带涡漩加热器的压力控制系统的制作方法
【专利说明】
[技术领域]
[0001]本实用新型涉及天然气压力控制技术领域，具体地说是一种带涡漩加热器的压力控制系统。
[【背景技术】]
[0002]在现有技术中，大多采用电伴热的方式来防止低温环境下指挥器取气管路发生冰堵。使用此种方式，由于需要在现场提供供电电源，以及相应的布管布线等，从而增加了现场的施工量。
[0003]涡漩加热器核心部件为涡流管，该涡流管，又称兰克一赫尔胥(Ranque-Hilsch)管，是一种结构简单的能量分离装置。自涡流管诞生以来，已在很多行业中得到了应用，如在制冷领域应用于冷却电子控制器等，在石化和天然气领域的应用于混合烃的分离，轻烃回收，天然气的除水等。此外，涡流管还被运用到其他很多领域中，但其制热原理使用比较少。
[【实用新型内容】]
[0004]本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种带涡漩加热器的压力控制系统，减小了现场的施工量，其加热过程中消耗压力能，不需要消耗其他能量，而且无运动部件、无须维护，运行噪音小。
[0005]为实现上述目的设计一种带涡漩加热器的压力控制系统，包括橇座I以及安装在橇座I上的管道一 2和管道二 3，所述管道一 2与管道二 3之间依次连接有安全切断阀4、管道三5、监控调压器6、管道四7和工作调压器8，所述安全切断阀4的上游端连接管道一2的下游端，所述工作调压器8的下游端连接管道二 3的上游端，所述管道一 2上安装有节流截止放空阀一 9、手动球阀一 10、压力表一 11和双金属温度计一 12，所述管道二 3上安装有压力表二 13、压力变送器14、双金属温度计二 15和一体化温度变送器16，所述一体化温度变送器16的下游端连接有涡漩加热器17，所述涡漩加热器17另一端的管道上安装有节流截止放空阀二 18和手动球阀二 19，所述管道一 2的上游端、管道二 3的下游端均设置有法兰20。
[0006]所述涡漩加热器17包括涡流管21，所述涡流管21外部设有保温层，所述涡流管21包括喷嘴、涡流室22、分离孔板、热端管23和冷端管24，所述热端管23、冷端管24分布于涡流室22的两侧，所述分离孔板位于涡流室22与冷端管24之间，所述喷嘴沿涡流室22切向布置，所述喷嘴处设有高压气体入口 25，所述热端管23的管壁上设有被加热气体入口26和被加热气体出口 27，所述热端管23出口处安装有热端调节阀28，所述冷端管24端部设有混合气体出口 29，所述涡漩加热器的热端管23出口处设置为封闭端。
[0007]所述被加热气体入口 26设置在热端管23下部的管壁上，所述被加热气体出口 27设置在热端管23上部的管壁上，所述混合气体出口 29与管道二 3相连，所述被加热气体入口 26与管道三5相连，所述高压气体入口 25与管道一 2相连，所述被加热气体出口 27通过线路连接监控调压器6。
[0008]所述涡流室22的内部形状为阿基米德螺线。
[0009]本实用新型同现有技术相比，具有如下优点:
[0010](I)通过合理设置压力控制系统的结构，并在该压力控制系统中增设有涡漩加热器，从而不仅减小了现场的施工量，而且加热过程中消耗压力能，不需要消耗其他能量；
[0011](2)由于涡流管在气体存在压差的领域可以利用压差产生的压力能来获得热量，从而无须消耗机械能或电能；
[0012](3)进出口气体压比越大，加热温度越高；
[0013](4)出口混合气体温度低，最低能达到一 50°C ；
[0014](5)无运动部件、无须维护，运行噪音小。
[【附图说明】]
[0015]图1是本实用新型的结构示意图；
[0016]图2是本实用新型中涡漩加热器的结构示意图；
[0017]图3是本实用新型中涡流管的结构示意图；
[0018]图4是本实用新型中涡漩加热器的接线示意图；
[0019]图5为利用本实用新型测得数据的对比分析图；
[0020]图中:1、橇座2、管道一 3、管道二 4、安全切断阀5、管道三6、监控调压器7、管道四8、工作调压器9、节流截止放空阀一 10、手动球阀一 11、压力表一 12、双金属温度计一 13、压力表二 14、压力变送器15、双金属温度计二 16、一体化温度变送器17、涡漩加热器18、节流截止放空阀二 19、手动球阀二 20、法兰21、涡流管22、涡流室23、热端管24、冷端管25、高压气体入口 26、被加热气体入口 27、被加热气体出口 28、热端调节阀29、混合气体出口。
[【具体实施方式】]
[0021]下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明:
[0022]如附图1所示，本实用新型包括:橇座I以及安装在橇座I上的管道一 2和管道二3，管道一 2与管道二 3之间依次连接有安全切断阀4、管道三5、监控调压器6、管道四7和工作调压器8，安全切断阀4的上游端连接管道一 2的下游端，工作调压器8的下游端连接管道二 3的上游端，管道一 2上安装有节流截止放空阀一 9、手动球阀一 10、压力表一 11和双金属温度计一 12，管道二 3上安装有压力表二 13、压力变送器14、双金属温度计二 15和一体化温度变送器16，一体化温度变送器16的下游端连接有涡漩加热器17，涡漩加热器17另一端的管道上安装有节流截止放空阀二 18和手动球阀二 19，管道一 2的上游端、管道二3的下游端均设置有法兰20。
[0023]如附图2和附图3所示，本实用新型所述的涡漩加热器包括涡流管21，涡流管21外部设有保温层，涡流管21包括喷嘴、涡流室22、分离孔板、热端管23和冷端管24，涡流室22的内部形状为阿基米德螺线，热端管23、冷端管24分布于涡流室22的两侧，分离孔板位于涡流室22与冷端管24之间，喷嘴沿涡流室22切向布置，喷嘴处设有高压气体入口 25，热端管23的管壁上设有被加热气体入口 26和被加热气体出口 27，热端管23出口处安装有热端调节阀28，冷端管24端部设有混合气体出口 29，涡漩加热器的热端管23出口处设置为封闭端。其中，被加热气体入口 26设置在热端管23下部的管壁上，被加热气体出口 27设置在热端管23上部的管壁上，混合气体出口 29与管道二相连，被加热气体入口 26与管道三相连，高压气体入口 25与管道一相连，被加热气体出口 27通过线路连接监控调压器，其接线图如附图4。
[0024]本实用新型中，涡流管由喷嘴、涡流室、分离孔板以及冷热两端管子组成，涡漩加热器与涡流管内部结构基本一样，不同的是，涡流管外加保温层和进出口气体接口，并且将热端管封死，冷热气流在顶端混合后由低压燃气出口排出。该涡流管具有制冷、制热、抽真空、分离等多种功能，其主要特点为:无运动部件、结构简单、轻巧、成本低、免维护、寿命长、可靠性高、温度可调、不需要氟利昂就能获得冷量等优点。本实用新型所述的涡流管在气体存在压差的领域可以利用压差产生的压力能来获得热量，从而无须消耗机械能或电能。
[0025]本实用新型中，高压天然气从高压气体入口导入，通过高速喷嘴膨胀降压，沿切线方向高速进入阿基米德螺线涡流室，形成自由涡流，并且气体分离成两股气流，外层气流温度较高，内层气流温度较低，外层气流的热量通过管壁与需要加热的气体实现热交换。到达顶端时，内层气流和外层气流混合，沿气心通过低压燃气出口流出。由于外层气流的热量在混合前已经被交换，因此混合后的气流的温度远低于进气温度。
[0026]本实用新型通过在天然气站场的压力控制系统中的实际应用，取得了很好的防冰堵效果。如附图5所示，为测得数据的对比分析图。该涡流加热器的加热温度随着压比的增加而增加，天然气温升和压比之间接近成线性关系，即使在压比为2.4的情况下，温升仍然有26.8°C，加热效果比较明显。在长输管线上，尤其在分输站场，调压橇前后压比往往更是高于此值，因此加热效果更加明显。
[0027]本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种带涡漩加热器的压力控制系统，其特征在于:包括橇座(I)以及安装在橇座(I)上的管道一(2)和管道二(3)，所述管道一(2)与管道二(3)之间依次连接有安全切断阀(4)、管道三(5)、监控调压器(6)、管道四(7)和工作调压器(8)，所述安全切断阀(4)的上游端连接管道一(2)的下游端，所述工作调压器(8)的下游端连接管道二(3)的上游端，所述管道一(2)上安装有节流截止放空阀一(9)、手动球阀一(10)、压力表一(11)和双金属温度计一(12)，所述管道二(3)上安装有压力表二(13)、压力变送器(14)、双金属温度计二(15)和一体化温度变送器(16)，所述一体化温度变送器(16)的下游端连接有涡漩加热器(17)，所述涡漩加热器(17)另一端的管道上安装有节流截止放空阀二(18)和手动球阀二(19)，所述管道一(2)的上游端、管道二(3)的下游端均设置有法兰(20)。
2.如权利要求1所述的带涡漩加热器的压力控制系统，其特征在于:所述涡漩加热器(17)包括涡流管(21)，所述涡流管(21)外部设有保温层，所述涡流管(21)包括喷嘴、涡流室(22)、分离孔板、热端管(23)和冷端管(24)，所述热端管(23)、冷端管(24)分布于涡流室(22)的两侧，所述分离孔板位于涡流室(22)与冷端管(24)之间，所述喷嘴沿涡流室(22)切向布置，所述喷嘴处设有高压气体入口(25)，所述热端管(23)的管壁上设有被加热气体入口(26)和被加热气体出口(27)，所述热端管(23)出口处安装有热端调节阀(28)，所述冷端管(24)端部设有混合气体出口(29)，所述涡漩加热器的热端管(23)出口处设置为封闭端。
3.如权利要求2所述的带涡漩加热器的压力控制系统，其特征在于:所述被加热气体入口(26)设置在热端管(23)下部的管壁上，所述被加热气体出口(27)设置在热端管(23)上部的管壁上，所述混合气体出口(29)与管道二(3)相连，所述被加热气体入口(26)与管道三(5)相连，所述高压气体入口(25)与管道一(2)相连，所述被加热气体出口(27)通过线路连接监控调压器(6)。
4.如权利要求3所述的带涡漩加热器的压力控制系统，其特征在于:所述涡流室(22)的内部形状为阿基米德螺线。
【专利摘要】本实用新型涉及一种带涡漩加热器的压力控制系统，包括橇座(1)以及安装于其上的管道一(2)和管道二(3)，管道一(2)与管道二(3)之间依次连接有安全切断阀(4)、管道三(5)、监控调压器(6)、管道四(7)和工作调压器(8)，管道一(2)上安装有节流截止放空阀一(9)、手动球阀一(10)、压力表一(11)和双金属温度计一(12)，管道二(3)上安装有压力表二(13)、压力变送器(14)、双金属温度计二(15)和一体化温度变送器(16)，一体化温度变送器(16)的下游端连接有涡漩加热器(17)；本实用新型减小了现场的施工量，其加热过程中消耗压力能，不需要消耗其他能量，且无运动部件、无须维护，运行噪音小。
【IPC分类】F17D1-02, F17D3-01
【公开号】CN204300700
【申请号】CN201420761689
【发明人】李宇新
【申请人】高拓石油天然气技术（上海）有限责任公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月5日