專利名稱：油品減阻劑室內測試環(huán)道的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種檢測減阻劑樣品在不同剪切速率、雷諾數(shù)、流速下減阻效果的 油品減阻劑室內測試環(huán)道。涉及其它類不包括的測試及管道系統(tǒng)技術領域。
背景技術：
20世紀30年代初，人們肯定了在液體中加入某些可溶添加物，有可能減少 表面摩阻。1945 ~ 1946年,國外才正式開展減阻劑的研究。1948年,BlAlToms首 次發(fā)現(xiàn)高分子聚合物在紊流時的減阻現(xiàn)象，1949年，注冊了第一個減阻劑專利。60年代，減阻劑的研究已取得了很大的進展。由于經(jīng)濟、技術上的原因，減 阻技術潛力沒有得到充分的發(fā)揮。為了解決這些問題，某公司進行了大量的實驗， 所用的減阻劑為CDR。這個實驗報告解決了大口徑管道中間組的起點、剪切降解和 管徑加大后對減阻的影響問題，證明了減阻劑在技術上是可行的。1972年，CDR 取得了專利，這是減阻劑進入管道的先聲。1979年，美國Conoco生產CDR ,開 始在橫貫阿拉斯加的油品管道連續(xù)使用，標志了減阻技術的成熟。自80年代以來，在世界范圍內，海上、陸上有幾百條輸油管道都陸續(xù)使用了減阻劑。我國在80年代初開始在原油管道中應用減阻劑。先后在鐵大線、東黃線進行 了CDR102的現(xiàn)場試驗，取得了一定的成效。進入90年代后，又先后在鐵大線、 秦京線、花格線、格拉線等多條管道上對LP、 FLO - XL 、 FLO - XS等減阻劑進 行了試驗，取得了一定的進展。幾十年來，國內外先后研究出水溶性和油溶性兩大類許多種減阻劑。水溶性 的減阻劑目前發(fā)現(xiàn)有效的很多；在探索油相減阻劑的過程中，人們發(fā)現(xiàn)了兩類具 有減阻功效的化合物， 一類是具有超高分子量(M〉106)的高柔性線型高分子，另 一類是某些表面活性劑化合物，作為減阻添加劑，它們具有各自的優(yōu)點與不足。高分子減阻劑可以在用量很小的情況下，達到很高的減阻效果。然而，在紊 流流體的高剪切作用下，其分子量極易因分子鏈的斷裂而降低，從而降低其減阻 功能，即通常所說的剪切降解。這種降解是永久性的、不可逆的，這是高分子減 阻劑最大的不足。表面活性劑減阻劑是通過在流體中形成膠束而實現(xiàn)減阻的，具有良好的抗剪 切性能.但是要實現(xiàn)減阻，表面活性劑含量必須達到臨界濃度，用量較大，此外，表面活性劑必須在流體中混合均勾了才能達到較好的減阻效果，這對于油品管道 運輸來說又存在一個添加方法的問題，很不經(jīng)濟。為了解決減阻共聚物的超高分子量與剪切易降解之間的矛盾，受膠束減阻抗剪切原理----應力控制可逆性的啟發(fā)，研制出締合性高分子減阻劑，利用締合性鍵的締合可逆性來解決高分子鏈在剪切作用下的不可逆降解問題。它同時表明 配位鍵的締合作用有可能成為聯(lián)接表面活性劑與高分子兩類減阻劑各自優(yōu)點的橋梁，因此具有重要的研究意義。甚至近年內還發(fā)展了微囊減阻劑，其將高濃度減阻聚合物微粒封裝在由某些惰性物質組成的外殼里，由于微囊減阻劑以周體顆粒的形式儲存和運輸，具有便于儲存和運輸、使用靈活、后處理工序簡單等優(yōu)點，因此節(jié)省了運輸溶劑、漿料、或其他載體的費用。微囊減阻劑是減阻劑的一個新的發(fā)展方向。所以，可以說減阻劑研究取得了長足的進步。油品的粘性流動會產生阻力，尤其是在高速湍動狀態(tài)下，由阻力引起的能量損失是很大的，因此研究探索采用管輸減阻技術節(jié)能降耗和增大輸送量具有十分重要的實際意義。研究發(fā)現(xiàn)，高分子減砠劑在髙速湍流過程中受到剪切應力的剪切后會發(fā)生機 械降解，降低或失去其減阻效應。因而，高分子減阻劑的抗剪切性在一定程度上標志著減阻劑性能的優(yōu)劣。需要著重對減阻劑樣品進行減阻特性研究，考察該減 阻劑樣品在不同剪切速率、雷諾數(shù)、流速下的減阻效果。因此，通過室內減阻環(huán) 道試驗對若干種不同的減阻劑進行篩選評定就具有重要意義。不論何種減阻劑，在正式工業(yè)應用前，都須進行實驗室試驗和工業(yè)試驗，需要 著重對減阻劑樣品進行減阻特性研究,科學地確定該減阻劑樣品在不同剪切速率、 雷諾數(shù)、流速下的減阻效果。因此，通過室內減阻環(huán)道試驗對若干種不同的減阻 劑進行篩選評定就具有重要意義。減阻試驗可以釆用兩種方法， 一種是甩旋轉粘度計測定相同剪切速率下剪切 應力的大小。 一種是用模擬管道實驗裝置測定在不同溫度、不同流速、不同雷諾 數(shù)、不同加劑量的減阻率和增輸率。試驗中，首先用前一種方法將收集到的各種 減阻劑按不同的濃度分別測定相同剪切速率下的剪切應力，最終可以確定剪切應 力最小的減阻劑配比濃度。通過這種方法可以用少量的油樣和藥劑初步篩選出幾 種減阻效果明顯的減阻劑，為模擬管道實驗提供一些基礎數(shù)據(jù)，從而提高模擬管 道實驗的針對性。在實驗中，主要是測定在一定輸送壓力和流量下，油品在加入減阻劑前后壓 力傳感器在的壓降變化情況，并通過差壓、流量變送系統(tǒng)和計算機自動采集系統(tǒng) 對檢測數(shù)據(jù)進行處理，便可得到減阻率的數(shù)值，然后再將含有減阻劑樣品的流體 多次循環(huán)，模擬和觀察在不同輸送距離時減阻率的遞減規(guī)律，從而研究和比較樣 品的抗剪切性能。測試減阻率時，先測定未加減阻劑的流體從壓力緩沖罐流向回流罐的過程中流體各點的摩阻壓降(AP)及流量。在稀釋攪拌罐中均勻混合流體與配制好的減 阻劑溶液，使其利用位差自動流入壓力緩沖罐后，再測定其加入減阻劑的流體從 壓力緩沖罐流向回流罐流動過程各點間的壓差及流量。但目前測試減阻劑減阻率的模擬管道實驗裝置較為簡單，能夠實現(xiàn)的雷諾數(shù) 范圍較窄，不夠精確，不能模擬現(xiàn)在國內和國際上現(xiàn)役的長輸管道。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是發(fā)明 一種為油品減阻劑的室內測試更接近實際管道、測試精 度高、控制方便、準確的油品減阻劑室內測試環(huán)道。本發(fā)明的構成如圖1所示，它主要由氣體壓力供給系統(tǒng)、減阻劑測試環(huán)道系 統(tǒng)、油品循環(huán)使用系統(tǒng)、減阻劑加入系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、測試與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計 算機控制系統(tǒng)組成，油品循環(huán)使用系統(tǒng)接于減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)中，減阻劑攪拌 系統(tǒng)與減阻劑加入系統(tǒng)相連后由減阻劑加入系統(tǒng)連入減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)，氣體 壓力供給系統(tǒng)分別與減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)、油品循環(huán)使用系統(tǒng)、減阻劑加入系統(tǒng)、 攪拌系統(tǒng)相連。油品循環(huán)使用系統(tǒng)將油品注入減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)并使油品在減 阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)內循環(huán)，由攪拌系統(tǒng)攪拌好的減阻劑經(jīng)減阻劑加入系統(tǒng)注入減 阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)，氣體壓力供給系統(tǒng)為整個測試系統(tǒng)提供必要的動力源，測試 與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別安裝在其它各系統(tǒng)中，計算機控制系統(tǒng)采用四十通道真彩中 長圖無紙記錄儀+工控組態(tài)軟件方式控制。下面分別進行說明氣體壓力供給系統(tǒng)主要由氮氣瓶l、氮氣壓力儲氣罐3、 15個恒壓調節(jié)閥4等部 分組成，能輸出15個不同壓力，為整個測試系統(tǒng)提供必要的動力源，并保持所輸 出的氣體壓力穩(wěn)定性，是保持測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定的基礎。由多個氮氣瓶1備經(jīng)氮氣軟管2先并連，再匯合到一個不銹鋼硬管，從氮氣 壓力儲氣罐3下部入氮氣壓力儲氣罐3。氮氣壓力儲氣罐3出來的壓力管分支為 并聯(lián)的五路管路后再會合為一路管路經(jīng)氮氣進口 15進入輸油壓力緩沖罐7，每支管路安裝有三個恒壓調節(jié)閥4和一個電磁閥6、一個手閥5;且各支管路安裝的三 個恒壓調節(jié)閥4分別預先設定試驗壓力值。每次實驗時不調穩(wěn)壓閥，只開啟相應 的手閥5及電磁閥6就可，這樣可保證減阻數(shù)據(jù)采集時的管道的流動壓力穩(wěn)定相 同。減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)，它是油品減阻劑室內測試裝置的主體部分，主要由輸 油壓力緩沖罐7、三條測試管道8、十五個測壓傳感器9、 一臺質量流量計10等組成， 減阻劑測試環(huán)道由粗、中、細管徑不等的三條試驗環(huán)形管道組疊加并聯(lián)組成，這 是為了擴大測試的雷諾數(shù)范圍。每個環(huán)形管道8的管道上安裝有5個測壓傳感器9， 三條試驗環(huán)形管道共接一個油流量測量點。測試時油品從輸油壓力緩沖罐7經(jīng)不同 的管道分別進入三條測試環(huán)道8。三條試驗環(huán)形管道8繞一圏半后，匯入一條管道， 接溫度測試接口27、質量流量計IO、環(huán)道出口總閩門ll，進入回流罐12。其中輸油壓力緩沖罐7上部安裝有排空閥13、安全閥14、氮氣進口15、指針式 壓力表16;底部安裝有帶孔的不銹鋼油路分布擋板、排料口17、攪拌氮氣入口18、 液位傳感器19。油品循環(huán)使用系統(tǒng)由回流罐12、齒輪泵20、齒輪泵輸油管路21組成，其結構 示意圖如圖4所示?；亓鞴?2上部有環(huán)道出口總閥門11和放空閥26，下部除有排料 閥23外，有輸出口經(jīng)齒輪泵前閥門22、齒輪泵20、齒輪泵輸油管路21與輸油壓力 緩沖罐7下部相連。齒輪泵20輸送加減阻劑油品時可加強機械剪切作用，循環(huán)輸送加減阻劑油品，可徹底破壞油品中的減阻劑，能保證油品樣品的重復再利用。減阻劑加入及攪拌系統(tǒng)主要功能是將所需測試的減阻劑從減阻劑加入漏斗24 中加入輸油壓力緩沖罐7中，利用從氮氣壓力儲氣罐3接至輸油壓力緩沖罐7底部的 氮氣軟管25，將氮氣送入輸油壓力緩沖罐7進行攪拌，使其混合均勻，以備測試之用。測試與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由環(huán)道壓力檢測傳感器、輸油壓力緩沖罐壓力液位檢測 傳感器、溫度檢測傳感器、流量檢測傳感器、細測試管路流量檢測控制、齒輪泵 控制系統(tǒng)、流動壓力控制系統(tǒng)、測試管道油品輸送自動控制系統(tǒng)組成，環(huán)道壓力 檢測傳感器釆用電容式測壓傳感器9，每個環(huán)道共有五個測壓傳感器9均壓環(huán)取 壓；輸油壓力緩沖罐7壓力液位檢測傳感器采用電容式壓力檢測傳感器安裝在輸油壓力緩沖罐7內；溫度檢測傳感器采用髙精度精微膜片溫度傳感器，安裝在溫度 測試接口27中；流量檢測傳感器安裝在入回流罐12的環(huán)道出口總閥門11前；細測試管路流量檢測控制是通過智能調節(jié)控制儀表+精小型氣動高精度調節(jié)閥由計算機自動控制細測試管路的流量;齒輪泵控制系統(tǒng)采用智能調節(jié)控制儀表+變頻調速 器由計算機自動控制起、停及轉速；流動壓力控制系統(tǒng)是預先手動調節(jié)五個恒壓 調節(jié)閥4，設定為五個不同的流動壓力值，通過智能遠程數(shù)據(jù)釆集繼電器控制模塊 +電磁闊在計算機上自動開啟控制，開啟的同時計算機也開始采集計量并存儲檢測 參數(shù);測試管道油品輸送自動控制系統(tǒng)是通過智能遠程數(shù)據(jù)采集繼電器控制模塊+ 防爆電磁閥在計算機上自動開啟控制，待測試壓力、流量穩(wěn)定后開始自動采集計 量并存儲檢測參數(shù)。 針a)環(huán)道壓力檢測傳感器通過電容式壓力檢測傳感器檢測環(huán)道內壓力，壓力取壓方式釆用均壓環(huán)取壓。每個環(huán)道共有五個壓力檢測傳感器。(A、 B、 C、 D、 E五個測壓點)。三個環(huán)道共有15個壓力檢測傳感器來計算差壓；(2) 輸油壓力緩沖罐壓力液位檢測傳感器:通過電容式壓力檢測傳感器檢測輸 油壓力緩沖罐壓力液位；(3) 溫度檢測傳感器:通過安裝在溫度測試接口 27中高精度精微膜片溫度傳感 器來測量油溫；(4) 流量檢測傳感器:通過質量流量計來測量環(huán)道介質的流體流量，三個環(huán)道 共用 一個質量流量計；(5) 細管徑測試管路流量檢測控制通過智能調節(jié)控制儀表+精小型氣動高精度調節(jié)閥由計算機自動控制細管徑測試管路的流量；(6) 齒輪泵控制系統(tǒng)采用智能調節(jié)控制儀表+變頻調速器由計算機自動控制起、停及轉速；(7) 流動壓力控制系統(tǒng)預先手動調節(jié)五個穩(wěn)壓閥，設定為五個不同的流動壓 力值；測試時，通過智能遠程數(shù)據(jù)釆集繼電器控制模塊+電磁閩在計算機上自動開 啟控制，開啟的同時計算機也開始采集計量并存儲檢測參數(shù)；(8) 測試管道油品輸送自動控制系統(tǒng):測試時通過智能遠程數(shù)據(jù)采集繼電器控 制模塊+防爆電磁閥在計算機上自動開啟控制，開啟的同時計算機等五秒鐘后，待 測試壓力、流量穩(wěn)定后開始自動采集計量并存儲檢測參數(shù)。計算機控制系統(tǒng)上位計算機控制系統(tǒng)分為硬件控制系統(tǒng)、軟件控制系統(tǒng)。硬件控制系統(tǒng)采用 四十通道真彩中長圖無紙記錄儀+工控組態(tài)軟件方式控制。帶智能通訊接口的智能儀表，A/D轉換精度為16位。四十通道真彩中長圖無紙記錄儀可以對40通道不 同類型測量信號進行全隔離采樣、記錄和通訊遠傳，并能夠完成多達30路可組態(tài) 繼電器觸點輸出和30通道配電輸出；它釆用LINIX操作平臺、中文視窗框架結構，優(yōu)化的軟件處理技術，模塊化整體結構使應用更加方便可靠。帶通訊功能的無紙記錄儀與上位計算機的軟件平臺通訊。儀表各種參數(shù)和過 程值進入軟件平(一般為工控組態(tài)軟件)的數(shù)據(jù)庫，再加上組態(tài)的流程畫面和操 作界面，可以方便在上位計算機整定參數(shù)，對過程值進行記錄分析。無紙記錄儀系統(tǒng)具有比較高的可靠性，其硬件系統(tǒng)具有抗干擾濾波功能，儀 表的采樣程序也可自由設定軟濾波常數(shù)(采樣平均次數(shù))。同時工控組態(tài)軟件方式 可每250mS采樣并記錄無紙記錄儀的實時測量值到組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲。 計算減阻率時數(shù)據(jù)分析軟件可調用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲的檢測參數(shù)值進行分析計算。 可進行每次數(shù)據(jù)的分析計算，也可隔時間斷求取平均值分析計算。輸油壓力緩沖罐7壓力開啟電磁閥控制釆用智能遠程繼電器控制模塊^控 制電磁閥的啟閉。測試管道油品輸送自動控制系統(tǒng)測試時通過智能遠程數(shù)據(jù)采集繼電器控制 模塊+防爆電磁閥在計算機上自動開啟控制，開啟的同時計算機等五秒鐘后，待測 試壓力、流量穩(wěn)定后開始自動采集計量并存儲檢測參數(shù)。測試原理減阻測試可以采用兩種方法， 一種是用旋轉粘度計測定相同剪切速率下剪切 應力的大小。 一種是用模擬管道實驗裝置測定在不同溫度、不同流速、不同雷諾 數(shù)、不同加劑量的減阻率和增輸率。試驗中，首先用前一種方法將收集到的各種 減阻劑按不同的濃度分別測定相同剪切速率下的剪切應力，最終可以確定剪切應 力最小的減阻劑配比濃度。通過這種方法可以用少量的油樣和藥劑初步篩選出幾 種減阻效果明顯的減阻劑，為模擬管道實驗提供一些基礎數(shù)據(jù)，從而提高模擬管 道實驗的針對性。在測試中，主要是測定在一定輸送壓力和流量下，油品在加入減阻劑前后壓 力傳感器在的壓降變化情況，并通過差壓、流量變送系統(tǒng)和計算機自動采集系統(tǒng) 對檢測數(shù)據(jù)進行處理，便可得到減阻率的數(shù)值，然后再將含有減阻劑樣品的流體 多次循環(huán)，模擬和觀察在不同輸送距離時減阻率的遞減規(guī)律，從而研究和比較樣 品的抗剪切性能。測試減阻率時，先測定未加減阻劑的流體從壓力緩沖罐流向回流罐的過程中流體各點的摩阻壓降(AP)及流量。在稀釋攪拌罐中均勻混合流體與配制好的減阻劑溶液，使其利用位差自動流入壓力緩沖罐后，再測定其加入減阻劑的流體從壓力緩沖罐流向回流罐流動過程各點間的壓差及流量。 減阻率計算公式減阻率為 APo減阻率為 APo式中減阻率；Po-不加減阻劑時的摩阻壓降，MPa; -加減阻劑時的摩阻壓降，MPa。 增輸率計算公式<formula>formula see original document page 10</formula>其中H -增輸率；-不加減阻劑時管道流量，m3/h; -加減阻劑時管道流量，m3/h。 測定內容包括(1) 按GB/T 1884方法測定實驗溫度下評價用流體的密度，用來確定減阻劑加劑量。(2) 按GB/T265方法測定評價用流體在實驗溫度下的運動粘度，用來計算雷諾數(shù)。<formula>formula see original document page 10</formula>式中Re——雷諾數(shù)；Q--流量，m3/s;7T--圓周率5d——管道內徑，m;v——評價用流體的運動粘度，m2/s。由上可見，本油品減阻劑室內測試環(huán)道流動壓力穩(wěn)定，局部摩阻小，流速范 圍更接近實際管道流速，雷諾數(shù)范圍更寬，測試精度高，控制方便、準確，數(shù)據(jù) 處理形象化、人性化。


圖1油品減阻劑室內測試環(huán)道總圖 其中l(wèi)一氮氣瓶3—氮氣壓力儲氣罐 5—手動球閥 7—輸油壓力緩沖罐 9一測壓傳感器 ll一環(huán)道出口總閥門 13—放空閥 15—氮氣進口 17—排料口 19一液位傳感器 21—齒輪泵輸油管踏 23—排料閥 25—攪拌氮氣管岸 27—溫度測試接口具體實施方式
實施例.以本例來說明本發(fā)明的具體實施方式
并對本發(fā)明作進一步的說明。本 例是一實驗樣機，其構成如圖l所示。減阻劑測試管道8用cD34x3im (1寸)、 021x3mm(4分)、014 x 2咖(2分)304冷拔無縫鋼管，其中輸油壓力緩沖罐7: O1410 x 1320 x 5mm 304不銹鋼材料制作，容積1000L，輸油壓力緩沖罐7底部 帶油料均勻下料分布板(分布板上部均勻開①5 mm孔)，耐壓1.6Mpa;氮氣壓 力儲氣罐3: 01410 x 1320 x 5ran 304不銹鋼材料制作，容積1000L,耐壓 1.6Mpa;回流罐12: 0> 1410 x 1320 x 5咖304不銹鋼材料制作，容積1000L,耐 壓1.6Mpa;氮氣瓶1 (普通氮氣)安全提供油料輸送壓力源，帶穩(wěn)壓調節(jié)閥；2—氮氣軟管4一穩(wěn)壓調節(jié)閥6—電磁閥8—測試管道 IO—質量流量計 12—回流罐 14一安全閥 16—壓力表 18—攪拌氮氣入口 20—齒輪泵 22—齒輪泵前閥門 24—減阻劑加入漏斗 26—放空閥殘液接油桶3個；齒輪泵20:為KF25BG6齒輪泵，2. 5m3-8. 5m3/H、大壓力25bar， 配ABB防爆變頻調速電機；314不銹鋼高壓球閥DN25、 PN16, 20個，314不銹鋼 高壓球閥DN40、 PN16， 15個，314不銹鋼高壓球閥DN15、 PN16， 50個，314不銹 鋼單向閩DN15、 PN16， 2個，314不銹鋼單向閥DN25、 PN16， 2個，不銹鋼快接 頭DN15, 20個；環(huán)道壓力測壓傳感器9: 3151電容式壓力傳感器，15個；輸油 壓力緩沖罐7壓力液位檢測傳感器智能型3151電容式壓力儀表 EJA430A-DAS5A-22EA/NF1 (量程范圍-0. 1-3MPa); BT200手操器1個，川儀橫 河產；指針壓力儀表O-l.OMpal個，無錫光明儀表廣產；指針式壓力表(帶緩沖 管)0-1.6Mpa2個；溫度檢測傳感器PtlOO高精度精微膜片溫度傳感器，微 型防爆溫度傳感器型號ZP-100/P，精度等級0.25，防爆等級BHB-14,信號 輸出PtlOO信號，過程連接Gl/2"外螺紋；質量流量計10:通過德國E+H公 司的質量流量計型號83F25-AD4SM3JA2M; 2分測試管路流量檢測控制通過 智能調節(jié)控制儀表+精小型氣動高精度調節(jié)閥由計算機自動控制2分測試管路的 流量；齒輪泵控制系統(tǒng)釆用智能調節(jié)控制儀表+三菱變頻調速器；變頻調速器 FRS-2. 2KW三菱；穩(wěn)壓調節(jié)閥日本SMC16個電磁閥ZCTP-40防爆式電磁閥ZCTP-40; 流動壓力控制系統(tǒng)ICP7067智能遠程數(shù)據(jù)采集繼電器控制模塊+電磁閥在計算機， 預先手動調節(jié)五個穩(wěn)壓閥，設定為五個不同的流動壓力值；測試管道油品輸送自 動控制系統(tǒng)測試時通過ICP7067智能遠程數(shù)據(jù)采集繼電器控制模塊+防爆電磁閥 在計算機；計算機控制系統(tǒng)上位計算機控制系統(tǒng)分為硬件控制系統(tǒng)、軟件控制系統(tǒng)，硬件控制系統(tǒng)采用MC800四十通道真彩中長圖無紙記錄儀+工控組態(tài)軟件 方式控制，帶RS485智能通訊接口的智能儀表A/D轉換精度為16位；MC800可以 對40通道不同類型測量信號進行全隔離釆樣、記錄和通訊遠傳，并能夠完成多達 30路可組態(tài)繼電器觸點輸出和30通道配電輸出；MC800釆用LINIX操作平臺、中 文視窗框架結構，優(yōu)化的軟件處理技術，模塊化整體結構使應用更加方便可靠。 智能調節(jié)顯示儀表為AI808XSV24(帶RS485通訊口)。它具有 豐富的顯示界面一-進口 10. 4寸高亮度真彩液晶顯示器，分辨率640x480;命簡捷明了的搡作一-全中文組態(tài)菜單，全中文操作界面； 大容量的數(shù)據(jù)存儲---64M字節(jié)CF電子硬盤，數(shù)據(jù)最長可記錄1680天； 方便的數(shù)據(jù)轉存-一 本機保存數(shù)據(jù)可安全轉移； 令強大的網(wǎng)絡功能-一可選RS-232C通訊接口 。 智能儀表通過泓格ICP7501 RS485/232通訊轉換接口同計算機串口通訊。工控組態(tài)軟件選用北京昆侖通態(tài)MCGS 5. 5網(wǎng)絡通用版軟件。智能儀表通過泓 格ICP7501 RS485/232通訊轉換接口同計算機串口通訊。輸油壓力緩沖罐壓力開啟電磁閥控制采用ICP7067智能遠程繼電器控制模 塊(一塊帶RS485智能通訊接口 ) +控制電磁閥的啟閉。測試管道油品輸送自動控制系統(tǒng)測試時通過ICP7067智能遠程數(shù)據(jù)采集繼電器控制模塊+防爆電磁閥在計算機上自動開啟控制，開啟的同時計算機等五秒鐘 后，待測試壓力、流量穩(wěn)定后開始自動采集計量并存儲檢測參數(shù)。電氣控制柜電氣控制柜釆用香河萬通2000x900x600mm，前后開門，前門 為透明玻璃門，柜內安裝板尺寸1800 x 760mm。計算機和打印機安放在計算機操作盤臺柜上，盤臺柜尺寸750 (寬)x700 (高)x 1000 (深)mm。用本測試環(huán)道進行實驗，主要是測定在一定輸送壓力和流量下，油品在加入 減阻劑前后壓力傳感器在的壓降變化情況，并通過差壓、流量變送系統(tǒng)和計算機 自動采集系統(tǒng)對檢測數(shù)據(jù)進行處理，便可得到減阻率的數(shù)值，然后再將含有減阻 劑樣品的流體多次循環(huán)，模擬和觀察在不同輸送距離時減阻率的遞減規(guī)律，從而 研究和比較樣品的抗剪切性能。測試減阻率時，先測定未加減阻劑的流體從壓力緩沖罐流向回流罐的過程中 流體各點的摩阻壓降(AP)及流量。在稀釋攪拌罐中均勻混合流體與配制好的減 阻劑溶液，使其利用位差自動流入壓力緩沖罐后，再測定其加入減阻劑的流體從 壓力緩沖罐流向回流罐流動過程各點間的壓差及流量。使評價用流體溫度達到實驗所需測試溫度，實驗過程中溫度變化在士2。C范圍內。測試操作步驟(1) 添加被測試油品開啟輸油壓力緩沖罐排空閥—關閉輸油壓力緩沖罐出 油閥、排泄閥—標準油桶—便攜式電動抽油泵—打開輸油壓力緩沖罐進油口閥門 —油品加入輸油壓力緩沖罐—通過液位傳感器就地指示獲知達到所需量—關閉便 攜式電動抽油泵—關閉輸油壓力緩沖罐進油口閥門(完成輸油壓力緩沖罐內被測 試油品的添加)。(2) 添加并稀釋攪拌減阻劑將減阻劑溶解稀釋到一個小可提動容器內。人工 通過扶梯將可提動容器內的已溶解稀釋的減阻劑加入輸油壓力緩沖罐內。打開輸油壓力緩沖罐上部的排空閥—打開輸油壓力緩沖罐下部的氮氣入口閥門—氮氣攪拌三分鐘—關閉輸油壓力緩沖罐下部的氮氣入口閥門—關閉氮氣向輸 油壓力緩沖罐供氣分支的壓力定值調節(jié)閥閥門。(3) 氮氣壓力儲氣罐壓力存儲:關閉氮氣壓力儲氣罐上部的排空閥—關閉氮氣壓力儲氣罐上部向輸油壓力緩沖罐送氣的出氣閥門4打開氮氣壓力儲氣罐上部的 氮氣進氣閥—打開五個氮氣鋼瓶所有支路的進氣閥門—將氮氣壓入氮氣壓力儲氣 罐。(4) 五組實驗壓力定值設定:打開氮氣壓力儲氣罐上部向輸油壓力緩沖罐送氣 的出氣閥門—打開五路壓力定值調節(jié)閥的總進氣閥—打開五路壓力定值調節(jié)閥的 總出氣閥—逐路打開五路壓力定值調節(jié)閩的分出氣閥—逐路調節(jié)五路壓力定值調 節(jié)閥的定壓值到設定值—逐路關閉五路壓力定值調節(jié)閥的分出氣閥—管閉五路壓 力定值調節(jié)閥的總出氣閥。(5) 油品減阻測試:打開輸油壓力緩沖罐下部的三個油料出口的任一路出油閥 門—用計算機打開A、 B、 C、 D、 E、取壓點引壓管路上的電磁閥開關—通過壓力傳 感器三閥組及排氣孔排出引壓管路上的氣體—自動校核壓力傳感器的零點、量程。 -在計算機上選擇壓力實驗值l、確定后按開始鍵(自動打開相應的壓力定值調節(jié) 閥組的電磁閥)，待壓力穩(wěn)定后安記錄鍵，自動存儲記錄該壓力條件下的A、 B、 C、 D、 E點壓力值，該壓力條件下各測試管道流量值。計算機自動重復上述步驟做壓 力實驗值2-5的實驗，并記錄相關數(shù)據(jù)。(6) 油料循環(huán)剪切使用確認實驗完畢—打開回流罐上的排空閩—打開回流罐下部同齒輪泵相連的出油閥—打開輸油壓力緩沖罐下部同齒輪泵管路相連的回油 閥門—在計算機上通過變頻器啟動齒輪泵重復剪切。(7) 數(shù)據(jù)分析處理在組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫內調出實驗數(shù)據(jù)，送入數(shù)據(jù)分析處理軟 件進行數(shù)據(jù)分析處理。P (流動壓力)-Q (流量)關系曲線和AP (摩阻壓降)-Q (流量)關系曲線 的測定選取5個流動壓力點(如0. 02MPa、 0. 05MPa、 0. 08MPa、 0. lMPa、 0. 15MPa), 依照測試搡作步驟中的搡作步驟試驗并采集流量和壓力數(shù)據(jù)，得到空白油樣的 P-Q關系曲線和AP-Q關系曲線。P-Q關系曲線用于確定采用某一評價用流體時給 定雷諾數(shù)或流速下的流動壓力；AP-Q關系曲線用于確定所用評價用流體的m值。 對性質穩(wěn)定的評價用流體，P-Q關系曲線和AP-Q關系曲線的測定可只進行一次， 其測試結果以后可沿用。基礎數(shù)據(jù)采集按照所確定的雷諾數(shù)或流速要求，根據(jù)所測定P-Q關系曲線確定所需要的流 動壓力。依照操作步驟試驗并釆集流量和壓力數(shù)據(jù)，得到未加劑時的基礎數(shù)據(jù)。平行測試三次。減阻數(shù)據(jù)釆集在輸油壓力緩沖罐的流體中溶入確定量(10-6級)的減阻劑，攪拌均勻。依 照測試操作步驟試驗并釆集流量和壓力數(shù)據(jù)，得到加劑時的減阻數(shù)據(jù)。應注意流 動壓力與基礎數(shù)據(jù)采集時的流動壓力相同(因我們氮氣鋼瓶同壓力儲罐共有五個 并聯(lián)的穩(wěn)壓閩，五個穩(wěn)壓閥都已預先設定試驗壓力。每次實驗室不調穩(wěn)壓閥，只 開啟相應的手閥就可，這樣可保證減阻數(shù)據(jù)釆集同基礎數(shù)據(jù)采集時的流動壓力相 同。平行測試三次。流到回流罐中的加劑后流體經(jīng)齒輪泵剪切以后可重復使用，三次后更換流體。本試驗裝置系統(tǒng)的特點試驗方法及原理完全符合國家行業(yè)標準；整個試驗裝置采用了相應的防爆安全措施；設計了流動壓力穩(wěn)壓系統(tǒng)，確保了基礎數(shù)據(jù)和減阻數(shù)據(jù)釆集時的流動壓力相同；測試精度更高，控制更方便、準確，數(shù)據(jù)處理更形象化、人性化；雷諾數(shù)范圍更寬，3000 40000;流速范圍在O. 5~1. 5m/s之間，更接近實際管道流速約lm/s; 整個測試管道平直，局部摩阻小，與實際管道更接近。
權利要求
1. 一種檢測減阻劑樣品在不同剪切速率、雷諾數(shù)、流速下減阻效果的油品減阻劑室內測試環(huán)道，其特征是它主要包括氣體壓力供給系統(tǒng)、減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)、油品循環(huán)使用系統(tǒng)、減阻劑加入系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、測試與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，油品循環(huán)使用系統(tǒng)接于減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)中，減阻劑攪拌系統(tǒng)與減阻劑加入系統(tǒng)相連后由減阻劑加入系統(tǒng)連入減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)，氣體壓力供給系統(tǒng)分別與減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)、油品循環(huán)使用系統(tǒng)、減阻劑加入系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)相連；油品循環(huán)使用系統(tǒng)將油品注入減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)并使油品在減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)內循環(huán)，由攪拌系統(tǒng)攪拌好的減阻劑經(jīng)減阻劑加入系統(tǒng)注入減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)，氣體壓力供給系統(tǒng)為整個測試系統(tǒng)提供必要的動力源，測試與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別安裝在其它各系統(tǒng)中，計算機控制系統(tǒng)采用四十通道真彩中長圖無紙記錄儀+工控組態(tài)軟件方式控制。
2. 根據(jù)權利要求1所迷的油品減阻劑室內測試環(huán)道，其特征是所述氣體壓力供 給系統(tǒng)主要由氮氣瓶[1]、氮氣軟管[2]、氮氣壓力儲氣罐[3]、球閥[5]、恒壓調 節(jié)閥[4]、活接頭部分組成，由多個氮氣瓶[1]各經(jīng)氮氣軟管[2]與氮氣壓力儲氣罐 [3]相連，氮氣壓力儲氣罐[3]出來的壓力管分支為并聯(lián)的五路管路后再會合為一 路管路經(jīng)氮氣進口 [15]進入輸油壓力緩沖罐[7],每支管路安裝有三個恒壓調節(jié) 閥[4]和一個電磁閩[6]、 一個手閥[5];且各支管路安裝的三個恒壓調節(jié)閥[4]分別預先設定試驗壓力值。
3. 根據(jù)權利要求l所述的油品減阻劑室內測試環(huán)道，其特征是所述減阻劑測 試環(huán)道系統(tǒng)主要由輸油壓力緩沖罐[7]、三條測試管道[8]、十五個測壓傳感器[9]、 一臺質量流量計[10]組成，減阻劑測試環(huán)道[8]由粗、中、細管徑不等的三條試驗 環(huán)形管道組疊加并聯(lián)組成，每個環(huán)形管道[8]的管道上安裝有5個高精度測壓傳感 器[9],三條試驗環(huán)形管道[8]繞一圈半后，匯入一條管道，接溫度測試接口[27]、 質量流量計[10]、環(huán)道出口總閥門[11],進入回流罐[12]。
4. 根據(jù)權利要求3所述的油品減阻劑室內測試環(huán)道，其特征是所述輸油壓力 緩沖罐[7]底部安裝有帶孔的不銹鋼油路分布擋板，上部安裝有排空閥[13]、安全 閥[14]、氮氣進口[15]、指針式壓力表[16];底部安裝有帶孔的不銹鋼油路分布 擋板、排料口[17]、攪拌氮氣入口[18]、液位傳感器[19]。
5. 根據(jù)權利要求l所述的油品減阻劑室內測試環(huán)道，其特征是所述油品循環(huán) 使用系統(tǒng)由回流罐[12]、齒輪泵[20]、齒輪泵輸油管路[21]組成，回流罐[12]上 部有環(huán)道出口總閥門[11]和放空閥[26]，下部除有排料閥[23]外，有輸出口經(jīng)齒輪泵前閥門[22]、齒輪泵[20]、齒輪泵輸油管路[21]與輸油壓力緩沖罐[7]下部相連。
6. 根據(jù)權利要求l所述的油品減阻劑室內測試環(huán)道，其特征是所述減阻劑加 入及攪拌系統(tǒng)主要有輸油壓力緩沖罐[7]上部的減阻劑加入漏斗[24]和從氮氣壓 力儲氣罐[3]接至輸油壓力緩沖罐[7]底部的氮氣軟管[25],將氮氣送入輸油壓力 緩沖罐[7]進行攪拌。
7. 根據(jù)權利要求l所述的油品減阻劑室內測試環(huán)道，其特征是所述測試與數(shù) 據(jù)釆集系統(tǒng)由環(huán)道壓力檢測傳感器、輸油壓力緩沖罐壓力液位檢測傳感器、溫度 檢測傳感器、流量檢測傳感器、細測試管路流量檢測控制、齒輪泵控制系統(tǒng)、流 動壓力控制系統(tǒng)、測試管道油品輸送自動控制系統(tǒng)組成，環(huán)道壓力檢測傳感器釆 用電容式測壓傳感器[9],每個環(huán)道共有五個測壓傳感器[9]均壓環(huán)取壓；輸油壓力緩沖罐D]壓力液位檢測傳感器釆用電容式壓力檢測傳感器安裝在輸油壓力緩 沖罐[7]內；溫度檢測傳感器采用高精度精微膜片溫度傳感器，安裝在溫度測試接 口[27]中；流量檢測傳感器安裝在入回流罐[12]的環(huán)道出口總閥門[11]前；細測試管路流量檢測控制是通過智能調節(jié)控制儀表+精小型氣動高精度調節(jié)閥由計算 機自動控制細測試管路的流量；齒輪泵控制系統(tǒng)采用智能調節(jié)控制儀表+變頻調 速器由計算機自動控制起、停及轉速；流動壓力控制系統(tǒng)是預先手動調節(jié)五個恒 壓調節(jié)閥[4],設定為五個不同的流動壓力值，通過智能遠程數(shù)據(jù)釆集繼電器控制 模塊+電磁閩在計算機上自動開啟控制，開啟的同時計算機也開始釆集計量并存 儲檢測參數(shù)；測試管道油品輸送自動控制系統(tǒng)是通過智能遠程數(shù)據(jù)采集繼電器控 制模塊+防爆電磁閥在計算機上自動開啟控制，待測試壓力、流量穩(wěn)定后開始自 動采集計量并存儲檢測參數(shù)。
8. 根據(jù)權利要求l所述的油品減阻劑室內測試環(huán)道，其特征是所述計算機控 制系統(tǒng)采用四十通道真彩中長圖無紙記錄儀+工控組態(tài)軟件方式控制，帶智能通 訊接口的智能儀表,M3轉換精度為16位。
全文摘要
本發(fā)明是一種檢測減阻劑樣品在不同剪切速率、雷諾數(shù)、流速下減阻效果的油品減阻劑室內測試環(huán)道。它是油品循環(huán)使用系統(tǒng)接于減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)中，減阻劑攪拌系統(tǒng)與減阻劑加入系統(tǒng)相連后由減阻劑加入系統(tǒng)連入減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)，氣體壓力供給系統(tǒng)分別與減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)、油品循環(huán)使用系統(tǒng)、減阻劑加入系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)相連；油品循環(huán)使用系統(tǒng)將油品注入減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)并使油品在減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)內循環(huán)，減阻劑經(jīng)減阻劑加入系統(tǒng)注入減阻劑測試環(huán)道系統(tǒng)，氣體壓力供給系統(tǒng)為整個測試系統(tǒng)提供動力源，測試與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別安裝在其它各系統(tǒng)中，計算機控制系統(tǒng)采用四十通道真彩中長圖無紙記錄儀+工控組態(tài)軟件方式控制。
文檔編號G01N33/00GK101256179SQ20071006412
公開日2008年9月3日 申請日期2007年3月1日 優(yōu)先權日2007年3月1日
發(fā)明者兵 劉, 常維純, 張莎莎, 李國平, 鮑旭晨 申請人:中國石油天然氣股份有限公司