通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置及方法，包括防垢管道，防垢管道上設置有電磁場發射裝置；電磁場發射裝置包括外殼、陰極、陽極和殼體，殼體設置在外殼內，殼體內設置有陰極，陰極內設置有一個或多個陽極，陽極內設置有永久磁體。本發明專利技術中通過設置陽極，同時陽極作為負載線圈，將電場與電磁場耦合起來，達到蠟垢聯防的目的，克服了傳統的方法中單一使用電場或磁場來解決蠟垢問題，設備投資費用大且不能同時解決蠟垢聯防的問題。本發明專利技術在使用時，將原油通入到防垢管道中，原油經電磁場發射裝置，給線圈通入交變電流，在電場和磁場的耦合作用下，實現蠟垢聯防。
【技術實現步驟摘要】
通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置及方法
本專利技術涉及通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置及方法。
技術介紹
近年來，隨著國內原油需求量的日益增加,且我國陸地面積大，需要很多跨長距離間的原油運輸。油田管道工業在我國迅速崛起。管道輸送在我國有著舉足輕重的地位。而我國產出的大部分原油是含蠟易凝原油,所以油氣管道運輸中最常見的問題是結垢和結蠟。管道運輸中的結蠟結垢問題一直困擾石油行業。傳統的防垢除垢方法大體上有四種：化學法防垢、化學法除垢、物理法防垢、物理法除垢，由于化學法本身需要添加酸性或堿性試劑，則更容易污染環境、加速設備腐蝕,降低管線和設備的使用壽命，相對化學法除垢物理法除垢更徹底、經濟、環保。所以在越來越重視環保、強調可持續發展的今天,化學除垢及防垢表現出越來越明顯的局限性。原油輸送的關鍵在同樣于改善原油的流動性，目前，加熱、稀釋、加入降凝劑等一系列物理、化學方法被應用到含蠟原油的流動改性中，并取得了一定的效果。近年來，強磁場在除蠟方面由于其獨特的優勢：1)具有較好的降凝改性效果。2)能耗和加熱傳送相比大大提高。3)對環境無污染。因此受到密切關注且在油田得到較多的推廣和應用。市場上現有的設備均是單一的防垢或者防蠟儀器。這樣便增加了設備維修和投資費用，還不能同時解決結蠟、結垢這兩個困擾石油行業多年的難題。
技術實現思路
為了解決現有技術中的問題，本專利技術的目的是提供一種既能高效防蠟同時又能高效防垢的通過電場及電磁場耦合實現油田集輸系統蠟垢聯防裝置及方法，該方法可針對不同油型，將電場處理法與電磁處理法耦合，既能單獨對蠟、垢一種物質起到防止生成的作用，又能實現蠟垢聯防。為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置，包括防垢管道，防垢管道上設置有電磁場發射裝置；電磁場發射裝置包括外殼、陰極、陽極和殼體，殼體設置在外殼內，殼體內設置有陰極，陰極內設置有一個或多個陽極，陽極內設置有永久磁體。本專利技術進一步的改進在于，防垢管道設置在輸油管道一側，防垢管道的入口和出口均與輸油管道的相連通。本專利技術進一步的改進在于，輸油管道和陰極均為鈦合金鋼管。本專利技術進一步的改進在于，陽極為線圈；線圈總的圈數為30-300圈。本專利技術進一步的改進在于，陰極內表面涂覆有絕緣材料，線圈與絕緣材料相接觸。本專利技術進一步的改進在于，線圈的材質為采用絕緣材料包裹的單股銅導線，外殼與防垢管道通過法蘭連接。本專利技術進一步的改進在于，所述外殼和殼體材質為塑料。本專利技術進一步的改進在于，外殼的頂部設置用于將220V電流轉換成頻率為20～25kHz的交流電的電器元件集成盒，電器元件集成盒與線圈相連。基于上述的裝置的通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防方法，將原油通入到防垢管道中，原油經電磁場發射裝置，給線圈通入交變電流，在電場和磁場的耦合作用下，實現蠟垢聯防。本專利技術進一步的改進在于，線圈的數量為30，交變電流為20～25kHz，交變電流的時間間隔為10-20分鐘，通電時長為10-12分鐘。與現有技術相比，本專利技術具有的有益效果：1)本專利技術中通過設置陽極，同時陽極作為負載線圈，將電場與電磁場耦合起來，達到蠟垢聯防的目的，克服了傳統的方法中單一使用電場或磁場來解決蠟垢問題，設備投資費用大且不能同時解決蠟垢聯防的問題。2)本裝置用到的電場不會對設備內壁造成損害，在防垢管道的管壁上形成一層致密的氧化膜，同時提高整個管道原油的電位，相當于使用陽極保護法的方式來降低整個裝置的腐蝕率，延長了管道、裝置的使用時間。3)本專利技術采用磁場除蠟一方面不僅能從根本上阻止了石蠟晶體的生長和聚集，同時磁場還可以阻止結垢，具有耗能低、應用方便、投資少、運行費用低、無污染、節能等優點。4)本專利技術在使用時，將原油通入到防垢管道中，原油經電磁場發射裝置，給線圈通入交變電流，在電場和磁場的耦合作用下，實現蠟垢聯防。附圖說明圖1為空心實驗裝置結構示意圖。圖2為實心實驗裝置結構示意圖。圖3為不同線圈匝數下的油垢質量。圖4為不同頻率下油的濃度。圖標：1-外殼、2-陰極、3-陽極、4-殼體、5-電器元件集成盒、6a-第一控制閥、6b-第二口控制閥、7a-第三控制閥、7b-第四控制閥、8a-第一法蘭盤、8b-第二法蘭盤、9-輸油管道、10-防垢管道、11-正極輸入口、12-負極輸入口、13-永久磁體。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術作進一步詳細說明。參見圖1和圖2，本專利技術的蠟垢聯防實驗裝置本專利技術中的通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置，包括設置在輸油管道9的一側的防垢管道，防垢管道內設置有電磁場發射裝置；電磁場發射裝置包括外殼1、陰極2、陽極3和殼體4，殼體4設置在外殼1內，殼體4內設置有陰極2，陰極內設置有一個或多個陽極3，陽極3內設置有永久磁體13。防垢管道的入口和出口均與輸油管道9的相連通。陰極2為與輸油管道9相同的內徑為141.5mm的鈦合金鋼管。陽極為線圈。線圈總的圈數為50-300圈，整齊纏繞環狀管內。陰極內表面涂覆有絕緣材料。線圈的材質為采用絕緣材料包裹的1.5平方毫米的單股銅導線，只保留上表面露出，線圈與鈦合金鋼管內表面的絕緣材料相接觸。外殼1與防垢管道通過法蘭連接。所述的絕緣材料包裹導線主要起到與管道絕緣且保護導線的作用。將防垢管道作為備路，設置在輸油管道的一側。工作時打開第一控制閥6a和第三控制閥7a，關閉第二控制閥6b和第四控制閥7b，讓原油通過防垢管道10進行處理，裝置維修時關閉第一控制閥6a和第三控制閥7a，打開6b和第四控制閥7b讓原油經過輸油管道9流過。所述防垢管道與輸油管道9之間用絕緣材料隔開，起到絕緣的作用。所述外殼1和殼體4材質為塑料。所述外殼1的頂部設置電器元件集成盒5。工作時，所述電器元件集成盒5由外接電源220V，并經過電器元件集成盒5轉換成頻率為20～25kHz的交流電，電器元件集成盒與線圈相連。當防止結垢時，以交變電流，時間間隔為10-20分鐘，通電時長為10-12分鐘。當消除已經結垢的管段時，電磁線圈連續通以交變電流至結垢清除后，轉入斷續工作。本專利技術蠟垢聯防方法的技術原理：按照自然狀態下的原油是無序排列的，但裝置中陰、陽極產生的電場將會使他們發生有規則的鏈狀排列。可將管道中的原油的成垢陽離子Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+和陰離子CO33-、SO44-、HCO33-分別包圍起來，阻止其化學反應的發生生成垢。同時裝置陰陽極產生的電場也可以在原油和管道設備間形成電位差，束縛離子向設備聚集的能力，起到阻止結垢保護管道以及其他設備的作用。另外原油在負載線圈3磁場的作用下，其中的石蠟分子中會形成電子環流使得電子軌道運動狀態發生改變，電子環流又產生感應磁場，感應磁場與分子間的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置，其特征在于，包括防垢管道，防垢管道上設置有電磁場發射裝置；電磁場發射裝置包括外殼(1)、陰極(2)、陽極(3)和殼體(4)，殼體(4)設置在外殼(1)內，殼體(4)內設置有陰極(2)，陰極內設置有一個或多個陽極(3)，陽極(3)內設置有永久磁體(13)。/n
【技術特征摘要】
1.通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置，其特征在于，包括防垢管道，防垢管道上設置有電磁場發射裝置；電磁場發射裝置包括外殼(1)、陰極(2)、陽極(3)和殼體(4)，殼體(4)設置在外殼(1)內，殼體(4)內設置有陰極(2)，陰極內設置有一個或多個陽極(3)，陽極(3)內設置有永久磁體(13)。
2.根據權利要求1所述的通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置，其特征在于，防垢管道設置在輸油管道(9)一側，防垢管道的入口和出口均與輸油管道(9)的相連通。
3.根據權利要求1所述的通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置，其特征在于，輸油管道(9)為鈦合金鋼管，陰極(2)為鈦合金鋼管。
4.根據權利要求1所述的通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置，其特征在于，陽極為線圈；線圈的圈數為30-300圈。
5.根據權利要求4所述的通過電場及電磁場耦合實現集輸系統蠟垢聯防裝置，其特征在于，陰極內表面涂覆有絕緣材料，線圈與絕緣材料相接觸。
6.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：燕永利，姜選選，牛夢龍，朱西柱，賀炳成，豆龍龍，
申請(專利權)人：西安石油大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61
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