专利名称：一种基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田地面工程中的污水处理技术领域，具体的说是一种基于油田 联合站污水管线的超声波在线防垢装置。
背景技术：
油田联合站内的污水处理管线结垢是油田生产中存在的普遍问题，管线结垢将造 成管线堵塞，加速管线腐蚀，严重地影响了油田的正常生产。目前一般采用化学方法清垢、 防垢，需要连续不断地加入，不仅成本高，而且对于油品产生不利的影响，增大了后续的处 理难度。超声波防垢是纯粹的物理方法防垢，对水体、环境无污染，对管线无腐蚀，符合企业 节能和环保的政策。中国专利ZL 200720015825公布了一种数字超声波除垢装置，除垢、防垢效果好， 无环境污染并能实现在线操作。中国专利ZL 94227197公布了一种高温高声强超声波管道 防垢器，其工作频率为15 40KHz，发射声强为5 8W/cm2，最高工作温度为200°C，防垢效 果明显优于其它防垢方法，可以完全解决Φ377以下管道的结垢。上述专利所陈述的超声 波防垢器安装结构均为内置式，即超声波的换能器置于管道内，同介质直接接触，即上述陈 述的超声波防垢器如应用在油田联合站的污水处理管线上，在安装过程中需对管道进行动 火处理，因此，存在巨大的安全隐患，另外，由于换能器设备同油田污水介质直接接触，对设 备的腐蚀有一定的影响。
实用新型内容本实用新型实施例提供一种基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置，实 现油田联合站内污水管线的在线防、除垢，保障了污水管线的安全、经济、环保运行。一方面，本实用新型实施例提供了一种基于油田联合站污水管线的超声波在线防 垢装置，所述基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置包括污水管线、卡架、超声 波换能器、超声波电源发生器、控制柜、磁性测厚传感器、温度传感器和流量传感器，其中所述超声波换能器通过卡架外置于所述污水管线的外壁上，所述控制柜通过磁性 测厚传感器、温度传感器和流量传感器采集所述污水管线内介质的管壁结垢厚度、温度及 流量信号，控制超声波电源发生器的超声参数，以控制所述超声波换能器进行所述油田联 合站污水管线的在线防垢作业。可选的，在本实用新型的一实施例中，所述超声波换能器为倒喇叭形超声波换能
ο可选的，在本实用新型的一实施例中，所述超声波换能器通过多根条形卡架外置 于所述污水管线的外壁上。可选的，在本实用新型的一实施例中，所述控制柜通过磁性测厚传感器、温度传感 器和流量传感器采集所述污水管线内介质的管壁结垢厚度、温度及流量信号，控制的超声 波电源发生器的超声参数包括超声声强、频率、间歇比、超声功率。[0010]可选的，在本实用新型的一实施例中，所述超声波电源发生器利用锁相法进行超 声波频率信号跟踪，通过电流型恒功率控制技术向超声波换能器输出额定的电功率。可选的，在本实用新型的一实施例中，所述超声波换能器将电能转换成超声波式 的机械能以进行所述油田联合站污水管线的在线防垢作业。上述技术方案具有如下有益效果因为采用外置式超声波防垢器的技术手段，所 以实现了油田联合站内污水管线的在线防、除垢，保障了污水管线的安全、经济、环保运行。
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例一种基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置 结构示意图；图2为本实用新型图1中装置的管道截面示意图；图3为本实用新型锁相法工作原理图；图4为本实用新型电流型恒功率控制图。
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做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。如图1所示，为本实用新型实施例一种基于油田联合站污水管线的超声波在线防 垢装置结构示意图，所述基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置包括污水管线 1、卡架2、超声波换能器3、超声波电源发生器4、控制柜5、磁性测厚传感器6、温度传感器7 和流量传感器8，其中所述超声波换能器3通过卡架2外置于所述污水管线1的外壁上，所述控制柜5 通过磁性测厚传感器6、温度传感器7和流量传感器8采集所述污水管线1内介质的管壁结 垢厚度、温度及流量信号，控制超声波电源发生器4的超声参数，以控制所述超声波换能器 3进行所述油田联合站污水管线1的在线防垢作业。可选的，在本实用新型的一实施例中，所述超声波换能器3为倒喇叭形超声波换 能器。可选的，在本实用新型的一实施例中，所述超声波换能器3通过多根条形卡架2外 置于所述污水管线1的外壁上。可选的，在本实用新型的一实施例中，所述控制柜5通过磁性测厚传感器6、温度 传感器7和流量传感器8采集所述污水管线1内介质的管壁结垢厚度、温度及流量信号，控 制的超声波电源发生器4的超声参数包括超声声强、频率、间歇比、超声功率。可选的，在本实用新型的一实施例中，所述超声波电源发生器4利用锁相法进行超声波频率信号跟踪，通过电流型恒功率控制技术向超声波换能器3输出额定的电功率。可选的，在本实用新型的一实施例中，所述超声波换能器3将电能转换成超声波 式的机械能以进行所述油田联合站污水管线1的在线防垢作业。油田联合站内污水管线用的外置式超声波在线防垢装置工作时，超声波电源发生 器4，通过内置的匹配电路使电源向超声波换能器3输出额定的电功率，超声波换能器3通 过多根条形卡架2固定在污水管线1上，如图2所示，为本实用新型图1中装置的管道截面 示意图。超声波换能器3为倒喇叭形超声波换能器，装配特定形状的变幅器，通过改变能量 输出端形状和面积，达到聚能目的，更高效的将电功率转换为超声波式的机械能。超声波电源发生器4利用锁相法进行超声波频率信号跟踪，通过电流型恒功率控 制技术向超声波换能器3输出额定的电功率。为了保证超声系统高效稳定地工作，对频率 跟踪设计方案利用的是锁相法，如图3所示，为本实用新型锁相法工作原理图，其中VCO为 压控振荡器，其可以有效的将带外不需要的信号滤掉，防止系统误跟踪在非谐振频率的信 号上。功率的控制采用的是电流型恒功率控制方案，如图4所示，为本实用新型电流型恒 功率控制图，即采集直流侧的电流信号与给定的电流信号进行比较，将偏差输入数字Pl调 节器，从而改变移相控制的移相角，进而改变逆变单元的输出电压。控制柜5通过温度传感器7、流量传感器8及磁性测厚传感器6得到管道内介质温 度、流量及管壁结垢厚度信息，控制系统根据采集的信号可调整超声声强(0. 2 4W/cm2)、 频率05 50kHz)及间歇比(3 5)、超声功率(彡5KW)等超声参数，从而实现联合站内 污水管线的在线防、除垢。外置式超声波在线防垢器在实际应用中可以取得很好的防垢效果，防垢距离大于 2000米，减少化学药剂掺入量15%以上。该装置能针对油田污水的特点，在线调整超声参 数，安装简单，有效的保证了联合站内污水处理管线的安全、经济、环保运行，具有很好的应 用前景。以上所述的具体实施方式
，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进 一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式
而已，并不用于 限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替 换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置，其特征在于，所述基于油田 联合站污水管线的超声波在线防垢装置包括污水管线(1)、卡架O)、超声波换能器(3)、 超声波电源发生器G)、控制柜(5)、磁性测厚传感器(6)、温度传感器(7)和流量传感器 ⑶，其中所述超声波换能器C3)通过卡架( 外置于所述污水管线(1)的外壁上，所述控制柜 (5)通过磁性测厚传感器(6)、温度传感器(7)和流量传感器(8)采集所述污水管线(1)内 介质的管壁结垢厚度、温度及流量信号，控制超声波电源发生器的超声参数，以控制所 述超声波换能器(3)进行所述油田联合站污水管线(1)的在线防垢作业。
2.如权利要求1所述基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置，其特征在于， 所述超声波换能器(3)为倒喇叭形超声波换能器。
3.如权利要求1所述基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置，其特征在于， 所述超声波换能器( 通过多根条形卡架( 外置于所述污水管线(1)的外壁上。
4.如权利要求1所述基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置，其特征在于， 所述控制柜( 通过磁性测厚传感器(6)、温度传感器(7)和流量传感器(8)采集所述污水管线(1)内介质的管壁结垢厚度、温度及流量信号，控制的超声波电源发生器(4)的超 声参数包括超声声强、频率、间歇比、超声功率。
5.如权利要求1所述基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置，其特征在于， 所述超声波电源发生器(4)利用锁相法进行超声波频率信号跟踪，通过电流型恒功率控制技术向超声波换能器C3)输出额定的电功率。
6.如权利要求1所述基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置，其特征在于， 所述超声波换能器( 将电能转换成超声波式的机械能。
专利摘要本实用新型实施例提供了一种基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置，所述基于油田联合站污水管线的超声波在线防垢装置包括污水管线、卡架、超声波换能器、超声波电源发生器、控制柜、磁性测厚传感器、温度传感器和流量传感器，其中所述超声波换能器通过卡架外置于所述污水管线的外壁上，所述控制柜通过磁性测厚传感器、温度传感器和流量传感器采集所述污水管线内介质的管壁结垢厚度、温度及流量信号，控制超声波电源发生器的超声参数，以控制所述超声波换能器进行所述油田联合站污水管线的在线防垢作业。本实用新型实施例实现油田联合站内污水管线的在线防、除垢，保障了污水管线的安全、经济、环保运行。
文档编号B08B3/12GK201875357SQ20102058861
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者宋志军, 李广富, 杨建平, 杨文军, 杨显志, 王晓华, 穆磊, 袁天瑜, 高本成 申请人:中国石油天然气股份有限公司