CN113175465B - 一种环状流检测维稳装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环状流检测维稳装置，包括水层管体、环状流管体、检测机构以及维稳机构，其中，所述环状流管体设置在所述水层管体内；所述环状流管体上设置有多组进水口；所述检测机构包括多组检测模块，每组检测模块设置在所述环状流管体的内壁上，且位于相邻两组进水口之间；所述维稳机构包括设置在环状流管体中的每组进水口处的电磁阀，当所述检测模块检测到环状流失稳时，控制装置控制与该检测模块对应的电磁阀打开与之对应的进水口，实现对失稳的环状流进行维稳。本发明的环状流检测维稳装置能够检测出环状流失稳的具体发生位置，并对应做出反应，使得失稳的环状流恢复稳定，从而有利于油料的输送。

Description

一种环状流检测维稳装置
技术领域
本发明涉及一种油料输送装置，具体为一种环状流检测维稳装置。
背景技术
由于油料的粘度非常高，通过管道运输时会产生较大的摩擦力，增加运输的成本，从而降低运输效率，同时增加了多余的运输热，对油料会有一定的材料损坏，更有甚者会产生一定的安全问题。为解决油料输送效率低，容易堵塞的问题，目前通常采用油水环状流的输送方式来减少油料与管壁的摩擦，降低输送时产生的热，既能增加输送效率，又能保证输送的安全。
在采用油水环状流输送的方式时，需要利用到油水环状流稳定装置，所述油水环状流稳定装置是在油水环状流发生器后起稳定环状流的作用，油料被水包裹在中心运输。当油水环状流被输送一段比较长的距离后会因为油密度低于水密度而导致油料上浮，或者因为输送距离较长而造成维持环状流能量的建少，从而造成环状流失稳，即出现环状流内部的油料突破其外部包裹的水层而粘附到管壁和堵塞管道的情况。由于油料在管道中运输时常未能准确捕捉油料开始粘附管壁的位置，即不能准确检测出油料发生失稳的位置，只能通过一段距离后开始使用笼统维稳装置。当不同速度的输送油料造成环状流失稳的位置刚刚超出笼统维稳装置维稳的有效长度时，那么笼统维稳装置便失去作用而未能解决油料失稳的状态。例如申请公布号为CN108870081A的发明专利申请公开了“一种低粘液环稠油输送稳定装置”；授权公告号为CN209540519U的实用新型专利公开了“一种油田生产用水环稳定装置”；上述两个专利/专利申请中公开的油水环状流稳定装置均使用了螺旋结构巧妙地将水层加入已有环状流中，加强环状流输送的强度，将失稳的油水环状流恢复稳定状态。但是，上述两个专利/专利申请中的油水环状流稳定装置仍然不能准确检测出油水环状流出现失稳的位置，只能从油水环状流稳定装置的开始端进行全装置的整体恢复，增加了水的用量；此外，油水环状流稳定装置中的螺旋结构增加了制造的难度，并且油料可能粘附在螺旋结构的螺纹上，使得油料运行受阻。
另外，授权公告号为CN210637321U的实用新型专利公开了“一种油水环状流稳定装置”；所述油水环状流稳定装置通过调节水的供给量，从而随时改变油与水环的输送比，进而可以满足不同粘性油的输送需要；通过改变油水比来增加环状流的稳定，通过将油料的连接管口设置在管道内部，并通过球阀向内部输水，然后内部螺杆调节水入油角度，生成稳定的环状流，并能生成较长时间的环状流。但该油水环状流稳定装置还存在以下问题：
(1)、油水环状流是从源头生成，当输送距离达到其输送极限值时，还是会出现环状流失稳的情况；
(2)、所述油水环状流稳定装置缺少能够检测环状流失稳的具体发生位置的装置，无法准确的实行对点维稳，从而造成水的过量使用。
(3)、由于是油水环状流稳定装置源头维稳，所以在极限稳定状态后可能会出现油水分层状况(即失稳)，还是会与壁面接触增加摩擦。
发明内容
本发明在于克服现有技术的不足，提供一种环状流检测维稳装置，所述环状流检测维稳装置能够检测出环状流失稳的具体发生位置，并对应做出反应，使得失稳的环状流恢复稳定，从而有利于油料的输送。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种环状流检测维稳装置，包括水层管体、设置在水层管体内的环状流管体、用于检测环状流管体内的环状流失稳的具体发生位置的检测机构以及用于对该位置的失稳的环状流进行维稳的维稳机构，其中，
所述环状流管体设置在所述水层管体内，该环状流管体上设置有多组用于连通水层管体的内腔和环状流管体的内腔的进水口，多组进水口沿着所述环状流管体的长度方向等距排列；
所述检测机构包括多组检测模块，多组检测模块沿着所述环状流管体的长度方向等距排列，每组检测模块设置在所述环状流管体的内壁上，且位于相邻两组进水口之间；所述环状流管体在与所述检测模块的对应位置处设置有安装槽，所述检测模块安装在所述安装槽内；
所述维稳机构包括设置在环状流管体中的每组进水口处的电磁阀，当所述检测模块检测到环状流发生失稳时，控制装置控制与该检测模块对应的电磁阀打开与之对应的进水口。
优选的，所述水层管体和所述环状流管体同轴设置，且长度相等。
优选的，每组进水口为多个，多个进水口沿着所述环状流管体的圆周方向依次排列。
优选的，所述环状流管体由内管体和外管体构成，其中，所述内管体和所述外管体之间设置有夹层，所述电磁阀设置在所述夹层中。
优选的，所述检测模块为微弯光纤，所述安装槽为螺旋槽，所述微弯光纤从所述环状流管体的夹层内穿过所述内管体的侧壁进入到所述螺旋槽内。
优选的，所述水层管体与所述环状流管体之间设置有用于安装线路的线路安装通道，其中，所述线路安装通道一端与所述环状流管体的夹层连接，另一端延伸至所述水层管体的外表面，所述电磁阀和所述微弯光纤通过所述线路安装通道与外部控制装置电连接。
优选的，所述环状流管体中的内管体和外管体之间通过焊接方式连接。
优选的，所述水层管体为三通管，该水层管体通过法兰分别与外部输水管、上一水层管体和下一水层管体连通。
优选的，所述环状流管体的两端面上均设置有法兰，且通过螺钉安装在所述水层管体上。
优选的，所述安装槽内除所述微弯光纤外的空间均填充有粘附材料和疏水材料。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、本发明的环状流检测维稳装置通过检测模块可以检测出位于环状流管体内的环状流发生失稳的具体位置，同时，与该检测模块对应的电磁阀工作，打开与之对应的进水口，使得水层管体内的水流进入，使得油料再次包裹在水层中，使得失稳的环状流再次恢复稳定，从而使得油料顺利输送到特定位置。
2、本发明的环状流检测维稳装置可以加强油料被水层包裹的强度，避免出现油水分层现象，从而有利于油料的输送。
3、本发明的环状流检测维稳装置通过检测模块检测出环状流失稳的具体发生位置，这样，与之对应的电磁阀打开进水口，使得水流从该进水口进入并再次包裹住油料，实现维稳；相较于传统的维稳方式而言，本发明采用的维稳方式只需要针对具体发生失稳的位置进行维稳即可，从而可以避免水的浪费。
4、本发明的环状流检测维稳装置可以针对发生失稳的位置进行维稳，使得失稳的环状流快速恢复稳定，维稳所花费的时间更少，效率更高。
附图说明
图1和图2为本发明的环状流检测维稳装置的具体实施方式的结构示意图，其中，图1为立体图，图2为剖面图。
图3为本发明的环状流检测维稳装置的局部示意图。
图4为环状流管体的外管体的立体结构示意图。
图5为环状流管体的内管体的立体结构示意图。
图6为环状流管体中微弯光纤与安装槽的布置图。
图7为环状流发生失稳后的示意图。
图8为利用本发明的环状流检测维稳装置对失稳的环状流进行维稳的示意图，其中，标号15为水层，标号16为油料或油核。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参见图1-图8，本发明的环状流检测维稳装置包括水层管体9、设置在水层管体9内的环状流管体6、用于检测环状流管体6内的环状流失稳的具体发生位置的检测机构以及用于对该位置的失稳的环状流进行维稳的维稳机构。
参见图1-图8，所述环状流管体6设置在所述水层管体9内，且两者同轴设置；该环状流管体6的两端面设置有法兰2，所述水层管体9的端面设置有法兰4，且两端的法兰2分别通过螺钉3安装在法兰4和法兰8上；而水层管体9两端的法兰4和法兰8则可以分别与其他环状流检测维稳装置中的法兰8和法兰4通过螺钉连接，实现对本发明的环状流检测维稳装置的长度进行扩展；其中，所述环状流管体6上设置有多组用于连通水层管体9的内腔和环状流管体6的内腔的进水口5，多组进水口5沿着所述环状流管体6的长度方向等距排列；在本实施例中，每组进水口5可以设置为多个，多个进水口5沿着所述环状流管体6的圆周方向依次排列。
参见图1-图8，所述检测机构包括多组检测模块，多组检测模块沿着所述环状流管体6的长度方向等距排列，每组检测模块设置在所述环状流管体6的内壁上，且位于相邻两组进水口5之间，即该检测模块与所述进水口5之间交替设置；所述环状流管体6在与所述检测模块的对应位置处设置有安装槽7，所述检测模块安装在所述安装槽7内。
在本实施例中，为了保证维稳效果，安装槽7的数量与所述进水口5的组数一致，这样可以更快更高效的恢复环状流的稳态，提高输送效率。
参见图1-图8，所述维稳机构包括设置在水层管体9中每组进水口5处的电磁阀10，当所述检测模块检测到环状流失稳时，外部控制装置控制与该检测模块对应的电磁阀10打开进水口5。
此外，当每组进水口5为多个时，多个进水口5沿着环状流管体6的圆周方向分布，且可以通过一个电磁阀10控制其开闭；也可以设置多个电磁阀10，分别控制每组进水口5中的多个进水口5的开闭。
参见图1-图8，所述环状流管体6由内管体601和外管体602构成，其中，所述该内管体601和所述外管体602之间设置有夹层12，所述电磁阀10设置在所述夹层12中；所述内管体601和外管体602之间通过焊接方式连接，以保证夹层12之间的密封性，防止水层管体9内的水进入到该夹层12内而损毁电磁阀10等电器元件。
参见图1-图8，所述检测模块为微弯光纤13，所述安装槽7为螺旋槽，所述微弯光纤13的传输线设置在所述夹层12中，该微弯光纤13从所述环状流管体6的夹层12内穿过所述内管体601的侧壁进入到所述螺旋槽内。这样，本发明的环状流检测维稳装置能够适应不同油水环状流的速度，并且能够匹配速度，对应其速度会有对应的微弯光纤13检测出环状流失稳的具体位置，并通过对应的电磁阀10打开对应的进水口5。
参见图1-图8，所述水层管体9与所述环状流管体6之间设置有用于安装线路的线路安装通道11，其中，所述线路安装通道11一端与所述环状流管体6的夹层12连通，另一端延伸至所述水层管体9的外表面，所述电磁阀10和所述微弯光纤13通过所述线路安装通道11与外部控制装置实现线路连接；其中，所述线路安装通道11属于密封通道，即所述水层管体9中的水不能进入到该线路安装通道11，从而防止线路遭到腐蚀。
参见图1-图8，所述水层管体9为三通管，其上端通过法兰1与外部输水管连通,这样使得所述水层管体9内充满水，且水层管体9内具有一定的水压，这样，当电磁阀10打开进水口5时，位于水层管体9中的水将会进入到环状流管体6内，从而实现对失稳的环状流进行维稳；所述水层管体9的另外两端分别通过法兰4和法兰8分别与上一水层管体9和下一水层管体9连接。
另外，所述安装槽7内除所述微弯光纤13外的空间均填充有粘附材料和疏水材料14，这样在固定微弯光纤13的同时不影响环状流的流动。
参见图1-图8，本发明的环状流检测维稳装置的工作原理是：
工作前，根据油水环状流的实际输送距离和实际输送情况灵活选择本发明的环状流检测维稳装置的安装数量和安装距离，以保证油水环状流输送的稳定，提高油料输送效率和输送距离。
工作时，油水环状流进入到环状流管体6内，在此过程中，由于从油水环状流发生器生成的环状流因为某些原因(例如经过一段时间的运输、或者长距离的输送以及油料密度本身比水的密度要小的原因)容易失稳。当油水环状流在环状流管体6内失稳时，油水环状流中的油料会突破水层，且由于油密度小于水密度，因此油料突破水层后通常向上浮动并粘附在环状流管体6的安装槽7内的微弯光纤13上(参见图7)，所述微弯光纤13受到油料的压力后产生电信号，并通过传输线将电信号传送至控制装置中，所述控制装置控制与该微弯光纤13对应的电磁阀10打开与之对应的进水口5，使得水层管体9内的水流通过进水口5进入环状流管体6内稳定环状流的形状，例如再次将油料包裹，使得失稳的环状流趋于稳定(参见图8)，并继续向前输送。
在输送过程中，每当微弯光纤13检测到环状流失稳的具体位置时，控制装置均控制对应的电磁阀10工作，打开与之对应的进水口5，使得水层管体9内的水流进入到环状流管体6内，从而使得失稳的环状流快速趋于稳定，从而保证油料输送顺利进行。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、块合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环状流检测维稳装置，其特征在于，包括水层管体、设置在水层管体内的环状流管体、用于检测环状流管体内的环状流失稳的具体发生位置的检测机构以及用于对该位置的失稳的环状流进行维稳的维稳机构，其中，
所述环状流管体设置在所述水层管体内，该环状流管体上设置有多组用于连通水层管体的内腔和环状流管体的内腔的进水口，多组进水口沿着所述环状流管体的长度方向等距排列；
所述检测机构包括多组检测模块，多组检测模块沿着所述环状流管体的长度方向等距排列，每组检测模块设置在所述环状流管体的内壁上，且位于相邻两组进水口之间；所述环状流管体在与所述检测模块的对应位置处设置有安装槽，所述检测模块安装在所述安装槽内；
所述维稳机构包括设置在环状流管体中的每组进水口处的电磁阀，当所述检测模块检测到环状流发生失稳时，控制装置控制与该检测模块对应的电磁阀打开与之对应的进水口。
2.根据权利要求1所述的环状流检测维稳装置，其特征在于，所述水层管体和所述环状流管体同轴设置，且长度相等。
3.根据权利要求1所述的环状流检测维稳装置，其特征在于，每组进水口为多个，多个进水口沿着所述环状流管体的圆周方向依次排列。
4.根据权利要求1所述的环状流检测维稳装置，其特征在于，所述环状流管体由内管体和外管体构成，其中，所述内管体和所述外管体之间设置有夹层，所述电磁阀设置在所述夹层中。
5.根据权利要求4所述的环状流检测维稳装置，其特征在于，所述检测模块为微弯光纤，所述安装槽为螺旋槽，所述微弯光纤从所述环状流管体的夹层内穿过所述内管体的侧壁进入到所述螺旋槽内。
6.根据权利要求5所述的环状流检测维稳装置，其特征在于，所述水层管体与所述环状流管体之间设置有用于安装线路的线路安装通道，其中，所述线路安装通道一端与所述环状流管体的夹层连通，另一端延伸至所述水层管体的外表面，所述电磁阀和所述微弯光纤通过所述线路安装通道与外部控制装置连接。
7.根据权利要求4所述的环状流检测维稳装置，其特征在于，所述环状流管体中的内管体和外管体之间通过焊接方式连接。
8.根据权利要求1所述的环状流检测维稳装置，其特征在于，所述水层管体为三通管，该水层管体通过法兰分别与外部输水管、上一水层管体和下一水层管体连通。
9.根据权利要求1所述的环状流检测维稳装置，其特征在于，所述环状流管体的两端面上均设置有法兰，且通过螺钉安装在所述水层管体上。
10.根据权利要求5所述的环状流检测维稳装置，其特征在于，所述安装槽内除所述微弯光纤外的空间均填充有粘附材料和疏水材料。
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