專利名稱：原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是原油和成品油順序輸送的混油參數(shù)試驗裝置，涉及其它類不包括的測試和管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
管道運輸以其連續(xù)不間斷運輸和輸量大、與其他陸路運輸相比費用最低等優(yōu)點，位于各種運輸工具之首，成為原油或成品油產(chǎn)品與用戶之間聯(lián)系的最好橋梁。但由于油品品種的種類較多，為每一種油品鋪設(shè)一條管道是很不經(jīng)濟的，順序輸送方式是解決在一條管道中經(jīng)濟地輸送多個品種油品的有效辦法。然而順序輸送不可避免地存在著要合理確定下列技術(shù)參數(shù)(1)各種油品合理銜接次序和每一種油品的合理輸送長度；(2)相鄰兩種油品界面的混油和色度摻混現(xiàn)象以及為解決這種現(xiàn)象的合理方式；(3)長距離順序輸送中的管道合理清管方式。上述問題的結(jié)果均將造成品質(zhì)高的油品的級別降低，大大降低了該油品的使用性能和它的市場價格，從而造成相當大的經(jīng)濟損失。為此，研究原油與成品油順序輸送過程中混油參數(shù)的合理排列輸送方式和數(shù)值就成了一個重要課題，目前僅局限于對這些混油參數(shù)中的混油長度的研究，所做的混油長度的研究多從一些室內(nèi)小型試驗和計算中給予推論，但這種推論中更多的是從油品的密度發(fā)生變化這一角度得出的。實際上在順序輸送原油與成品油中產(chǎn)生的混油還有更多的是色度混油，色度的改變通常更敏感，高品質(zhì)的油品顏色改變會使得油品不能滿足產(chǎn)品標準。因此，從色度的角度研究確定順序輸送原油、成品油過程的混油長度，是考察順序輸送原油、成品油是否可行的一個十分關(guān)鍵的控制指標。不同品種的原油與成品油的順序輸送會產(chǎn)生不同的混油長度。同時，不同輸送次序和合理長度對混油影響的關(guān)系、各種清管方式和裝置對管道清潔的作用效果，這些參數(shù)都沒有進行試驗。此前并未有人通過試驗裝置從事這幾方面的研究。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是設(shè)計一種直觀、準確研究原油與成品油順序輸送過程中混油參數(shù)變化規(guī)律的試驗裝置。
本實用新型之裝置也是一種環(huán)道，它也有常規(guī)環(huán)道具有的試驗環(huán)道工作段2、加壓泵9、溫度控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、儲油箱15、16、17、集中配電室21和中央監(jiān)控室20，但其特點是采用了“8”字形環(huán)道(見圖1)，即交疊扭曲設(shè)置的呈“8”字形封閉鋼質(zhì)試驗環(huán)道2，該環(huán)道按泵9閥10段、工作段2和溫度補償段11的順序連續(xù)排列。試驗工作段2由兩段圓弧段25和兩段直線段26組成，且直線段26是單一上坡段或單一下坡段。在泵9閥10段、工作段2和溫度補償段11的管外包有導(dǎo)熱膠泥23，在導(dǎo)熱膠泥23內(nèi)纏繞有電加熱帶3和冷凍管1，在導(dǎo)熱膠泥23外側(cè)包有保溫隔熱層24，并在試驗工作段2上設(shè)置流量計8、多只色度測試計7和多個溫度傳感器22。具體構(gòu)成是在“8”字形試驗環(huán)道的一個由彎道進入直道處緊湊地設(shè)置加壓泵9及其前后的調(diào)節(jié)閥10，工作段2從泵9、閥10段往前的直道開始繞“8”字形試驗環(huán)道，回到接近泵9、閥10段的后端時設(shè)置短距離的溫度補償段11，溫度補償段11管外的電加熱帶3的功率大于工作段2和加壓泵9與調(diào)節(jié)閥10之間管段的電加熱帶3的功率總和，溫度補償段11管外纏繞的冷凍管1比工作段2和加壓泵9與調(diào)節(jié)閥10之間管段的冷凍管1直徑大，且纏繞冷凍管1的中心距離小，所補償?shù)目偫淞抗β蚀笥诠ぷ鞫?和加壓泵9與調(diào)節(jié)閥10之間管段的冷凍管1的冷量功率總和。流量計8設(shè)置在工作段2內(nèi)。色度測試計7從工作段2始端到終端距離大致相等地設(shè)置5個，并在溫度補償段11后再設(shè)置1個，即正好在厚壁玻璃管4兩側(cè)各布置1個色度測試計7，在泵9、調(diào)節(jié)閥10兩側(cè)外端各設(shè)立1個色度測試計7，在溫度補償段11后端也布置有色度測試計7。溫度傳感器22在試驗工作段2上每隔10m左右、在溫度補償段11上每隔2m左右安裝一對，其中一只安裝在工作段2或溫度補償段11的管外壁上，另一只安裝在工作段2或溫度補償段11的管外壁上纏繞的冷凍管1之間。為便于觀察對比，在工作段2中部的直管段兩端各用一段厚壁玻璃管4替代鋼管，并在第1個厚壁玻璃管4前面再加裝一只色度測試計7。試驗工作段2和溫度補償段11的管段有其不同的要求，工作段2的管內(nèi)壁的粗糙度應(yīng)相似于實際管道內(nèi)壁的粗糙度，溫度補償段11的管內(nèi)壁則應(yīng)盡量光滑，使溫度補償段11僅作為溫度補償用。
本實用新型中的泵9閥10段、試驗工作段2和溫度補償段11的管段在管外先涂一層導(dǎo)熱膠泥23，而后在工作段2和泵9、閥10段纏繞高溫基本型電伴熱帶3，在溫度補償段11纏繞高溫寬型自限式電熱帶3。保溫層24采用雙層結(jié)構(gòu)，第一層為泡沫混凝土，第二層為聚氨脂泡沫塑料I型。在冷凍管1中通以乙二醇水溶液冷媒劑，由制冷工作站19實現(xiàn)冷卻水的循環(huán)。在試驗工作段2上所用的流量計8為超聲波非接觸式流量計4；色度測試計7為在線光電式色度傳感器；溫度傳感器22為熱電偶式溫度傳感器。
本試驗裝置油品的輸入裝置是由一個原油油箱15、一個成品油油箱17各經(jīng)過一個過濾器18、傳送泵14、截止閥5和一臺傳送泵14、截止閥5以及廢油油箱16經(jīng)傳送泵14、截止閥5均與試驗工作段2上的加壓泵9后邊調(diào)節(jié)閥10相連，進而與試驗工作段2連通，并在與試驗工作段2連接處之前再連接一側(cè)管和一截止閥5、壓力變送計12和壓力表13。還在三只油箱15、16、17與試驗工作段2交匯處的對稱位置的試驗工作段2上也引出一支管，一路接一截止閥5后作放空用，一路經(jīng)減壓閥6后入油池，除此以外，本試驗裝置還配置有制冷工作站19、集中配電室21、中央監(jiān)控室20。
本實用新型試驗環(huán)道的特點在于1、采用環(huán)道方式滿足長距離輸送的要求；2、“8”字形環(huán)道消除了高速流動的液體在環(huán)道內(nèi)產(chǎn)生的介質(zhì)離心分力對試驗結(jié)果的影響；3、“8”字形環(huán)道交疊布置的方式，消除了環(huán)道內(nèi)液體上、下坡的影響。同時在需要研究上、下坡坡度對流體流動參數(shù)影響時，可對環(huán)道的單一坡度段參數(shù)進行測試分析，研究上坡或下坡對研究參數(shù)的影響；4、采用纏繞電熱帶加熱、纏繞冷凍管制冷、有導(dǎo)熱膠泥均勻分配冷、熱量，可方便調(diào)節(jié)環(huán)道內(nèi)介質(zhì)溫度和管壁溫度；5、采用溫度補償段的方法，補償流體在工作段輸送過程中，對介質(zhì)的初始條件帶來的溫度上升或下降的影響；
6、環(huán)道內(nèi)布置的厚壁玻璃管，可直觀觀察環(huán)道內(nèi)的流體流動狀況和顏色，可與布置在鄰近的色度測試計結(jié)果對比；鋼管與厚壁玻璃管的連接采用搶修用特殊管卡。
7、在泵、閥段前后兩端分別布置的色度測試計7與工作段2的色度測試計7結(jié)果對比，可得到泵、閥對流體擾動影響所對應(yīng)的工作段等效長度。
具體實施方式
實施例其總體構(gòu)成如圖1所示。“8”字形環(huán)道參數(shù)管內(nèi)徑50mm，選用16Mn鋼，Φ60×5mm，全長306.11m，“8”字圓的半徑R＝20m，圓心角240°，直線段總長138.56m，曲線段總長167.5m，厚壁玻璃管為Φ70×10×150mm兩段。管上涂敷的導(dǎo)熱膠泥23的傳熱系數(shù)約12.8～16.3w/m.k，環(huán)道工作段2選用GXW高溫基本型電熱帶，其功率45W/(m.10℃)，電熱帶總長600m，按2m/m環(huán)道長纏繞，最高維持溫度135±5℃；溫度補償段11選用GXkW高溫寬型自限式電熱帶，其功率70W/(m.10℃)，最高維持溫度135±5℃，電熱帶總長90m，按6m/m環(huán)道長纏繞；兩種電熱帶均纏在環(huán)道管上的導(dǎo)熱膠泥23里。冷凍管1選用精密無縫鋼管GB3639-83，環(huán)道工作段2的冷凍管1為Φ15×2mm共678m，按3.65m纏繞冷凍管/m環(huán)道纏繞，在試驗環(huán)道軸向纏繞中心距120mm，環(huán)道溫度補償段11冷凍管1為Φ20×2mm共長79.7m，按5.99m纏繞冷凍管/m環(huán)道纏繞，在試驗環(huán)道軸向纏繞中心距為100mm。試驗環(huán)道外的保溫層第一層為40mm厚的泡沫混凝土，熱導(dǎo)率為0.093WW/(M.K)；第二層為30mm厚的聚氨脂泡沫塑料I型，堆密度為0.045g/cm3。加壓泵9選三螺桿泵，其主要參數(shù)Q＝50m3/h，P＝6.0Mpa，以及入口Φ80～100mm，吐出口Φ80～100mm，加壓泵9配一調(diào)頻電機。截止閥10選型規(guī)格是出口Φ60mm，耐壓8Mpa。在整個試驗環(huán)道中工作段2為290m，溫度補償段11為15m，泵閥段1.11m。壓力、流量和色度的測量儀表安裝位置如圖1所示。壓力變送計12選應(yīng)變式壓力計，規(guī)格≥8MPa；流量計8選超聲波非接觸式流量計，規(guī)格為≥8MPa；流量≥50m3/h；色度測試計7選用光電式非接觸式色度測試計，規(guī)格為0～8#。溫度傳感器22在試驗環(huán)道工作段2外管壁和導(dǎo)熱膠泥23中按1對/20m環(huán)道布置，選用銅—康銅熱電偶，規(guī)格為-50～100℃。油箱采用立式圓形容器P158，箱內(nèi)設(shè)加溫管和制冷管，原油油箱15容積為0.8m3，柴油油箱17容積為1.33m3，廢油油箱16容積為0.6m3，在原油油箱15和柴油油箱17內(nèi)纏有GXkW高溫寬型電熱帶，功率為70w/(m.10℃)，保溫層也為二層結(jié)構(gòu)，40mm厚的泡沫混凝土為第一層，30mm厚的聚氨脂泡沫塑料I型為第二層。在保溫層外同樣纏繞有冷凍管1，全系統(tǒng)選用LS6F2W10冷水機組，功率146KW，冷煤劑為乙二醇水溶液。配電和中央監(jiān)控設(shè)備選用市銷產(chǎn)品即可。
以上裝置，經(jīng)對混油色度試驗使用，完全能滿足試驗工作的目的要求。試驗環(huán)道的工作段2管內(nèi)溫度調(diào)節(jié)范圍為-10～+40℃，試驗環(huán)道工作段2管外壁溫度調(diào)節(jié)范圍為-20～+45℃，管內(nèi)流量調(diào)節(jié)范圍為10～30m3/h，流速調(diào)節(jié)范圍為1.8～4.2m/s，能準確測定混油的色度和溫度。消除了普通環(huán)道中介質(zhì)在管道中高速流動時管道彎曲狀態(tài)對試驗結(jié)果的影響；同時也兼顧了相同介質(zhì)的上坡、下坡流動可能造成的影響。試驗環(huán)道工作段2中工作段很長，占的比例很大，而必須具有的泵、閥段距離卻很短，通過泵、閥段兩端混油參數(shù)的測試和計算可得到環(huán)道中的泵、閥的擾動可代替的工作段等效長度。最大限度地減小了油品經(jīng)過時對流動狀態(tài)的擾動。試驗效果要比普通環(huán)道好的多。
該環(huán)道試驗中，流體在流動過程中既有離心力又有向心力，本試驗裝置由于采用了“8”字環(huán)道，中和了環(huán)道彎曲狀態(tài)的離心力和向心力的作用影響，因此可在相對較短的試驗環(huán)道內(nèi)，用多圈連續(xù)循環(huán)運行的方式模擬原油和成品油長距離的順序輸送狀況，模擬了流體的長距離輸送；試驗環(huán)道工作段2可調(diào)溫，既可對輸送介質(zhì)調(diào)溫，又可對管道調(diào)溫，且調(diào)溫范圍較寬，自動化程度高；試驗環(huán)道使用交疊扭曲的方式，消除了全環(huán)道流體流動中，上、下坡對流體流動狀態(tài)的影響，而當需要模擬對比上、下坡對流體流動狀態(tài)的影響時，可在環(huán)道的單一坡度上坡或單一坡度下坡段，分別測試上、下坡對流體流動的關(guān)系。由于采用了非接觸流量計和色度測試計，對試驗環(huán)道工作段2內(nèi)的介質(zhì)不產(chǎn)生任何擾動，而泵、閥又安裝的很緊湊，泵閥段與工作段相比占的比例很小，對試驗環(huán)道工作段2內(nèi)油流的擾動降到最小。其對混油參數(shù)的影響可用測試換算后的等效長度代替。另外，用色度測試計7對原油和成品油的順序輸送混油參數(shù)進行試驗檢測既直觀，又方便，而且還不會對油流產(chǎn)生影響，是一種切實可行的手段。


圖1原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置總體系統(tǒng)圖圖2試驗環(huán)道斷面圖其中1-冷凍管 2-工作段3-電加熱帶 4-厚壁玻璃管5-截止閥 6-減壓閥7-色度測試計 8-流量計9-加壓泵 10-調(diào)節(jié)閥11-溫度補償段12-壓力變送計13-壓力表14-傳送泵15-原油油箱 16-廢油油箱17-成品油油箱18-過濾器19-制冷工作站20-中央監(jiān)控室21-集中配電室22-溫度傳感器23-導(dǎo)熱膠泥 24-保溫隔熱層25-圓弧段26-直線段
權(quán)利要求1.一種原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，包括試驗環(huán)道、加壓泵[9]、溫度控制系統(tǒng)、測試系統(tǒng)、儲油箱、集中配電室[21]和中央監(jiān)控室[20]，其特征是交疊扭曲設(shè)置的呈“8”字形封閉鋼質(zhì)試驗環(huán)道按泵[9]、閥[10]段、工作段[2]和溫度補償段[11]的順序連續(xù)排列，在工作段[2]、溫度補償段[11]及加壓泵[9]與調(diào)節(jié)閥[10]之間的試驗環(huán)道鋼管外側(cè)涂有導(dǎo)熱膠泥[23]、在導(dǎo)熱膠泥[23]內(nèi)埋有纏繞的冷凍管[1]和電加熱帶[3]，在導(dǎo)熱膠泥[23]外側(cè)包有保溫隔熱層[24]，并在試驗環(huán)道上設(shè)置有流量計[8]、多個色度測試計[7]和多個溫度傳感器[22]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是在“8”字形試驗環(huán)道的一個由彎道進入直道處緊湊地設(shè)置有由加壓泵[9]及其前后的調(diào)節(jié)閥[10]組成的泵閥段，從泵閥段往前的直道上開始繞“8”字形試驗環(huán)道組成的工作段[2]，工作段[2]在返回到接近泵閥段時，設(shè)置了短距離的溫度補償段[11]，溫度補償段[11]管外的電加熱和冷凍管[1]內(nèi)的冷卻水循環(huán)功率均大于工作段[2]和加壓泵[9]與調(diào)節(jié)閥[10]之間管段的電加熱和冷凍管[1]內(nèi)的冷卻水循環(huán)功率；流量計[8]設(shè)置在工作段[2]，色度測試計[7]從工作段[2]始端到終端距離大致相當?shù)卦O(shè)置5個并在溫度補償段[11]后再設(shè)置1個；溫度傳感器[22]在試驗環(huán)道上的工作段[2]上每隔10m左右安裝一對，一只安裝在試驗環(huán)道鋼管外壁上，一只安裝在纏繞的冷凍管[1]之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是在工作段[2]中部的直管段兩端各用一段厚壁玻璃管[4]替代鋼管，并在前面的一段厚壁玻璃管[4]后再加裝一只色度測試計[7]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是試驗工作段[2]是由兩段圓弧段[25]和兩段直線段[26]組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是試驗工作段[2]中直線段[26]是單一上坡段或單一下坡段。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是工作段[2]管內(nèi)壁的粗糙度相似于實際管道內(nèi)壁的粗糙度，溫度補償段[11]管內(nèi)壁則應(yīng)盡量光滑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是在試驗環(huán)道的工作段[2]纏繞高溫基本型電伴熱帶，在溫度補償段[11]纏繞高溫寬型自限式電熱帶[3]；保溫隔熱層[24]采用雙層結(jié)構(gòu)，第一層為泡沫混凝土，第二層為聚氨脂泡沫塑料I型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是所述冷凍管[1]為精密無縫鋼管，在試驗環(huán)道工作段[2]纏繞的冷凍管[1]比溫度補償段[11]纏繞的冷凍管[1]管徑要小且在試驗工作段[2]管軸向纏繞中心距要大；在冷凍管[1]中通以乙二醇水溶液冷媒劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是所述流量計[8]為超聲波非接觸式流量計。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是所述色度測量計[7]為在線光電式色度傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是所述溫度傳感器[22]為熱電偶式溫度傳感器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的原油和成品油順序輸送混油參數(shù)試驗裝置，其特征是原油油箱[15]、成品油油箱[17]各經(jīng)一個過濾器[18]、傳送泵[14]、截止閥[5]和一臺傳送泵[14]、截止閥[5]以及廢油油箱[16]經(jīng)傳送泵[14]、截止閥[5]均與工作段[2]上加壓泵[9]后邊的調(diào)節(jié)閥[10]后與試驗環(huán)道工作段[2]連接，并在與試驗環(huán)道工作段[2]連接處之前再連接一側(cè)管接一截止閥[5]、壓力變送計[12]和壓力表[13]；在三只油箱[15]、[16]、[17]與試驗環(huán)道工作段[2]交匯處的對稱位置的試驗環(huán)道工作段[2]上也引出一支管，一路接一截止閥[5]后放空，一路經(jīng)減壓閥[6]后入油池。
專利摘要本實用新型是原油和成品油順序輸送混油參數(shù)的試驗裝置。它是交疊扭曲的呈“8”字形封閉鋼質(zhì)環(huán)道上按泵9閥10段、工作段2和溫度補償段11順序排列。在工作段2、溫度補償段11及加壓泵9與調(diào)節(jié)閥10之間的管外包有導(dǎo)熱膠泥23、在導(dǎo)熱膠泥23內(nèi)沿環(huán)道軸向纏繞電加熱帶3和冷凍管1，在導(dǎo)熱膠泥23外側(cè)包有保溫隔熱層24，并在工作段2上設(shè)置非接觸式流量計8、多只非接觸式色度測試計7和多只溫度傳感器22。本裝置相對加長了試驗工作段2的長度，可進行長距離輸送模擬試驗。試驗環(huán)道彎曲半徑加大，中和了離心力和向心力對輸送介質(zhì)的影響。可對輸送介質(zhì)和管道調(diào)溫?？蛇M行上坡或下坡對混油參數(shù)的影響研究。完全能滿足試驗需要，且效果良好。
文檔編號G01K7/02GK2709950SQ20042006618
公開日2005年7月13日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者梁靜華, 盧清國, 董盛厚, 時京, 高強, 宋飛, 崔艷雨 申請人:中國石油天然氣股份有限公司