CN212514366U - 一种保温试验管道及管道保温试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种保温试验管道及管道保温试验装置，属于管道技术领域。该保温试验管道包括管道本体、加热元件、热电偶及保温结构。加热元件的一端设置于管道本体内并用于加热用于管道本体的环形腔室内流动的导热油，搅拌器设置于管道本体的底部和/或侧向，热电偶沿管道本体的轴向和/或径向设置于管道本体的外壁与保温结构之间，保温结构设置于所述管道本体的外壁。上述保温试验管道以导热油为加热介质，并辅以搅拌器的管道保温试验装置，可以使整个测试管道获得均匀的温度场。管道保温试验装置能有效克服现有管内温度不均匀的不足，进而改善试验装置的误差导致试验数据不准确，不能准确客观地模拟真实工程应用场景的问题。

Description

一种保温试验管道及管道保温试验装置

技术领域

本实用新型涉及管道技术领域，具体而言，涉及一种保温试验管道及管道保温试验装置。

背景技术

随着节能环保意识的增强，炼化企业对工艺管道和蒸汽管道的节能降耗越来越重视，对保温工程的管理、保温效果和经济性提出了更高、更精细化的要求。许多保温工程施工前都在实验室搭建管道保温试验装置模拟真实工程应用场景，通过试验数据验证保温工程设计方案是否经济合理。此外，管道保温试验装置可以全面研究不同的保温材料、保温结构、保温厚度对保温性能的影响。

现有的管道保温试验装置采用碳钢或不锈钢管道，管内使用法兰管式电加热元件加热筒体内部空气升温。由测温元件、固态继电器和温度调节器组成测量、控制、调节回路。在电加热过程中测温元件将管壁温度电信号送至温度调节器放大，与设定温度值进行比较，显示测量温度值，同时输出信号到固态继电器输入端，从而控制加热器，使控制柜具有良好的控制精度和调节特性。

由于管道内部加热管分布不均匀以及管内空气自然对流的影响，导致试验管道表面温度不均匀。具体表现为：管道轴向，中间部位温度大于首末两端温度；管道径向，上半部分温度大于下半部分温度。以DN300的试验管道加热到350℃为例，试验管道中间部位比首末两端温度高50-80℃；上半部分温度比下半部分温度高15-20℃。试验装置的误差导致试验数据不准确，不能准确客观地模拟真实工程应用场景。

鉴于此，特提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种保温试验管道和管道保温试验装置，以克服上述问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种保温试验管道，包括管道本体、加热元件、搅拌器、热电偶及保温结构。

管道本体具有密闭的环形腔室，加热元件的一端设置于管道本体内并用于加热用于在环形腔室内流动的导热油，搅拌器设置于管道本体的底部和/或侧向，热电偶沿管道本体的轴向和/或径向设置于管道本体的外壁与保温结构之间，保温结构设置于管道本体的外壁。

在可选的实施方式中，沿管道本体的径向，管道本体的首尾两端以及中部的外壁均每隔45-180°，优选90°铺敷1个热电偶。

第二方面，本实用新型实施例提供一种管道保温试验装置，包括如前述实施方式任一项的保温试验管道以及导热油系统。

导热油系统包括储油罐、注油管线和回油管线。

保温试验管道设有注油口和回油口，注油口与储油罐通过注油管线连通，回油口与储油罐通过回油管线连通。

在可选的实施方式中，储油罐的体积设置为不小于整套管道保温试验装置中导热油总量的1.2倍。

在可选的实施方式中，导热油系统还包括油泵。

注油管线包括第一注油管线和第二注油管线，第一注油管线的两端分别与储油罐和油泵连通，第二注油管线的两端分别与储油罐和注油口连通。

回油管线包括第一回油管线和第二回油管线，第一回油管线的两端分别与回油口和油泵连通，第二回油管线的两端分别与油泵和储油罐连通。

在可选的实施方式中，管道保温试验装置还包括第一注油管线阀门、第二注油管线阀门、第一回油管线阀门和第二回油管线阀门。

第一注油管线阀门和第二注油管线阀门分别设置于第一注油管线和第二注油管线上，第一回油管线阀门和第二回油管线阀门分别设置于第一回油管线和第二回油管线上。

在可选的实施方式中，导热油系统还包括膨胀罐、膨胀管线、油气分离器以及循环泵。

保温试验管道还设有溢油口，膨胀管线的两端分别与溢油口和膨胀罐连通，膨胀罐与油气分离器双向连通，油循环泵的两端分别与油气分离器及储油罐连通。

在可选的实施方式中，膨胀罐的体积不小于保温试验管道和膨胀管线在充满条件下的导热油在最高工作温度下因受热膨胀而增加体积的1.3倍。

在可选的实施方式中，膨胀罐和储油罐均设有低压惰性气体保护装置。

在可选的实施方式中，管道保温试验装置还包括温度控制调节系统。

温度控制调节系统包括温度调节器和固态继电器输入端，热电偶与温度调节器电信号连接以将保温试验管道的管壁的温度传输至温度调节器，固态继电器输入端与加热元件电信号连接以通过电信号控制加热元件的加热状态。

本实用新型实施例的有益效果包括：

保温试验管道以导热油为加热介质，并辅以搅拌器的管道保温试验装置，以使整个测试管道获得均匀的温度场。

包括上述保温试验管道的管道保温试验装置，能够有效克服现有管道保温试验装置存在的管内温度不均匀的不足，进而改善试验装置的误差导致试验数据不准确，不能准确客观地模拟真实工程应用场景的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的管道保温试验装置的结构示意图。

图标：100-温度控制调节系统；200-保温试验管道；300-导热油系统；201-管道本体；202-导热油；203-加热元件；204-搅拌器；205-保温结构；206-热电偶；301-膨胀罐；302-储油罐；303-油气分离器；304-循环泵；305-油泵；309-第一注油管线阀门；310-第二注油管线阀门；311-第一回油管线阀门；312-第二回油管线阀门；306-膨胀管线；307-注油管线；308-回油管线。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种保温试验管道200，其包括管道本体201、加热元件203、搅拌器204、热电偶206及保温结构205。

管道本体201具有密闭的环形腔室，加热元件203的一端设置于管道本体201内并用于加热用于在管道本体201的环形腔室内流动的导热油202，搅拌器204设置于管道本体201的底部和/或侧向，保温结构205设置于管道本体201的外壁。

导热油202在管道本体201中被加热元件203加热到指定温度后保持温度稳定，搅拌器204对管道本体201内部导热油202进行搅拌，从而使管内导热油202温度更均匀，并防止沉积物聚集。加热元件203集成在试验管道内部，受环境温度影响小，试验管道温度平稳，可以做到信号实时反馈，响应时间短。

作为可选地，管道本体201的管径可以是DN15-DN1000，材质可以是碳钢和不锈钢材质，优选不锈钢材质。

搅拌器204的数量至少为1个，优选在管道本体201的底部和侧向各布置一个搅拌器204。

进一步地，为了保证管道本体201中随时能够充满热油，管道本体201内还可以安装液位变送器，以显示管道内部液位水平。

作为可选地，上述导热油202可包括矿物油型和高温合成型。导热油202在常压液相下，可以加热到350℃，提供常温至350℃的实验条件。个别高温合成型导热油202可加热至400℃。

在可选的实施方式中，热电偶206沿管道本体201的轴向和/或径向设置于管道本体201的外壁与保温结构205之间，从而可随时采集管道的外壁温度。

热电偶206的数量至少为1个。

在可选的实施方式中，当热电偶206的数量为多个时，可以是沿管道本体201的径向，管道本体201的首尾两端以及中部的外壁均每隔45-180°，优选90°铺敷1个热电偶206，从而以全面准确地获取管道本体201的外壁温度。

较佳地，导热油202在长期使用过程中后，由于高温的作用会发生热裂解或聚合反应；另外，导热油202与空气中的氧接触也会发生反应。上述原因会使导热油202的残炭、酸值、闪点、粘度等指标发生变化，在使用过程中，可以加入导热油202修复剂或增寿剂达到延长导热油202使用寿命的目的。

承上，保温试验管道200以导热油202为加热介质，并辅以搅拌器204的管道保温试验装置，以使整个测试管道获得均匀的温度场。

实施例二

请继续参照图1，本实施例提供一种管道保温试验装置，其包括实施例一提供的保温试验管道200以及导热油系统300。

其中，导热油系统300包括储油罐302、注油管线307和回油管线308。

在管道保温试验装置中，储油罐302作为导热油202的储存设备，用于实验前后储存整套装置的导热油202。储油罐302的体积优选设置为不小于整套试验装置中导热油202总量的1.2倍。此外，储油罐302还可设置液位计、放空口、放净口及惰性气体保护接口(图未示)。

保温试验管道200设有注油口和回油口，注油口与储油罐302通过注油管线307连通，回油口与储油罐302通过回油管线308连通。

在可选的实施方式中，导热油系统300还包括油泵305。

注油管线307包括第一注油管线和第二注油管线，第一注油管线的两端分别与储油罐302和油泵305连通，第二注油管线的两端分别与储油罐302和注油口连通。

回油管线308包括第一回油管线和第二回油管线，第一回油管线的两端分别与回油口和油泵305连通，第二回油管线的两端分别与油泵305和储油罐302连通。

在可选的实施方式中，管道保温试验装置还包括第一注油管线阀门309、第二注油管线阀门310、第一回油管线阀门311和第二回油管线阀门312。

第一注油管线阀门309和第二注油管线阀门310分别设置于第一注油管线和第二注油管线上，第一回油管线阀门311和第二回油管线阀门312分别设置于第一回油管线和第二回油管线上。

在管道保温试验开始时，第一回油管线阀门311和第二回油管线阀门312关闭，第一注油管线阀门309和第二注油管线阀门310开启，导热油202通过油泵305经由第一注油管线和第二注油管线从储油罐302进入管道本体201中。试验结束后，第一注油管线阀门309和第二注油管线阀门310关闭，第一回油管线阀门311和第二回油管线阀门312开启，导热油202通过油泵305经由第一回油管线阀门311和第二回油管线阀门312从管道本体201进入储油罐302。

在可选地实施方式中，管道本体201、膨胀罐301和储油罐302均可设置液位计及液位报警装置，其中，液位计可以是玻璃板式液位计。

在可选地实施方式中，管道保温试验装置还可设置热油冷却系统，以满足升温后需要快速降温的试验需求。热油冷却系统位于回油管线308的第一回油管线或第二回油管线上，可以用循环水作为冷却介质。

在可选的实施方式中，导热油系统300还可包括膨胀罐301、膨胀管线306、油气分离器303以及循环泵304。

保温试验管道200还设有溢油口，膨胀管线306的两端分别与溢油口和膨胀罐301连通，膨胀罐301与油气分离器303双向连通，油循环泵304的两端分别与油气分离器及储油罐302连通。

导热油202在升温过程中随温度逐渐增高，体积发生膨胀，膨胀后多余的导热油202经溢油口由管道本体201溢出，经由膨胀管线306进入膨胀罐301进行储存。膨胀罐301的位置优选位于整套装置的最高点，膨胀罐301中的油可经油气分离器303由循环泵304注入储油罐302循环使用。

在可选的实施方式中，膨胀罐301的体积不小于保温试验管道200和膨胀管线306在充满条件下的导热油202在最高工作温度下因受热膨胀而增加体积的1.3倍。

在可选的实施方式中，膨胀罐301设有液位计、放空口、放净口、安全泄压口及惰性气体保护接口。

油气分离器303用于分离导热油202中的气体，此气体被分离后进入膨胀罐301。当膨胀罐301压力较高时通过顶部的安全阀排出。

在可选的实施方式中，膨胀罐301和储油罐302均设有低压惰性气体保护装置，该低压惰性气体保护装置可设置于膨胀罐301和储油罐302的上部，以使导热油202使用寿命更长，尽可能减少潜在的氧化。

优选地，惰性气体为氮气。

进一步地，管道保温试验装置还可包括温度控制调节系统100。

温度控制调节系统100包括温度调节器和固态继电器输入端，热电偶206与温度调节器电信号连接以将保温试验管道200的管壁的温度传输至温度调节器，固态继电器输入端与加热元件203电信号连接以通过电信号控制加热元件203的加热状态。

热电偶206将管壁温度电信号送至温度控制调节系统100的温度调节器放大，与设定温度值进行比较，显示测量温度值，同时输出信号到固态继电器输入端，从而控制加热元件203。待试验管道保温结构205外表面温度逐渐升温并保持稳定后，可用仪器测试保温结构205外表面温度和热流损失，计算评估保温效果。

作为可选地，温度控制调节系统100可采用数显温控仪表，运用PID自整定智能控温技术。温度控制调节过程快而稳定，控制精度可达±1℃，杜绝温度超前和滞后现象，自动控制防止温度漂移。

承上所述，本申请提供的管道保温试验装置的使用原理包括：

在管道保温试验开始时，第一回油管线阀门311和第二回油管线阀门312关闭，第一注油管线阀门309和第二注油管线阀门310开启，导热油202通过油泵305经由第一注油管线和第二注油管线从储油罐302进入管道本体201中。管道本体201设置液位计以显示管道内部液位水平，导热油202在管道本体201中被电加热元件203加热到指定温度后保持温度稳定，搅拌器204对管道本体201内部导热油202进行搅拌，从而使管内导热油温度更均匀，并防止沉积物聚集。管道本体201的轴向和径向外壁铺敷热电偶206随时采集管道的外壁温度，将管壁温度电信号送至温度控制调节系统100的温度调节器放大，与设定温度值进行比较，显示测量温度值，同时输出信号到固态继电器输入端，从而控制加热元件203。待试验管道保温结构外表面温度逐渐升温并保持稳定后，可用仪器测试保温结构外表面温度和热流损失，计算评估保温效果。试验结束后，第一注油管线阀门309和第二注油管线阀门310关闭，第一回油管线阀门311和第二回油管线阀门312开启，导热油202通过油泵305经由第一回油管线阀门311和第二回油管线阀门312从管道本体201进入储油罐302。

导热油202在升温过程中随温度逐渐增高，体积发生膨胀，膨胀后多余的导热油202经溢油口由管道本体201溢出，经由膨胀管线306进入膨胀罐301进行储存。膨胀罐301的位置优选位于整套装置的最高点，膨胀罐301中的油可经油气分离器303由循环泵304注入储油罐302循环使用。

本申请提供的管道保温试验装置以导热油202为加热介质，并辅以搅拌器204，可以使整个测试管道获得一个均匀的温度场。以DN300的试验管道加热到350℃为例，试验管道中间部位比首末两端温度高5℃；上半部分温度比下半部分温度高3℃，可以准确客观地在实验室模拟真实工程应用场景，以验证保温工程设计方案是否经济合理。此外，该管道保温试验装置可以准确全面研究不同的保温材料、保温结构205以及保温厚度对保温性能的影响。

并且，以导热油202为加热介质的管道保温试验装置，导热油202加热装置集成在试验管道内部，受环境温度影响小，试验管道温度平稳，温度控制调节过程快而稳定，可以做到信号实时反馈，响应时间短，控制精度可达±1℃，杜绝温度超前和滞后现象，自动控制防止温度漂移。

综上所述，本实用新型提供的保温试验管道200以导热油202为加热介质，并辅以搅拌器204的管道保温试验装置，以使整个测试管道获得均匀的温度场。包括上述保温试验管道200的管道保温试验装置，能够有效克服现有管道保温试验装置存在的管内温度不均匀的不足，进而改善试验装置的误差导致试验数据不准确，不能准确客观地模拟真实工程应用场景的问题。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种保温试验管道，其特征在于，包括管道本体、加热元件、搅拌器、热电偶及保温结构；

所述管道本体具有密闭的环形腔室，所述加热元件的一端设置于所述管道本体内并用于加热用于在所述环形腔室内流动的导热油，所述搅拌器设置于所述管道本体的底部和/或侧向，所述热电偶沿所述管道本体的轴向和/或径向设置于所述管道本体的外壁与所述保温结构之间，所述保温结构设置于所述管道本体的外壁。

2.根据权利要求1所述的保温试验管道，其特征在于，沿所述管道本体的径向，所述管道本体的首尾两端以及中部的外壁均每隔45-180°铺敷1个所述热电偶。

3.一种管道保温试验装置，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的保温试验管道以及导热油系统；

所述导热油系统包括储油罐、注油管线和回油管线；

所述保温试验管道设有注油口和回油口，所述注油口与所述储油罐通过所述注油管线连通，所述回油口与所述储油罐通过所述回油管线连通。

4.根据权利要求3所述的管道保温试验装置，其特征在于，所述储油罐的体积设置为不小于整套所述管道保温试验装置中导热油总量的1.2倍。

5.根据权利要求3所述的管道保温试验装置，其特征在于，所述导热油系统还包括油泵；

所述注油管线包括第一注油管线和第二注油管线，所述第一注油管线的两端分别与所述储油罐和所述油泵连通，所述第二注油管线的两端分别与所述储油罐和所述注油口连通；

所述回油管线包括第一回油管线和第二回油管线，所述第一回油管线的两端分别与所述回油口和所述油泵连通，所述第二回油管线的两端分别与所述油泵和所述储油罐连通。

6.根据权利要求5所述的管道保温试验装置，其特征在于，所述管道保温试验装置还包括第一注油管线阀门、第二注油管线阀门、第一回油管线阀门和第二回油管线阀门；

所述第一注油管线阀门和所述第二注油管线阀门分别设置于所述第一注油管线和所述第二注油管线上，所述第一回油管线阀门和所述第二回油管线阀门分别设置于所述第一回油管线和所述第二回油管线上。

7.根据权利要求6所述的管道保温试验装置，其特征在于，所述导热油系统还包括膨胀罐、膨胀管线、油气分离器以及循环泵；

所述保温试验管道还设有溢油口，所述膨胀管线的两端分别与所述溢油口和所述膨胀罐连通，所述膨胀罐与所述油气分离器双向连通，所述油所述循环泵的两端分别与所述油气分离器及所述储油罐连通。

8.根据权利要求7所述的管道保温试验装置，其特征在于，所述膨胀罐的体积不小于所述保温试验管道和所述膨胀管线在充满条件下的导热油在最高工作温度下因受热膨胀而增加体积的1.3倍。

9.根据权利要求7所述的管道保温试验装置，其特征在于，所述膨胀罐和所述储油罐均设有低压惰性气体保护装置。

10.根据权利要求5-9任一项所述的管道保温试验装置，其特征在于，所述管道保温试验装置还包括温度控制调节系统；

所述温度控制调节系统包括温度调节器和固态继电器输入端，保温试验管道的热电偶与所述温度调节器电信号连接以将所述保温试验管道的管壁的温度传输至所述温度调节器，所述固态继电器输入端与所述加热元件电信号连接以通过电信号控制加热元件的加热状态。

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