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一种输油管道加热方法和系统与流程

文档序号:24936606发布日期:2021-05-04 11:28
一种输油管道加热方法和系统与流程

本发明涉及石油化工领域,特别涉及一种输油管道加热方法和系统。



背景技术:

原油和重质油由于常温下黏度高,一般需要通过降黏才能在输油管道中进行输送。降黏比较常用的方法主要是加热或伴热,比如:通过换热器(燃气或燃油水套炉)将输送介质加热到一定温度后送入集输管道,或者,在集输管道上敷设电加热线缆或增加伴热蒸汽管线来对输油管道以及输送介质进行加热。

发明人经过研究发现,上述的降黏技术方案至少存在以下缺陷:

现有技术中的降黏采用了热传导或/和对流传热的方式,这种方式下,换热器所对应的位置为温度最高点,油品在其输送过程中温度会不断下降,这样,油品的黏度会在温度较低的位置再度升高,从而导致输送管道的输送阻力过大,从而影响输油管道的输送效能。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。



技术实现要素:

本发明的目的在于实现通过对输油管道均匀加热来提高对输送管道内油品降黏的效果。

本发明提供了一种输油管道加热方法,包括步骤:

s11、判断所述输油管道内传输介质的极性分子是否处于预设比例区间,如果否,将所述输油管道内传输介质的极性分子调节至预设比例;

s12、通过设于所述输油管道的微波管和波导管,在所述输油管道内发送用于激发所述极性分子产生热量的电磁波;

s13、采集所述传输介质的温度数据,并以所述温度数据为参数,根据预设算法生成所述微波管的控制指令;所述预设算法用于控制所述微波管的电磁功率密度,以使所述传输介质的温度处于预设区间。

在本发明实施例的另一面,还提供了一种输油管道加热系统,包括:

介质配比装置,用于判断所述输油管道内传输介质的极性分子是否处于预设比例区间,如果否,将所述输油管道内传输介质的极性分子调节至预设比例;

设于所述输油管道的加热装置包括直流电源、微波管和波导管;与所述直流电源连接的微波管用于将电流转换为电磁波;设于与所述输油管道内且与所述微波管连接的微波管通过发射天线向所述输油管道内发送用于激发所述极性分子产生热量的电磁波;所述直流电源可通过交流电源整流获得;

处理装置,用于以所述温度数据为参数,根据预设算法生成用于控制所述微波管的电磁功率密度的控制指令,以使所述传输介质的温度处于预设区间。

在本发明中,所述预设算法还用于控制述微波管的启动时间。

在本发明中,所述将所述输油管道内传输介质的极性分子调节至预设比例,包括:

在所述传输介质中加入极性分子杂质。

在本发明中,所述极性分子杂质包括水分子。

在本发明中,所述发射天线包括线极化天线或圆极化天线。

在本发明中,所述传输介质包括石油。

在本发明中,所述温度数据通过设于所述输油管道内的温度传感器采集获得。

在本发明中,所述微波管和波导管均包括多个。

在本发明中,所述输油管道的材质为金属,所述输油管道的接头采用金属材料屏蔽。

在本发明中,还包括所述输油管道和所述波导管共用的高频接地装置;

所述高频接地装置包括:在管道的阴极保护直流电源的出口和所述输油管道之间串联阻波电感,对地并联高频电容。

与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

本发明首先判断输油管道内的传输介质的极性分子的比例是否能够用于微波加热;然后再通过微波管和波导管来在输油管道内对传输介质进行加热;本发明中采用了微波加热的方式来直接对输油管道的内部物料进行加热,因此可以均匀地将长距离范围内的输油管道的温度控制在一个稳定的温度区间范围内,从而提高了输油管道内传输介质的降黏效果,避免了传输介质因温度降低造成的黏度回升;由于本发明实施例中可以对输油管道中的加热温度进行控制,所以还可以避免加热时温度过高造成的能源浪费,进而也就降低了对输油管道的降黏时的能耗。

上述说明仅为本发明技术方案的概述,为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施,同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂,以下列举一个或多个优选实施例,并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1是本发明中所述输油管道加热方法的步骤图;

图2是本发明中所述输油管道加热系统的结构示意图;

图3是本发明中所述高频接地装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细描述,但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示,否则在整个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分,而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中,为了描述的方便,可以使用空间相对术语,诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等,来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是,空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如,如果在图中的物件被翻转,则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此,示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的说明。

在本文中,术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位,并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之,在一些实施例中,术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

为了实现对输油管道均匀加热,以高对输送管道内油品降黏的效果,参考图1和图2,本发明实施例提供了一种输油管道加热方法,包括步骤:

s11、判断所述输油管道内传输介质的极性分子是否处于预设比例区间,如果否,将所述输油管道内传输介质的极性分子调节至预设比例;

本发明实施例的核心发明思路是,基于微波加热的加热原理,需要加热对象具有一定比例的极性分子才能起到有效加热的效果;为此,在本发明实施中,首先需要确认一下输油管道内传输介质的极性分子是否处于预设比例区间,如果传输介质的极性分子过少,那么,就需要将输油管道内传输介质的极性分子调节至预设比例;具体来说,比较方便的方式可以是通过在输油管道内加水的方式来提高传输介质中水分子的比例,此外,也可以是增加其他杂质的方式,只要能够增加极性分子的比例即可。

本发明实施例中的输油管道应当为金属材质或是内壁为金属材质以适于将电磁波(微波)限制在其中并使电磁波可以沿输油管道传输,以实现长距离的加热。

进一步的,为了防止电磁波的微波泄漏损失和危害,本发明实施例中,还在输油管道的接头等部位使用金属材料进行了屏蔽。

s12、通过设于所述输油管道的微波管和波导管,在所述输油管道内发送用于激发所述极性分子产生热量的电磁波;

本发明实施例是通过电磁波来对输油管道内的传输介质进行用于加热,因此,输油管道的加热系统需要包括有直流电源、微波管和波导管;用于为微波管供电的电源可以为直流电源,微波管与波导管连接,通过设于输油管道的加热孔,波导管的发射天线将电磁波发送至输油管道内,以对输油管道内的传输介质进行加热;所述直流电源一般的可以由交流电源整流获得。

在实际应用中,本发明实施例中的发射天线可以是线极化天线或圆极化天线等。

在本发明实施例中,还可以通过设有多个微波管和波导管的方式来提高加热效率;通过多个波导管的发射天线构成天线阵列,来同时对对输油管道内的传输介质进行微波加热。

进一步的,在本发明实施例中,由直流电源、微波管和波导管构成的加热装置还可以设有多个,对应的,输油管道可以划分为多个分段,每个分段设有用于连接加热装置的加热口,每个加热装置负责对与其对应的输油管道的分段进行加热,这样,通过每个一个预设长度设有一个加热装置,就可以实现输油管道的全管路的加热降黏。

s13、采集所述传输介质的温度数据,并以所述温度数据为参数,根据预设算法生成用于控制所述微波管的电磁功率密度的控制指令,以使所述传输介质的温度处于预设区间。

在实际应用中,可以通过在输油管道设有温度传感器的方式来获取传输介质的温度数据;

本发明实施例中的处理装置可以是处理芯片或是可编程逻辑控制器等具有处理功能的单元,处理装置可以根据预设的算法来控制微波管的启闭以及其所输出的电磁功率密度的大小;具体方式可以是通过控制指令来控制直流电源的开关和输出功率来间接控制微波管的输出。

一般来说,可以与设于各合理的温度区间来作为对输油管道中石油降黏的温度取值;当温度传感器的温度数据大于该预设区间的时候,可以通过减小直流电源的输出的方式来减小微波管的电磁功率密度,以达到降温的目的;同理,当温度传感器的温度数据小于该预设区间的时候,可以通过增大直流电源的输出的方式来加大微波管的电磁功率密度,以达到升温的目的;这样就可以使输油管道中的石油稳定的保持在一个合理的温度区间,既不会因为温度过低导致黏度过高,也不会因为温度过高造成能源的浪费,从而达到效能的最佳平衡。

在实际应用中,温度区间中阈值的确定可以根据物料的性质和环境温度的实际情况,由本领域技术人员根据其经验或是实验结果来设定,在此并不做具体的限定。

进一步的,在本发明中,还可以包括高频接地装置,该高频接地装置为输油管道和波导管所共用,避免高频加热电磁波干扰其他系统工作;其具体结构如图3所示,可以是:

在阴极保护直流电源的出口和所述输油管道01之间串联阻波电感41,对地并联高频电容42。

需要说明的是,本发明实施例中的高频接地装置需要直接与所述输油管道01的金属部分接触连接,将所述输油管道01的3pe保护层11高频接地、保证阴极保护直流电源或地电位检测装置工作正常。

由上可知,本发明实施例中的接地装置不需要改变原有输送管道的接地方式,只需要增设简单的高频接地装置即可。通常油气管道需要采用阴极保护,设置阴极保护直流电源并有管道直流电位检测装置,管道直流电位一般为-1.0v左右。本发明实施例中,只需要在阴极保护直流电源装置出口和管道之间串联阻波电感和对地并联高频电容即可,因此本发明实施例中的接地装置不会影响原有的管道直流电位检测装置。

综上所述,本发明实施例中,可以通过在输油管道内的传输介质加入水等方式来调节输介质的极性分子的比例;然后再通过微波管和波导管来在输油管道内对传输介质进行加热;本发明中采用了微波加热的方式来直接对输油管道的内部物料进行加热,因此可以均匀地将长距离范围内的输油管道的温度控制在一个稳定的温度区间范围内,从而提高了输油管道内传输介质的降黏效果,避免了传输介质因温度降低造成的黏度回升;由于本发明实施例中可以对输油管道中的加热温度进行控制,所以还可以避免加热时温度过高造成的能源浪费,进而也就降低了对输油管道的降黏时的能耗。

在本发明实施例的另一面,如图2所示,在本发明实施例的另一面,还提供了一种输油管道加热系统,包括:

介质配比装置(图中未示出)用于将所述输油管道01内传输介质的极性分子调节至预设比例;

设于所述输油管道01的加热装置包括直流电源02、微波管03和波导管04;与所述直流电源02连接的微波管03用于将电流转换为电磁波;设于与所述输油管道01内且与所述微波管03连接的导波04管通过发射天线向所述输油管道01内发送用于激发所述极性分子产生热量的电磁波;

处理装置(图中未示出)用于以所述温度数据为参数,根据预设算法生成用于控制所述微波管03的电磁功率密度的控制指令,以使所述传输介质的温度处于预设区间。

由于本发明实施例中输油管道加热系统的工作原理和有益效果已经在图1所对应的输油管道加热方法中也进行了记载和说明,因此可以相互参照,在此就不再过多赘述。

在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不实行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用App功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以App功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以App产品的形式体现出来,该计算机App产品存储在一个存储设备中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)实行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储设备包括:u盘、移动硬盘、只读存储器(rom,read-onlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)、reram、mram、pcm、nandflash,norflash,memristor、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围

在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统,装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不实行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用App功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以App功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以App产品的形式体现出来,该计算机App产品存储在一个存储设备中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)实行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储设备包括:u盘、移动硬盘、只读存储器(rom,read-onlymemory)、随机存取存储器(ram,randomaccessmemory)、reram、mram、pcm、nandflash,norflash,memristor、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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