用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置的制作方法

本技术涉及天然气运输管道加热，具体涉及一种用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置。

背景技术：

1、在天然气管道运输过程中，在一定压力温度条件下，天然气会与管道中的液态水形成天然气水合物。这些天然气水合物会在运输管道中堆积并造成运输管道阻塞，严重时甚至影响管道运输。

2、现目前抑制水合物形成的主要方法有：加热法，脱水法，抑制剂投放等。加热法相对于脱水法和抑制剂投放更加方便且经济。天然气在管道运输中，加热法常限制于发热装置供电问题，从而不能广泛投入使用于天然气管道运输中，而且加热法通常采用管道外部加热。天然气管道运输时采用高压输送，再经过中转站降压处理后供用户使用。在此过程中会造成压能的损耗而没能得到利用，因此可将一部分压能利用起来为发热装置提供电能，既可以节约能源，又可以为运输管道中的气体加热，抑制水合物的形成。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，目的在于能够有效利用压能，节约能源。

2、本实用新型通过下述技术方案实现：用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，包括壳体、能量转换单元、两台发电机、安装在壳体内的四通管、安装在四通管出气端的发热装置，所述发电机安装在所述壳体上；

3、所述能量转换单元包括安装在四通管进气端的能量输入组件以及两个对称设置在四通管两侧的能量输出组件；

4、所述能量输入组件包括叶轮、主动轴和主动锥齿轮，所述主动轴与所述四通管同轴转动连接，叶轮和主动锥齿轮分别连接在主动轴的两端，且所述叶轮位于四通管的外侧；

5、所述能量输出组件包括从动轴、从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮相互啮合，所述从动轴与所述四通管同轴转动连接，所述从动轴与所述发电机的输出轴同轴连接；

6、所述发电机与所述发热装置电连接，用于对发热装置提供电能。

7、本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

8、本方案中通过能量输入组件驱动两个能量输出组件转动，即可带动发电机的输出轴转动，从而带动发电机发电。而本方案中的能量输入组件包括叶轮、主动轴和主动锥齿轮，能量输出组件包括从动轴、从动锥齿轮，这样在天然气管道运输过程中，管道的高速气流能够带动叶轮转动，叶轮带动时主动轴转动，通过主动锥齿轮和从动锥齿轮相互啮合传动将动能分别传递到上下两个从动轴，两个从动轴分别通过带动发电机发电，这样能够有效利用天然气管道内的压能，为发电机提供动能，节约能源，且发电机的电能能够输送给发热装置，加热管道中的气体，防止形成天然气水合物，从而避免出现形成天然气水合物而在运输管道中堆积并造成运输管道阻塞的情况。

9、本方案中的能量转换单元既可以同时带动两台发电机发电，以增加发电功率，同时还可以为发热装置提供管道内部支撑，且采用四通管可减小气体的流阻。

10、进一步，所述主动轴的外侧同轴设置有主动轴套环和主动轴端盖，所述主动轴套环位于所述四通管内且与所述四通管的内壁贴合，所述主动轴端盖与所述四通管的端部以及主动轴套环的端部连接，所述主动轴与所述主动轴端盖之间设有主动轴密封圈。

11、进一步，所述从动轴外侧同轴设置有从动轴套杯和从动轴端盖，所述从动轴套杯位于四通管内壁且与四通管内壁贴合，所述从动轴端盖与所述四通管的端部以及从动轴套杯的端部连接，所述从动轴与所述从动轴端盖之间设有从动轴密封圈。如此设置能够使从动轴与四通管实现顺利的转动连接，能够对从动轴起到安装限位的作用，且从动轴密封圈能够起到加强从动轴与从动轴端盖之间的密封性。

12、进一步，所述从动轴与所述发电机的输出轴之间通过联轴器连接。

13、进一步，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体同轴可拆卸连接，第一壳体与第二壳体之间设有壳体密封环。如此设置能够提高第一壳体和第二壳体所组成的空间的密封性。

14、进一步，所述发热装置包括吸热壳和红外线发热管，所述吸热壳的一端为封闭端，吸热壳的另一端连接有吸热壳端盖，所述吸热壳端盖和吸热壳与所述四通管连接，所述红外线发热管位于所述吸热壳内部，所述发电机与所述红外线发热管通过导线连接。

15、进一步，所述发热装置还包括散热片，所述散热片设有多个，多个散热片沿吸热壳的周向分布，且散热片与天然气输送方向相平行。通过散热片增大换热面积加快与气体的换热，从而提高对气体的加热效率。

16、进一步，所述吸热壳内部喷涂有红外辐射涂层。本方案能够通过红外辐射涂层加强对红外线的吸收，增加吸热壳的吸热和热交换能力。

17、进一步，所述吸热壳端盖与所述吸热壳之间设有隔热密封垫。隔热密封垫能够在吸热壳与吸热壳端盖之间起密封和隔热作用。

18、本实用新型的有益效果：

19、(1)本实用新型将红外发热管设置在吸热壳内部，加热是通过吸热壳壁面直接吸收红外线对其壳体进行加热，红外线发热管不存在中间空气传递介质的损耗，而且该装置采用了散热片增大了装置的换热面积，相比传统的外管壁加热换热效率更高，加热效果更好，内部加热可有效避免了水合物的生成。

20、(2)本实用新型采用四通管作为能量装置的连接桥梁，能量转换单元采用了一个能量输入组件和两个对称设置在四通管两侧的能量输出组件，即一个主动轴输入，两个从动轴输出的对称性结构，该形式的能量转换单元可以为发热装置提供安装固定支架，并且对称性的结构可以增强整个装置的稳定性，且能够同时为两台发电机提供动能。

技术特征：

1.用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，包括壳体、能量转换单元、两台发电机、安装在壳体内的四通管、安装在四通管出气端的发热装置，所述发电机安装在所述壳体上；

2.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述主动轴的外侧同轴设置有主动轴套环和主动轴端盖，所述主动轴套环位于所述四通管内且与所述四通管的内壁贴合，所述主动轴端盖与所述四通管的端部以及主动轴套环的端部连接，所述主动轴与所述主动轴端盖之间设有主动轴密封圈。

3.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述从动轴外侧同轴设置有从动轴套杯和从动轴端盖，所述从动轴套杯位于四通管内壁且与四通管内壁贴合，所述从动轴端盖与所述四通管的端部以及从动轴套杯的端部连接，所述从动轴与所述从动轴端盖之间设有从动轴密封圈。

4.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述从动轴与所述发电机的输出轴之间通过联轴器连接。

5.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体同轴可拆卸连接，第一壳体与第二壳体之间设有壳体密封环。

6.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述发热装置包括吸热壳和红外线发热管，所述吸热壳的一端为封闭端，吸热壳的另一端连接有吸热壳端盖，所述吸热壳端盖和吸热壳与所述四通管连接，所述红外线发热管位于所述吸热壳内部，所述发电机与所述红外线发热管通过导线连接。

7.根据权利要求6所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述发热装置还包括散热片，所述散热片设有多个，多个散热片沿吸热壳的周向分布，且散热片与天然气输送方向相平行。

8.根据权利要求6所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述吸热壳内部喷涂有红外辐射涂层。

9.根据权利要求6-8任一项所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述吸热壳端盖与所述吸热壳之间设有隔热密封垫。

10.根据权利要求1所述的用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，其特征在于，所述从动轴和所述主动轴上均同轴依次连接有两个轴承。

技术总结
本技术属于天然气运输管道加热技术领域，具体公开了一种用于防止天然气管道内水合物生成的自发电式加热装置，包括壳体、能量转换单元、两台发电机、四通管、发热装置，能量转换单元包括能量输入组件以及两个能量输出组件；能量输入组件包括叶轮、主动轴和主动锥齿轮，所述主动轴与所述四通管同轴转动连接，叶轮和主动锥齿轮分别连接在主动轴的两端，且所述叶轮位于四通管的外侧；能量输出组件包括从动轴、从动锥齿轮，从动锥齿轮与所述主动锥齿轮相互啮合，所述从动轴与所述四通管同轴转动连接，从动轴与所述发电机的输出轴同轴连接；发电机与所述发热装置电连接，用于对发热装置提供电能。本技术能够有效利用压能，节约能源。

技术研发人员：青春,任阳,汪洋,潘弘,张修明,谢川
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：20230823
技术公布日：2024/3/21