地热复合保温管道水下保温性能试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种地热复合保温管道水下保温性能试验装置，复合式保温试验管道与联接管道连接，形成一个循环水路，循环水路中安装试验水泵、管内电加热器、流量计和温度传感器；试验管道组件放入恒温箱中；冷却水管道组件和空冷冷水机组保证恒温箱中水温的可控性；可编程逻辑控制器接收所有温度传感器的温度数字信号，根据已设定的程序和温度信号控制电器柜调节管内加热器的加热量；计算机接收可编程逻辑控制器发出的试验数据，进行记录并计算与分析试验数据，获得复合保温管的保温性能参数。通过该装置可测量不同设定温度下复合保温管在水中的换热量，检测不同复合保温管的散热损失，掌握复合保温管保温性能并分析比较其性能和造价。

【技术实现步骤摘要】
地热复合保温管道水下保温性能试验装置
本技术涉及检测与自控领域，特别是涉及一种地热复合保温管道水下保温性能试验装置。
技术介绍
我国是世界上较早利用地热资源的国家之一，自20世纪50年代起，国家先后投资数十亿元，开展了全国地热资源调查和重点地区地热资源的勘查评价工作，初步掌握了全国地热基本状况和分布规律，探明了一大批中低温地热田。据初步统计，全国主要沉积盆地距地表2000米以内储藏的地热能，相当于2500亿吨标准煤的热量。2016年国家发改委将地热能列入《可再生能源发展十三五规划》，规划重点提出大力发展可再生能源，节能减排，努力建造环境友好型社会。深层地热能作为可再生绿色能源，通过地下水这一载体提取出地面并加以利用，是节能减排、保护环境的有效途径，因此得到了广泛重视。但是，在目前大规模开发利用地热资源的主要地区，由于长期粗放型的开发利用，导致热储压力不断下降，大都出现了地热田水位逐年持续下降的问题，有些地区甚至出现了资源枯竭现象。此外，对于那些水资源匮乏的地区，地热能的提取缺少载体，开发利用遇到技术瓶颈。在当前技术条件下，地热能如何进行保护性开发利用成为今后地热利用的课题，成为地热专业人员的科技攻关方向。为了解决这一难题，世界各国都已开始进行多方面的技术探讨，单井深孔换热就是其中的研究分支之一。如果这一难题得到攻克，并且能够实现市场化，将会为地热的开发利用建立一条新的路径，特别是地下水资源匮乏的地区，地热能的开发与普遍利用成为可能，更是保证地热资源可持续开发利用的重要技术手段之一。单井深孔换热是在同一个深井中安装一根管道，管内抽取井下的高温流体，同时管外回灌热量已被使用后的低温流体，低温流体在流动中不断被周围地下岩土加热成为高温流体，回到井的底部，以此形成循环流动，不断将地下热能带出地面加以利用。在这种状态下，管道内的高温流体的热量会扩散到管外，形成能量损失，管道保温性能的好坏直接影响到地热井提取热量的效率，是该研究项目的技术关键之一。研究使用复合保温管道加强管道保温特性，用于地热井特殊环境，比较不同结构的复合保温管的保温性能，筛选适用的复合保温管材成为项目试验的重要环节。而目前没有合适的对地热复合保温管道的水下保温性能进行测试的装置。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能够模仿井下流体输送环境，测取不同条件下复合保温管道保温性能的试验装置，能够对不同材质的复合管进行仿真环境下的保温性能测试，从而掌握复合保温管的保温特性，进而筛选性价比优异的管材，用于实际工程。为此，本技术的技术方案如下：一种地热复合保温管道水下保温性能试验装置，包括恒温水箱组件、试验管道组件、冷却水管道组件、空冷冷水机组以及控制与数据记录分析组件，所述恒温水箱组件包括盛有水的恒温水箱、设置在该恒温水箱内的冷却水管排和水箱盖；所述冷却水管道组件连接所述空冷冷水机组和冷却水管排，用于将来自空冷冷水机组的冷水输送至恒温水箱，并将换热后的水输送回空冷冷水机组；所述空冷冷水机组用于对恒温水箱内的水进行冷却；所述试验管道组件包括试验管道出口温度传感器、复合式保温试验管道、联接管道、管内电加热器、试验水泵、进口温度传感器和流量计，所述复合式保温试验管道设置在恒温水箱内的水中；所述联接管道的主体位于恒温水箱外，联接管道的两端与复合式保温试验管道的两端连接；所述试验水泵安装在联接管道上，用于使水在复合式保温试验管道和联接管道内循环流动；所述管内电加热器密封安装在联接管道内；所述试验管道出口温度传感器和试验管道进口温度传感器分别安装在试验水泵进口和出口的联接管道上，用于控制循环水的温度；所述流量计安装在联接管道的进水管道上；所述控制与数据记录分析组件用于设置复合式保温试验管道内外的试验温度、采集各个点位的水温、试验管内的水流量、环境温度测量的时间间隔以及每个工况的试验时间；通过调节恒温水箱内的水温使复合式保温试验管道内外的试验温度满足要求；记录恒温水箱各个区域的温度数据、复合式保温试验管道内的循环流量和进出口温度数据；计算试验管段的换热量，将运行参数和计算结果实时在屏幕中显示和记录，并从计算机端口输出试验数据。优选的是，在试验水泵进口的联接管道上还连接有一注水管道，用于注入循环水；所述试验水泵两端的管道由可升降的托架支撑；所述联接管道由防水的保温材料保温。所述恒温水箱组件还包括支架、扰动水泵和箱内温度传感器。所述支架设置在恒温水箱的底部，用于支撑所述试验管道组件；所述扰动水泵设置在恒温水箱内，用于均匀水箱内的水温，使其接近于水温平均值；所述冷却水管排安装在恒温水箱内的底部，用于向恒温箱内输入冷量，均匀降低恒温箱内的温度；所述箱内温度传感器设置有多个，且均匀分布在恒温水箱的不同区域，用于观测水温。优选的是，在所述水箱外侧壁上还安装有一可升降的托架，所述试验管道组件架设在该托架上，能通过托架升降和锁定。优选的是，所述扰动水泵在恒温水箱内设置有3台。所述箱内温度传感器设置有6支，分别设置在所述扰动水泵的上游和下游，且设置于不同的深度，可以观察水温的均匀性，并求取平均值。所述试验管道组件在恒温水箱内可以放置多组，以便进行对比试验。所述冷却水管道组件包括冷冻水进水管道、冷冻水出水管道、冷冻水水温传感器、冷冻水注水管道、冷冻水加热器和冷冻水水泵。所述冷冻水进水管道连接空冷冷水机组的出水口和冷却水管排(17)的进水口；所述冷冻水出水管道连接空冷冷水机组的回水口和恒温水箱的出水口；所述冷冻水水温传感器用于测量进入冷却水管排的水温；所述冷冻水注水管道用于向冷冻水管道内加入冷冻水；所述冷冻水加热器安装在冷冻水进水管道上，用于精确控制冷量的输入；所述冷冻水水泵安装在冷冻水出水管道上，用于冷冻水循环流动；所述冷却水管道组件中的全部管道均用保温材料保温。优选的是，所述联接管道的两端与复合式保温试验管道的两端分别经法兰连接，以便于更换试验管道。所述控制与数据记录分析组件包括环境温度传感器、温度采集器、可编程逻辑控制器、计算机和电气控制柜。所述可编程逻辑控制器用于接收各温度传感器经由温度采集器传出的温度数字信号，根据已设定的程序和温度信号控制电气控制柜，调节管内电加热器加热量的大小，使试验管段内的循环水达到预设温度，并控制空冷冷水机组的开关和冷冻水加热器的加热量，控制恒温水箱内的水温，使其达到试验要求；所述计算机用于接收可编程逻辑控制器发出的试验数据，并记录在计算机的数据库中；计算与分析试验数据，获得复合式保温试验管道的保温性能参数，通过端口将试验数据和计算结果输出；所述环境温度传感器用于测定环境温度。本技术具有以下有益效果：本技术的试验装置实现了全程自动数据采集，并根据实时采集的数据实现闭环控制，达到了在试验室条件下模拟地热深井内环境、测取地热输送复合保温管道保温性能的试验数据，从而可以预测地热水输送过程中地热能量的损失，同时进行试验室内不同复合保温管道的性价比分析，为单井深孔换热形式的深层地热能开发利用中管道材料的选择以及进行该换热形式的市场化运行分析提供重要依据。通过该试验装置，可以由计算机设定试验程序及设置复合保温管内、外试验温度设定值、采集各个点位的水温、试验管内的水流量、环境温度测量的时间间隔以及每个工况的试验时间等各个试验参数；依据程序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地热复合保温管道水下保温性能试验装置，其特征在于：包括恒温水箱组件、试验管道组件、冷却水管道组件、空冷冷水机组以及控制与数据记录分析组件，所述恒温水箱组件包括盛有水的恒温水箱(13)、设置在该恒温水箱(13)内的冷却水管排(17)和水箱盖(12)；所述冷却水管道组件连接所述空冷冷水机组和冷却水管排(17)，用于将来自空冷冷水机组的冷水输送至恒温水箱(13)，并将换热后的水输送回空冷冷水机组；所述空冷冷水机组用于对恒温水箱(13)内的水进行冷却；所述试验管道组件包括试验管道出口温度传感器(1)、复合式保温试验管道(2)、联接管道(3)、管内电加热器(5)、试验水泵(6)、进口温度传感器(8)和流量计(9)，所述复合式保温试验管道(2)设置在恒温水箱(13)内的水中；所述联接管道(3)的主体位于恒温水箱(13)外，联接管道(3)的两端与复合式保温试验管道(2)的两端连接；所述试验水泵(6)安装在联接管道(3)上，用于使水在复合式保温试验管道(2)和联接管道(3)内循环流动；所述管内电加热器(5)密封安装在联接管道(3)内；所述试验管道出口温度传感器(1)和试验管道进口温度传感器(8)分别安装在试验水泵(6)进口和出口的联接管道上，用于控制循环水的温度；所述流量计(9)安装在联接管道(3)的进水管道上；所述控制与数据记录分析组件用于设置复合式保温试验管道(2)内外的试验温度、采集各个点位的水温、试验管内的水流量、环境温度测量的时间间隔以及每个工况的试验时间；用于通过调节恒温水箱(13)内的水温使复合式保温试验管道(2)内外的试验温度满足要求；用于记录恒温水箱(13)各个区域的温度数据、复合式保温试验管道(2)内的循环流量和进出口温度数据；用于计算试验管段的换热量，将运行参数和计算结果实时在屏幕中显示和记录，并从计算机端口输出试验数据。...

【技术特征摘要】
1.一种地热复合保温管道水下保温性能试验装置，其特征在于：包括恒温水箱组件、试验管道组件、冷却水管道组件、空冷冷水机组以及控制与数据记录分析组件，所述恒温水箱组件包括盛有水的恒温水箱(13)、设置在该恒温水箱(13)内的冷却水管排(17)和水箱盖(12)；所述冷却水管道组件连接所述空冷冷水机组和冷却水管排(17)，用于将来自空冷冷水机组的冷水输送至恒温水箱(13)，并将换热后的水输送回空冷冷水机组；所述空冷冷水机组用于对恒温水箱(13)内的水进行冷却；所述试验管道组件包括试验管道出口温度传感器(1)、复合式保温试验管道(2)、联接管道(3)、管内电加热器(5)、试验水泵(6)、进口温度传感器(8)和流量计(9)，所述复合式保温试验管道(2)设置在恒温水箱(13)内的水中；所述联接管道(3)的主体位于恒温水箱(13)外，联接管道(3)的两端与复合式保温试验管道(2)的两端连接；所述试验水泵(6)安装在联接管道(3)上，用于使水在复合式保温试验管道(2)和联接管道(3)内循环流动；所述管内电加热器(5)密封安装在联接管道(3)内；所述试验管道出口温度传感器(1)和试验管道进口温度传感器(8)分别安装在试验水泵(6)进口和出口的联接管道上，用于控制循环水的温度；所述流量计(9)安装在联接管道(3)的进水管道上；所述控制与数据记录分析组件用于设置复合式保温试验管道(2)内外的试验温度、采集各个点位的水温、试验管内的水流量、环境温度测量的时间间隔以及每个工况的试验时间；用于通过调节恒温水箱(13)内的水温使复合式保温试验管道(2)内外的试验温度满足要求；用于记录恒温水箱(13)各个区域的温度数据、复合式保温试验管道(2)内的循环流量和进出口温度数据；用于计算试验管段的换热量，将运行参数和计算结果实时在屏幕中显示和记录，并从计算机端口输出试验数据。2.根据权利要求1所述的地热复合保温管道水下保温性能试验装置，其特征在于：在试验水泵进口的联接管道(3)上还连接有一注水管道(4)，用于注入循环水；所述试验水泵两端的管道由可升降的托架(7)支撑；所述联接管道(3)由防水的保温材料(11)保温。3.根据权利要求1或2所述的地热复合保温管道水下保温性能试验装置，其特征在于：所述恒温水箱组件还包括支架(14)、扰动水泵(16)和箱内温度传感器(15)，所述支架(14)设置在恒温水箱(13)的底部，用于支撑所述试验管道组件；所述扰动水泵(16)设置在恒温水箱(13)内，用于均匀水箱内的水温，使其接近于水温平均值；所述冷却水管排(17)安装在恒温水箱(13)内的底部，用于向恒温箱内输入冷量，均匀降低恒温箱内的温度；所述箱内温度传感器(15)设置有多个，且均匀分布在恒温水箱(13...

【专利技术属性】
技术研发人员：于建水，尹航，王怀静，李麟，田光辉，孙世文，郑晓菲，时光伟，刘洋，韩巍，邱蕊，丁雅靓，田信民，刘斐，于彦，胥博文，卢宝，张婷婷，
申请(专利权)人：天津地热勘查开发设计院，
类型：新型
国别省市：天津,12