专利名称：减阻剂评价装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及减阻剂评价装置，具体地，涉及一种不用气体压力作为流体流动动力的减阻剂评价装置。
背景技术：
减阻剂是一种用于降低流体流动阻力的化学剂，在输量不变的情况下，使用减阻剂可以大幅降低流体的沿程摩擦阻力损失，降低管道运行压力；在管线运行压力不变的情况下，使用减阻剂可以提高管线的输量。使用减阻剂减阻或者增输是一种非工程性的技术措施，可以在管道不改变现有设备的条件下，简捷而迅速地达到减阻或增输的目的，具有投资风险�。褂昧榛睿Э斓忍氐恪Ｄ壳埃谠图笆筒肥渌土煊颍蚵降丶昂Ｉ弦延惺偬跏溆凸艿烙τ昧思踝杓�。随着减阻剂的研制及应用的日益增加，减阻剂的效果评价——作为减阻剂进行现场试验或者现场应用中的一个不可缺少的中间环节——也变得越来越重要。不论何种减阻剂，在正式工业应用之前都必须经过实验室试验和工业试验，需要着重对减阻剂样品进行减阻特性研究，科学地确定该减阻剂样品在不同剪切速率、雷诺数、流速下的减阻效果。目前，公知的减阻剂评价装置采用环道试验装置，此类装置采用高压氮气作为流动动力，测定同一流动压力下减阻流动和非减阻流动的流量和摩阻压降。公知的减阻剂评价装置主要包括气体压力供给系统、环道测试系统、加剂系统、搅拌系统、测试与数据采集系统和油品循环使用系统等。其中，油品循环使用系统与环道测试系统连接，加剂系统与搅拌系统连接后接入环道测试系统；气体压力供给系统分别与环道测试系统、油品循环使用系统、加剂系统、搅拌系统相连，由搅拌系统将搅拌好的减阻剂经加剂系统注入环道测试系统，气体压力供给系统为整个测试系统提供必要的动力，测试与数据采集系统分别安装在其它各系统中，由计算机控制。公知的减阻剂评价装置中的气体压力供给系统通常使用高压氮气，包括储存气体的储气瓶和对气体加压的压力缓冲罐等，以及能够保证气体压力供给系统与减阻剂评价装置的其他系统气密地连接的各种阀和接头。在公知的这种采用氮气压力作为流体流动的动力的减阻剂评价装置中测试减阻率时，将温度恒定的评价流体置于压力缓冲罐中，再用储气瓶给压力缓冲罐加压至预设的测试压力，待压力稳定之后开始进行评价试验。由于减阻剂在剪切力的作用下会发生机械降解从而失效，因此，在此过程中，氮气压力作为液体流动的动力，避免减阻剂剪切降解。但氮气消耗量大，需频繁更换气瓶，操作复杂，整个系统需保持气密性良好，因此不但成本较高而且不够安全。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种减阻剂评价装置，该减阻剂评价装置不采用气体压力作为流体流动的动力，从而避免因使用气体压力作为流体流动的动力所带来的不便。[0009]为了实现上述目的，本实用新型提供一种减阻剂评价装置，该装置包括储油罐、螺杆泵、测试管道、接收罐、以及用于测定所述测试管道的输入端和输出端之间的压力差的第一压差传感器，所述储油罐包括储油罐第一口，所述接收罐包括接收罐第一口，其中，该储油罐第一口通过带有第七阀门的管路与所述螺杆泵的螺杆泵流入端连通，所述螺杆泵的螺杆泵流出端与所述测试管道的测试管道流入端连通，所述测试管道的测试管道流出端与所述接收罐第一口连通。优选地，所述装置还包括回流管道，所述接收罐还包括接收罐第二口，所述接收罐第二口与所述回流管道的回流管道流入端连通，所述回流管道的回流管道流出端通过带有第一阀门的管路和带有第七阀门的管路与所述储油罐第一口，及通过带有第一阀门的管路与螺杆泵的流入端连通。 优选地，所述螺杆泵安装有螺杆泵变频调节器。优选地，该装置还包括流量计，该流量计连接在所述螺杆泵和所述接收罐之间的管路上。更优选地，所述流量计的两端分别与所述测试管道流出端和所述接收罐第一口连接。优选地，所述储油罐还包括储油罐第二口，所述螺杆泵流出端与所述储油罐第二口之间通过带有第二阀门的管路连通，所述螺杆泵流出端与所述测试管道流入端通过带有第三阀门的管路连通。优选地，所述装置还包括齿轮泵，所述测试管道流出端和所述接收罐第一口通过带有第四阀门的管路连接，所述齿轮泵的齿轮泵流出端与所述接收罐第一口之间通过带有第五阀门的管路连通，所述齿轮泵流入端与所述回流管路流入端通过带有第六阀门的管路连通。更优选地，所述齿轮泵安装有齿轮泵变频调节器。优选地，所述装置还包括第二压差传感器，该第二压差传感器的两端分别连接到所述螺杆泵流出端和所述接收罐第一口。优选地，所述储油罐具有加剂口。通过上述技术方案，避免了减阻剂评价装置使用时频繁更换气瓶，操作简单快捷， 控制方便，整个系统为常压系统，安全性更好。本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式
部分予以详细说明。
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式
一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中图1是本实用新型的减阻剂评价装置的优选实施方式的示意图。附图标记说明1第一阀门 3第三阀门 5第五阀门 7第七阀门 11储油罐第一口 13加剂口 21螺杆泵流入端 23螺杆泵变频调节器 40接收罐 42接收罐第二口 60流量计 71齿轮泵流入端 73齿轮泵变频调节器 90第二压差传感器
2第二阀门 4第四阀门 6第六阀门 10储油罐 12储油罐第二口 20螺杆泵 22螺杆泵流出端 30测试管道 41接收罐第一口 50回流管道 70齿轮泵 72齿轮泵流出端 80第一压差传感器
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式
仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的如“流入端”通常是指流体流入的端口，“流出端”是指流体流出的端口。本实用新型提供一种减阻剂评价装置，该装置包括储油罐10、螺杆泵20、测试管道30、接收罐40、以及用于测定所述测试管道30的输入端和输出端之间的压力差的第一压差传感器80，所述储油罐10包括储油罐第一口 11，所述接收罐40包括接收罐第一口 41，其中，该储油罐第一口 11通过带有第七阀门7的管路与所述螺杆泵20的螺杆泵流入端 21连通，所述螺杆泵20的螺杆泵流出端22与所述测试管道30的测试管道流入端连通，所述测试管道30的测试管道流出端与所述接收罐第一口 41连通。通过上述结构即可实现减阻剂评价装置的基本功能，在螺杆泵20提供的流动动力下，混合有减阻剂的流体从储油罐10进入测试管道30，并最终达到接收罐40。本实用新型采用螺杆泵作为流体输送的动力源，螺杆泵的剪切力低，因此对减阻剂产生的影响可以忽略。并且，螺杆泵结构简单，提供的流量稳定，安装和维护都很方便，与现有技术中使用氮气压力作为流体流动动力的系统相比不但大大降低了整个减阻剂评价装置的复杂性，成本更加低廉，而且更加安全，便于控制。优选地，所述装置还包括回流管道50，所述接收罐40还包括接收罐第二口 42，所述接收罐第二口 42与所述回流管道50的回流管道流入端连通，所述回流管道50的回流管道流出端通过带有第一阀门1的管路和带有第七阀门7的管路与所述储油罐第一口 11，及通过带有第一阀门1的管路与螺杆泵20的流入端21连通。上述结构构成了减阻剂评价装置的循环回路。由于减阻剂评价试验通常需要进行多组，因此通常使用循环回路进行循环测量。当第二阀门2、第五阀门5、第六阀门6和第一阀门1截止，第七阀门7、第三阀门3和第四阀门4导通时，在螺杆泵20提供的流动动力下， 混合有减阻剂的流体从储油罐10流出而进入测试管道30，最终到达接收罐40。由于该试验需要重复进行多次，所以还需使接收罐40中的流体经过回流管道50回流到储油罐10，此时使第一阀门1、第二阀门2导通，其它阀门截止，使流体在螺杆泵20的动力作用下流回储油罐10，重新开始循环。优选地，所述螺杆泵20安装有螺杆泵变频调节器23。由于流体的流量是减阻剂效果的一个影响因素，因此减阻剂评价的试验通常要在不同的流量下进行，这对减阻剂减阻特性的研究和评价非常重要。螺杆泵本身可以使流体保持较为稳定的流量，因此给螺杆泵20安装可以辅助控制流量的螺杆泵变频调节器23，从而根据试验需要来改变评价装置中流体的流速。优选地，该装置还包括流量计60，该流量计60连接在所述螺杆泵20和所述接收罐 40之间的管路上。更优选地，所述流量计60的两端分别与所述测试管道流出端和所述接收罐第一口 41连接。雷诺数是表征流体运动中粘性作用和惯性作用相对大小的无因次数，所以对减阻剂效果的评价需要在相同雷诺数下进行，雷诺数通过以下计算公式计算Re = 4Q/ ( π dv)(1)其中，Re——雷诺数；Q——流量，m3/s ；Ji-圆周率；d——管道内径，m;ν——评价用流体的运动粘度，mm2/S。由此可见流量会对雷诺数产生影响，因此在评价试验中测定减阻剂的流量参数， 从而便于通过调节螺杆泵的流速来调节测试管道的流量。本实用新型的减阻剂评价装置中在螺杆泵20和接收罐40之间还包括流量计60，并且更优选地，该流量计60连接于测试管道30和接收罐40之间。优选地，所述储油罐还包括储油罐第二口 12，所述螺杆泵流出端22与所述储油罐第二口 12之间通过带有第二阀门2的管路连通，所述螺杆泵流出端22与所述测试管道流入端通过带有第三阀门3的管路连通。螺杆泵20的螺杆泵流入端21和螺杆泵流出端22分别连接在储油罐第一口 11和储油罐第二口 12上，并且螺杆泵流入端21与储油罐第一口 11之间通过第七阀门7连接， 螺杆泵流出端22与储油罐第二口 12和测试管道流入端之间分别通过第二阀门2和第三阀门3连接。通过这个结构，流过螺杆泵20的流体可以通过第二阀门2和第三阀门3选择性地流回储油罐10或测试管道30中。其中，如果第二阀门2导通，第三阀门3截止，流体从储油罐10流出，经过螺杆泵20又流回储油罐10，此过程可以起到使减阻剂均勻溶解到流体中的作用，此时螺杆泵应当调成低速；如果第二阀门2截止，第三阀门3导通，流体从储油罐 10流出，经螺杆泵20流入测试管道30则是进行减阻剂评价的试验测试过程。这样，不仅可以向储油罐10中注入油样与减阻剂混合的流体，也可以分别注入减阻剂和油样，通过控制阀门而利用上述结构将油样和减阻剂混合在一起，再进行试验。优选地，所述装置还包括齿轮泵70，所述测试管道流出端和所述接收罐第一口 41 之间通过带有第四阀门4的管路连通，所述齿轮泵70的齿轮泵流出端72与所述接收罐第一口 41通过带有第五阀门5的管路连通，所述齿轮泵流入端71与所述回流管路流入端通过带有第六阀门6的管路连通。通过上述结构，齿轮泵70的齿轮泵流出端72和齿轮泵流入端71分别连接到接收罐40的接收罐第一口 41和接收罐第二口 42，并且接收罐第一口 41与测试管道流出端和齿轮泵流出端72之间分别通过第四阀门4和第五阀门5连接。因此，可以选择性地将流体的流向控制为从测试管道30流入接收罐40或从接收罐40流入齿轮泵70。其中，如果第四阀门4导通而第五阀门5截止，流体经过测试管道30之后流入接收罐40完成测试过程；如果第四阀门4截止而第五阀门5和第六阀门6导通，并且此时第一阀门1也截止，流体从接收罐40的接收罐第二口 42流入齿轮泵流入端71，再从齿轮泵流出端72流入接收罐第一口 41，由于齿轮泵70的剪切力较大，因此这一过程主要是使减阻剂物理降解，使减阻剂失效。这样，本实用新型的减阻剂评价系统可以使进行测试试验之后的流体中的减阻剂失效，从而转化成普通油样。更优选地，所述齿轮泵70安装有齿轮泵变频调节器73。通过该调整该齿轮泵变频调节器93而调整齿轮泵90的剪切力的大�。佣髡踝杓疗兰圩爸檬辜踝杓潦У乃俣�。优选地，所述装置还包括第二压差传感器90，该第二压差传感器90的两端分别连接到所述螺杆泵流出端22和所述接收罐第一口 41。作为参考数据，本实用新型的减阻剂评价装置还设置了用来测量螺杆泵流出端22 和接收罐第一口 41之间的压降的第二压差传感器90。与第一压差传感器80相比，该第二压差传感器90的测量值还可能会被第四阀门4和流量计60所影响。对于输送确定流体并且长度和直径一定的管道，减阻率可以用同一流速下减阻流动和非减阻流动时流经管道两端压降降低的百分率来表示DR%= (Δ P0-Δ PDE)/Δ P0X 100%(2)其中，Δ P0—未加减阻剂流体流动时管道两端摩阻压降；Δ Pde—加减阻剂后流体流动时管道两端摩阻压降。在测定减阻剂的减阻率时，先测定未加减阻剂时流体流经测试管道时的压降，然后测定加入减阻剂后流体在相同流量和流速下流经测试管道的压差，再根据上述公式(2) 计算该流量和流速下的减阻剂的减阻率。下面结合图1的优选实施方式，详细介绍本实用新型的减阻剂评价装置的工作方式。[0061]优选地，本实验采用0#柴油为被测流体，由于考虑到减阻率与流体的物理性质没有直接关系，而是主要受到流体流动参数，如雷诺数的影响，选择柴油可以避免增加使用原油时所需的温度控制系统，使操作和维护大大简化。柴油具有标准牌号，可以从一般加油站获得，挥发性较�。娣盼榷ㄐ越细撸扯纫步系停�20°C和25°C下0#柴油的密度为 843. 4kg/m3和84^g/m3，因此可以在较低的压力下获得较高的雷诺数。首先，通过加剂口 13加入储油罐10中的可以是被测流体，也可以是混合有减阻剂的被测流体。如果向储油罐10加入混合有减阻剂的被测流体，那么使第一阀门1、第二阀门 2、第五阀门5和第六阀门6截止，第七阀门7、第三阀门3和第四阀门4导通，这样混合有减阻剂的被测流体就在螺杆泵20所提供的流体流动动力下流经测试管道30，流入接收罐40， 从而完成一次减阻剂评价试验；如果向储油罐10分别注入被测流体和减阻剂，那么在进行减阻剂评价试验之前需要先将被测流体和减阻剂均勻混合，可以将第七阀门7、第二阀门2 导通，其它阀门截止，开启螺杆泵23并调节螺杆泵变频调节器23至低频，此时被测流体和减阻剂就可以在低流速下混合；当上述混合均勻后停止螺杆泵20，再将第三阀门3和第四阀门4导通，其它阀门截止，开启螺杆泵进行上述的一次减阻剂评价试验。在减阻剂评价试验过程中，可以通过螺杆泵变频调节器23来调节被测流体的流速，该流速可以直接反映为流量计60所显示的流量，因此可以通过该螺杆泵变频调节器23 来调节进行试验的流量。在进行减阻剂评价试验时，储油罐的容积优选为200L，使第一阀门1、第二阀门2、 第五阀门5和第六阀门6截止，第七阀门7、第三阀门3和第四阀门4导通，开启螺杆泵20， 螺杆泵的流量调节范围优选为l-8m3/h，被测流体经螺杆泵20以恒定流速送至测试管道 30，测试管道30优选为内径25mm的无缝钢管，粗糙度0. 1mm，第一压差传感器80的两端与测试管道连接点之间相距5m，第二压差传感器90连接在螺杆泵流出端和接收罐第一口之间，用来测量全程压降。被测流体的流速可以通过螺杆泵20的螺杆泵变频调节器23调节， 然后流经测试管道30和流量计60进入接收罐40，接收罐40的容积优选为200L。第一压差传感器80和第二压差传感器90分别测量不同时刻流经测试管道30的压降和全程压降。优选地，与螺杆泵20的调节范围相适应地，流量计60的测量范围为l-8m3/h，并且，在此过程中压差和流量数据由计算机进行控制不超过每秒采集一次，根据数据分析流体流动是否处于稳定状态，再根据公式(1)计算雷诺数，之后利用第一压差传感器80和第二压差传感器90的测量值，根据公式(2)计算此雷诺数下的减阻剂的减阻率。通常，上述试验需要进行多组，在进行重复测定时，需要将第一阀门1和第二阀门 2导通，其余各阀门均截止，这样被测流体从接收罐40经回流管道50和第一阀门1流入储油罐第一口，然后再按照上文所述的测试方法重新进行测试试验。最后，在减阻剂评价试验结束之后，需要使混合流体中的减阻剂失效，通常利用减阻剂在剪切力作用下失效的特性。当混合流体全部转移至接收罐40中时，使第五阀门5和第六阀门6导通，其余各阀门截止，此时流体在齿轮泵70的动作下，从接收罐第二口 42流出，经带有第六阀门6的管道到达齿轮泵，在流经齿轮泵70时受到剪切力的作用，然后再通过带有第五阀门5的管道到达接收罐第一口 41。另外，该齿轮泵70设置可以有齿轮泵变频调节器73，可以用来调节齿轮泵70的流量大�。佣刂萍踝杓潦У拇硭俣�。通过以上方式使混合有减阻剂的被测流体在高流速下循环流动，直至减阻剂完全降解，优选地，测定降解后被测流体的减阻率小于5%时，说明减阻剂完全降解。以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式
中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
权利要求1.一种减阻剂评价装置，其特征在于，该装置包括储油罐(10)、螺杆泵(20)、测试管道 (30)、接收罐(40)、以及用于测定所述测试管道(30)的输入端和输出端之间的压力差的第一压差传感器(80)，所述储油罐(10)包括储油罐第一口(11)，所述接收罐GO)包括接收罐第一口(41)，其中，该储油罐第一口(11)通过带有第七阀门(7)的管路与所述螺杆泵00)的螺杆泵流入端连通，所述螺杆泵00)的螺杆泵流出端0 与所述测试管道(30)的测试管道流入端连通，所述测试管道(30)的测试管道流出端与所述接收罐第一口 Gl)连通。
2.根据权利要求1所述的减阻剂评价装置，其特征在于，所述装置还包括回流管道 (50)，所述接收罐00)还包括接收罐第二口(42)，所述接收罐第二口 0 与所述回流管道 (50)的回流管道流入端连通，所述回流管道(50)的回流管道流出端通过带有第一阀门(1) 的管路和带有第七阀门(7)的管路与所述储油罐第一口(11)，及通过带有第一阀门(1)的管路与螺杆泵00)的流入端连通。
3.根据权利要求1所述的减阻剂评价装置，其特征在于，所述螺杆泵00)安装有螺杆泵变频调节器03)。
4.根据权利要求1所述的减阻剂评价装置，其特征在于，该装置还包括流量计(60)，该流量计(60)连接在所述螺杆泵00)和所述接收罐00)之间的管路上。
5.根据权利要求4所述的减阻剂评价装置，其特征在于，所述流量计(60)的两端分别与所述测试管道流出端和所述接收罐第一口 Gl)连接。
6.根据权利要求1所述的减阻剂评价装置，其特征在于，所述储油罐还包括储油罐第二口(12)，所述螺杆泵流出端0 与所述储油罐第二口(1 之间通过带有第二阀门(2) 的管路连通，所述螺杆泵流出端0 与所述测试管道流入端之间通过带有第三阀门(3)的管路连通。
7.根据权利要求2所述的减阻剂评价装置，其特征在于，所述装置还包括齿轮泵(70)， 所述测试管道流出端和所述接收罐第一口 Gl)之间通过带有第四阀门(4)的管路连通，所述齿轮泵(70)的齿轮泵流出端(7 与所述接收罐第一口 Gl)通过带有第五阀门(5)的管路连通，所述齿轮泵流入端(71)与所述回流管路流入端通过带有第六阀门(6)的管路连通。
8.根据权利要求7所述的减阻剂评价装置，其特征在于，所述齿轮泵(70)安装有齿轮泵变频调节器(73)。
9.根据权利要求1所述的减阻剂评价装置，其特征在于，所述装置还包括第二压差传感器(90)，该第二压差传感器(90)的两端分别连接到所述螺杆泵流出端0 和所述接收罐第一口 (41)。
10.根据权利要求1所述的减阻剂评价装置，其特征在于，所述储油罐(10)具有加剂口 (13)。
专利摘要本实用新型公开了一种减阻剂评价装置，该装置包括储油罐(10)、螺杆泵(20)、测试管道(30)、接收罐(40)、以及用于测定所述测试管道(30)的输入端和输出端之间的压力差的第一压差传感器(80)，所述储油罐包括储油罐第一口(11)，所述接收罐包括接收罐第一口(41)，其中，该储油罐第一口与所述螺杆泵的螺杆泵流入端(21)连通，所述螺杆泵的螺杆泵流出端(22)与所述测试管道的测试管道流入端连通，所述测试管道的测试管道流出端与所述接收罐第一口连通。通过上述技术方案，避免了减阻剂评价装置使用时频繁更换气瓶，操作简单快捷，控制方便，整个系统为常压系统，安全性更好。
文档编号G01N11/08GK202119760SQ20112019555
公开日2012年1月18日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者李峰, 李本高, 楚喜丽, 王振宇, 谭丽 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院
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