专利名称：原油和成品油顺序输送混油参数试验装置的制作方法
技术领域：
本发明是原油和成品油顺序输送的混油参数试验装置，涉及其它类不包括的测试和管道系统技术领域。
背景技术：
管道运输以其连续不间断运输和输量大、与其他陆路运输相比费用最低等优点，位于各种运输工具之首，成为原油或成品油产品与用户之间联系的最好桥梁。但由于油品品种的种类较多，为每一种油品铺设一条管道是很不经济的，顺序输送方式是解决在一条管道中经济地输送多个品种油品的有效办法。然而顺序输送不可避免地存在着要合理确定下列技术参数(1)各种油品合理衔接次序和每一种油品的合理输送长度；(2)相邻两种油品界面的混油和色度掺混现象以及为解决这种现象的合理方式；(3)长距离顺序输送中的管道合理清管方式。上述问题的结果均将造成品质高的油品的级别降低，大大降低了该油品的使用性能和它的市场价格，从而造成相当大的经济损失。为此，研究原油与成品油顺序输送过程中混油参数的合理排列输送方式和数值就成了一个重要课题，目前仅局限于对这些混油参数中的混油长度的研究，所做的混油长度的研究多从一些室内小型试验和计算中给予推论，但这种推论中更多的是从油品的密度发生变化这一角度得出的。实际上在顺序输送原油与成品油中产生的混油还有更多的是色度混油，色度的改变通常更敏感，高品质的油品颜色改变会使得油品不能满足产品标准。因此，从色度的角度研究确定顺序输送原油、成品油过程的混油长度，是考察顺序输送原油、成品油是否可行的一个十分关键的控制指标。不同品种的原油与成品油的顺序输送会产生不同的混油长度。同时，不同输送次序和合理长度对混油影响的关系、各种清管方式和装置对管道清洁的作用效果，这些参数都没有进行试验。此前并未有人通过试验装置从事这几方面的研究。
发明内容
本发明的目的是发明一种直观、准确研究原油与成品油顺序输送过程中混油参数变化规律的试验装置。
本发明之装置也是一种环道，它也有常规环道具有的试验环道工作段2、加压泵9、温度控制系统、测试系统、储油箱15、16、17、集中配电室21和中央监控室20，但其特点是采用了“8”字形环道(见图1)，即交叠扭曲设置的呈“8”字形封闭钢质试验环道2，该环道按泵9阀10段、工作段2和温度补偿段11的顺序连续排列。试验工作段2由两段圆弧段25和两段直线段26组成，且直线段26是单一上坡段或单一下坡段。在泵9阀10段、工作段2和温度补偿段11的管外包有导热胶泥23，在导热胶泥23内缠绕有电加热带3和冷冻管1，在导热胶泥23外侧包有保温隔热层24，并在试验工作段2上设置流量计8、多只色度测试计7和多个温度传感器22。具体构成是在“8”字形试验环道的一个由弯道进入直道处紧凑地设置加压泵9及其前后的调节阀10，工作段2从泵9、阀10段往前的直道开始绕“8”字形试验环道，回到接近泵9、阀10段的后端时设置短距离的温度补偿段11，温度补偿段11管外的电加热带3的功率大于工作段2和加压泵9与调节阀10之间管段的电加热带3的功率总和，温度补偿段11管外缠绕的冷冻管1比工作段2和加压泵9与调节阀10之间管段的冷冻管1直径大，且缠绕冷冻管1的中心距离�。钩サ淖芾淞抗β蚀笥诠ぷ鞫�2和加压泵9与调节阀10之间管段的冷冻管1的冷量功率总和。流量计8设置在工作段2内。色度测试计7从工作段2始端到终端距离大致相等地设置5个，并在温度补偿段11后再设置1个，即正好在厚壁玻璃管4两侧各布置1个色度测试计7，在泵9、调节阀10两侧外端各设立1个色度测试计7，在温度补偿段11后端也布置有色度测试计7。温度传感器22在试验工作段2上每隔10m左右、在温度补偿段11上每隔2m左右安装一对，其中一只安装在工作段2或温度补偿段11的管外壁上，另一只安装在工作段2或温度补偿段11的管外壁上缠绕的冷冻管1之间。为便于观察对比，在工作段2中部的直管段两端各用一段厚壁玻璃管4替代钢管，并在第1个厚壁玻璃管4前面再加装一只色度测试计7。试验工作段2和温度补偿段11的管段有其不同的要求，工作段2的管内壁的粗糙度应相似于实际管道内壁的粗糙度，温度补偿段11的管内壁则应尽量光滑，使温度补偿段11仅作为温度补偿用。
本发明中的泵9阀10段、试验工作段2和温度补偿段11的管段在管外先涂一层导热胶泥23，而后在工作段2和泵9、阀10段缠绕高温基本型电伴热带3，在温度补偿段11缠绕高温宽型自限式电热带3。保温层24采用双层结构，第一层为泡沫混凝土，第二层为聚氨脂泡沫塑料I型。在冷冻管1中通以乙二醇水溶液冷媒剂，由制冷工作站19实现冷却水的循环。在试验工作段2上所用的流量计8为超声波非接触式流量计4；色度测试计7为在线光电式色度传感器；温度传感器22为热电偶式温度传感器。
本试验装置油品的输入装置是由一个原油油箱15、一个成品油油箱17各经过一个过滤器18、传送泵14、截止阀5和一台传送泵14、截止阀5以及废油油箱16经传送泵14、截止阀5均与试验工作段2上的加压泵9后边调节阀10相连，进而与试验工作段2连通，并在与试验工作段2连接处之前再连接一侧管和一截止阀5、压力变送计12和压力表13。还在三只油箱15、16、17与试验工作段2交汇处的对称位置的试验工作段2上也引出一支管，一路接一截止阀5后作放空用，一路经减压阀6后入油池，除此以外，本试验装置还配置有制冷工作站19、集中配电室21、中央监控室20。
本发明试验环道的特点在于1、采用环道方式满足长距离输送的要求；2、“8”字形环道消除了高速流动的液体在环道内产生的介质离心分力对试验结果的影响；3、“8”字形环道交叠布置的方式，消除了环道内液体上、下坡的影响。同时在需要研究上、下坡坡度对流体流动参数影响时，可对环道的单一坡度段参数进行测试分析，研究上坡或下坡对研究参数的影响；4、采用缠绕电热带加热、缠绕冷冻管制冷、有导热胶泥均匀分配冷、热量，可方便调节环道内介质温度和管壁温度；5、采用温度补偿段的方法，补偿流体在工作段输送过程中，对介质的初始条件带来的温度上升或下降的影响；
6、环道内布置的厚壁玻璃管，可直观观察环道内的流体流动状况和颜色，可与布置在邻近的色度测试计结果对比；钢管与厚壁玻璃管的连接采用抢修用特殊管卡。
7、在泵、阀段前后两端分别布置的色度测试计7与工作段2的色度测试计7结果对比，可得到泵、阀对流体扰动影响所对应的工作段等效长度。
具体实施例方式
实施例其总体构成如图1所示。“8”字形环道参数管内径50mm，选用16Mn钢，φ60×5mm，全长306.11m，“8”字圆的半径R＝20m，圆心角240°，直线段总长138.56m，曲线段总长167.5m，厚壁玻璃管为φ70×10×150mm两段。管上涂敷的导热胶泥23的传热系数约12.8～16.3w/m.k，环道工作段2选用GXW高温基本型电热带，其功率45W/(m.10℃)，电热带总长600m，按2m/m环道长缠绕，最高维持温度135±5℃；温度补偿段11选用GXkW高温宽型自限式电热带，其功率70W/(m.10℃)，最高维持温度135±5℃，电热带总长90m，按6m/m环道长缠绕；两种电热带均缠在环道管上的导热胶泥23里。冷冻管1选用精密无缝钢管GB3639-83，环道工作段2的冷冻管1为φ15×2mm共678m，按3.65m缠绕冷冻管/m环道缠绕，在试验环道轴向缠绕中心距120mm，环道温度补偿段11冷冻管1为φ20×2mm共长79.7m，按5.99m缠绕冷冻管/m环道缠绕，在试验环道轴向缠绕中心距为100mm。试验环道外的保温层第一层为40mm厚的泡沫混凝土，热导率为0.093WW/(M.K)；第二层为30mm厚的聚氨脂泡沫塑料I型，堆密度为0.045g/cm3。加压泵9选三螺杆泵，其主要参数Q＝50m3/h，P＝6.0Mpa，以及入口φ80～100mm，吐出口φ80～100mm，加压泵9配一调频电机。截止阀10选型规格是出口φ60mm，耐压8Mpa。在整个试验环道中工作段2为290m，温度补偿段11为15m，泵阀段1.11m。压力、流量和色度的测量仪表安装位置如图1所示。压力变送计12选应变式压力计，规格≥8MPa；流量计8选超声波非接触式流量计，规格为≥8MPa；流量≥50m3/h；色度测试计7选用光电式非接触式色度测试计，规格为0～8#。温度传感器22在试验环道工作段2外管壁和导热胶泥23中按1对/20m环道布置，选用铜—康铜热电偶，规格为-50～100℃。油箱采用立式圆形容器P158，箱内设加温管和制冷管，原油油箱15容积为0.8m3，柴油油箱17容积为1.33m3，废油油箱16容积为0.6m3，在原油油箱15和柴油油箱17内缠有GXkW高温宽型电热带，功率为70w/(m.10℃)，保温层也为二层结构，40mm厚的泡沫混凝土为第一层，30mm厚的聚氨脂泡沫塑料I型为第二层。在保温层外同样缠绕有冷冻管1，全系统选用LS6F2W10冷水机组，功率146KW，冷煤剂为乙二醇水溶液。配电和中央监控设备选用市销产品即可。
以上装置，经对混油色度试验使用，完全能满足试验工作的目的要求。试验环道的工作段2管内温度调节范围为-10～+40℃，试验环道工作段2管外壁温度调节范围为-20～+45℃，管内流量调节范围为10～30m3/h，流速调节范围为1.8～4.2m/s，能准确测定混油的色度和温度。消除了普通环道中介质在管道中高速流动时管道弯曲状态对试验结果的影响；同时也兼顾了相同介质的上坡、下坡流动可能造成的影响。试验环道工作段2中工作段很长，占的比例很大，而必须具有的泵、阀段距离却很短，通过泵、阀段两端混油参数的测试和计算可得到环道中的泵、阀的扰动可代替的工作段等效长度。最大限度地减小了油品经过时对流动状态的扰动。试验效果要比普通环道好的多。
该环道试验中，流体在流动过程中既有离心力又有向心力，本试验装置由于采用了“8”字环道，中和了环道弯曲状态的离心力和向心力的作用影响，因此可在相对较短的试验环道内，用多圈连续循环运行的方式模拟原油和成品油长距离的顺序输送状况，模拟了流体的长距离输送；试验环道工作段2可调温，既可对输送介质调温，又可对管道调温，且调温范围较宽，自动化程度高；试验环道使用交叠扭曲的方式，消除了全环道流体流动中，上、下坡对流体流动状态的影响，而当需要模拟对比上、下坡对流体流动状态的影响时，可在环道的单一坡度上坡或单一坡度下坡段，分别测试上、下坡对流体流动的关系。由于采用了非接触流量计和色度测试计，对试验环道工作段2内的介质不产生任何扰动，而泵、阀又安装的很紧凑，泵阀段与工作段相比占的比例很�。允匝榛返拦ぷ鞫�2内油流的扰动降到最小。其对混油参数的影响可用测试换算后的等效长度代替。另外，用色度测试计7对原油和成品油的顺序输送混油参数进行试验检测既直观，又方便，而且还不会对油流产生影响，是一种切实可行的手段。
图1原油和成品油顺序输送混油参数试验装置总体系统2试验环道断面图其中1-冷冻管2-工作段3-电加热带 4-厚壁玻璃管5-截止阀6-减压阀7-色度测试计8-流量计9-加压泵10-调节阀11-温度补偿段 12-压力变送计13-压力表 14-传送泵15-原油油箱 16-废油油箱17-成品油油箱 18-过滤器19-制冷工作站 20-中央监控室21-集中配电室 22-温度传感器23-导热胶泥 24-保温隔热层25-圆弧段 26-直线段
权利要求
1.一种原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，包括试验环道、加压泵[9]、温度控制系统、测试系统、储油箱、集中配电室[21]和中央监控室[20]，其特征是交叠扭曲设置的呈“8”字形封闭钢质试验环道按泵[9]、阀[10]段、工作段[2]和温度补偿段[11]的顺序连续排列，在工作段[2]、温度补偿段[11]及加压泵[9]与调节阀[10]之间的试验环道钢管外侧涂有导热胶泥[23]、在导热胶泥[23]内埋有缠绕的冷冻管[1]和电加热带[3]，在导热胶泥[23]外侧包有保温隔热层[24]，并在试验环道上设置有流量计[8]、多个色度测试计[7]和多个温度传感器[22]。
2.根据权利要求1所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是在“8”字形试验环道的一个由弯道进入直道处紧凑地设置有由加压泵[9]及其前后的调节阀[10]组成的泵阀段，从泵阀段往前的直道上开始绕“8”字形试验环道组成的工作段[2]，工作段[2]在返回到接近泵阀段时，设置了短距离的温度补偿段[11]，温度补偿段[11]管外的电加热和冷冻管[1]内的冷却水循环功率均大于工作段[2]和加压泵[9]与调节阀[10]之间管段的电加热和冷冻管[1]内的冷却水循环功率；流量计[8]设置在工作段[2]，色度测试计[7]从工作段[2]始端到终端距离大致相当地设置5个并在温度补偿段[11]后再设置1个；温度传感器[22]在试验环道上的工作段[2]上每隔10m左右安装一对，一只安装在试验环道钢管外壁上，一只安装在缠绕的冷冻管[1]之间。
3.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是在工作段[2]中部的直管段两端各用一段厚壁玻璃管[4]替代钢管，并在前面的一段厚壁玻璃管[4]后再加装一只色度测试计[7]。
4.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是试验工作段[2]是由两段圆弧段[25]和两段直线段[26]组成。
5.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是试验工作段[2]中直线段[26]是单一上坡段或单一下坡段。
6.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是工作段[2]管内壁的粗糙度相似于实际管道内壁的粗糙度，温度补偿段[11]管内壁则应尽量光滑。
7.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是在试验环道的工作段[2]缠绕高温基本型电伴热带，在温度补偿段[11]缠绕高温宽型自限式电热带[3]；保温隔热层[24]采用双层结构，第一层为泡沫混凝土，第二层为聚氨脂泡沫塑料I型。
8.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是所述冷冻管[1]为精密无缝钢管，在试验环道工作段[2]缠绕的冷冻管[1]比温度补偿段[11]缠绕的冷冻管[1]管径要小且在试验工作段[2]管轴向缠绕中心距要大；在冷冻管[1]中通以乙二醇水溶液冷媒剂。
9.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是所述流量计[8]为超声波非接触式流量计。
10.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是所述色度测量计[7]为在线光电式色度传感器。
11.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是所述温度传感器[22]为热电偶式温度传感器。
12.根据权利要求1、2所述的原油和成品油顺序输送混油参数试验装置，其特征是原油油箱[15]、成品油油箱[17]各经一个过滤器[18]、传送泵[14]、截止阀[5]和一台传送泵[14]、截止阀[5]以及废油油箱[16]经传送泵[14]、截止阀[5]均与工作段[2]上加压泵[9]后边的调节阀[10]后与试验环道工作段[2]连接，并在与试验环道工作段[2]连接处之前再连接一侧管接一截止阀[5]、压力变送计[12]和压力表[13]；在三只油箱[15]、[16]、[17]与试验环道工作段[2]交汇处的对称位置的试验环道工作段[2]上也引出一支管，一路接一截止阀[5]后放空，一路经减压阀[6]后入油池。
全文摘要
本发明是原油和成品油顺序输送混油参数的试验装置。它是交叠扭曲的呈“8”字形封闭钢质环道上按泵9阀10段、工作段2和温度补偿段11顺序排列。在工作段2、温度补偿段11及加压泵9与调节阀10之间的管外包有导热胶泥23、在导热胶泥23内沿环道轴向缠绕电加热带3和冷冻管1，在导热胶泥23外侧包有保温隔热层24，并在工作段2上设置非接触式流量计8、多只非接触式色度测试计7和多只温度传感器22。本装置相对加长了试验工作段2的长度，可进行长距离输送模拟试验。试验环道弯曲半径加大，中和了离心力和向心力对输送介质的影响。可对输送介质和管道调温。可进行上坡或下坡对混油参数的影响研究。完全能满足试验需要，且效果良好。
文档编号G01F1/66GK1712908SQ200410049639
公开日2005年12月28日 申请日期2004年6月23日 优先权日2004年6月23日
发明者梁静华, 卢清国, 董盛厚, 时京, 高强, 宋飞, 崔艳雨 申请人:中国石油天然气股份有限公司
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