CN101256179B - 油品减阻剂室内测试环道 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种检测减阻剂样品在不同剪切速率、雷诺数、流速下减阻效果的油品减阻剂室内测试环道。它是油品循环使用系统接于减阻剂测试环道系统中，减阻剂搅拌系统与减阻剂加入系统相连后由减阻剂加入系统连入减阻剂测试环道系统，气体压力供给系统分别与减阻剂测试环道系统、油品循环使用系统、减阻剂加入系统、搅拌系统相连；油品循环使用系统将油品注入减阻剂测试环道系统并使油品在减阻剂测试环道系统内循环，减阻剂经减阻剂加入系统注入减阻剂测试环道系统，气体压力供给系统为整个测试系统提供动力源，测试与数据采集系统分别安装在其它各系统中，计算机控制系统采用四十通道真彩中长图无纸记录仪+工控组态软件方式控制。
Description
技术领域
本发明是一种检测减阻剂样品在不同剪切速率、雷诺数、流速下减阻效果的油品减阻剂室内测试环道。涉及其它类不包括的测试及管道系统技术领域。
背景技术
20世纪30年代初，人们肯定了在液体中加入某些可溶添加物，有可能减少表面摩阻。1945～1946年，国外才正式开展减阻剂的研究。1948年，B1A1Toms首次发现高分子聚合物在紊流时的减阻现象，1949年，注册了第一个减阻剂专利。
60年代，减阻剂的研究已取得了很大的进展。由于经济、技术上的原因，减阻技术潜力没有得到充分的发挥。为了解决这些问题，某公司进行了大量的实验，所用的减阻剂为CDR。这个实验报告解决了大口径管道中间组的起点、剪切降解和管径加大后对减阻的影响问题，证明了减阻剂在技术上是可行的。1972年，CDR取得了专利，这是减阻剂进入管道的先声。1979年，美国Conoco生产CDR，开始在横贯阿拉斯加的油品管道连续使用，标志了减阻技术的成熟。自80年代以来，在世界范围内，海上、陆上有几百条输油管道都陆续使用了减阻剂。
我国在80年代初开始在原油管道中应用减阻剂。先后在铁大线、东黄线进行了CDR102的现场试验，取得了一定的成效。进入90年代后，又先后在铁大线、秦京线、花格线、格拉线等多条管道上对LP、FLO-XL、FLO-XS等减阻剂进行了试验，取得了一定的进展。
几十年来，国内外先后研究出水溶性和油溶性两大类许多种减阻剂。水溶性的减阻剂目前发现有效的很多；在探索油相减阻剂的过程中，人们发现了两类具有减阻功效的化合物，一类是具有超高分子量(M>106)的高柔性线型高分子，另一类是某些表面活性剂化合物，作为减阻添加剂，它们具有各自的优点与不足。
高分子减阻剂可以在用量很小的情况下，达到很高的减阻效果。然而，在紊流流体的高剪切作用下，其分子量极易因分子链的断裂而降低，从而降低其减阻功能，即通常所说的剪切降解。这种降解是永久性的、不可逆的，这是高分子减阻剂最大的不足。
表面活性剂减阻剂是通过在流体中形成胶束而实现减阻的，具有良好的抗剪切性能.但是要实现减阻，表面活性剂含量必须达到临界浓度，用量较大，此外，表面活性剂必须在流体中混合均匀了才能达到较好的减阻效果，这对于油品管道运输来说又存在一个添加方法的问题，很不经济。
为了解决减阻共聚物的超高分子量与剪切易降解之间的矛盾，受胶束减阻抗剪切原理———应力控制可逆性的启发，研制出缔合性高分子减阻剂，利用缔合性键的缔合可逆性来解决高分子链在剪切作用下的不可逆降解问题。它同时表明配位键的缔合作用有可能成为联接表面活性剂与高分子两类减阻剂各自优点的桥梁，因此具有重要的研究意义。
甚至近年内还发展了微囊减阻剂，其将高浓度减阻聚合物微粒封装在由某些惰性物质组成的外壳里，由于微囊减阻剂以固体颗粒的形式储存和运输，具有便于储存和运输、使用灵活、后处理工序简单等优点，因此节省了运输溶剂、浆料、或其他载体的费用。微囊减阻剂是减阻剂的一个新的发展方向。所以，可以说减阻剂研究取得了长足的进步。
油品的粘性流动会产生阻力，尤其是在高速湍动状态下，由阻力引起的能量损失是很大的，因此研究探索采用管输减阻技术节能降耗和增大输送量具有十分重要的实际意义。
研究发现，高分子减阻剂在高速湍流过程中受到剪切应力的剪切后会发生机械降解，降低或失去其减阻效应。因而，高分子减阻剂的抗剪切性在一定程度上标志着减阻剂性能的优劣。需要着重对减阻剂样品进行减阻特性研究，考察该减阻剂样品在不同剪切速率、雷诺数、流速下的减阻效果。因此，通过室内减阻环道试验对若干种不同的减阻剂进行筛选评定就具有重要意义。
不论何种减阻剂，在正式工业应用前，都须进行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。因此，通过室内减阻环道试验对若干种不同的减阻剂进行筛选评定就具有重要意义。
减阻试验可以采用两种方法，一种是用旋转粘度计测定相同剪切速率下剪切应力的大小。一种是用模拟管道实验装置测定在不同温度、不同流速、不同雷诺数、不同加剂量的减阻率和增输率。试验中，首先用前一种方法将收集到的各种减阻剂按不同的浓度分别测定相同剪切速率下的剪切应力，最终可以确定剪切应力最小的减阻剂配比浓度。通过这种方法可以用少量的油样和药剂初步筛选出几种减阻效果明显的减阻剂，为模拟管道实验提供一些基础数据，从而提高模拟管道实验的针对性。
在实验中，主要是测定在一定输送压力和流量下，油品在加入减阻剂前后压力传感器在的压降变化情况，并通过差压、流量变送系统和计算机自动采集系统对检测数据进行处理，便可得到减阻率的数值，然后再将含有减阻剂样品的流体多次循环，模拟和观察在不同输送距离时减阻率的递减规律，从而研究和比较样品的抗剪切性能。
测试减阻率时，先测定未加减阻剂的流体从压力缓冲罐流向回流罐的过程中流体各点的摩阻压降(ΔP)及流量。在稀释搅拌罐中均匀混合流体与配制好的减阻剂溶液，使其利用位差自动流入压力缓冲罐后，再测定其加入减阻剂的流体从压力缓冲罐流向回流罐流动过程各点间的压差及流量。
但目前测试减阻剂减阻率的模拟管道实验装置较为简单，能够实现的雷诺数范围较窄，不够精确，不能模拟现在国内和国际上现役的长输管道。
发明内容
本发明的目的是发明一种为油品减阻剂的室内测试更接近实际管道、测试精度高、控制方便、准确的油品减阻剂室内测试环道。
本发明的构成如图1所示，它主要由气体压力供给系统、减阻剂测试环道系统、油品循环使用系统、减阻剂加入系统、搅拌系统、测试与数据采集系统和计算机控制系统组成，油品循环使用系统接于减阻剂测试环道系统中，减阻剂搅拌系统与减阻剂加入系统相连后由减阻剂加入系统连入减阻剂测试环道系统，气体压力供给系统分别与减阻剂测试环道系统、油品循环使用系统、减阻剂加入系统、搅拌系统相连。油品循环使用系统将油品注入减阻剂测试环道系统并使油品在减阻剂测试环道系统内循环，由搅拌系统搅拌好的减阻剂经减阻剂加入系统注入减阻剂测试环道系统，气体压力供给系统为整个测试系统提供必要的动力源，测试与数据采集系统分别安装在其它各系统中，计算机控制系统采用四十通道真彩中长图无纸记录仪+工控组态软件方式控制。
下面分别进行说明：
气体压力供给系统主要由氮气瓶1、氮气压力储气罐3、15个恒压调节阀4等部分组成，能输出15个不同压力，为整个测试系统提供必要的动力源，并保持所输出的气体压力稳定性，是保持测试数据稳定的基础。
由多个氮气瓶1各经氮气软管2先并连，再汇合到一个不锈钢硬管，从氮气压力储气罐3下部入氮气压力储气罐3。氮气压力储气罐3出来的压力管分支为并联的五路管路后再会合为一路管路经氮气进口15进入输油压力缓冲罐7，每支管路安装有三个恒压调节阀4和一个电磁阀6、一个手阀5；且各支管路安装的三个恒压调节阀4分别预先设定试验压力值。每次实验时不调稳压阀，只开启相应的手阀5及电磁阀6就可，这样可保证减阻数据采集时的管道的流动压力稳定相同。
减阻剂测试环道系统，它是油品减阻剂室内测试装置的主体部分，主要由输油压力缓冲罐7、三条测试管道8、十五个测压传感器9、一台质量流量计10等组成，减阻剂测试环道由粗、中、细管径不等的三条试验环形管道组叠加并联组成，这是为了扩大测试的雷诺数范围。每个环形管道8的管道上安装有5个测压传感器9，三条试验环形管道共接一个油流量测量点。测试时油品从输油压力缓冲罐7经不同的管道分别进入三条测试环道8。三条试验环形管道8绕一圈半后，汇入一条管道，接温度测试接口27、质量流量计10、环道出口总阀门11，进入回流罐12。
其中输油压力缓冲罐7上部安装有排空阀13、安全阀14、氮气进口15、指针式压力表16；底部安装有带孔的不锈钢油路分布挡板、排料口17、搅拌氮气入口18、液位传感器19。
油品循环使用系统由回流罐12、齿轮泵20、齿轮泵输油管路21组成，其结构示意图如图4所示。回流罐12上部有环道出口总阀门11和放空阀26，下部除有排料阀23外，有输出口经齿轮泵前阀门22、齿轮泵20、齿轮泵输油管路21与输油压力缓冲罐7下部相连。
齿轮泵20输送加减阻剂油品时可加强机械剪切作用，循环输送加减阻剂油品，可彻底破坏油品中的减阻剂，能保证油品样品的重复再利用。
减阻剂加入及搅拌系统主要功能是将所需测试的减阻剂从减阻剂加入漏斗24中加入输油压力缓冲罐7中，利用从氮气压力储气罐3接至输油压力缓冲罐7底部的氮气软管25，将氮气送入输油压力缓冲罐7进行搅拌，使其混合均匀，以备测试之用。
测试与数据采集系统由环道压力检测传感器、输油压力缓冲罐压力液位检测传感器、温度检测传感器、流量检测传感器、细测试管路流量检测控制、齿轮泵控制系统、流动压力控制系统、测试管道油品输送自动控制系统组成，环道压力检测传感器采用电容式测压传感器9，每个环道共有五个测压传感器9均压环取压；输油压力缓冲罐7压力液位检测传感器采用电容式压力检测传感器安装在输油压力缓冲罐7内；温度检测传感器采用高精度精微膜片温度传感器，安装在温度测试接口27中；流量检测传感器安装在入回流罐12的环道出口总阀门11前；细测试管路流量检测控制是通过智能调节控制仪表+精小型气动高精度调节阀由计算机自动控制细测试管路的流量；齿轮泵控制系统采用智能调节控制仪表+变频调速器由计算机自动控制起、停及转速；流动压力控制系统是预先手动调节五个恒压调节阀4，设定为五个不同的流动压力值，通过智能远程数据采集继电器控制模块+电磁阀在计算机上自动开启控制，开启的同时计算机也开始采集计量并存储检测参数；测试管道油品输送自动控制系统是通过智能远程数据采集继电器控制模块+防爆电磁阀在计算机上自动开启控制，待测试压力、流量稳定后开始自动采集计量并存储检测参数。
其中
(1)环道压力检测传感器：通过电容式压力检测传感器检测环道内压力，压力取压方式采用均压环取压。每个环道共有五个压力检测传感器。(A、B、C、D、E五个测压点)。三个环道共有15个压力检测传感器来计算差压；
(2)输油压力缓冲罐压力液位检测传感器：通过电容式压力检测传感器检测输油压力缓冲罐压力液位；
(3)温度检测传感器：通过安装在温度测试接口27中高精度精微膜片温度传感器来测量油温；
(4)流量检测传感器：通过质量流量计来测量环道介质的流体流量，三个环道共用一个质量流量计；
(5)细管径测试管路流量检测控制：通过智能调节控制仪表+精小型气动高精度调节阀由计算机自动控制细管径测试管路的流量；
(6)齿轮泵控制系统：采用智能调节控制仪表+变频调速器由计算机自动控制起、停及转速；
(7)流动压力控制系统：预先手动调节五个稳压阀，设定为五个不同的流动压力值；测试时，通过智能远程数据采集继电器控制模块+电磁阀在计算机上自动开启控制，开启的同时计算机也开始采集计量并存储检测参数；
(8)测试管道油品输送自动控制系统：测试时通过智能远程数据采集继电器控制模块+防爆电磁阀在计算机上自动开启控制，开启的同时计算机等五秒钟后，待测试压力、流量稳定后开始自动采集计量并存储检测参数。
计算机控制系统
上位计算机控制系统分为硬件控制系统、软件控制系统。硬件控制系统采用四十通道真彩中长图无纸记录仪+工控组态软件方式控制。带智能通讯接口的智能仪表，A/D转换精度为16位。四十通道真彩中长图无纸记录仪可以对40通道不同类型测量信号进行全隔离采样、记录和通讯远传，并能够完成多达30路可组态继电器触点输出和30通道配电输出；它采用LINIX操作平台、中文视窗框架结构，优化的软件处理技术，模块化整体结构使应用更加方便可靠。
带通讯功能的无纸记录仪与上位计算机的软件平台通讯。仪表各种参数和过程值进入软件平(一般为工控组态软件)的数据库，再加上组态的流程画面和操作界面，可以方便在上位计算机整定参数，对过程值进行记录分析。
无纸记录仪系统具有比较高的可靠性，其硬件系统具有抗干扰滤波功能，仪表的采样程序也可自由设定软滤波常数(采样平均次数)。同时工控组态软件方式可每250mS采样并记录无纸记录仪的实时测量值到组态软件的数据库系统存储。计算减阻率时数据分析软件可调用数据库系统存储的检测参数值进行分析计算。可进行每次数据的分析计算，也可隔时间断求取平均值分析计算。
输油压力缓冲罐7压力开启电磁阀控制：采用智能远程继电器控制模块+控制电磁阀的启闭。
测试管道油品输送自动控制系统：测试时通过智能远程数据采集继电器控制模块+防爆电磁阀在计算机上自动开启控制，开启的同时计算机等五秒钟后，待测试压力、流量稳定后开始自动采集计量并存储检测参数。
测试原理
减阻测试可以采用两种方法，一种是用旋转粘度计测定相同剪切速率下剪切应力的大小。一种是用模拟管道实验装置测定在不同温度、不同流速、不同雷诺数、不同加剂量的减阻率和增输率。试验中，首先用前一种方法将收集到的各种减阻剂按不同的浓度分别测定相同剪切速率下的剪切应力，最终可以确定剪切应力最小的减阻剂配比浓度。通过这种方法可以用少量的油样和药剂初步筛选出几种减阻效果明显的减阻剂，为模拟管道实验提供一些基础数据，从而提高模拟管道实验的针对性。
在测试中，主要是测定在一定输送压力和流量下，油品在加入减阻剂前后压力传感器在的压降变化情况，并通过差压、流量变送系统和计算机自动采集系统对检测数据进行处理，便可得到减阻率的数值，然后再将含有减阻剂样品的流体多次循环，模拟和观察在不同输送距离时减阻率的递减规律，从而研究和比较样品的抗剪切性能。
测试减阻率时，先测定未加减阻剂的流体从压力缓冲罐流向回流罐的过程中流体各点的摩阻压降(ΔP)及流量。在稀释搅拌罐中均匀混合流体与配制好的减阻剂溶液，使其利用位差自动流入压力缓冲罐后，再测定其加入减阻剂的流体从压力缓冲罐流向回流罐流动过程各点间的压差及流量。
减阻率计算公式
减阻率为：
减阻率为：
式中：DR-减阻率；
P0-不加减阻剂时的摩阻压降，MPa；
ΔPDR-加减阻剂时的摩阻压降，MPa。
增输率计算公式
或：TI＝{[1/(1-DR)]0.556-1}×100％
TI＝[(QDR-Q0)/Q0]×100％
其中：TI-增输率；
QDR-不加减阻剂时管道流量，m3/h；
Q0-加减阻剂时管道流量，m3/h。
测定内容包括：
(1)按GB/T1884方法测定实验温度下评价用流体的密度，用来确定减阻剂加剂量。
(2)按GB/T265方法测定评价用流体在实验温度下的运动粘度，用来计算雷诺数。
按下式计算雷诺数：
式中：Re——雷诺数；
Q——流量，m3/s；
π——圆周率；
d——管道内径，m；
ν——评价用流体的运动粘度，m2/s。
由上可见，本油品减阻剂室内测试环道流动压力稳定，局部摩阻小，流速范围更接近实际管道流速，雷诺数范围更宽，测试精度高，控制方便、准确，数据处理形象化、人性化。
附图说明
图1油品减阻剂室内测试环道总图
其中1—氮气瓶 2—氮气软管
3—氮气压力储气罐 4—稳压调节阀
5—手动球阀 6—电磁阀
7—输油压力缓冲罐 8—测试管道
9—测压传感器 10—质量流量计
11—环道出口总阀门 12—回流罐
13—放空阀 14—安全阀
15—氮气进 16—压力表
17—排料 18—搅拌氮气入口
19—液位传感器 20—齿轮泵
21—齿轮泵输油管路 22—齿轮泵前阀门
23—排料阀 24—减阻剂加入漏斗
25—搅拌氮气管岸 26—放空阀
27—温度测试接口
具体实施方式
实施例.以本例来说明本发明的具体实施方式并对本发明作进一步的说明。本例是一实验样机，其构成如图1所示。减阻剂测试管道8用Φ34×3mm(1寸)、Φ21×3mm(4分)、Φ14×2mm(2分)304冷拔无缝钢管，其中输油压力缓冲罐7：Φ1410×1320×5mm304不锈钢材料制作，容积1000L，输油压力缓冲罐7底部带油料均匀下料分布板(分布板上部均匀开Φ5mm孔)，耐压1.6Mpa；氮气压力储气罐3：Φ1410×1320×5mm304不锈钢材料制作，容积1000L，耐压1.6Mpa；回流罐12：Φ1410×1320×5mm304不锈钢材料制作，容积1000L，耐压1.6Mpa；氮气瓶1(普通氮气)：安全提供油料输送压力源，带稳压调节阀；残液接油桶3个；齿轮泵20：为KF25BG6齿轮泵，2.5m3-8.5m3/H、大压力25bar，配ABB防爆变频调速电机；314不锈钢高压球阀DN25、PN16，20个，314不锈钢高压球阀DN40、PN16，15个，314不锈钢高压球阀DN15、PN16，50个，314不锈钢单向阀DN15、PN16，2个，314不锈钢单向阀DN25、PN16，2个，不锈钢快接头DN15，20个；环道压力测压传感器9：3151电容式压力传感器，15个；输油压力缓冲罐7压力液位检测传感器：智能型3151电容式压力仪表EJA430A-DAS5A-22EA/NF1(量程范围：-0.1-3MPa)；BT200手操器1个，川仪横河产；指针压力仪表0-1.0Mpa1个，无锡光明仪表厂产；指针式压力表(带缓冲管)0-1.6Mpa2个；温度检测传感器：Pt100高精度精微膜片温度传感器，微型防爆温度传感器:型号ZP-100/P，精度等级：0.25，防爆等级：BHB-14，信号输出：Pt100信号，过程连接：G1/2”外螺纹；质量流量计10：通过德国E+H公司的质量流量计型号：83F25-AD4SAA3JA2AA；2分测试管路流量检测控制：通过智能调节控制仪表+精小型气动高精度调节阀由计算机自动控制2分测试管路的流量；齿轮泵控制系统：采用智能调节控制仪表+三菱变频调速器；变频调速器FRS-2.2KW三菱；稳压调节阀日本SMC16个电磁阀ZCTP-40防爆式电磁阀ZCTP-40；流动压力控制系统：ICP7067智能远程数据采集继电器控制模块+电磁阀在计算机，预先手动调节五个稳压阀，设定为五个不同的流动压力值；测试管道油品输送自动控制系统：测试时通过ICP7067智能远程数据采集继电器控制模块+防爆电磁阀在计算机；计算机控制系统：上位计算机控制系统分为硬件控制系统、软件控制系统，硬件控制系统采用MC800四十通道真彩中长图无纸记录仪+工控组态软件方式控制，带RS485智能通讯接口的智能仪表A/D转换精度为16位；MC800可以对40通道不同类型测量信号进行全隔离采样、记录和通讯远传，并能够完成多达30路可组态继电器触点输出和30通道配电输出；MC800采用LINIX操作平台、中文视窗框架结构，优化的软件处理技术，模块化整体结构使应用更加方便可靠。智能调节显示仪表为AI808XSV24(带RS485通讯口)。它具有
◆丰富的显示界面---进口10.4寸高亮度真彩液晶显示器，分辨率640×480；
◆简捷明了的操作---全中文组态菜单，全中文操作界面；
◆大容量的数据存储---64M字节CF电子硬盘，数据最长可记录1680天；
◆方便的数据转存---本机保存数据可安全转移；
◆强大的网络功能---可选RS-232C通讯接口。
智能仪表通过泓格ICP7501RS485/232通讯转换接口同计算机串口通讯。
工控组态软件选用北京昆仑通态MCGS5.5网络通用版软件。智能仪表通过泓格ICP7501RS485/232通讯转换接口同计算机串口通讯。
输油压力缓冲罐压力开启电磁阀控制：采用ICP7067智能远程继电器控制模块(一块带RS485智能通讯接口)+控制电磁阀的启闭。
测试管道油品输送自动控制系统：测试时通过ICP7067智能远程数据采集继电器控制模块+防爆电磁阀在计算机上自动开启控制，开启的同时计算机等五秒钟后，待测试压力、流量稳定后开始自动采集计量并存储检测参数。
电气控制柜：电气控制柜采用香河万通2000×900×600mm，前后开门，前门为透明玻璃门，柜内安装板尺寸：1800×760mm。
计算机和打印机安放在计算机操作盘台柜上，盘台柜尺寸：750(宽)×700(高)×1000(深)mm。
用本测试环道进行实验，主要是测定在一定输送压力和流量下，油品在加入减阻剂前后压力传感器在的压降变化情况，并通过差压、流量变送系统和计算机自动采集系统对检测数据进行处理，便可得到减阻率的数值，然后再将含有减阻剂样品的流体多次循环，模拟和观察在不同输送距离时减阻率的递减规律，从而研究和比较样品的抗剪切性能。
测试减阻率时，先测定未加减阻剂的流体从压力缓冲罐流向回流罐的过程中流体各点的摩阻压降(ΔP)及流量。在稀释搅拌罐中均匀混合流体与配制好的减阻剂溶液，使其利用位差自动流入压力缓冲罐后，再测定其加入减阻剂的流体从压力缓冲罐流向回流罐流动过程各点间的压差及流量。
使评价用流体温度达到实验所需测试温度，实验过程中温度变化在±2℃范围内。
测试操作步骤：
(1)添加被测试油品：开启输油压力缓冲罐排空阀→关闭输油压力缓冲罐出油阀、排泄阀→标准油桶→便携式电动抽油泵→打开输油压力缓冲罐进油口阀门→油品加入输油压力缓冲罐→通过液位传感器就地指示获知达到所需量→关闭便携式电动抽油泵→关闭输油压力缓冲罐进油口阀门(完成输油压力缓冲罐内被测试油品的添加)。
(2)添加并稀释搅拌减阻剂：将减阻剂溶解稀释到一个小可提动容器内。人工通过扶梯将可提动容器内的已溶解稀释的减阻剂加入输油压力缓冲罐内。
打开输油压力缓冲罐上部的排空阀→打开输油压力缓冲罐下部的氮气入口阀门→氮气搅拌三分钟→关闭输油压力缓冲罐下部的氮气入口阀门→关闭氮气向输油压力缓冲罐供气分支的压力定值调节阀阀门。
(3)氮气压力储气罐压力存储：关闭氮气压力储气罐上部的排空阀→关闭氮气压力储气罐上部向输油压力缓冲罐送气的出气阀门→打开氮气压力储气罐上部的氮气进气阀→打开五个氮气钢瓶所有支路的进气阀门→将氮气压入氮气压力储气罐。
(4)五组实验压力定值设定：打开氮气压力储气罐上部向输油压力缓冲罐送气的出气阀门→打开五路压力定值调节阀的总进气阀→打开五路压力定值调节阀的总出气阀→逐路打开五路压力定值调节阀的分出气阀→逐路调节五路压力定值调节阀的定压值到设定值→逐路关闭五路压力定值调节阀的分出气阀→管闭五路压力定值调节阀的总出气阀。
(5)油品减阻测试：打开输油压力缓冲罐下部的三个油料出口的任一路出油阀门→用计算机打开A、B、C、D、E、取压点引压管路上的电磁阀开关→通过压力传感器三阀组及排气孔排出引压管路上的气体→自动校核压力传感器的零点、量程。→在计算机上选择压力实验值1、确定后按开始键(自动打开相应的压力定值调节阀组的电磁阀)，待压力稳定后安记录键，自动存储记录该压力条件下的A、B、C、D、E点压力值，该压力条件下各测试管道流量值。计算机自动重复上述步骤做压力实验值2-5的实验，并记录相关数据。
(6)油料循环剪切使用：确认实验完毕→打开回流罐上的排空阀→打开回流罐下部同齿轮泵相连的出油阀→打开输油压力缓冲罐下部同齿轮泵管路相连的回油阀门→在计算机上通过变频器启动齿轮泵重复剪切。
(7)数据分析处理：在组态软件数据库内调出实验数据，送入数据分析处理软件进行数据分析处理。
P(流动压力)-Q(流量)关系曲线和ΔP(摩阻压降)-Q(流量)关系曲线的测定：
选取5个流动压力点(如0.02MPa、0.05MPa、0.08MPa、0.1MPa、0.15MPa)，依照测试操作步骤中的操作步骤试验并采集流量和压力数据，得到空白油样的P-Q关系曲线和ΔP-Q关系曲线。P-Q关系曲线用于确定采用某一评价用流体时给定雷诺数或流速下的流动压力；ΔP-Q关系曲线用于确定所用评价用流体的m值。对性质稳定的评价用流体，P-Q关系曲线和ΔP-Q关系曲线的测定可只进行一次，其测试结果以后可沿用。
基础数据采集：
按照所确定的雷诺数或流速要求，根据所测定P-Q关系曲线确定所需要的流动压力。依照操作步骤试验并采集流量和压力数据，得到未加剂时的基础数据。平行测试三次。
减阻数据采集：
在输油压力缓冲罐的流体中溶入确定量(10-6级)的减阻剂，搅拌均匀。依照测试操作步骤试验并采集流量和压力数据，得到加剂时的减阻数据。应注意流动压力与基础数据采集时的流动压力相同(因我们氮气钢瓶同压力储罐共有五个并联的稳压阀，五个稳压阀都已预先设定试验压力。每次实验室不调稳压阀，只开启相应的手阀就可，这样可保证减阻数据采集同基础数据采集时的流动压力相同。平行测试三次。
流到回流罐中的加剂后流体经齿轮泵剪切以后可重复使用，三次后更换流体。
本试验装置系统的特点：
试验方法及原理完全符合国家行业标准；
整个试验装置采用了相应的防爆安全措施；
设计了流动压力稳压系统，确保了基础数据和减阻数据采集时的流动压力相同；
测试精度更高，控制更方便、准确，数据处理更形象化、人性化；
雷诺数范围更宽，3000~40000；
流速范围在0.5~1.5m/s之间，更接近实际管道流速约1m/s；
整个测试管道平直，局部摩阻小，与实际管道更接近。
Claims (7)
1.一种检测减阻剂样品在不同剪切速率、雷诺数、流速下减阻效果的油品减阻剂室内测试环道，主要包括气体压力供给系统、减阻剂测试环道系统、油品循环使用系统、减阻剂加入系统、搅拌系统、测试与数据采集系统和计算机控制系统，油品循环使用系统接于减阻剂测试环道系统中，减阻剂搅拌系统与减阻剂加入系统相连后由减阻剂加入系统连入减阻剂测试环道系统，气体压力供给系统分别与减阻剂测试环道系统、减阻剂加入系统、搅拌系统相连；油品循环使用系统将油品注入减阻剂测试环道系统并使油品在减阻剂测试环道系统内循环，由搅拌系统搅拌好的减阻剂经减阻剂加入系统注入减阻剂测试环道系统，气体压力供给系统为整个测试系统提供必要的动力源，测试与数据采集系统分别安装在其它各系统中，计算机控制系统采用四十通道真彩中长图无纸记录仪+工控组态软件方式控制；其特征是减阻剂测试环道系统主要由输油压力缓冲罐[7]、三条测试管道[8]、十五个测压传感器[9]、一台质量流量计[10]组成，减阻剂测试环道[8]由粗、中、细管径不等的三条试验环形管道组叠加并联组成，每个环形管道[8]的管道上安装有5个高精度测压传感器[9]，三条试验环形管道[8]绕一圈半后，汇入一条管道，接温度测试接口[27]、质量流量计[10]、环道出口总阀门[11]，进入回流罐[12]。
2.根据权利要求1所述的油品减阻剂室内测试环道，其特征是所述气体压力供给系统主要由氮气瓶[1]、氮气软管[2]、氮气压力储气罐[3]、球阀[5]、恒压调节阀[4]、活接头部分组成，由多个氮气瓶[1]各经氮气软管[2]与氮气压力储气罐[3]相连，氮气压力储气罐[3]出来的压力管分支为并联的五路管路后再会合为一路管路经氮气进口[15]进入输油压力缓冲罐[7]，每支管路安装有三个恒压调节阀[4]和一个电磁阀[6]、一个手阀[5]；且各支管路安装的三个恒压调节阀[4]分别预先设定试验压力值。
3.根据权利要求1所述的油品减阻剂室内测试环道，其特征是所述输油压力缓冲罐[7]上部安装有排空阀[13]、安全阀[14]、氮气进口[15]、指针式压力表[16]；底部安装有带孔的不锈钢油路分布挡板、排料口[17]、搅拌氮气入口[18]、液位传感器[19]。
4.根据权利要求1所述的油品减阻剂室内测试环道，其特征是所述油品循环使用系统由回流罐[12]、齿轮泵[20]、齿轮泵输油管路[21]组成，回流罐[12]上部有环道出口总阀门[11]和放空阀[26]，下部除有排料阀[23]外，有输出口经齿轮泵前阀门[22]、齿轮泵[20]、齿轮泵输油管路[21]与输油压力缓冲罐[7]下部相连。
5.根据权利要求1所述的油品减阻剂室内测试环道，其特征是所述减阻剂加入系统及搅拌系统主要有输油压力缓冲罐[7]上部的减阻剂加入漏斗[24]和从氮气压力储气罐[3]接至输油压力缓冲罐[7]底部的氮气软管[25]，将氮气送入输油压力缓冲罐[7]进行搅拌。
6.根据权利要求1所述的油品减阻剂室内测试环道，其特征是所述测试与数据采集系统由环道压力检测传感器、输油压力缓冲罐压力液位检测传感器、温度检测传感器、流量检测传感器、细测试管路流量检测控制装置、齿轮泵控制系统、流动压力控制系统、测试管道油品输送自动控制系统组成，环道压力检测传感器采用电容式测压传感器[9]，每个环道共有五个测压传感器[9]均压环取压；输油压力缓冲罐[7]压力液位检测传感器采用电容式压力检测传感器安装在输油压力缓冲罐[7]内；温度检测传感器采用高精度精微膜片温度传感器，安装在温度测试接口[27]中；流量检测传感器安装在入回流罐[12]的环道出口总阀门[11]前；细测试管路流量检测控制是通过智能调节控制仪表+精小型气动高精度调节阀由计算机自动控制细测试管路的流量；齿轮泵控制系统采用智能调节控制仪表+变频调速器由计算机自动控制起、停及转速；流动压力控制系统是预先手动调节五个恒压调节阀[4]，设定为五个不同的流动压力值，通过智能远程数据采集继电器控制模块+电磁阀在计算机上自动开启控制，开启的同时计算机也开始采集计量并存储检测参数；测试管道油品输送自动控制系统是通过智能远程数据采集继电器控制模块+防爆电磁阀在计算机上自动开启控制，待测试压力、流量稳定后开始自动采集计量并存储检测参数。
7.根据权利要求1所述的油品减阻剂室内测试环道，其特征是所述计算机控制系统采用带智能通讯接口的智能仪表，A/D转换精度为16位。
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