技术领域：
本实用新型属于热能工程技术领域，特别涉及一种东北地区双介质空气源热泵油田输油预加热系统。
背景技术：
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在石油开采和加工过程中，需要对原油进行加热，使原油升温降粘、油水分离。传统的原油输送预加热技术采用化石燃料燃烧产生热量，再通过换热器进行换热。由于原油开采现场因开采环境的特殊性会伴有天然气的部分产出，在使用传统的燃烧式预加热锅炉系统时，会存在一定安全隐患。为了解决这个问题，目前原油开采现场现采用的方式为将开采管道缠绕电伴热带，然后在距离开采现场相对安全的位置设置燃烧式预加热锅炉，此种方式不仅在开采设施的安装的过程中增加了工作量，而且在后期运行过程中也需要大量人力物力来进行现场维护。
随着空气源热泵在各个领域的应用效果得到了广泛的认同，它以操作简单、安装方便以及能效比高而得到关注。然而传统的含氟冷媒介质的空气源热泵在低温环境下压缩机排气温度无法满足原油预加热所需温度；然而二氧化碳空气源热泵在东北冬季低温环境下压缩机排气温度可达到120℃，但是因制作成本较高导致二氧化碳空气源热泵无法得到广泛的应用。所以利用低温级制热系统和高温级制热系统双介质空气源热泵复叠机输油预加热系统应运而生。
技术实现要素：
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本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，提供了一种便于安装布置、操作简单，且节能高效的东北地区双介质空气源热泵油田输油预加热系统。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型提供的一种东北地区双介质空气源热泵油田输油预加热系统，包括：低温级制热单元、高温级制热单元、原油一次加热单元以及原油二次加热单元，所述低温级制热单元与所述高温级制热单元连通，所述原油一次加热单元以与原油二次加热单元相连；
所述低温级制热单元包括第一气液分离罐、第一压缩机、第一四通换向阀、第一换热器、第一电子膨胀阀、风机、蒸发器、第二电子膨胀阀、第二换热器；所述第一气液分离罐出口与所述第一压缩机入口连通，所述第一压缩机出口与所述第一四通换向阀入口连通，所述第一四通换向阀第一换向口与所述第一换热器一次侧入口连通，所述第一换热器一次侧出口与所述第一电子膨胀阀入口、第二电子膨胀阀入口连通，所述第一电子膨胀阀出口与所述蒸发器入口连通，所述蒸发器出口与所述第一四通换向阀第二换向口连通，所述第二电子膨胀阀出口与所述第二换热器二次侧入口连通，所述第一气液分离罐入口与所述第一四通换向阀出口、第二换热器二次侧出口连通；
所述高温级制热单元包括第二气液分离罐、第二压缩机、油气换热器、第二四通换向阀、气液换热器、第二换热器、第三电子膨胀阀、第一换热器；所述第二气液分离罐出口与所述第二压缩机入口连通，所述第二压缩机出口与所述油气换热器一次侧入口连通，所述油气换热器一次侧出口与所述第二四通换向阀入口连通，所述第二四通换向阀第一换向口与所述气液换热器一次侧入口连通，所述气液换热器一次侧出口与所述第二换热器一次侧入口连通，所述第二换热器一次侧出口与所述第三电子膨胀阀入口、第一换热器二次侧入口连通，所述第三电子膨胀阀出口与所述第一换热器二次侧入口连通，所述第一换热器二次侧出口与所述第二四通换向阀第二换向口连通，所述第二四通换向阀出口与所述第二气液分离罐进口连通；
所述原油一次加热单元包括一次加热水箱、循环水泵、气液换热器；所述一次加热水箱出口与所述循环水泵入口连通，所述循环水泵出口与所述气液换热器二次侧入口连通，所述气液换热器二次侧出口与所述一次加热水箱入口连通；
所述原油二次加热单元包括加热盘管、油气换热器、原油出口；原油入口与所述加热盘管入口连通，所述加热盘管出口与所述油气换热器二次侧入口连通，所述油气换热器二次侧出口与原油出口连通，所述加热盘管置于所述一次加热水箱内部。
所述第一气液分离罐为r410a气液分离罐，所述第一压缩机为r410a压缩机。
所述第一四通换向阀和所述第一压缩机连通的管道上安装有第一高压表。
所述第二电子膨胀阀和所述第一换热器连通的管道上安装有电磁阀。
所述第二气液分离罐为r134a气液分离罐，所述第二压缩机为r134a压缩机。
所述油气换热器和所述第二压缩机连通的管道上安装有第二高压表。
所述第一换热器和二换热器均为板式换热器。
所述一次加热水箱采用保温密闭水箱。
所述一次加热水箱内部采用防冻液作为传热介质。
本实用新型一种东北地区双介质空气源热泵油田输油预加热系统的有益效果：本实用新型的结构具有便于安装布置，操作简单，节能高效以及生产成本低等优点。所述的低温级制热单元冷媒介质采用r410a，r410a通过蒸发器后，吸收环境中的热量，再通过r410a压缩机进行压缩，转变为高温高压液气混合状态，获得初级加热介质。然后进行液化过程通过第一板式换热器的热交换，将热量传递给高温级制热单元。所述的高温级制热单元冷媒介质采用r134a，r134a压缩机排气温度能够达到95℃满足原油预加热要求。r134a通过第一板式换热器后，吸收初级加热介质中的热量，再通过r134a压缩机进行压缩，转变为高温高压液气混合状态，然后进行液化过程通过气液换热器的热交换，将热量传递给原油一次加热单元；以及通过油气换热器，将热量传递给原油二次加热单元。所述的原油一次加热单元采用防冻液作为传热介质，传热介质通过加热盘管将热量传递给原油。所述的原油二次加热单元原油通过加热盘管进行第一次吸热，再通过油气换热器进行第二次吸热，使得原油可以达到需求温度。该系统具备空气热泵较高的能量效率与低温环境下正常运行的优点，能够保障原油预加热系统持续稳定地高效运行。
附图说明：
图1为本实用新型的一种东北地区双介质空气源热泵油田输油预加热系统的结构示意图；
图中：1-原油入口，2-原油出口，3-一次加热水箱，4-加热盘管，5-油气换热器，6-第一压缩机，7-第一气液分离罐，8-第一四通换向阀，9-第一换热器，10-第一电子膨胀阀，11-蒸发器，12-风机，13-电磁阀，14-第二电子膨胀阀，15-第二换热器，16-第三电子膨胀阀，17-第一高压表，18-第二压缩机，19-第二气液分离罐，20-第二四通换向阀，21-气液换热器，22-循环水泵，23-第二高压表。
具体实施方式：
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
根据图1所示，本实用新型提供的一种东北地区双介质空气源热泵油田输油预加热系统，包括：低温级制热单元、高温级制热单元、原油一次加热单元以及原油二次加热单元，所述低温级制热单元与所述高温级制热单元连通，所述原油一次加热单元以与原油二次加热单元相连。所述低温级制热单元中冷媒介质通过蒸发器11后，吸收环境中的热量，再进行压缩转变为高温高压液气混合状态，获得初级加热介质，然后通过热交换，将热量传递给高温级制热单元，所述高温级制热单元中的冷媒介质吸收初级加热介质中的热量后，再进行压缩转变为高温高压液气混合状态，然后通过气液换热器21的热交换，将热量传递给原油一次加热单元，通过油气换热器5的热交换，将热量传递给原油二次加热单元，所述原油一次加热单元和原油二次加热单元均通过热交换，将热量传递给原油，完成原油的加热，使得原油可以达到需求温度。
进一步地，在本实施例中，所述低温级制热单元包括第一气液分离罐7、第一压缩机6、第一四通换向阀8、第一换热器9、第一电子膨胀阀10、风机12、蒸发器11、第二电子膨胀阀14、第二换热器15；具体地，所述第一气液分离罐7为r410a气液分离罐，所述第一压缩机6为r410a压缩机，所述第一换热器9为板式换热器，且在所述第一四通换向阀8和所述第一压缩机6连通的管道上安装有第一高压表17，在所述第二电子膨胀阀14和所述第一换热器9连通的管道上安装有电磁阀13，所述第一气液分离罐7出口与所述第一压缩机6入口连通，所述第一压缩机6出口与所述第一四通换向阀8入口连通，所述第一四通换向阀8第一换向口与所述第一换热器9一次侧入口连通，所述第一换热器9一次侧出口与所述第一电子膨胀阀10入口、电磁阀13入口连通，所述第一电子膨胀阀10出口与所述蒸发器11入口连通，所述蒸发器11出口与所述第一四通换向阀8第二换向口连通，所述电磁阀13出口与所述第二电子膨胀阀14入口连通，所述第二电子膨胀阀14出口与所述第二换热器15二次侧入口连通，所述第一气液分离罐7入口与所述第一四通换向阀8出口、第二换热器15二次侧出口连通，所述低温级制热单元中的蒸发器11与风机12置于室外，风机12为蒸发器11提供风量以满足低温级制热单元中冷媒介质的吸热需求。
进一步地，在本实施例中，所述高温级制热单元包括第二气液分离罐19、第二压缩机18、油气换热器5、第二四通换向阀20、气液换热器21、第二换热器15、第三电子膨胀阀16、第一换热器9；具体地，所述第二气液分离罐19为r134a气液分离罐，所述第二压缩机18为r134a压缩机，所述第二换热器15为板式换热器，在所述油气换热器5和所述第二压缩机18连通的管道上安装有第二高压表23，所述第二气液分离罐19出口与所述第二压缩机18入口连通，所述第二压缩机18出口与所述油气换热器5一次侧入口连通，所述油气换热器5一次侧出口与所述第二四通换向阀20入口连通，所述第二四通换向阀20第一换向口与所述气液换热器21一次侧入口连通，所述气液换热器21一次侧出口与所述第二换热器15一次侧入口连通，所述第二换热器15一次侧出口与所述第三电子膨胀阀16入口、第一换热器9二次侧入口连通，所述第三电子膨胀阀16出口与所述第一换热器9二次侧入口连通，所述第一换热器9二次侧出口与所述第二四通换向阀20第二换向口连通，所述第二四通换向阀20出口与所述第二气液分离罐19进口连通。
进一步地，在本实施例中，所述原油一次加热单元包括一次加热水箱3、循环水泵22、气液换热器21；具体地，所述一次加热水箱3采用保温密闭水箱，且所述一次加热水箱3内部采用防冻液作为传热介质，所述一次加热水箱3出口与所述循环水泵22入口连通，所述循环水泵22出口与所述气液换热器21二次侧入口连通，所述气液换热器21二次侧出口与所述一次加热水箱3入口连通。
进一步地，在本实施例中，所述原油二次加热单元包括加热盘管4、油气换热器5、原油出口2；原油入口1与所述加热盘管4入口连通，所述加热盘管4出口与所述油气换热器5二次侧入口连通，所述油气换热器5二次侧出口与原油出口2连通，所述加热盘管4置于所述一次加热水箱3内部。
下面结合附图详细描述本实用新型一种东北地区双介质空气源热泵油田输油预加热系统的一次作业过程：
所述低温级制热单元中的冷媒介质r410a经第一电子膨胀阀10气化降温后，流入蒸发器11，吸收环境中的热量，后经第一压缩机6进行压缩，转变为高温高压液气混合状态，获得初级加热介质，初级加热介质通过第一换热器9将热量传递给高温级制热单元的冷媒介质r134a；最后流入第一电子膨胀阀10气化降温，开始下一个循环。同时，所述高温级制热单元中冷媒介质r134a经第二电子膨胀阀14气化降温后，流入第一换热器9，吸收初级加热介质中的热量；后经第二压缩机18进行压缩，转变为高温高压液气混合状态。此时，通过油气换热器5将热量传递给原油二次加热单元中的原油，然后通过气液换热器21将热量传递给原油一次加热单元中的传热介质；传热后的r134a通过第二换热器15，流入第三电子膨胀阀16气化降温，开始下一个循环。所述原油一次加热单元传热介质为防冻液，防冻液经循环水泵22进行驱动，实现在一次加热水箱3和气液换热器21间的循环，且防冻液通过气液换热器21吸收r134a中的热量进行加热。所述原油二次加热单元中，原油通过原油入口1送入一次加热水箱3中，通过置于原油一次加热单元中一次加热水箱3内部的加热盘管4，吸收防冻液中的热量，进行预加热；后通过油气换热器5，吸收r134a中的热量，进行再次加热，以达到需求温度，最后通过原油出口2流出本系统。
最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。