CN220623184U - 用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于天然气运输管道加热技术领域，具体公开了一种用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，包括壳体、能量转换单元、两台发电机、四通管、发热装置，能量转换单元包括能量输入组件以及两个能量输出组件；能量输入组件包括叶轮、主动轴和主动锥齿轮，所述主动轴与所述四通管同轴转动连接，叶轮和主动锥齿轮分别连接在主动轴的两端，且所述叶轮位于四通管的外侧；能量输出组件包括从动轴、从动锥齿轮，从动锥齿轮与所述主动锥齿轮相互啮合，所述从动轴与所述四通管同轴转动连接，从动轴与所述发电机的输出轴同轴连接；发电机与所述发热装置电连接，用于对发热装置提供电能。本实用新型能够有效利用压能，节约能源。

Description

用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置

技术领域

本实用新型涉及天然气运输管道加热技术领域，具体涉及一种用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置。

背景技术

在天然气管道运输过程中，在一定压力温度条件下，天然气会与管道中的液态水形成天然气水合物。这些天然气水合物会在运输管道中堆积并造成运输管道阻塞，严重时甚至影响管道运输。

现目前抑制水合物形成的主要方法有：加热法，脱水法，抑制剂投放等。加热法相对于脱水法和抑制剂投放更加方便且经济。天然气在管道运输中，加热法常限制于发热装置供电问题，从而不能广泛投入使用于天然气管道运输中，而且加热法通常采用管道外部加热。天然气管道运输时采用高压输送，再经过中转站降压处理后供用户使用。在此过程中会造成压能的损耗而没能得到利用，因此可将一部分压能利用起来为发热装置提供电能，既可以节约能源，又可以为运输管道中的气体加热，抑制水合物的形成。

实用新型内容

本实用新型提供了一种用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，目的在于能够有效利用压能，节约能源。

本实用新型通过下述技术方案实现：用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，包括壳体、能量转换单元、两台发电机、安装在壳体内的四通管、安装在四通管出气端的发热装置，所述发电机安装在所述壳体上；

所述能量转换单元包括安装在四通管进气端的能量输入组件以及两个对称设置在四通管两侧的能量输出组件；

所述能量输入组件包括叶轮、主动轴和主动锥齿轮，所述主动轴与所述四通管同轴转动连接，叶轮和主动锥齿轮分别连接在主动轴的两端，且所述叶轮位于四通管的外侧；

所述能量输出组件包括从动轴、从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮相互啮合，所述从动轴与所述四通管同轴转动连接，所述从动轴与所述发电机的输出轴同轴连接；

所述发电机与所述发热装置电连接，用于对发热装置提供电能。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本方案中通过能量输入组件驱动两个能量输出组件转动，即可带动发电机的输出轴转动，从而带动发电机发电。而本方案中的能量输入组件包括叶轮、主动轴和主动锥齿轮，能量输出组件包括从动轴、从动锥齿轮，这样在天然气管道运输过程中，管道的高速气流能够带动叶轮转动，叶轮带动时主动轴转动，通过主动锥齿轮和从动锥齿轮相互啮合传动将动能分别传递到上下两个从动轴，两个从动轴分别通过带动发电机发电，这样能够有效利用天然气管道内的压能，为发电机提供动能，节约能源，且发电机的电能能够输送给发热装置，加热管道中的气体，防止形成天然气水合物，从而避免出现形成天然气水合物而在运输管道中堆积并造成运输管道阻塞的情况。

本方案中的能量转换单元既可以同时带动两台发电机发电，以增加发电功率，同时还可以为发热装置提供管道内部支撑，且采用四通管可减小气体的流阻。

进一步，所述主动轴的外侧同轴设置有主动轴套环和主动轴端盖，所述主动轴套环位于所述四通管内且与所述四通管的内壁贴合，所述主动轴端盖与所述四通管的端部以及主动轴套环的端部连接，所述主动轴与所述主动轴端盖之间设有主动轴密封圈。

进一步，所述从动轴外侧同轴设置有从动轴套杯和从动轴端盖，所述从动轴套杯位于四通管内壁且与四通管内壁贴合，所述从动轴端盖与所述四通管的端部以及从动轴套杯的端部连接，所述从动轴与所述从动轴端盖之间设有从动轴密封圈。如此设置能够使从动轴与四通管实现顺利的转动连接，能够对从动轴起到安装限位的作用，且从动轴密封圈能够起到加强从动轴与从动轴端盖之间的密封性。

进一步，所述从动轴与所述发电机的输出轴之间通过联轴器连接。

进一步，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体同轴可拆卸连接，第一壳体与第二壳体之间设有壳体密封环。如此设置能够提高第一壳体和第二壳体所组成的空间的密封性。

进一步，所述发热装置包括吸热壳和红外线发热管，所述吸热壳的一端为封闭端，吸热壳的另一端连接有吸热壳端盖，所述吸热壳端盖和吸热壳与所述四通管连接，所述红外线发热管位于所述吸热壳内部，所述发电机与所述红外线发热管通过导线连接。

进一步，所述发热装置还包括散热片，所述散热片设有多个，多个散热片沿吸热壳的周向分布，且散热片与天然气输送方向相平行。通过散热片增大换热面积加快与气体的换热，从而提高对气体的加热效率。

进一步，所述吸热壳内部喷涂有红外辐射涂层。本方案能够通过红外辐射涂层加强对红外线的吸收，增加吸热壳的吸热和热交换能力。

进一步，所述吸热壳端盖与所述吸热壳之间设有隔热密封垫。隔热密封垫能够在吸热壳与吸热壳端盖之间起密封和隔热作用。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型将红外发热管设置在吸热壳内部，加热是通过吸热壳壁面直接吸收红外线对其壳体进行加热，红外线发热管不存在中间空气传递介质的损耗，而且该装置采用了散热片增大了装置的换热面积，相比传统的外管壁加热换热效率更高，加热效果更好，内部加热可有效避免了水合物的生成。

(2)本实用新型采用四通管作为能量装置的连接桥梁，能量转换单元采用了一个能量输入组件和两个对称设置在四通管两侧的能量输出组件，即一个主动轴输入，两个从动轴输出的对称性结构，该形式的能量转换单元可以为发热装置提供安装固定支架，并且对称性的结构可以增强整个装置的稳定性，且能够同时为两台发电机提供动能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置实施例的截面局部剖视图；

图2为本实用新型用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置实施例中能量转换单元、发热装置和四通管之间的连接示意图；

图3为图2中C处的局部放大图；

图4为图1中壳体在A-A处的剖视图；

图5为图4中B-B处的剖视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

四通管1；能量输入组件2、叶轮201、主动轴202、主动锥齿轮203；发热装置3、吸热壳301、红外线发热管302、散热片303；吸热壳端盖4、线孔401；隔热密封垫5；能量输出组件6、从动轴601、从动锥齿轮602；主动轴套环7；主动轴端盖8、主动轴密封圈801；第一壳体9、第二壳体10；发电机11、联轴器12、挡环13、从动轴套杯15、从动轴端盖16、从动轴密封圈17、壳体密封环18、密封条19。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

如图1-图3所示，本实施例提供了用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，包括壳体、能量转换单元、两台发电机、安装在壳体内的四通管、安装在四通管出气端的发热装置，发电机安装在壳体上；

本实施例中四通管的进气端和出气端分别位于其左部和右部，能量转换单元包括安装在四通管进气端的能量输入组件以及两个对称设置在四通管两侧的能量输出组件，即本实施例中能量输出组件分别对称设置在四通管的上部和下部。

四通管的上部和下部管道分别插入壳体的顶部和底部，且四通管的上部和下部与壳体之间设有壳体密封环18，结合图4和图5所示，本实施例中壳体包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体同轴可拆卸连接，且第一壳体与第二壳体之间设有壳体密封环18，且第一壳体与第二壳体之间采用螺栓连接，第一壳体和第二壳体连接处设有密封槽，壳体密封环18安装在密封槽中并用螺栓连接挤壳体密封环18进行密封，第一壳体和第二壳体内部有用于定位四通管的台阶，四通管与第一壳体和第二壳体之间通过密封条19进行密封，发电机安装在上壳体和下壳体外部，并通过螺栓连接。

能量输入组件包括叶轮201、主动轴202和主动锥齿轮，主动轴202与四通管的左部同轴转动连接，叶轮201和主动锥齿轮分别连接在主动轴202的两端，且叶轮201位于四通管的外侧。

两个能量输出组件均包括从动轴601、从动锥齿轮，从动锥齿轮与主动锥齿轮相互啮合，从动轴601与四通管的上部和下部同轴转动连接，从动轴601与发电机的输出轴之间通过联轴器12同轴连接。

本实施例中主动轴202的外侧同轴设置有主动轴202套环和主动轴202端盖，主动轴202套环位于四通管内且与四通管的内壁贴合，主动轴202端盖与四通管的端部以及主动轴202套环的端部通过螺钉连接，主动轴202与主动轴202端盖之间设有主动轴202密封圈。

具体的：能量输入组件中的叶轮201通过主动轴202轴肩定位，主动轴202的安装通过轴承进行定位，主动轴202上的轴承通过轴肩、主动轴202套环和主动轴202端盖进行定位，主动轴202上的主动锥齿轮通过轴肩定位，主动轴202端盖与主动轴202套环和四通管端部通过八颗螺钉来紧固。主动轴202上的轴承设有两个，主动轴202上的两个轴承同轴依次间隔安装在主动轴202上，主动轴202通过轴承实现与四通管的转动连接配合关系。

结合图2所示，从动轴601外侧同轴设置有从动轴套杯15和从动轴端盖16，从动轴套杯15位于四通管内壁且与四通管内壁贴合，从动轴端盖16与四通管的端部以及从动轴套杯15的端部通过螺钉连接紧固，从动轴601与从动轴端盖16之间设有从动轴密封圈17。

能量输出组件中的从动轴601通过轴承进行定位，从动轴601上间隔安装有两个挡环13，从动轴601上的轴承也设有两个，两个轴承分别套在两个挡环13上，从动轴601上的轴承通过轴肩、挡环13、从动轴套杯15和从动轴端盖16进行定位。本实施例中的轴承采用脂润滑，从动锥齿轮通过轴肩定位，通过螺母来紧固，主动锥齿轮与从动锥齿轮相互啮合传递动力，其中，主动锥齿轮和从动锥齿轮之间采用脂润滑。

发电机与第一壳体和第二壳体采用螺栓连接，发电机通过联轴器12与从动轴601连接，能量转换单元将管道的压力能转化为从动轴601的机械能，从而带动发电机发电为发热装置提供电能。

本实施例中发电机与发热装置电连接，用于对发热装置提供电能。

如图2所示，发热装置包括吸热壳301和红外线发热管302，吸热壳301内部中空，且吸热壳301的一端为封闭端，吸热壳301的另一端连接有吸热壳301端盖，且吸热壳301端盖插入四通管内且与四通管螺纹连接，另外，吸热壳301端盖和吸热壳301还与四通管通过紧固件再次连接，本实施例中吸热壳301、吸热壳301端盖和四通管右端通过耐高温螺钉连接在一起。结合图3所示，本实施例中吸热壳301端盖与吸热壳301之间设有隔热密封垫。

红外线发热管302位于吸热壳301内部，且红外线发热管302的两端分别卡在吸热壳301的右壁和吸热壳301端盖上，本实施例中在吸热壳301端盖中心处开一小孔形成线孔，发电机与红外线发热管302通过导线连接，吸热壳301端盖上的线孔为红外线发热管302提供电线通路，红外线发热管302的供电线路进入壳体内部为红外线发热管302供电。

吸热壳301内部喷涂有红外辐射涂层，通过红外辐射涂层加强对红外线的吸收，增加吸热壳301的吸热和热交换能力

本实施例中发热装置还包括散热片，散热片设有多个，多个散热片沿吸热壳301的周向分布，且散热片与天然气输送方向相平行。本实施例中散热片焊接在吸热壳301上，吸热壳301吸收的热量通过热传导到散热片上，通过散热片增大换热面积加快与气体的换热，从而提高对气体的加热效率。

本实施例中所有的端盖与套杯之间和套杯与四通管之间采用密封垫片密封。

具体实施过程如下：

在天然气管道运输过程中，管道的高速气流带动叶轮201转动，叶轮201带动时主动轴202转动，通过主动锥齿轮和从动锥齿轮啮合传动将动能分别传递到上下两个从动轴601，两个从动轴601分别通过联轴器12带动发电机发电。

该能量转换单元既可以同时带动两台发电机发电，以增加发电功率，同时还可以为发热装置提供管道内部支撑，且内部采用四通管可减小气体的流阻。

发电机的电能通过稳压后输入给发热装置，发热装置通过红外线发热管302不断释放红外线，通过吸热壳301壁面的红外辐射涂层持续吸热，不断加热吸热壳301并通过吸热壳301传导在散热片上，气体流过散热片带走热量，从而持续对气体进行加热。

本实用新型中的装置采用法兰连接，即第一壳体的左端和第二壳体的右端为法兰连接端，可连接在天然气管道不同处对管道内气体进行加热。本装置采用内嵌式加热，相比传统的外壁加热增加了发热装置的换热面积从而提高加热效率，使得加热效果更好。针对含硫天然气管道运输时，该装置所有的选材都应选用抗硫材料。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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.用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，包括壳体、能量转换单元、两台发电机、安装在壳体内的四通管、安装在四通管出气端的发热装置，所述发电机安装在所述壳体上；

所述能量转换单元包括安装在四通管进气端的能量输入组件以及两个对称设置在四通管两侧的能量输出组件；

所述能量输入组件包括叶轮、主动轴和主动锥齿轮，所述主动轴与所述四通管同轴转动连接，叶轮和主动锥齿轮分别连接在主动轴的两端，且所述叶轮位于四通管的外侧；

所述能量输出组件包括从动轴、从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮相互啮合，所述从动轴与所述四通管同轴转动连接，所述从动轴与所述发电机的输出轴同轴连接；

所述发电机与所述发热装置电连接，用于对发热装置提供电能。

2.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述主动轴的外侧同轴设置有主动轴套环和主动轴端盖，所述主动轴套环位于所述四通管内且与所述四通管的内壁贴合，所述主动轴端盖与所述四通管的端部以及主动轴套环的端部连接，所述主动轴与所述主动轴端盖之间设有主动轴密封圈。

3.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述从动轴外侧同轴设置有从动轴套杯和从动轴端盖，所述从动轴套杯位于四通管内壁且与四通管内壁贴合，所述从动轴端盖与所述四通管的端部以及从动轴套杯的端部连接，所述从动轴与所述从动轴端盖之间设有从动轴密封圈。

4.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述从动轴与所述发电机的输出轴之间通过联轴器连接。

5.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体同轴可拆卸连接，第一壳体与第二壳体之间设有壳体密封环。

6.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述发热装置包括吸热壳和红外线发热管，所述吸热壳的一端为封闭端，吸热壳的另一端连接有吸热壳端盖，所述吸热壳端盖和吸热壳与所述四通管连接，所述红外线发热管位于所述吸热壳内部，所述发电机与所述红外线发热管通过导线连接。

7.根据权利要求6所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述发热装置还包括散热片，所述散热片设有多个，多个散热片沿吸热壳的周向分布，且散热片与天然气输送方向相平行。

8.根据权利要求6所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述吸热壳内部喷涂有红外辐射涂层。

9.根据权利要求6-8任一项所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述吸热壳端盖与所述吸热壳之间设有隔热密封垫。

10.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述从动轴和所述主动轴上均同轴依次连接有两个轴承。