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一種超聲場疊加的智能混合裝置.pdf

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一種 聲場 疊加 智能 混合 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201510221683.8

申請日:

2015.05.05

公開號:

CN104888651A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

實審

有效性:

審中

法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):B01F 13/10申請日:20150505|||公開
IPC分類號: B01F13/10 主分類號: B01F13/10
申請人: 遼寧工程職業學院
發明人: 陳長遠; 王全鐵; 桑玉元; 王志學; 鄭美英; 孫娜; 紀景明; 許鳳福; 柏世杰; 劉鳳瑞; 李彥魁; 李東蛟; 郭美君; 曾濤; 高靜
地址: 112008遼寧省鐵嶺市新城區鴨綠江路18號
優先權:
專利代理機構: 沈陽利泰專利商標代理有限公司21209 代理人: 劉忠達
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510221683.8

授權公告號:

|||

法律狀態公告日:

2016.07.27|||2015.09.09

法律狀態類型:

實質審查的生效|||公開

摘要

一種超聲場疊加的智能混合裝置,包括二個圓板哨超聲發生器、壓電超聲發生器、超聲參數控制系統和泵。二個圓板哨超聲發生器并聯后的進油口通過管路與泵的出油口連接,泵的進油口與稠油出口連接,二個圓板哨超聲發生器并聯后的出油口與壓電超聲發生器的進油口連接,壓電超聲發生器的出油口經管路與儲油罐連接或直接與用戶管路連接。超聲參數控制系統,包括電腦工控機、通訊模塊、控頭和PLC控制柜;探頭裝設在第二出油支管上,PLC控制柜通過通訊模塊與泵的電機連接。本發明體積小,效率高,實現了稠油在乳化破乳工藝中添加破乳劑的在線連續工作,且混合效率高,質量好。

權利要求書

權利要求書
1.  一種超聲場疊加的智能混合裝置,包括第一超聲發生器、第二超聲發生器、超聲參數控制系統和泵,其特征在于:
泵的進油口通過第二進油總管與稠油源連接,泵的出油口通過第一進油總管與第一超聲發生器的進油口連接,第一超聲發生器的出油口通過第一出油總管與第二超聲發生器的進油口連接,第二超聲發生器的出油口連接有第二出油總管,第二出油總管通過回油管與儲油罐的進油口連接,或直接供用戶使用;
超聲參數控制系統,包括電腦工控機、通訊模塊、控頭和PLC控制柜;探頭裝設在第二出油支管上,探頭的信號輸出端與通信模塊信號輸入連接,通訊模塊的信號輸出端與電腦工控機的信號輸入端連接;電腦工控機與PLC控制柜的對應接口連接,PLC控制柜通過通訊模塊與泵的電機連接。

2.  根據權利要求1所述的一種超聲場疊加的智能混合裝置,其特征在于所述的第一超聲發生器為一個或多個圓板哨超聲發生器,選用多個圓板哨超聲發生器時,采用串聯或并聯結構;
第二超聲發生器為壓電超聲發生器。

3.  根據權利要求1所述的一種超聲場疊加的智能混合裝置,其特征在于所述的圓板哨超聲發生器,包括法蘭管道外殼,法蘭管道外殼前端有圓板哨入口,法蘭管道外殼的后端有圓板哨出口,法蘭管道外殼內設置有超聲發生簧片,超聲發生簧片的后端為固定端,前端為自由端。

4.  根據權利要求1所述的一種超聲場疊加的智能混合裝置,其特征在于所述的壓電超聲發生器,包括六棱柱筒子或五棱柱筒子,六棱柱筒子或五棱柱筒子上有壓電超聲波入口、壓電超聲波出口和壓電超聲振混子,六棱柱筒子或五棱柱筒子內為混合腔。

5.  根據權利要求1所述的一種超聲場疊加的智能混合裝置,其特征在于所述的第一進油總管上裝設有第一閥門、第二進油總管上裝設有第二閥門、第二出油總管上裝設有第三閥門和第四閥門,回油管上裝設有第五閥門。

說明書

說明書一種超聲場疊加的智能混合裝置
技術領域
本發明涉及一種采油工藝設備,特別涉及一種超聲場疊加的智能混合裝置。
背景技術
目前現有采油技術中,在油品中添加乳化劑、破乳劑已經成為三采中普遍廣泛應用的油品技術。而添加方法最常見的是管道加注法和儲罐加注法。這兩種方法混合效率低下、能耗高、占地面積大。由于集輸站采用的自然沉降法混合效率低下,藥劑破乳自然沉降時間多在48小時左右。這樣就需要在每個油田的稠油區塊建設多處集輸大儲罐,每個罐的容積在5000m3左右,占地面積依塊區出油量不等而不同。無論在一次性投資建設還是后期運行、環保管理等都存在許多問題。罐儲區所需油泵等其他動力功率在100~200KW左右、檢修費用、運行費用普遍很高。而藥劑與稠油的混合只經過管輸混攪、油泵輸送攪拌,效率低下屬于自然態混合,這種混合工藝及設備已經不能滿足工業化生產要求。
傳統的稠油藥劑混合裝置存在以下不足:
(1)、噴射混合設備的能耗大,一般電機功率都在45KW以上。
(2)、集輸大儲罐自然沉降法占地面積大,一次投資高,功耗大100~200KW/站左右且運行成本高、效率低,多屬于自然混合沉降狀態,間歇工作時間為48小時。
(3)、設備檢修點、泄漏點多,維修費用高。
(4)、不適合連續在線工業化生產。
發明內容
本發明的目的是提供一種超聲場疊加的智能混合裝置,該裝置體積小,效率高,實現了稠油、特稠油和超稠油在乳化破乳工藝中添加破乳劑的在線連續工作,且混合效率高,質量好。
采用的技術方案是:
一種超聲場疊加的智能混合裝置,包括第一超聲發生器、第二超聲發生器、超聲參數控制系統和泵,其特征在于:
泵的進油口通過第二進油總管與稠油源連接,泵的出油口通過第一進油總管與第一超聲發生器的進油口連接,第一超聲發生器的出油口通過第一出油總管與第二超聲發生器的進油口連接,第二超聲發生器的出油口連接有第二出油總管,第二出油總管通過回油管與儲油罐的進油口連接,或直接供用戶使用。
第一進油總管上裝設有第一閥門、第二進油總管上裝設有第二閥門、第二出油總管上裝設有第三閥門和第四閥門,回油管上裝設有第五閥門。
超聲參數控制系統,包括電腦工控機、通訊模塊、控頭和PLC控制柜。探頭裝設在第二出油支管上,探頭的信號輸出端與通信模塊信號輸入連接,通訊模塊的信號輸出端與電腦工控機的信號輸入端連接。電腦工控機與PLC控制柜的對應接口連接,PLC控制柜通過通訊模塊與泵的電機連接。
第一超聲發生器為一個或多個圓板哨超聲發生器,選用多個圓板哨超聲發生器時,采用串聯或并聯結構。
第二超聲發生器為壓電超聲發生器。
圓板哨超聲發生器,包括法蘭管道外殼,法蘭管道外殼前端有圓板哨入口,法蘭管道外殼的后端有圓板哨出口,法蘭管道外殼內設置有超聲發生簧片,超聲發生簧片的后端為固定端,前端為自由端。圓板哨發生器的法蘭管道外殼體通過多個螺栓固定在設定的支撐物上。
壓電超聲發生器,包括六棱柱筒子或五棱柱筒子,六棱柱筒子或五棱柱筒子上有壓電超聲波入口、壓電超聲波出口和壓電超聲振混子,六棱柱筒子或五棱柱筒子內為混合腔。
當破乳劑和稠油混合液經過動力泵時,實現了第一次機械攪拌混合。
當混合破乳劑的稠油流經圓板哨超聲發生器中的超聲發生簧片時,在簧片兩側形成交替正負壓,進而簧片劇烈震動產生超聲空化場,液流實現第二次混合。
一次混合帶有空化場的液流在壓電超聲發生器的混合腔中與壓電超聲振混子發射的空化場相遇時,產生強烈的場疊加,實現第三次混合。
圓板哨超聲發生器與壓電超聲發生器通過管道閥門連接起來,實現了壓電超聲與圓板哨超聲空話場的疊加。
超聲參數控制系統中的電腦工控機通過檢測探頭獲得的檢測數據比對,由PLC控制柜執行電腦工控機的設定數據,實現了壓電超聲發生器頻率,圓板哨超聲發生器的頻率的轉換,從而實現能量轉化1+1>2的電聲轉化效應。
本發明的工作原理:
稠油由稠油入口進入超聲場疊加的智能混合裝置中,首先經過動力泵,在泵齒輪的攪拌下破乳劑與稠油進行第一次機械初混,經初混的液流進入到圓板哨超聲發生器,在超聲發聲簧片的強烈震動下,法蘭管道外殼形成的空腔里形成強力空化場進行第二次超聲均質混和。混和液通過管道輸送到壓電超聲發生器中,壓電超聲振子所在混合腔形成的空化場進行場疊加,同時發生第三次超聲均質混合。完成三次混合的液流流過2Km后超聲場才能消失,實現了無機械攪拌動力消耗和泄露,達到了機械混合達不到的效果。
電腦工控機通過檢測探頭的檢測數據自動比對均質混合數據,由PLC控制柜執行電腦工控機的設定數據調節,實現壓電超聲發生器頻率,圓板哨超聲發生器的頻率的閉環控制轉換,從而實現能量轉化1+1>2的電聲轉化效應,達到高效在線工作。
本發明的優點:
超聲場疊加的智能混合裝置實現了宏觀強力混合與微觀超聲空化場傳質混合相結合的混合特征。具體有三種空化場即二種超聲空化場和一種疊加空化場、三次高效混合效能。整個設備可在線處理任意串聯或者并聯裝配組合,從而滿足生產過程中生產量的變化對設備能力的需求。
1、宏觀強力混合:混液流由動力泵入口進入在高速的泵齒輪的攪拌壓縮下破乳劑與稠油進行第一次機械初混,在泵殼內形成強力切向流湍流進而形成旋渦流進行第一次混合。
2、 微觀超聲空化場傳質混合:混合液經第一次混合沿著管路進入圓板哨超聲發生器、壓電超聲發生器中,在發生器空化場液流受到強烈輻照,進行第二次、第三次傳至混合。由于流體動力的激振效應圓板哨超聲發生器的超聲發聲簧片源源不斷的超聲就形成了管路和發生器全空間的超聲空化場,藥劑與稠油在空化場里得到了微觀強力混合傳質作用。
3、裝置整個實現了管道化在線處理、運行費用低、解決了工業化大生產的設備產能問題。
4、裝置適用行業范圍廣、處理能力大、占地小,多組件任意組合。
附圖說明
圖1為本發明的系統結構示意圖。
圖2為圓板哨超聲與壓電超聲雙頻疊加工作流程示意圖。
圖3為圓板哨超聲發生器結構示意圖。
圖4為壓電超聲發生器結構圖。
圖5是圖4的A-A視圖。
具體實施方式
一種超聲場疊加的智能混合裝置,包括第一圓板哨超聲發生器1、第二圓板哨超聲發生器2、壓電超聲發生器3和超聲參數控制系統4,其特征在于:
第一圓板哨超聲發生器1和第二圓板哨超聲發生器2分別通過螺栓固定在支撐板上,第一圓板哨超聲發生器1的進油口與第一進油支管5的一端連接,第二圓板哨超聲發生器2的進油口與第二進油支管6的一端連接,第一進油支管5和第二進油支管6通過三通與第一進油總管7的一端連接,第一進油總管7的另一端與泵9的出油口連接,泵9的進油口通過第二進油總管10與稠油入口11連接。第一圓板哨超聲發生器1的出油口與第一出油支管12的一端連接,第二圓板哨超聲發生器2的出油口與第二出油支管13的一端連接,第一出油支管12與第二出油支管13的另一端通過三通與第一出油總管14連接,第一出油總管14的另一端與壓電超聲發生器3的進油口連接,壓電超聲發生器3的出油口連接有第二出油總管15,第二出油總管15通過回油管16與儲油罐17的進油口連接,或直接供用戶使用。
第一進油總管7上裝設有第一閥門18、第二進油總管10上裝設有第二閥門19、第二出油總管15上裝設有第三閥門20和第四閥門21,回油管16上裝設有第五閥門22。
超聲參數控制系統4,包括電腦工控機23、通訊模塊25、控頭26和PLC控制柜24。探頭26裝設在第二出油總管15上,探頭26的信號輸出端與通信模塊25信號輸入連接,通訊模塊25的信號輸出端與電腦工控機23的信號輸入端連接。電腦工控機23與PLC控制柜24的對應接口連接,PLC控制柜24通過通訊模塊8與泵9的電機連接。
第一圓板哨超聲發生器1,包括法蘭管道外殼27,法蘭管道外殼27前端有圓板哨入口28,法蘭管道外殼27的后端有圓板哨出口29,法蘭管道外殼27內設置有超聲發生簧片30,超聲發生簧片30的后端為固定端,前端為自由端。第一圓板哨超聲發生器1的法蘭管道外殼27通過多個螺栓固定在設定的支撐物上。
壓電超聲發生器3,包括六棱柱筒子或五棱柱筒子31,六棱柱筒子或五棱柱筒子31上有壓電超聲波入口32、壓電超聲波出口33和壓電超聲振混子34,六棱柱筒子或五棱柱筒子31內為混合腔35。

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