输油管道的光伏发电—自控温电伴热系统.pdf

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1、第3 3 卷第1 期 ( 2 0 1 4 0 1 )( 行业论坛) 输油管道的光伏发电一自控温电伴热系统 杨宏伟 王烟帝 魏伟 中国 石 油大 学 ( 华东) 储 运与 建筑 工程 学院 摘要：以太阳能作 为输油管线伴热设备的能量供应源 ，利 用光伏发 电系统将 太阳能转换为 电能 ，再 由电能对原油管线进行伴热 。将光伏发 电系统与传统伴热方式进行组合 ，得 出优化方 案 。结果表明 ，光伏发电一 自控 温电伴热方案可行性 、经济性均较 突出，该伴热方式可达到节 能减排、优化运行的 目的。 关键词：输油管道；伴热系统；光伏发电；太阳能 d o i ： 1 0 3 9 6 9 5 i s s

2、n 1 0 0 6 - 6 8 9 6 2 0 1 4 1 0 1 2 1 光伏发电系统设计 以新疆塔里木油田某区块为例，年 日 照时数为 2 7 0 0 h ，年总辐射量为6 0 0 0 M J i m 。 ，平均辐射率为 6 1 7 W m 。 ，最高气温3 6。 C ，最低气温一 l 0。 C ，年平 均温度为 l 0。 C。 1 1 管道散热量计算 某架空管道的保温材料为聚氨酯泡沫塑料 ，厚 4 0 m m，保护层厚3 m m 。气温- 1 0 o C，风速5 m s ， 管道长度4 0 0 m，输送原油温度维持在 5 5 6 O。 C 。 各层物性参数见表1 ，原油物性参数见表2 。

3、 表 1 各层物性参数 表2 原油物性参数 根据以上参数，由参考计算公式1 1计算的总传 热系数为1 1 5 W ( m 。 C ) ，裸露管段向外散发的总 热量为2 9 6 0 3 W，单位长度的散热量为7 4 W m。 1 2 光伏发电系统设计 考虑到相关仪表的供电要求，功率按照3 0 k W 估算 ，额定工作电压 2 2 0 V，每天用电时间2 4 h ， 电流强度 1 3 6 4 A ，平均安培小时数3 2 7 2 7 A h ，每 天需要供电量7 2 0 k W h 。光伏方阵的利用效率取 0 6 ，可知一天的发电量为1 2 0 8 k W h ，则计算得 出太阳能电池标称容量为 1

4、 5 0 k WP 。 ( 1 )太阳能电池组件。选择3 0 0 块型号为5 0 0 W 2 4 V的太阳能组件 ，总功率为 1 5 0 k WP 。光电场 由l 0 个太阳能电池支架组成阵列，每个支架上固 定3 0 块太阳能电池组件。1 5 块太阳能电池组件串 联成一个子方阵，其工作电压为3 6 0 V 。两个支架 共 4 个子方阵并联成一个支路单独接入直流控制系 统，便于实现分路控制。太阳能电池阵列共计有5 个支路。 ( 2 )蓄电池。选择 1 8 0 只蓄电容量为3 4 0 0 A h 的固定式铅酸蓄电池单体，串联成 3 6 0 V 3 4 0 0 A h 的储能蓄电池组。 ( 3 )逆

5、变器。容量 1 4 0 k W，负荷功率因数为 0 9 3 。 ( 4 )直流控制系统 。容量 3 6 0 k W，电压3 6 0 V，输入类型为光电充电整流充电，光电输入 1 2 路 ，每路 2 O A ；输出2 路 ，每路 1 2 0 A 。操作方式 为手动 自 动计 算机三方式控制。 ( 5 )交流配电系统。蓄电池直流电经逆变器变 成 5 0 H z 正弦交流 电后 ，由交流配 电系统输出。交 流配电系统对负荷进行控制管理。主要技术要求 为：容量4 3 0 k V A，其中两路逆变器2 X 1 4 0 k V A； 1 台1 5 0 k W柴油发电机组；电压形式2 2 0 V A C ，

6、三 相四线，具有逆变器 柴油机供电切换功能，并有 互锁保护；具有输入欠压 、缺相保护及输出短路保 护功能。 ( 6 )整流发电系统。用柴油发电给蓄电池充 电。技术参数：输人三相交流电压3 8 0 V ，输出可 调直流3 0 0 5 0 0 V，容量2 0 0 k W。 ( 7 )配套柴油发电机组。作为后备电源，以保 证光伏发电系统能够可靠供电，发电功率 1 5 0 k W。 2 各种伴热方式技术经济对比 在综合调查油田长输管道伴热方式的基础上， 基金论文：中国石油大学 ( 华东)研究生创新资金资助项目 ( c x 一1 2 3 9 ) 。 油气田地面工程( h t t p ： w w w y

7、q t d m g c c 。 m ) 一2 1 第3 3 卷第1 期 ( 2 0 1 4 O 1 )( 行业论坛) 虚拟仿真场景及交互漫游系统 邹红 杨红 崔晓微 安向明 大庆师 范 学院 计算 机 科学与 信息 技术 学院 摘要：以大庆师范学院主校区为原型，利用3 d s Ma x 构建三维模型， 借助V R P l d t f O r m引擎 交互漫游的功能优 势，生成三维虚拟场景漫游系统 ，可以实现 多种漫游效果 ，既 可以制作场景 展 示效果 ，又可 以用于特殊场景的培训 、演练等 。此 系统制作的经验和方法 ，可以广泛地应用 于油田各个行业虚拟漫游 系统的制作 中，尤其是制作虚拟

8、岗位培训 ，将是一种 高水平 、高效 率、低费用的培训模式，虚拟现实技术在油田建设中有着广阔的应用前景。 关键词：虚拟现实；数据；漫游系统；建模 d o i ： l O 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 6 - 6 8 9 6 2 0 1 4 1 。 0 1 3 1 虚拟场景的构建 开发虚拟漫游系统面临的问题是场景的真实度 和整体布局设计。结合地形图、场景规划图和实际 测量计算，用A u t o C A D作整体布局设计 ，再利用 3 d s M a x 将C A D 绘制的二维地形图和模型框架建成 三维模 型 ，导 入 V R P虚拟现实 平台实现漫游 和交 互功能 ，用户可多视角

9、地浏览场景全貌 。通过与数 据库连接，还可以了解场景信息、观看视频等。 1 1 基础数据准备 制作模型的数据准备包括搜集图纸、实地测量 计算 、拍摄照片等，然后用A u t o C A D 绘制地形和 建筑模型的二维图形。由于受建筑物的高度、拍摄 距离及相机 自身成像特点的影响，拍摄的像片往往 比例失调，须对每张图片使用图形处理软件P h o t o s h o p 进行技术处理 ，如去除图片中的杂景、扭曲、 光线阴暗，调整比例、色阶等。还有一些建筑因为 建成时间久远 ，建筑墙体和配套设施老化 ，需要在 P h o t o s h o p 软件中对图像进行修复拼接处理，以便 建模参考和做纹理贴

10、图材质使用。 1 2 三维场景建模 结合前期收集到的建筑物数据和拍摄的图像 ， 将A u t o C A D中绘制场景二维平面图导入3 d s Ma x 做 底 图 ，在 3 d s Ma x 中通 过对底 图上 的建 筑平面 E x t r u d e 进行建筑物模型创建。针对建筑物不同的外 形，运用修改器M o d if y 面板中的P o l y g o n 对模型进 行具体修改，获得准确的形状模型。对于复杂的建 筑，还要通过插入顶点、连接、倒角、挤出等各种 操作进一步细化，使模型与实际建筑相符。场景中 的大部分建筑模型、地物模型均使用这样的方法建 造 ，而作为场景装饰 的花草树木 、人

11、物等 ，则采用 B o a r d i n g 和 D o u b l e b o a r d i n g 技术进 行建模 ，以减少 场景模型的面数。采用B o a r d in g 方式建模时，模型 命名需加前缀 “ b b 一 ” ，这样在交互场景中模型会跟 随镜头改变角度。 对各种伴热方式的各项费用进行汇总：蒸汽伴热 与热水伴热的年平均运行费用均较其他伴热方式费 用高，而自控温电伴热运行费用最低；集肤管伴 热与微波加热相对比，经济效益相当，微波加热可 以实现远程控制，自动化程度高，但存在磁控管功 率损失的缺点，而集肤管伴热却不容易实现远程控 制；蒸汽伴热年平均费用最高，属于能耗最高的 伴

12、热方式，而自控温电伴热、稀土电热膜、集肤管 伴热和微波加热作为新技术 ，发展前景好 ，优势明 显。由以上分析并结合油田现状 ，推荐输油管线伴 热组合方式为光伏发电一 自 控温电伴热。其实施过 程为：利用光伏发电系统将太阳能转换为电能，再 由电能对 白 控温电伴热带供电，实现对原油管线的 基金论文 ：大庆师范学院研究基金I 页目 ( 1 O Z R 0 4 ) 。 伴热 。 3 结语 随着光伏发电产业的不断发展 ，光伏发电的光 电转换效率将随之增加，相关设备造价会下降，太 阳能伴热系统的经济性会更加突出。光伏发电一自 控温电伴热系统在外输管线 ，特别是地处恶劣环境 的架空、裸露管线的伴热保温领域具有广阔的应用 前景 。 参考文献 1 杨莜衡输油管道设计与管理 M 】 东营：中国石油大学出版 社 ，2 0 0 6 ( 栏 目主持杨军) 一2 2 一 油气田地面工程(h t t p www y q t dmg c c o m)