[發明專利]一種帶壓輸油管路中原油導熱系數的在線測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201911353100.1
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111122648B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 李傳憲;楊爽;楊飛;陳新雅;孫廣宇;陳錦繡
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 廣東良馬律師事務所 44395
• 代理人: 劉海杰

1.一種帶壓輸油管路中原油導熱系數的在線測量裝置，包括扁圓測量管段(1)、銅板(2)、空心薄銅板(3)、循環水套(4)、加熱水浴(5)、控溫水浴(6)、自動旋轉軸(7)、空氣壓縮機(8)、計算機(9)、第一溫度傳感器(10)、第二溫度傳感器(11)、第三溫度傳感器(12)、第四溫度傳感器(13)、第五溫度傳感器(14)、液位監測器(15)、進油閥(16)、空壓機閥(17)、第一循環水閥(18)、第二循環水閥(19)、第三循環水閥(20)、第四循環水閥(21)與第一放空閥(22)、第二放空閥(23)，其特征在于，所述扁圓測量管段(1)與輸油管線相連，所述銅板(2)為所述扁圓測量管段(1)的一端，所述空心薄銅板(3)通過自動旋轉軸(7)與扁圓測量管段(1)相連，所述加熱水浴(5)與所述空心薄銅板(3)相連，所述控溫水浴(6)與所述循環水套(4)相連，所述空氣壓縮機(8)與所述扁圓測量管段(1)相連，所述第一溫度傳感器(10)、所述第二溫度傳感器(11)、所述第三溫度傳感器(12)、所述第四溫度傳感器(13)、所述第五溫度傳感器(14)和所述液位監測器(15)處于所述扁圓測量管段(1)內；

所述扁圓測量管段(1)通過所述進油閥(16)與輸油管線相連，所述加熱水浴(5)通過所述第三循環水閥(20)、所述第四循環水閥(21)與所述空心薄銅板(3)相連，所述控溫水浴(6)通過所述第一循環水閥(18)、所述第二循環水閥(19)與所述循環水套(4)相連，所述循環水套(4)包裹除所述銅板(2)以外的所述扁圓測量管段(1)，所述空氣壓縮機(8)通過所述空壓機閥(17)與所述扁圓測量管段(1)相連；

其中，所述第一溫度傳感器(10)、所述第二溫度傳感器(11)、所述第三溫度傳感器(12)、所述第四溫度傳感器(13)、所述第五溫度傳感器(14)位于所述扁圓測量管段(1)內的中軸線上，距所述銅板(2)的距離分別為0.005m、0.01m、0.015m、0.03m、0.06m，所述液位監測器(15)也位于距所述銅板(2)距離為0.06m處；

所述進油閥(16)與所述扁圓測量管段(1)連接的管線上設置第一管路，所述第一管路上設置所述第一放空閥(22)；

所述空壓機閥(17)與所述扁圓測量管段(1)連接的管線上設置第二管路，所述第二管路上設置所述第二放空閥(23)。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述扁圓測量管段(1)為大直徑圓柱形結構，體積為15-25升，長度與半徑比為1:5-1:10，且其一端為所述銅板(2)，厚度小于2毫米。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空心薄銅板(3)內部為空腔，注滿循環水，其遠離測量管段一端敷設有保溫層，經旋轉后，其靠近測量管段一端可與所述銅板(2)緊密貼合。

4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述加熱水浴(5)控制所述空心薄銅板(3)溫度比室溫高3-6℃，所述控溫水浴(6)控制測量管段內的原油溫度比室溫高1-2℃。

5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第四溫度傳感器(13)測量點位于所述扁圓測量管段(1)中心。

6.一種輸油管路中原油導熱系數的在線測量方法，采用權利要求1-5之任一項所述的帶壓輸油管路中原油導熱系數的在線測量裝置，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1.原油進注：測量開始前所有閥門保持常閉狀態，測量開始后所述進油閥(16)與所述第二放空閥(23)依次自動打開，輸油管道內的原油通過管輸壓力進入到扁圓測量管段(1)內，通過所述液位監測器(15)判斷原油是否充滿測量管段，充滿后，所述第二放空閥(23)與所述進油閥(16)依次自動關閉；

S2.原油加熱：加熱開始前所述自動旋轉軸(7)控制所述空心薄銅板(3)與測量管段分離，所述第一循環水閥(18)、所述第二循環水閥(19)、所述第三循環水閥(20)、所述第四循環水閥(21)依次自動打開，所述加熱水浴(5)開始加熱所述空心薄銅板(3)，所述控溫水浴(6)開始通過所述循環水套(4)加熱扁圓測量管段(1)，直至所述第一溫度傳感器(10)、所述第二溫度傳感器(11)、所述第三溫度傳感器(12)、所述第四溫度傳感器(13)、所述第五溫度傳感器(14)測得測量管段內原油溫度為預設溫度并穩定；

S3.導熱系數測量：當測量管段內原油溫度穩定后，所述自動旋轉軸(7)控制所述空心薄銅板(3)旋轉，以較快速度與所述銅板(2)貼合，所述第一溫度傳感器(10)、所述第二溫度傳感器(11)、所述第三溫度傳感器(12)、所述第四溫度傳感器(13)、所述第五溫度傳感器(14)測量并記錄較短時間內原油的溫度變化，直至所述第四溫度傳感器(13)處的溫度發生變化，通過所述計算機(9)以非穩態熱傳導的第三類邊界條件擬合出原油的導熱系數；

S4.原油排出：溫度測量完畢后，所述第一放空閥(22)與所述空壓機閥(17)依次自動打開，通過所述空氣壓縮機(8)將所述扁圓測量管段(1)內原油排出，通過所述液位監測器(15)判斷原油是否排凈，排凈后，所述空氣壓縮機(8)停止工作，所述加熱水浴(5)、所述控溫水浴(6)停止工作，所述空壓機閥(17)、所述第一放空閥(22)與所述第一循環水閥(18)、所述第二循環水閥(19)、所述第三循環水閥(20)、所述第四循環水閥(21)依次自動關閉；

其中，所述第一溫度傳感器(10)、所述第二溫度傳感器(11)、所述第三溫度傳感器(12)、所述第四溫度傳感器(13)、所述第五溫度傳感器(14)測量并記錄0.5s、1s、1.5s時不同位置原油的溫度變化。