一种用于圆柱形储油罐内部的均质装置的制作方法

本发明涉及一种用于圆柱形储油罐内部的均质装置，即根据密度差控制对沉积在储油罐中部、下部的中质、重质原油进行抽取，通过波纹管将重质原油导入与圆柱形储油罐浮顶相连接的浮顶转盘内部腔体，再通过浮顶转盘下底面的喷淋孔将重质原油喷出以实现圆柱形储油罐内部原油混合均质的装置，属于石油存储设备技术领域。

背景技术：

原油是一种由各种烃类组成可燃混合物。当原油在储油罐中静置一段时间后，由于原油介质比重存在差异，将在储油罐中出现轻质、中质、重质原油分层现象，比重越大，越在储油罐的下部沉积。从储油罐上部到下部，原油介质的粘滞性逐渐增加，而流动性逐渐减弱。

目前，储油罐主要分为球形罐和圆柱形罐，球形储油罐虽具有容量大、承压大的特点，但浮顶式圆柱形储油罐因具有可随油面上下升降的浮顶而带来的可减少介质挥发损耗和隔绝空气的优势，亦被广泛应用于工程生产中。

考虑到原油是多组分的混合物，在储油罐内储存一段时间后会出现介质分层现象，且原油介质特有的易燃、粘滞和流动不均问题，在其他工程领域常被采用的桨叶旋转搅拌和气动搅拌已显现出问题。桨叶低速旋转受原油粘滞性及流动性影响较大，易产生停转甚至损坏电机，而高速旋转易产生静电致燃；气动搅拌受所使用的气源或原油介质可燃性问题限制，或受气源成本问题限制以及气动搅拌的气源出口易受原油介质粘滞性及流动性影响产生堵塞等一系列问题而无法被有效应用和推广。因此，开发出能够对圆柱形储油罐内分层原油介质实现有效混合均质的装置一直是该工程领域亟待解决的问题。

技术实现要素：

考虑到原油易燃、粘滞性较高和流动性不均等问题，并结合圆柱形储油罐的侧壁垂直于罐底面的结构特点，本发明提供一种用于圆柱形储油罐内部的均质装置，以解决圆柱形储油罐内部原油介质分层及原油介质粘滞性和流动性不均的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

在圆柱形储油罐内部安装一种高度可变的新型均质装置。该装置由浮顶连接轴、浮顶转盘以及笼式管组构成。笼式管组上安装有密度计以及受电磁阀ⅰ控制的吸液口和受电磁阀ⅱ控制的喷液口。当圆柱形油罐内部不同高度处的原油介质密度差值达到设定置时，启动控制系统进行加热和旋转操作，通过电磁阀ⅰ对圆柱形储油罐下部的原油进行抽吸，通过电磁阀ⅱ将抽吸的原油从浮顶转盘喷出。循环抽吸与喷出，使得由浮顶转盘喷出的中质、重质原油在离心惯性力和重力的作用下与圆柱形储油罐内的轻质、中质原油进行三维空间内混合，实现均质。

上述浮顶连接轴的两端分别与圆柱形储油罐浮顶中心和浮顶转盘相连接。浮顶连接轴为内、中、外三层套筒结构，由抗压、耐腐并具有良好导热性的材料制成，三层套筒均固定安装。外层筒壁内表面和中层筒壁外表面做电热涂层处理，外层与中层筒壁间环筒型内腔由抗压、阻热、阻燃纤维做间隔填充，纤维间隙中做电路控制系统，电路控制系统做电路管束密封处理。电路控制系统进行加热操作时，电热涂层制热并将热量通过浮顶连接轴侧壁传至其外表面，降低浮顶连接轴周围原油的粘滞性，促进原油的流动。中层与内层筒壁间的环筒形内腔中空，与笼式管组中空内腔连通。浮顶连接轴内筒中有活动轴芯，活动轴芯带动浮顶转盘进行360度低速全周旋转。

上述浮顶转盘与浮顶连接轴活动轴芯相连接，在活动轴芯带动下进行360度低速全周旋转，对储油罐内部原油介质起到搅拌作用。浮顶转盘呈圆柱形，横截面圆形的直径小于圆柱形储油罐浮顶直径，浮顶转盘的高度以不影响储油罐浮顶上、下升降为限。浮顶转盘由抗压、耐腐并具有良好导热性的材料制成，具有内、外双层侧壁结构，其外层侧壁内表面做电热涂层处理，内、外双层侧壁之间为抗压、阻热、阻燃纤维做间隔填充，纤维间隙中做电路控制系统，电路控制系统做管路密封处理。浮顶转盘内部为中空腔体，与浮顶连接轴中空内腔连成一体。浮顶转盘下表面均匀分布有受电磁阀ⅱ控制的喷液口，喷液口数量多个。喷液口与浮顶转盘内腔壁面相连接，连接处做密封处理。

上述笼式管组由折管单元组成，折管单元数量多个，折管单元横截面外边界呈圆形、方形、异形。每个折管单元均由浮顶管、垂直波纹管以及罐底管三部分构成，垂直波纹管的两端分别连接浮顶管和罐底管。每个折管单元的浮顶管均被固定于圆柱形储油罐浮顶下底面且在储油罐浮顶底面均匀分布，浮顶管的另一个端头均指向浮顶连接轴，即全部折管单元的浮顶管呈放射状分布于储油罐浮顶底面。每个折管单元的罐底管均被固定于圆柱形储油罐底面且在储油罐底面均匀分布，罐底管的另一个端头均指向罐底面的中心并连接在一起，即全部折管单元的浮顶管和罐底管分别呈放射状分布于储油罐浮顶底面和储油罐底面。因此，全部折管单元构成了笼式管组。折管单元由抗压、耐腐并具有良好导热性的材料制成，具有内、外双层侧壁结构，其外层侧壁内表面做电热涂层处理，内、外双层侧壁之间为抗压、阻热、阻燃纤维做间隔填充，纤维间隙中做电路控制系统，电路控制系统做管路密封处理。折管单元内部为中空腔体，所有折管单元的浮顶管中空内腔与浮顶连接轴中空内腔连成一体，所有折管单元的罐底管中空内腔在储油罐底面中心连接处连通，进而形成笼式管组中空内腔。笼式管组中空内腔与浮顶连接轴中空内腔连通，连接处做密封处理。笼式管组全部折管单元的罐底管上均安装有多个受电磁阀控制的吸液口，吸液口与罐底管内腔壁面相连接，连接处做密封处理。

上述密度计安装于笼式管组全部折管单元垂直波纹管的不同高度处，用以测量相应高度周围的原油介质密度。测量值被自动采集并进行密度差值计算，当不同高度处原油介质密度差值达到额定范围上限时，即圆柱形储油罐内部原油介质出现分层时，装置中的加热控制系统、旋转系统及抽吸和喷放系统相继启动，将位于圆柱形储油罐下部密度较大的重、中质原油通过笼式管组吸液口进行抽吸。被抽吸的原油依次途经笼式管组罐底管、垂直波纹管、浮顶管、浮顶连接轴中空内腔至浮顶转盘的中空腔体储存，在电磁阀ⅱ的控制下喷入圆柱形储油罐的原油液面上层中。

与现有技术相比，本发明充分利用圆柱形储油罐原有电动机、旋转系统、高压泵和加热器等设备，在圆柱形储油罐内部加装一个由浮顶连接轴、浮顶转盘和笼式管组构成的新型装置。根据圆柱形储油罐内部不同高度处原有介质密度差值来控制浮顶转盘旋转，控制笼式管组将储油罐下部重、中质原油抽吸至浮顶转盘并通过浮顶转盘喷液口喷出，循环抽吸和喷放重质、中质原油,可实现圆柱形储油罐内原油的均质。首先，被抽吸的重质、中质原油在浮顶转盘低速旋转的离心惯性力下喷出并在重力的作用下完成向下沉降；其次，浮顶转盘低速旋转条件下所进行的搅拌作用；最后，笼式管组中的垂直波纹管随圆柱形储油罐浮顶的上下升降在改变垂直波纹管垂直高度的同时，垂直波纹管被拉伸和压缩地过程中，波纹对原有将形成围绕垂直波纹管局部区域的三维扰动。因此，本发明所述装置充分实现了圆柱形储油罐内部原油介质在三维空间内的混合均质。浮顶转盘低速旋转运行，在起到机械搅拌混合作用的同时，避免了由于快速旋转搅拌产生的静电安全问题。浮顶连接轴、浮顶转盘以及笼式管组侧壁的电热系统有效解决了原油在装置外表面流动性较差、粘滞性较高，对吸液口和喷液口产生堵塞以及对装置各结构单元运行产生阻碍的问题，极具技术推广前景。

附图说明

图1是用于圆柱形储油罐内部的均质装置示意图。

图2是用于圆柱形储油罐内部的均质装置剖面图。

图3是浮顶连接轴横截断面示意图。

图中：1.浮顶连接轴，2.浮顶转盘，3.受电磁阀ⅱ控制的喷液口，4.受电磁阀ⅰ控制的吸液口，5.浮顶管，6.垂直波纹管，7.罐底管，8.密度计，11.浮顶连接轴外层筒壁，12.浮顶连接轴中层筒壁，13.浮顶连接轴内层筒壁，14.浮顶连接轴活动内芯，15.浮顶连接轴中空内腔。

具体实施方式

本发明实施例中圆柱形储油罐内部的均质装置由浮顶连接轴、浮顶转盘和笼式管组构成。笼式管组各折管单元中的罐底管上带有受电磁阀ⅰ控制的吸液口，各折管单元中的垂直波纹管在不同高度处安装有密度计。浮顶转盘下底面带有受电磁阀ⅱ控制的喷液口。

本发明实施例中浮顶连接轴采用抗压、耐腐并具有良好导热性的材料制成，具有内、中、外三层筒壁，其外层筒壁内表面做电热涂层处理，外、中层筒壁之间由抗压、阻热、阻燃纤维做间隔填充，纤维间隙中做电路控制系统，电路控制系统做管路密封处理。

本发明实施例中浮顶转盘及笼式管组采用抗压、耐腐并具有良好导热性的材料制成，具有内、外双层侧壁结构，其外层侧壁内表面做电热涂层处理，内、外双层侧壁之间由抗压、阻热、阻燃纤维做间隔填充，纤维间隙中做电路控制系统，电路控制系统做管路密封处理。

本发明实施例中浮顶连接轴中空内腔、浮顶转盘中空内腔、笼式管组中空内腔连成一体。

本发明实施例笼式管组中的折管单元数量多个，均匀分布。各折管单元横截断面外边界为圆形、多边形、异形。

本发明的实施例：

一种用于圆柱形储油罐内部的均质装置，其装置示意图和装置剖面图分别如附图1和附图2所示。浮顶连接轴（1）的两端分别连接于圆柱形储油罐浮顶下底面中心和浮顶转盘（2）中心。浮顶管（5）、垂直波纹管（6）以及罐底管（7）组成折管单元，垂直波纹管(6)的两端分别连接浮顶管（5）和罐底管（7）。多个折管单元的浮顶管（5）均匀分布并固定于圆柱形储油罐浮顶下底面，多个折管单元的罐底管（7）均匀分布并固定于圆柱形储油罐底面，全部折管单元构成笼式管组。多个密度计（8）安装于笼式管组折管单元中的垂直波纹管（6）的不同高度处。当不同高度处的密度计（8）对圆柱形储油罐内部相应高度处原油介质密度的测量值差值达到额定范围上限值时，即圆柱形储油罐内部原油介质出现分层时，装置中的各控制系统将被启动。首先，启动加热控制系统，使浮顶连接轴（1）、浮顶转盘（2）、浮顶管（5）、垂直波纹管（6）以及罐底管（7）外侧壁升温，减小沉积在其外表面的原油介质的粘滞性，增加原油介质的流动性，同时避免沉积的原油介质堵塞罐底管（7）上受电磁阀ⅰ控制的吸液口（4）和浮顶转盘（2）下底面受电磁阀ⅱ控制的喷液口（3）的堵塞问题。其次，开启旋转系统使浮顶转盘(2)进行360度低速水平全周旋转，对圆柱形储油罐（1）内部原油介质在一定程度上进行搅拌混合，也避免了由于快速旋转搅拌产生的静电问题。控制系统开启各折管单元中罐底管（7）上的电磁阀ⅰ并关闭浮顶转盘（2）上受电磁阀ⅱ控制的喷液口（3）。最后，启动抽吸系统将位于圆柱形储油罐下部的重、中质原油通过受电磁阀ⅰ控制的吸液口（4）吸入，被吸入的原油依次经过并充满罐底管（7）、垂直波纹管（6）、及浮顶管（5）、浮顶连接抽（1）的中空内腔进入到浮顶转盘（2）的中空内腔。控制系统打开受电磁阀ⅱ控制的喷液口（3）将重质、中质原油喷出至储油罐原油介质中。被抽吸的重质、中质原油在浮顶转盘（2）低速旋转的离心惯性力下喷出并在重力的作用下完成向下沉降。笼式管组中的垂直波纹管（6）随圆柱形储油罐浮顶的上下升降一方面在改变垂直波纹管（6）垂直高度的同时，另一方面在垂直波纹管（6）被拉伸和压缩地过程中，波纹对原有将形成围绕垂直波纹管（6）局部区域的三维扰动，进而实现了圆柱形储油罐内部原油介质三维空间的混合均质。当密度计（8）所测量的密度差值小于额定范围下限值时，装置中的喷射控制系统、抽吸控制系统、旋转控制系统以及加热控制系统关闭。待下一次密度差监测达到额定范围上限值时，重复操作。