CN114653689A - 一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置，包括用于在低温管道上爬行的夹持模块，夹持模块上依次安装有用于对低温管道上冰霜进行消融的吹扫模块、用于对低温管道上冰霜进行铲除的凿冰模块；本发明通过将吹扫模块、夹持模块、凿冰模块三者相结合，能够在低温管道上同步实现自动转移找冰模式以及消融、凿击双重去冰模式。
Description
技术领域
本发明涉及管道保养技术领域，具体涉及一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置。
背景技术
目前，在制备液化天然气的过程中，将液化天然气通过低温管道进行运输是生产工艺中极为重要的步骤，例如液化天然气的运行温度低至零下160摄氏度至零下190摄氏度，为了使低温管道中的气体保冷效果良好，往往需要在低温管道的壁面上安装有保冷结构。
但是，安装在低温管道上的保冷结构在长时间使用后，会出现老化开裂等诸多问题，此时对保冷结构进行定期更换、维修显得至关重要；考虑到企业生产的限制，通常需要在不停车的情况下对保冷结构进行更换，但是，低温管道的壁面温度较低，一旦保冷结构拆除，将会导致低温管道的表面迅速结霜、结冰，即使将保冷结构顺利更换，保冷效果也会大打折扣，结霜、结冰严重甚至会造成保冷结构的无法更换；基于此，在将保冷结构拆卸后，将低温管道上的冰、霜进行有效去除显得至关重要。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置，本发明通过将吹扫模块、夹持模块、凿冰模块三者相结合，能够在低温管道上实现自动转移找冰(模式)、消融、凿击双重去冰（模式）。
本发明公开了一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置，包括用于在低温管道上爬行的夹持模块，夹持模块上依次安装有用于对低温管道上冰霜进行消融的吹扫模块、用于对低温管道上冰霜进行环切的凿冰模块。
在具体设置上述吹扫模块时，吹扫模块包括喷吹嘴，一个以上的喷吹嘴安装于承载架上，承载架固定夹持模块上，正对低温管道的喷吹嘴连接于脉冲阀上；脉冲阀与流通有高温气流的导管连接；温度传感器设置于承载架上，通过温度传感器的温度，启、闭脉冲阀。
在具体设置上述凿冰模块时，凿冰模块包括环形凿冰锥，环形凿冰锥活动适配于环形气腔中，环形气腔套装于低温管道的外壁上，环形气腔套装于低温管道的外壁上环形凿冰锥的大端与环形气腔的腔体共同构成封闭的密封空腔，且密封空腔中填充有气体；环形气腔的壁面上分别设置有用于对环形气腔中气体进行加热、冷却的额热源接受端、冷源接受端；环形凿冰锥的一侧固定有第一环形直角齿轮，相对于该第一环形直角齿轮的正面可进行联动的设置有第二环形直角齿轮，第二环形直角齿轮转接于环形气腔上；第二环形直角齿轮与电动机传动连接，第二环形直角齿轮上预留有供环形凿冰锥穿过的环形孔。
在具体设置上述吹扫模块、凿冰模块时，冷源接受端上连接有第一管路连接，第一管路的自由端与承载架上安装的抽风机连接；热源接受端上连接有第二管路，第二管路与与导管连接，导管的自由端与蒸汽锅炉连接。
在具体设置上述夹持模块时，夹持模块包括主板，主板的的两端铰接有用于对低温管道环抱的抱板，两抱板连接处设有锁扣；抱板上转接有多个滚轮，且抱板上安装有用于驱动滚轮在低温管道上移动的伺服电机。
在具体设置上述抱板时，锁扣包括链条，两抱板连接处铺设有链条，链条的一端与翻转架的架体铰接，链条一端与翻转架铰接，翻转架铰接于抱板上，且翻转架上设有用于将翻转架锁定于抱板上的限位螺栓；另一抱板上设置有多个卡槽，链条上设置的多个卡柱与卡槽相适配。
本发明的有益效果在于以下几点：
本发明通过将吹扫模块、夹持模块、凿冰模块三者相结合，能够在低温管道上实现自动转移找冰(模式)、消融、凿击双重去冰（模式），自动转移找冰(模式)主要依托夹持模块与温度传感器的配合，保证夹持模块带动吹扫模块、凿冰模块移动指定的位置进行除冰工作；消融、凿击双重去冰（模式）是主要依托吹扫模块、凿冰模块对低温管道上的冰霜进行高效去除；同时，本发明通过利用冰面以及低温管道周围自身产生的冷气流作为介质，无需另行制造冷气流的介质，节省另行制造冷介质所消耗的大量时间，且在一定程度上节约了另行制造冷介质过程中所消耗的能源；热源接受端接受的热气流出自于同于产热源（蒸汽锅炉），将吹扫模块和凿冰模块紧密结合在在一起，既能单独发挥除冰的效果，且二者利用同一产热源，同步对冰霜实现双重去除效果，相辅相成、相互依存、不可分离，效率更为高效。同时，环切方式能够充分实现对低温管道上的冰霜进行去除。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为吹扫模块的控制方法流程图。
图3为凿冰模块的结构示意图。
图4为凿冰模块的控制方法流程图。
图5为吹扫模块设定具体参数后的结构示意图。
图6为吹扫模块、凿冰模块的结构示意图。
图7为夹持模块的结构示意图。
图8为本发明的整体工作流程示意图。
图9为电动机带动第二环形直角齿轮的结构示意图。
图10为4组喷吹嘴在低温管道的分布结构示意图。
图中，喷吹嘴1、承载架2、脉冲阀3、温度传感器4、环形凿冰锥5、环形气腔6、热源接受端7、冷源接受端8、第一管路9、抽风机10、第二管路11、导管12、蒸汽锅炉13、主板14、抱板15、链条16、翻转架17、限位螺栓18、卡槽19、滚轮20、第一环形直角齿轮21、第二环形直角齿轮22、环形孔23、电动机24。
具体实施方式
为了清楚的理解本申请技术方案，下面将结合具体实施例和附图对本申请提供的一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置进行详细说明。
以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。
在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“一个实施例”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
实施例1
参考图1，示意本申请中自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置的一个具体实施例，安装在低温管道上的保冷结构在长时间使用后，会出现老化开裂等诸多问题，此时对保冷结构进行定期更换、维修显得至关重要；考虑到企业生产的限制，通常需要在不停车的情况下对保冷结构进行更换，但是，低温管道的壁面温度较低（例如液化天然气的运行温度为零下160摄氏度至零下190摄氏度），一旦保冷结构拆除，将会导致低温管道的表面迅速结霜、结冰，即使将保冷结构顺利更换，保冷效果也会大打折扣，结霜、结冰严重甚至会造成保冷结构的无法更换；基于此，在将保冷结构拆卸后，将低温管道上的冰、霜进行有效去除显得至关重要。本实施例包括用于在低温管道上爬行的夹持模块，夹持模块上依次安装有用于对低温管道上冰霜进行消融的吹扫模块、用于对低温管道上冰霜进行铲除的凿冰模块。
其中，吹扫模块包括喷吹嘴1，2个喷吹嘴1安装于承载架2上，承载架2以焊接、栓接的方式安装于夹持模块上，喷吹嘴1连接于脉冲阀3上，喷吹嘴1正对低温管道的外壁；2个喷吹嘴1为一组，共为4组喷吹嘴1分别正对低温管道外壁的上、下、左、右4个方向，且4组；脉冲阀3连接有导管12，且导管12内流通有高温气流；温度传感器4设置于承载架2上，时刻对低温管道上的温度进行检测，温度传感器4与控制器连接，控制器与脉冲阀3连接。通过图2示出的是吹扫模块控制方法的流程图：由于在标准大气压下，冰的正常温度为0℃，需要预先在控制器内设定数值；当温度传感器4检测到的温度数值介于最低温度（例如零下2℃）、最高温度（零上1.5℃）之间时，温度传感器4及时将信号传递给控制器，控制器控制吹扫模块中的脉冲阀3启动，进而导管12中的高温气流通过喷吹嘴1喷出到低温管道的壁面上，对低温管道上的冰霜进行消融；其次，随着冰霜的逐渐消融，冰霜消失，温度传感器4检测到的温度为低温管道内介质的温度，温度远远低于本实施例中设定的最低温度，当温度传感器4监测到的温度低于设定的最低温度时，控制器对脉冲阀3做出停止运行的指令。
其中，参考图3所示，凿冰模块包括环形凿冰锥5，环形凿冰锥5活动适配于环形气腔6中，环形气腔6套装于低温管道的外壁上，环形凿冰锥5的大端与环形气腔6的腔体共同构成封闭的密封空腔，且密封空腔中填充有气体（由于考虑到二氧化碳特殊的热胀冷缩性质，本申请中直接在密封空腔中填充有二氧化碳）；环形气腔6的壁面上分别设置有热源接受端7和冷源接受端8，环形凿冰锥5的一侧固定有第一环形直角齿轮21，相对于该第一环形直角齿轮21的正面可进行联动的设置有第二环形直角齿轮22，第二环形直角齿轮22转接于环形气腔6上；第二环形直角齿轮22（如图9）通过皮带与电动机24传动连接(电动机安装于低温管道上)，第二环形直角齿轮22上预留有供环形凿冰锥5穿过的环形孔23；如图4所示，当热源接受端7接受到热源后，密封空腔中的气体受热膨胀、压强变大，推动环形凿冰锥5向环形气腔6外侧运动，进而使第一环形直角齿轮21、第二环形直角齿轮22实现联动，此时由于在电动机24的带动作用下，第二环形直角齿轮22始终进行旋转，固定于第一环形直角齿轮21上的环形凿冰锥5实现旋转，通过旋转的方式对低温管道表面上的冰霜进行环切，充分实现对低温管道表面进行全方位去除；当冷源接受端8接受到冷源后，密封空腔中的气体受冷压缩、压强变小，外界的气压推动环形凿冰锥5远离冰霜运动，第一环形直角齿轮21、第二环形直角齿轮22不在进行联动，环形凿冰锥5停止旋转环切，和上述的吹扫模块相结合，充分有效的实现对冰霜的去除，消融、凿击（环切）两功能合二为一，在最大程度上对冰霜实现去除，避免冰霜的存在引发的各种安全隐患。
如图5所示，示意的是基于上述吹扫模块的控制方法，设定如下参数：
设定Tmax=1.5℃，Tmin=-2℃；
设定第一个循环的启动时间t11为100ms，等待t12为300s；
设定第二个循环的启动时间t21为120ms，等待t22为250s；通过对冰霜的多循环（多频）的热气流喷吹，加快了吹扫模块对冰霜的消融速度。
实施例2
参考图6所示，本实施例与实施不同的地方在于，冷源接受端8上连接有第一管路9连接，第一管路9的自由端与承载架2上安装的抽风机10连接（抽风机10为市面上常见的现有技术，此处不再赘述）；热源接受端7上连接有第二管路11，第二管路11与与导管12连接，导管12的自由端与蒸汽锅炉13连接。使用时，热源接受端7通过蒸汽锅炉13、导管12、第二管路11持续接受热气流的热源(环形气腔6中的气体膨胀)，环形凿冰锥5可以对低温管道壁面上的冰霜进行旋转环切，可以设定抽风机10每次启动的时间为0.5min，等待的时间为2min，抽风机10每次启动，将冰面上的冷气流（或者低温管道壁面上的冷气流）抽吸后，经过第一管路9将冷气流传递到冷源接受端8上，环形凿冰锥5停止旋转环切。本发明通过利用冰面以及低温管道周围自身产生的冷气流作为介质，无需另行制造冷气流的介质，节省另行制造冷介质所消耗的大量时间，且在一定程度上节约了另行制造冷介质过程中所消耗的能源；热源接受端7接受的热气流出自于同于产热源（蒸汽锅炉13），将吹扫模块和凿冰模块紧密结合在在一起，既能单独发挥除冰的效果，且二者利用同一产热源，同步对冰霜实现双重去除效果，相辅相成，效率更为高效，一个结构即可实现两功能，实用性和适用性更高。
作为优选，作为另一种实施方式，抽风机10可以直接与温度传感器4连接，当温度传感器4监测到的温度低于设定的最低温度时，控制器对抽风机10做出停止运行的指令。
实施例1、2的优选实施例
如图7所示，夹持模块包括主板14，主板14的的两端铰接有用于对低温管道环抱的抱板15，两抱板15连接处铺设有链条16，链条16的一端与翻转架17的架体铰接，链条16一端与翻转架17铰接，翻转架17铰接于抱板15上，且翻转架17上设有用于将翻转架17锁定于抱板15上的限位螺栓18；另一抱板15上设置有多个卡槽19，链条16上设置的多个卡柱与卡槽19相适配；抱板15上转接有多个滚轮20，且抱板15上安装有用于驱动滚轮20在低温管道上移动的伺服电机，伺服电机与控制器连接，当温度传感器4检测到温度低于设定的最低温度时，控制器控制伺服电机停止运行。
其中，图8示意了本发明的整体工作流程示意图。
值得注意的是，本实施例中所涉及到的电器设备与发电装置、控制器电连接，发电装置、控制器均为市面上常见的现有技术，此处不再赘述。
Claims (6)
1.一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置，其特征在于：包括用于在低温管道上爬行的夹持模块，夹持模块上依次安装有用于对低温管道上冰霜进行消融的吹扫模块、用于对低温管道上冰霜进行环切的凿冰模块。
2.根据权利要求1所述的一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置，其特征在于：吹扫模块包括喷吹嘴（1），一个以上的喷吹嘴（1）安装于承载架（2）上，承载架（2）固定夹持模块上，正对低温管道的喷吹嘴（1）连接于脉冲阀（3）上；脉冲阀（3）与流通有高温气流的导管（12）连接；温度传感器（4）设置于承载架（2）上，通过温度传感器（4）的温度，启、闭脉冲阀（3）。
3.根据权利要求1所述的一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置，其特征在于：凿冰模块包括环形凿冰锥（5），环形凿冰锥（5）活动适配于环形气腔（6）中，环形气腔6套装于低温管道的外壁上，环形气腔（6）套装于低温管道的外壁上环形凿冰锥（5）的大端与环形气腔（6）的腔体共同构成封闭的密封空腔，且密封空腔中填充有气体；环形气腔（6）的壁面上分别设置有用于对环形气腔（6）中气体进行加热、冷却的额热源接受端（7）、冷源接受端（8）；环形凿冰锥（5）的一侧固定有第一环形直角齿轮（21），相对于该第一环形直角齿轮（21）的正面可进行联动的设置有第二环形直角齿轮22，第二环形直角齿轮(22)转接于环形气腔（6）上；第二环形直角齿轮（22）与电动机（24）传动连接，第二环形直角齿轮（22）上预留有供环形凿冰锥5穿过的环形孔（23）。
4.根据权利要求1至3中任意一项中所述的一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置，其特征在于：冷源接受端（8）上连接有第一管路（9）连接，第一管路（9）的自由端与承载架（2）上安装的抽风机（10）连接；热源接受端（7）上连接有第二管路（11），第二管路（11）与与导管（12）连接，导管（12）的自由端与蒸汽锅炉（13）连接。
5.根据权利要求1所述的一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置，其特征在于：夹持模块包括主板（14），主板（14）的的两端铰接有用于对低温管道环抱的抱板（15），两抱板（15）连接处设有锁扣；抱板（15）上转接有多个滚轮（20），且抱板（15）上安装有用于驱动滚轮（20）在低温管道上移动的伺服电机。
6.根据权利要求5所述的一种自适应多频凿冰吹扫式低温管道除霜装置，其特征在于：锁扣包括链条（16），两抱板（15）连接处铺设有链条（16），链条（16）的一端与翻转架（17）的架体铰接，链条（16）一端与翻转架（17）铰接，翻转架（17）铰接于抱板（15）上，且翻转架（17）上设有用于将翻转架（17）锁定于抱板（15）上的限位螺栓（18）；另一抱板（15）上设置有多个卡槽（19），链条（16）上设置的多个卡柱与卡槽（19）相适配。
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