积)，保证本发明原油管道调速旋转清蜡清管器在油管内可以低速稳定运行，提高清蜡效果。

具体地，如图2所示，本发明实施例中速度传感控制组件包括速度传感器11和电子仓18，速度传感器11固定设置在筒状本体外并能够与所清理管道的内壁抵接，电子仓18置于筒状本体内，电子仓18分别与速度传感器11和驱动电机17连接。

调速组件1还包括丝杠16和丝杠螺母14，丝杠16沿筒状本体的轴线方向设置，丝杠16的一端与驱动电机17连接，丝杠螺母14与直动阀体15固定连接，丝杠螺母14能够带动直动阀体15沿丝杠16的延伸方向运动。

需要说明的是，电子仓18用来存放采集系统与控制系统电路板，电子仓18的前端通过法兰密封并通过变径连接盘19与筒形本体连接，以防止原油进入损伤电子元器件。在工作时，速度传感器11采集的里程信息传入电子仓18内单片机的ADC端口，在单片机内部处理后，发送控制指令来控制驱动电机17动作。驱动电机17与电子仓18右端法兰盘连接，主要用于控制旁通孔的开闭。固定阀体13固定在筒形本体的右端，固定阀体13上有安装孔，方便后端组件的连接固定。

如图2所示，调速组件1还包括分瓣聚氨酯盘12，安装在筒形本体的骨架上。分瓣聚氨酯盘12不提供密封作用，其作用是支撑原油管道调速旋转清蜡清管器并保证原油管道调速旋转清蜡清管器在运动过程中的对中性。

调速组件1主要用于维持原油管道调速旋转清蜡清管器的速度在低于原油流速的稳定理想运行速度，该功能的具体实现方式是通过图2中速度传感器11实时测量原油管道调速旋转清蜡清管器的里程信息，并通过事先用软件编写的简单算法转化为清蜡清管器的瞬时速度，该速度与事先设置的理想速度阈值比较，根据比较结果，电子仓18内控制电路发出指令，控制驱动电机17转动，通过丝杠16转化为丝杠螺母14的轴向的直线运动，直动阀体15与丝杠螺母14连接在一起，故直动阀体15随着丝杠螺母14一同做直线运动。由于固定阀体13上有旁通孔，当直动阀体15运动到图2中右端极限位置时，此时旁通面积为零，原油管道调速旋转清蜡清管器在原油中运行速度最快。相反当运动到左端极限位置时，旁通面积最大，此时运动速度最慢。本发明实施例通过控制丝杠螺母14的直线运动来增大直动阀体15与固定阀体13之间的旁通面积，进而改变原油管道调速旋转清蜡清管器前后的压差值，从而降低原油管道调速旋转清蜡清管器的运行速度直到预先设定的理想清蜡运行速度为止。

如图3所示，清蜡组件2包括筒状外壳、清蜡刀头23和伺服电机27。筒状外壳具有内腔。清蜡刀头23具有刀盘部和连杆部，刀盘部设置在筒状外壳外部，连杆部的一端与刀盘部连接，连杆部的另一端置于筒状外壳内。伺服电机27设置在内腔中并与连杆部的另一端连接，伺服电机27能够带动清蜡刀头23转动。

其中，筒状外壳靠近刀盘部的一端设置有旁通头22，旁通头22上设置有多个用于喷射液体的径向通孔，且内腔与径向通孔连通。

设置清蜡刀头23可以通过伺服电机27驱动清蜡刀头23进行转动，从而清除管内积蜡，当积蜡被清蜡刀头23刮掉后，通过旁通头22上的径向通孔喷射液体，可以将清除掉的积蜡冲走，避免二次堆积。

具体地，清蜡组件2还包括电源模块28和减速机26，电源模块28与伺服电机27连接，减速机26分别与伺服电机27的输出轴和连杆部连接。其中，上述电源模块28可以为直流电源，该伺服电机27为直流伺服电机，当然根据不同需要可以对电源模块28和伺服电机27进行更改，凡是可以驱动清蜡刀头23转动的方案均应该在本申请的保护范围内。

在本发明实施例中，电源模块28可按照运行工况进行选择，对于较短的管道清洗作业，可以选择使用容量较大的锂电池作为整个清蜡清管器的供电电源；对于长输管道，考虑到作业周期，可以使用带有水轮叶片的发电机，产生的交流电经过整流滤波电路处理后，存储在蓄电池当中供整节清蜡清管器使用。

清蜡组件2主要用于清除管壁上的蜡沉积物，并及时冲散沉积物碎屑，防止二次沉积与蜡塞的形成，该功能的具体实现方式是控制电路控制图3中的伺服电机27恒速转动，经过减速机26减速增扭，减速机带动清蜡刀头23旋转，清蜡刀头23搅碎管壁上的蜡沉积物，当沉积物碎屑掉落时，被经调速组件1旁通后从清蜡组件2内部流过后通过旁通头22上的径向通孔喷出的原油流及时冲散，进而防止二次沉积与蜡塞的形成，降低了清蜡清管器运行过程中形成卡堵事故的风险。

需要说明的是，本发明实施例中筒状外壳的左端(图2中左端)安装有分瓣聚氨酯盘12，用于提供支撑作用。筒状外壳的右端(图2中右端)安装有主密封聚氨酯盘21(起到密封作用)，通过与管道形成密封，从而在原油管道调速旋转清蜡清管器首尾两端建立压力差，以推动原油管道调速旋转清蜡清管器在原油管道内部运动。

如图4所示，刀盘部包括清蜡刀盘232和多个刀臂231，清蜡刀盘232与连杆部的一端连接，多个刀臂231沿清蜡刀盘232的周向间隔均布。刀盘部还包括多个变径弹簧233，每个变径弹簧233的一端均连接在清蜡刀盘232上，每个变径弹簧233的另一端均与对应的一个刀臂231连接。在遇到变径、焊缝、三通管段时，变径位置挤压刀臂231，从而使变径弹簧233压缩，进而改变整个清蜡刀头23的截面积，保证本发明实施例在遇到上述工况时，具备较好的通过性。

优选地，清蜡组件2还包括防撞头24和缓冲弹簧25，防撞头24盖设在清蜡刀盘232远离连杆部的一端面，缓冲弹簧25套设在连杆部上，且缓冲弹簧25的一端与清蜡刀盘232抵接，缓冲弹簧25的另一端与筒状外壳抵接。缓冲弹簧25与防撞头24的作用是保证清蜡刀头23的安全，减小清蜡过程中的轴向冲击。

密封连接组件3包括密封连接套31和虎克铰链32，密封连接套31的两端通过法兰盘与调速组件1和清蜡组件2密封连接，虎克铰链32设置在密封连接套31内，虎克铰链32的两端分别与调速组件1和清蜡组件2连接。具体是虎克铰链32与固定阀体13和电源模块28预留的安装孔配合安装。

密封连接组件3其作用是既要保证油流能顺利从调速组件1尾部进入，并从清蜡组件2的旁通头22喷出而且不泄露到管道环空，又需保证清蜡清管器在通过原油管道弯头时具有较好的通过性。该功能的具体实现方式如图5所示，图5中密封连接套31具有一定的弯曲性、柔软性与较高的强度，两端通过法兰盘与调速组件右端和清蜡组件2左端预留的安装孔配合，保证了油流可以从调速组件1顺利的流入清蜡组件2。虎克铰链32(现有技术)能够保证本发明实施例可以顺利的通过原油管道弯头。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、通过速度传感器采集瞬时速度信息，通过调速执行机构实时改变固定阀体13的旁通面积，保证本实施例低速稳定运行，提高清蜡效果。

2、通过清蜡刀头23旋转清蜡，配合旁通头22旁通油流冲刷，保证清蜡的有效性，避免二次沉积与蜡塞形成。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，包括依次连接的调速组件(1)、密封连接组件(3)和清蜡组件(2)，调速组件(1)包括：

筒状本体，一端固定设置有固定阀体(13)，固定阀体(13)具有径向设置的旁通孔；

速度传感控制组件，设置在所述筒状本体上，所述速度传感控制组件能够检测所述原油管道调速旋转清蜡清管器的实时速度并发送速度调节信号；

驱动电机(17)，置于所述筒状本体内并与所述速度传感控制组件连接，驱动电机(17)能够根据所述速度调节信号转动；

直动阀体(15)，设置在所述筒状本体内并与驱动电机(17)连接，直动阀体(15)能够在驱动电机(17)的驱动下沿所述筒状本体的轴向运动，直动阀体(15)能够与固定阀体(13)配合并改变所述旁通孔的开度大小。

2.根据权利要求1所述的原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，所述速度传感控制组件包括速度传感器(11)和电子仓(18)，速度传感器(11)固定设置在所述筒状本体外并能够与所清理管道的内壁抵接，电子仓(18)置于所述筒状本体内，电子仓(18)分别与速度传感器(11)和驱动电机(17)连接。

3.根据权利要求1所述的原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，调速组件(1)还包括丝杠(16)和丝杠螺母(14)，丝杠(16)沿所述筒状本体的轴线方向设置，丝杠(16)的一端与驱动电机(17)连接，丝杠螺母(14)与直动阀体(15)固定连接，丝杠螺母(14)能够带动直动阀体(15)沿丝杠(16)的延伸方向运动。

4.根据权利要求1所述的原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，清蜡组件(2)包括：

筒状外壳，具有内腔；

清蜡刀头(23)，具有刀盘部和连杆部，所述刀盘部设置在所述筒状外壳外部，所述连杆部的一端与所述刀盘部连接，所述连杆部的另一端置于所述筒状外壳内；

伺服电机(27)，设置在所述内腔中并与所述连杆部的另一端连接，伺服电机(27)能够带动清蜡刀头(23)转动。

5.根据权利要求4所述的原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，所述筒状外壳靠近所述刀盘部的一端设置有旁通头(22)，旁通头(22)上设置有多个用于喷射液体的径向通孔，且所述内腔与所述径向通孔连通。

6.根据权利要求4所述的原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，清蜡组件(2)还包括电源模块(28)和减速机(26)，电源模块(28)与伺服电机(27)连接，减速机(26)分别与伺服电机(27)的输出轴和所述连杆部连接。

7.根据权利要求4所述的原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，所述刀盘部包括清蜡刀盘(232)和多个刀臂(231)，清蜡刀盘(232)与所述连杆部的一端连接，多个刀臂(231)沿清蜡刀盘(232)的周向间隔均布。

8.根据权利要求7所述的原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，所述刀盘部还包括多个变径弹簧(233)，每个变径弹簧(233)的一端均连接在清蜡刀盘(232)上，每个变径弹簧(233)的另一端均与对应的一个刀臂(231)连接。

9.根据权利要求7所述的原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，清蜡组件(2)还包括防撞头(24)和缓冲弹簧(25)，防撞头(24)盖设在清蜡刀盘(232)远离所述连杆部的一侧端面上，缓冲弹簧(25)套设在所述连杆部上，且缓冲弹簧(25)的一端与清蜡刀盘(232)抵接，缓冲弹簧(25)的另一端与所述筒状外壳抵接。

10.根据权利要求1所述的原油管道调速旋转清蜡清管器，其特征在于，所述密封连接组件包括密封连接套(31)和虎克铰链(32)，密封连接套(31)的两端通过法兰盘与调速组件(1)和清蜡组件(2)密封连接，虎克铰链(32)设置在密封连接套(31)内，虎克铰链(32)的两端分别与调速组件(1)和清蜡组件(2)连接。