CN217208247U - 流体加热整流接头及天然气管道水合物防治系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种流体加热整流接头及天然气管道水合物防治系统，其中系统包括输气管道和设置于输气管道上的节流阀，输气管道上设有流体加热整流接头、压力传感器和温度传感器，还包括中央控制器，以及与电源线电性连接的电源，压力传感器、温度传感器和电源均与中央控制器通讯连接，整流接头包括外筒和设置于外筒内的内芯，内芯包括沿外筒轴向设置的整流片，内芯内设有发热元件，整流片为与所述发热元件接触的导热片，发热元件具有贯穿至外筒外的电源线。采用模块化的流体加热整流接头，与现有天然气管线具有良好匹配性，可快速安装使用，且充分考虑节流阀压力调节产生的影响，防治效果更好，整体结构简洁，实施难度低。
Description
技术领域
本实用新型属于天然气输送技术领域，具体涉及一种流体加热整流接头及天然气管道水合物防治系统。
背景技术
天然气水合物是天然气与水在一定温度和压力下形成的笼状晶体化合物。水分子通过氢键结合形成具有笼形结构的孔穴，天然气分子在范德华力作用下被包络在水分子的笼形孔穴中。天然气水合物也是自然界存在的最典型的水合物类型之一。
天然气通过管道输送过程中通常采用节流阀进行压力调节，而压降很容易引起温降，进而导致输送管道内产生水合物，水合物聚集，加上环境温度较低的情况，则极易造成管线、阀口的堵塞，以及管件、设备仪表的损坏，使整个生产运输过程陷入瘫痪，严重影响天然气的正常输送和使用，同时造成巨大的经济损失。
市面上也随之出现了一些天然气管道水合物的防治设备或实验装置等，如专利号为“201620867806.5”，名称为“一种天然气管道水合物冻堵预防及快速化解实验装置”，但如该专利公开的一样，大多采用直接温控的方式，即对流经的天然气进行温度控制，使其在该段输送管线内保持温度在产生水合物的临界温度之上，相对而言，增加了实施难度，且往往忽略节流阀影响，与既有天然气输送管道匹配性差，整体实用性欠佳。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种流体加热整流接头及天然气管道水合物防治系统，以解决现有技术中，水合物防治设备实施复杂，实施难度大，实用性欠佳等问题。
其技术方案如下：
一种流体加热整流接头，包括外筒和设置于外筒内的内芯，所述内芯包括沿外筒轴向设置的整流片，其关键在于：所述内芯内设有发热元件，所述整流片为与所述发热元件接触的导热片，所述发热元件具有贯穿至外筒外的电源线。
采用以上方案，利用内部的整流片可对流经的流体进行整流，使其从紊流尽量转化成层流，具有更平稳的流动状态，由其利于气体的远距离输送，同时可对流经的气体进行加热，使其上升到该流动压力下水合物产生的临界温度之上，即可将该接头用于天然气的水合物防治。
作为优选：所述内芯活动设置于外筒内，外筒两端均具有与之螺纹配合的转接头，所述转接头的内端与内芯的对应端部相抵，外端具有内螺纹或者外螺纹。采用以上方案，利用转接头将内芯抵紧的安装方式，有利于降低加工及安装难度，同时便于快速安装至既有管道上，大大提高其现场实用性。
作为优选：所述内芯包括内筒，所述内筒两端外径与外筒的内径相适应，内筒中部外径小于外筒的内径，所述电源线从内筒中部穿出。采用以上方案，便于快速将内芯固定安装于外筒中，且其两端实现初步封堵，而内筒与外筒的中部之间的缝隙，有利于形成保温空间，减少外部环境温度影响。
作为优选：所述内筒两端与外筒之间设有密封圈。采用以上方案，使内筒与外筒之间形成环空相对密封性更好，可进一步降低环境温度影响，也可避免内外筒之间大表面接触导致后期不便于拆取的问题发生。
作为优选：所述内芯内具有沿其轴向设置的腔室，所述发热元件位于该腔室内，所述腔室两端固设有堵头。采用以上方案，便于保证内芯结构的均衡性，同时可使发热元件更好的将热量传递到各整流片上。
作为优选：所述整流片位于腔室的周向外侧，且至少其中一个与腔室外壁固定连接，所述电源线贯穿任一与腔室外壁固定的整流片后伸入腔室中。采用以上方案，避免电源线暴露于流体中，有利于延长其使用寿命。
作为优选：所述整流片沿内筒的中心呈环形阵列分布，或沿内筒的任一直径方向呈直线阵列分布。
在上述方案基础之上，本申请还提出了一种天然气管道水合物防治系统，用于天然气输送过程中水合物的防治。
其技术方案如下：
一种天然气管道水合物防治系统，包括输气管道和设置于输气管道上的节流阀，其关键在于：所述输气管道上设有上述的流体加热整流接头、压力传感器和温度传感器，其中所述流体加热整流接头位于节流阀的上游，压力传感器和温度传感器位于节流阀的下游，还包括中央控制器，以及与所述电源线电性连接的电源，所述压力传感器、温度传感器和电源均与所述中央控制器通讯连接。
采用以上方案，使用时在中央控制器内预先输入天然气产生水合物的温度和压力的关系曲线图，这样即可获得的阀后压力和温度进行对比，从而控制流体加热整流接头是否进行加热或者保温，从而抑制水合物的产生，因为采用了上述流体加热整流接头，大大提高了在输送管道连接使用的可靠性和实用性，结构相对简洁，便于实施。
作为优选：所述电源为太阳能电池。采用以上方案，便于就地控制，节省远程控制成本。
作为优选：所述流体加热整流接头与节流阀之间的距离大于相对压力传感器与节流阀之间的距离。采用以上方案，有利于提高该系统的有效使用距离，节省管道沿线水合物防治整体成本。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
采用本实用新型提供的流体加热整流接头及天然气管道水合物防治系统，采用模块化的流体加热整流接头，与现有天然气管线具有良好匹配性，可快速安装使用，且充分考虑节流阀压力调节产生的影响，防治效果更好，整体结构简洁，实施难度低。
附图说明
图1为本申请中流体加热整流接头结构爆炸图；
图2为本申请中天然气管道水合物防治系统结构示意图；
图3为流体加热整流接头的剖视图；
图4为流体加热整流接头的立体图；
图5为整流片分布示意图；
图6为整流片的另一种分布示意图；
图7为本天然气管道水合物防治系统工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
参考图1至图7所示的流体加热整流接头及天然气管道水合物防治系统，其中流体加热整流接头包括外筒1和设置于外筒1内的内芯2，而内芯2主要包括沿外筒1轴向设置的整流片20，如图所示，内芯2内还设有发热元件21，整流片20为与发热元件21接触的导热片，发热元件21具有贯穿至外筒1外的电源线22，通过电源线22与外部电源连接，发热元件21即可工作发热并将热量传递至所有整流片20。
参考图1、图3和图4，内芯2活动设置于外筒1内，外筒1两端均具有与之螺纹配合的转接头3，转接头3的内端与内芯2的对应端部相抵，外端具有内螺纹或者外螺纹，内芯2依靠两端的转接头3抵紧固定于外筒1的安装方式，便于后期更换，且降低安装难度。
内芯2包括内筒23，内筒23与外筒1均与两端敞口的圆筒状，内筒23的两端外径与外筒1的内径相适应，内筒23中部外径小于外筒1的内径，电源线22从内筒23中部穿出后贯穿外筒1，整流片20均匀分布于内筒23中，结合图5和图6可知，内筒23的中部具有沿其轴线设置的腔室25，而整流片20则分布于腔室25的周向外侧，并给出了整流片20分布结构的两种实施例，图5中整流片20沿腔室25的周向呈环形阵列分布，而图6中整流片20整体沿内筒23的直径方向呈直线阵列分布，二者均可对流体起到一定整流作用，其中图6所示结构对气体整流效果更好，使其流体状态更趋于层流，具体实施时整流片20的厚度约为5cm，长度为0.3-0.5m，内筒23内流道孔隙率为0.5-0.8。
腔室25的两端敞口，并将发热元件21以可拆卸方式设置于腔室25内，腔室25两端固设有堵头26，堵头26与腔室25端部之间可采用螺纹配合的方式，如图5和图6所示，因为整流片20位于腔室25的周向外侧，且实施时确保至少其中一个整流片20与腔室25外壁固定连接，电源线22贯穿任一与腔室25外壁固定的整流片20后伸入腔室25中，再与发热元件21连接，具体实施时，发热元件21可以为电加热棒、也可以是电阻丝、也可以是与多根电阻丝相连的分线器，而多根电阻丝直接嵌入各根整流片20中，该种实施方式相对更适合图6中所示整流片20的分布结构，电阻丝通过内筒23的侧壁嵌入各整流片20中。
为提高接头可靠性，降低泄漏风险，并延长电源线22的使用寿命，故内筒23的两端与外筒1之间设有密封圈24。
在上述方案基础之上，本申请还提出了一种天然气管道水合物防治系统，参考图2和图7可知，其主要包括输气管道4和设置于输气管道4上的节流阀5，以及上述流体加热整流接头、压力传感器6和温度传感器7，其中流体加热整流接头位于节流阀5的上游，其两端通过转接头3与输气管道4连接，转接头3主要起到螺扣扣型转换的目的，使其可快速安装至既有输气管道4上，压力传感器6和温度传感器7位于节流阀5的下游，还包括中央控制器8，以及与电源线22电性连接的电源，压力传感器6、温度传感器7和电源均与中央控制器8通讯连接，通常采用无线信号传输。
具体实施时优选太阳能电池作为电源，相对更利于野外天然气远距离输送管道的应用，电源可单独为流体加热整流接头中的发热元件21供电，也可同时为发热元件21和中央控制器8供电，但是电源与发热元件21之间的通断受中央控制器8的控制。此外，流体加热整流接头与节流阀5之间的距离大于相对压力传感器6与节流阀5之间的距离。
参考图1至图7所示的流体加热整流接头及天然气管道水合物防治系统，实施时，首先按照图2所示将流体加热整流接头安装于输气管道4上，在中央控制器8内预先输入水合物生成临界曲线，天然气水合物生成临界曲线内各点的横坐标为运行温度、纵坐标为压力。具体地，天然气水合物生成临界曲线可以通过实验获得、Multiflash软件获得或Chen-Guo等理论模型计算获得，即通过该压力曲线，可快速知道在压力P下，产生天然气水合物的温度T。
电源为中央控制器8供电，压力传感器6和温度传感器7将所测值传递到中央控制器8，当检测到阀后的压力P1(对应产生天然气水合物的临界温度T2)，而实际测得阀后温度T1始终大于临界温度T2时，电源与发热元件21之间始终处于断开状态，即发热元件21不工作，反之当阀后温度T1小于临界温度T2时，中央控制器8则及时控制电源向发热元件21供电，使整流片20迅速发热对流经的气体进行加热，通常压力在6MPa-7MPa范围内，加热温升在5℃左右，使阀后对应压力下天然气温度始终高于产生水合物的临界温度，即达到水合物防治效果。
通常情况下，可将输气管道4沿线所有流体加热整流接头进行集中管理，即仅设置一个中央控制器8，对所有流体加热整流接头内的发热元件21进行控制，并设置对应报警器，另一方面，加热过程中，充分考虑，流体加热整流接头与未单独传感6之间的管道距离，以及对应的热量散失等因素，以确保控制更精准可靠。
最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种流体加热整流接头，包括外筒(1)和设置于外筒(1)内的内芯(2)，所述内芯(2)包括沿外筒(1)轴向设置的整流片(20)，其特征在于：所述内芯(2)内设有发热元件(21)，所述整流片(20)为与所述发热元件(21)接触的导热片，所述发热元件(21)具有贯穿至外筒(1)外的电源线(22)。
2.根据权利要求1所述的流体加热整流接头，其特征在于：所述内芯(2)活动设置于外筒(1)内，外筒(1)两端均具有与之螺纹配合的转接头(3)，所述转接头(3)的内端与内芯(2)的对应端部相抵，外端具有内螺纹或者外螺纹。
3.根据权利要求1所述的流体加热整流接头，其特征在于：所述内芯(2)包括内筒(23)，所述内筒(23)两端外径与外筒(1)的内径相适应，内筒(23)中部外径小于外筒(1)的内径，所述电源线(22)从内筒(23)中部穿出。
4.根据权利要求3所述的流体加热整流接头，其特征在于：所述内筒(23)两端与外筒(1)之间设有密封圈(24)。
5.根据权利要求1所述的流体加热整流接头，其特征在于：所述内芯(2)内具有沿其轴向设置的腔室(25)，所述发热元件(21)位于该腔室(25)内，所述腔室(25)两端固设有堵头(26)。
6.根据权利要求5所述的流体加热整流接头，其特征在于：所述整流片(20)位于腔室(25)的周向外侧，且至少其中一个与腔室(25)外壁固定连接，所述电源线(22)贯穿任一与腔室(25)外壁固定的整流片(20)后伸入腔室(25)中。
7.根据权利要求1所述的流体加热整流接头，其特征在于：所述整流片(20)沿内筒(23)的中心呈环形阵列分布，或沿内筒(23)的任一直径方向呈直线阵列分布。
8.一种天然气管道水合物防治系统，包括输气管道(4)和设置于输气管道(4)上的节流阀(5)，其特征在于：所述输气管道(4)上设有权利要求1至7中任一所述的流体加热整流接头、压力传感器(6)和温度传感器(7)，其中所述流体加热整流接头位于节流阀(5)的上游，压力传感器(6)和温度传感器(7)位于节流阀(5)的下游，还包括中央控制器(8)，以及与所述电源线(22)电性连接的电源，所述压力传感器(6)、温度传感器(7)和电源均与所述中央控制器(8)通讯连接。
9.根据权利要求8所述的天然气管道水合物防治系统，其特征在于：所述电源为太阳能电池。
10.根据权利要求8所述的天然气管道水合物防治系统，其特征在于：所述流体加热整流接头与节流阀(5)之间的距离大于相对压力传感器(6)与节流阀(5)之间的距离。
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