超声波原油破乳.ppt

超声核心部件超声核心部件 换能器换能器l超声波换能器超声波换能器 将电能转换为超声波能量的器件。将电能转换为超声波能量的器件。换能器品种特别多，要求也特别高。极其简单的机械结构中，隐藏着极其复杂的技术要求。这是一个令人费解的矛盾，也是换能器技术的魅力所在。超声核心部件超声核心部件驱动电源驱动电源l超声波驱动电源：超声波驱动电源：将普通的市电，转换成超声波换能器所需要的高频、将普通的市电，转换成超声波换能器所需要的高频、高压电流。高压电流。在各种各样的电源中，超声波驱动电源几乎是技术含量最高的。超声波产生超声波产生l超声波设备可以将电能转化为高频振动，其原理如右图所示。超声波应用领域简介超声波应用领域简介超声波的定义超声波的定义l声音的频率范围是很宽的。但是一般只有在2020000Hz范围内的声音才能引起人的听觉,频率高于20000Hz的声波就叫超声波。金属探伤金属探伤水下定位水下定位医学诊断医学诊断微电子微电子空化效应空化效应机械效应机械效应热效应热效应化学效应化学效应声化学声化学声化学技术的应用领域声化学技术的应用领域l l废水的净化废水的净化废水的净化废水的净化l l石油中的应用石油中的应用石油中的应用石油中的应用l l中药成分提取中药成分提取中药成分提取中药成分提取l ll l治理微生物治理微生物治理微生物治理微生物l l化工工业处理化工工业处理化工工业处理化工工业处理l l微粒的在液体中的分散微粒的在液体中的分散微粒的在液体中的分散微粒的在液体中的分散15kHz15kHz60kHz60kHz 声波声波大功率超声波频段大功率超声波频段非大功率频段非大功率频段大功率超声波声化学设备大功率超声波声化学设备设备结构设备结构l设备主要由换能器、变幅杆、工具头、驱动电源组成。设备特点设备特点l功率大，能量集中 工业级设备最高功率3000W，能量转化效率高，达到80%以上，辐射面积较传统工具头增大2.5倍l抗高温高压 最高承受温度300，最高承受压强30Mpal配备数字式超声频率自动追踪电源 配备数字电源，确保设备最佳状态工作l工作稳定，使用简便，适用各种声化学反应 超声波系统振幅稳定，持续工作时间长；法兰安装，对原有设备改动小设备功能设备功能l可作用于各种液体的声化学反应，法兰以下工具头长度可定制。l可连续工作，脉冲式工作两种模式可选l30%-99%功率连续可调l自动频率跟踪功能l可预留端口，供外接PLC控制超声波设备的安全性超声波设备的安全性l本设备对人体安全无辐射 超声波是一种机械波，由于超声波直接作用在液体中，超声波透过液体、容器壁、空气才能进入人体中，这些界面的反射系数都大于90%，其进入人体的超声波总量极小，小于医用B超的辐射强度。总所周知，B超是可以对胎儿使用的，超声设备对人体是安全的。超声波设备的安全性超声波设备的安全性l超声波与液体接触会产生一定程度的噪声 由于超声波进入液体中会产生空化效应，导致产生大量的噪声，您所听到的噪声不是超声波，其频率在1kHz左右，如果感觉噪声强度太大，建议在设备使用时带上耳塞。l驱动电源输出信号为高压 超声波驱动电源输入为高压信号，使用过程中需控制环境温度、湿度及粉尘等，不可随意拆卸设备，以防高压触电。案例列举案例列举应用领域应用领域效果及影响效果及影响中药萃取加入超声设备，提高浸出率30-50%压载水处理配合紫外线，辅助杀灭藻类食品灭菌原工艺不变，加入超声，菌落数减少30%乳化代替高剪切乳化，乳化颗粒度1m高压高温容器清洗彻底解决过滤网、出液口淤积、堵塞等情况液体中颗粒物分散分散（剥离）液体中团聚的细小颗粒，生物柴油制取提高制取率，较原产量提高30%左右石油工业应用原油脱水、原油破乳超声石油应用超声石油应用l超声波在石油工业中的应用属于声化学范畴，近年来国内外研究主要集中在以下方面l超声破乳脱水l超声防垢除垢l超声防蜡降粘l超声污水处理超声原油破乳的理论研究超声原油破乳的理论研究l超声波可在温和条件下，实现原油破乳。超声波与破乳剂具有协同效应，其特点如下:l降低破乳剂的用量l油水分离率高l以上特点决定了超声在工业应用中的可行性超声原油破乳工业应用超声原油破乳工业应用l美国BRANSON超声设备公司已有相关工业应用的产品l国内江苏石油勘探局石油工程技术研究院的虞建业、西北工业大学化学工程系的李淑琴等人在石油破乳方面做了大量的理论及实验，得到了较为理想的效果l目前国内尚未工业使用先例超声原油管道应用难点超声原油管道应用难点l原油破乳需要高强度、大功率、连续工作的超声辐射，这对超声设备提出了极高的要求。l原油压力、温度及粘度不断变化，普通超声设备无法应对这些变化。l管道安装精度高，对固定、防腐、防爆等提出极高要求。超声原油管道方案设计超声原油管道方案设计l本方案以杭州成功超声设备有限公司实用型专利大功率声化学处理系统为设计基础。具有以下特点：l功率大，能量集中l抗高温高压l配备数字式超声频率自动追踪电源l使用简便，可适用于各种声化学反应。l 大功率声化学系统已获得实用型专利、目前正在申报国家创新基金，此设备已广泛引用于中药萃取、污水处理、生物降解、细胞粉碎等方面，并与中南大学、南京林华所、东北大学等高校和科研机构建立合作。初试实验说明初试实验说明实验时间：实验时间：2013年04月实验地点：实验地点：杭州成功超声设备有限公司超声实验室实验目的：实验目的：在实验室中测试超声对原油破乳的作用实验内容：实验内容：用不同频率的超声波对原油进行作用，并用对照试验进行参考。实验结论实验结论:使用超声的原油样品较普通样品脱水率明显提高，不同功率及频率效果存在差异。设计思路设计思路l根据初试实验所得到的结论，本设计方案思路采用以下方式：l1、采用串联式管道设计l2、采用插入式超声辐射设计l3、采用超声设备功率、频率多样化设计l4、采用第二代超声波数字控制电源l5、采用防腐、防爆和抗压设计，零部件可拆卸。串联式管道设计串联式管道设计1 1l设计原因：设计原因：l 多套超声设备一般可通过并联或串联的排列方式对液体进行作用。l本案设计方式如下：本案设计方式如下：l 具体尺寸可按照现场工艺要求更改串联式管道设计2l具体尺寸可根据现场工艺要求更改插入式超声辐射插入式超声辐射l设计原因：设计原因：传统超声设备工作对象温度不能超过80，辐射强度低，且不耐高温高压。l本案设计方式如下本案设计方式如下：l隔离超声换能器部分，将能量传递至工具头后，辐射入液体。l使用高强度变幅杆，大幅度增大输出功率。l可耐高温高压溶液，最高耐受温度大于150，改变了传统声化学设备的辐射特点。l采用钛合金设计，辐射强度和抗疲劳强度提高510倍l压缩空气冷却，确保长时间稳定工作。l安装、拆卸简便超声波超声波V6.1-cV6.1-c数字驱动电源特点数字驱动电源特点l全程数字电路控制，抗干扰能力强。l实现了全微电脑控制，智能频率跟踪。l准确显示频率、功率及运行状态。l实时调整系统功率、振幅和运行时间，过载保护。l设有冗余系统，增强稳定性。l匹配采用计算机仿真设计，保证与振动系统良好匹配。l人机界面良好，便于操控。其他设计l采用II类防爆设计，一般采用隔爆或正压防爆。l耐高温、高压设计l单套设备（2000W），一般每小时可以处理500-1000L的液体。具体处理量与工艺、管道装置有关