CN108672424A - 一种顺序输送自动越泵清管装置 - Google Patents

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Abstract

一种顺序输送自动越泵清管装置，主要包括引导管、入口大小头、收球筒、出口大小头、出流管、离心泵以及自控模块。通过监测清管器到达的位置自动切换流程，巧妙利用重力完成隔离清管器的运送，无需将清管器取出和重新投放，在一个筒体内迅速完成收、发球操作，从根本上解决了传统顺序输送隔离工艺清管器越泵难题。其优点是：采用一个隔离清管器即可实现前后两种油品的全程隔离，大幅降低了混油损失；整个流程切换全程密闭、安全可靠；离心泵全程工作，输送效率高；全程无需人员干预，提高了自动化水平，减少了用工成本。本发明可广泛应用于顺序输送原油和成品油的管道系统。

Description

一种顺序输送自动越泵清管装置
技术领域：
本发明涉及一种越泵清管装置，具体涉及一种用于实现管道油品顺序输送工艺中隔离清管器自动越泵的装置。
背景技术：
顺序输送已广泛应用于原油管道和成品油管道。所谓的顺序输送就是利用一条输油管道同时先后输送几种不同的石油产品。通过一管多用,可充分发挥管道的利用率,显著降低输油成本,提高经济效益。在顺序输送管道内,相邻两种油品接触界面上，会产生液体分子的相互扩散；此外，管路横截面上的流速分布不均匀、液体质点的紊流脉动，也会导致相邻两种原油或成品油不断地相互掺混，从而在接触界面上形成一个相当长的混油段。为减少混油造成的经济损失，通常采用的方法是进行物理隔离，即在两种性质不同的油品之间投放隔离物，形成物理阻隔，从而减少混油量。根据采用的隔离物的不同，主要有缓冲液隔离、凝胶隔离以及隔离球隔离等。
缓冲液隔离是在顺序输送时相邻两种原油或成品油之间，插入以前的混油或者一种或多种非烃类液体，起缓冲和隔离段塞的作用。缓冲液可以减轻管内相邻两种原油或成品油相互扩散、掺混的现象。适合于作这种缓冲隔离段塞的液体有：水、各种醇、二甲胺、二乙基胺以及其他低分子正烷基胺等。但缓冲液难以从被输油品中分离出来，从而会对油品性质产生影响。
凝胶隔离法是在被输送的相邻两种原油或成品油之一或其混合液中加入一种增稠剂，配制成凝胶状隔离段塞，将其送入管路中相邻两种不同的原油或成品油之间进行隔离。该方法要求凝胶有再聚合能力，较高的相对粘度和抗剪强度，以及有较好的非牛顿性和自持性。当前技术下，凝胶通过泵后，在泵叶片剪切下，凝胶发生破碎，过泵后凝胶难以有效聚合，凝胶段塞无法保持其本来形状,从而无法对前后油品进行有效隔离。
在两油品界面处投放隔离球(塞)，隔离球(塞)随油品沿管路推进，避免相邻油品直接接触，这是减少混油损失的最有效的方法。近20年来，国内外大量使用隔离清管器球，隔离清管器弹性好、密封性能高、对管件和大曲率弯管的通过性能强。存在的主要问题是：到达泵站时，隔离清管器无法自动越泵。当前普遍做法是利用人工操作，当隔离清管器到达时采用收球装置回收清管器，然后利用发球装置重新发送清管器进入下游流程。其缺点是无法实现连续隔离，自动化程度低，操作人员劳动强度大，首发球作业时，需要开启盲板，部分油气外泄，安全风险大。
为了克服现有的顺序输送工艺中存在的问题，本发明将收、发球装置合并为一个收球筒，无需人工取球和重新投放，即可实现隔离球的自动越泵，可大幅降低混油量和提高输送效率。
发明内容：
本发明涉及一种顺序输送自动越泵清管装置，主要包括引导管、入口大小头、收球筒、出口大小头、出流管、离心泵以及自控模块，其中引导管、入口大小头、收球筒、出口大小头、出流管依次相连，引导管的入口和上游输油管道相连，出流管的出口与下游输油管道相连。
收球筒为圆柱状筒体，其中心轴线与水平地面夹角α处于30°～90°之间，收球筒顶部设有泵入口管线，泵入口管线的出口与离心泵的入口相连，泵入口管线上安装有泵入口阀，收球筒顶部同时设有引压管，引压管的出口与离心泵的出口相连，引压管上安装有引压阀，收球筒的首端的入口大小头和末端的出口大小头上均安装有隔离球探测器。
所述的引导管位于收球筒上游，通过入口大小头与收球筒相连，引导管上安装有引导球阀；在引导管上引导球阀的上游设有旁通管，旁通管与离心泵的入口相连通，旁通管上安装有旁通阀。
所述的出流管位于收球筒的下游，通过出口大小头与收球筒相连，出流管上安装有出流球阀；出流管的上出流球阀下游设有泵出口管线，泵出口管线上安装有泵出口阀。
所述的隔离球探测器、引导球阀、出流球阀、旁通阀、泵入口阀、泵出口阀、引压阀均通过导线与自控模块相连接。
所述的引导管直径和出流管直径与输油管道内径完全相同，收球筒的直径为顺序输送输油管道直径的2.0～3.0倍，所述的引导管和出流管的曲率半径均不小于5倍输油管的直径。
所述的入口大小头和出口大小头均为偏心大小头。
本发明在工作时，通过监测清管器到达的位置自动切换流程，实现了流体增压和清管器自动越泵，与现有隔离工艺技术相比，本发明具有如下优点：
(1)在泵站无需将清管器取出和重新投放，提高了输送效率，无需人员干预，提高了自动化水平，减少了用工成本。
(2)采用一个隔离清管器即可实现前后两种油品的全程隔离，大幅降低了混油损失；
(3)整个流程切换全程密闭，无泄漏风险，安全可靠。
(4)装置组成简单、成本低、无需维护。
附图说明：
图1为本发明的组成示意图；
图2为正常输油流程示意图；
图3为隔离清管器到达收球筒流程示意图；
图4为隔离清管器离开收球筒流程示意图。
图中：1.引导管；2.入口大小头；3.收球筒；4.出口大小头；5.出流管；6.离心泵；7.自控模块；8.上游输油管道；9.下游输油管道；10.泵入口管线；11.泵入口阀；12.引压管；13.引压阀；14.隔离球探测器；15.引导球阀；16.旁通管；17.旁通阀；18.出流球阀；19.泵出口管线；20.泵出口阀；21.隔离清管器。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的实施例做详细说明。本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本发明主要包括：引导管1、入口大小头2、收球筒3、出口大小头4、出流管5、离心泵6以及自控模块7，其中引导管1、入口大小头2、收球筒3、出口大小头4、出流管5依次相连，引导管1入口和上游输油管道8相连，出流管5出口与下游输油管道9相连。
所述的收球筒3为圆柱状筒体，其中心轴线与水平地面夹角α处于30°～90°之间，从而方便清管器进入筒体后能在重力作用下滑落至出口大小头4处，便于下一步发球作业；收球筒3顶部设有泵入口管线10，泵入口管线10的出口与离心泵6的入口相连，泵入口管线10上安装有泵入口阀11，收球筒3顶部还设有引压管12，引压管12出口与离心泵6的出口相连通，引压管12上安装有引压阀13。当开启引压阀13后，泵出口的高压流体能进入收球筒3，作为驱动清管器离开收球筒3，进入下游输油管道9的动力液。
收球筒3首端的入口大小头2和末端的出口大小头4上均安装有隔离球探测器14。隔离球探测器14的目的在于监测隔离清管器21是否到达，从而为后续的流程切换提供依据。
引导管1位于收球筒3上游，通过入口大小头2与收球筒3相连，引导管1上安装有引导球阀15。引导球阀15在全开时，阀体流通截面与引导管1完全一致，不影响隔离清管器21的通过。在引导管1上引导球阀15的上游设有旁通管16，旁通管16出口与离心泵6的入口相连通，旁通管16上安装有旁通阀17。旁通管16作用是为上游流体提供旁通回路，当引导球阀15关闭时，保证泵能有稳定的流体供应。
出流管5位于收球筒3的下游，通过出口大小头4与收球筒3相连，出流管5上安装有出流球阀18。引导球阀15在全开时，阀体流通截面与出流管5完全一致，不影响隔离清管器21的通过。出流管5上出流球阀18的下游设有泵出口管线19，泵出口管线19上安装有泵出口阀20。
所述的隔离球探测器14、引导球阀15、出流球阀18、旁通阀17、泵入口阀11、泵出口阀20、引压阀13均通过导线与自控模块7相连接，隔离球探测器14通过导线将清管器是否到达的信息传输给自控模块7，自控模块7根据该信息驱动相关阀门开启或关闭，实现流程的自动切换。
所述的引导管1的直径和出流管5的直径与输油管道内径完全相同，收球筒3的直径为输油管道直径的2.0～3.0倍。隔离清管器21进入收球筒3后，由于流通面积突然增加，隔离清管器21皮碗和收球筒3筒壁之间无法形成完全密封，流体从隔离清管器与收球筒体之间的缝隙流出，隔离清管器21前后差压降低，清管器速度降低，在惯性作用下向前滑动。所述的引导管1和出流管5的曲率半径均不小于5倍输油管的直径，方便隔离清管器21能顺利通过。
所述的入口大小头2和出口大小头4均为偏心大小头，以便于清管器顺利滑动，准确到达出口大小头4的入口。
本发明工作程序说明如下：
如图2所示，当安装在收球筒3的入口大小头2和出口大小头4的隔离球探测器14尚未监测到清管器时，说明上游输油管道8的清管器尚未到达收球筒3位置，为正常输油流程。此时，引导球阀15、泵入口阀11、泵出口阀20保持开启，旁通阀17、引压阀13、出流球阀18保持关闭。上游输油管道8流体通过引导管1进入收球筒3，然后通过安装在收球筒3顶部的泵入口管线10进入离心泵6入口，流体经离心泵6增压后，通过泵出口管线19进入下游的输油管道9。
如图3所示，当隔离球探测器14监测到清管器刚到达入口大小头2时，隔离球探测器14发出报警指令，报警信号通过导线传递到自控模块7，自控模块7通过导线驱动旁通阀17开启。隔离清管器21靠惯性继续前进进入收球筒3，由于收球筒3与地面夹角为30°～90°，隔离清管器21在惯性和重力作用下不能在倾斜筒体内保持静止，沿收球筒3底部管壁下滑至出口大小头4处。由于要形成有效隔离，隔离清管器21皮碗直径略大于出流管线直径，从而隔离清管器21会在出口大小头4处短暂停留。设置在出口大小头4处的隔离球探测器14检测到隔离清管器21到位后，自控模块7通过导线驱动依次进行如下动作：
(1)关闭引导球阀15；
(2)关闭泵入口阀11；
(3)开启出流球阀18；
(4)关闭泵出口阀20；
(5)开启引压阀13。
上游油品通过旁通管16进入离心泵6增压，增压后的高压流体通过引压管12进入隔离清管器21上游，从而在隔离清管器21前后形成较大差压，隔离清管器21在差压驱动下通过出流球阀18由出流管5进入下游输油管道9。
如图4所示，当出口大小头4上的隔离球探测器14监测到隔离清管器21离开收球筒3后，自控模块7通过导线驱动依次进行如下动作：
(1)开启泵出口阀20；
(2)关闭引压阀13；
(3)关闭出流球阀18；
(4)开启引导球阀15；
(5)开启泵入口阀11；
(6)关闭旁通阀17。
上游输油管道8来的流体通过引导管1进入收球筒3，然后通过泵入口管线10进入离心泵6增压，流体增压后，通过增压出口管线进入下游输油管道9，整个流程又恢复到正常输油流程。
本发明除应用于成品油和原油顺序输送跨泵隔离作业外，亦可以应用于输油或输气管道的连续清管作业，其作业过程与本发明相同。
本发明通过设置越泵旁通管路，巧妙利用重力完成隔离清管器的运送，在一个筒体内迅速完成收球、发球操作，从根本上解决了传统顺序输送隔离工艺清管器越泵难题。使用本发明无需人工取球和重新投放，离心泵全程正常运转，可大幅降低混油量和提高输送效率。

Claims (3)

1.一种顺序输送自动越泵清管装置，其特征在于：主要包括引导管(1)、入口大小头(2)、收球筒(3)、出口大小头(4)、出流管(5)、离心泵(6)以及自控模块(7)，其中引导管(1)、入口大小头(2)、收球筒(3)、出口大小头(4)、出流管(5)依次相连，引导管(1)的入口和上游输油管道(8)相连，出流管(5)的出口与下游输油管道(9)相连；
所述的收球筒(3)为圆柱状筒体，其中心轴线与水平地面夹角α处于30°～90°之间；收球筒(3)顶部设有泵入口管线(10)，泵入口管线(10)的出口与离心泵(6)的入口相连，泵入口管线(10)上安装有泵入口阀(11)，收球筒(3)顶部还设有引压管(12)，引压管(12)的出口与离心泵(6)的出口相连，引压管(12)上安装有引压阀(13)，收球筒(3)的首端的入口大小头(2)和末端的出口大小头(4)上均安装有隔离球探测器(14)；
所述的引导管(1)位于收球筒(3)上游，通过入口大小头(2)与收球筒(3)相连，引导管(1)上安装有引导球阀(15)；在引导管(1)上引导球阀(15)的上游设有旁通管(16)，旁通管(16)与离心泵(6)的入口相连通，旁通管(16)上安装有旁通阀(17)；
所述的出流管(5)位于收球筒(3)的下游，通过出口大小头(4)与收球筒(3)相连，出流管(5)上安装有出流球阀(18)；出流管(5)上的出流球阀(18)下游设有泵出口管线(19)，泵出口管线(19)上安装有泵出口阀(20)；
所述的隔离球探测器(14)、引导球阀(15)、出流球阀(18)、旁通阀(17)、泵入口阀(11)、泵出口阀(20)、引压阀(13)均通过导线与自控模块(7)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种顺序输送自动越泵清管装置，其特征在于：所述的引导管(1)和出流管(5)均为等径圆管，且二者的内径均与顺序输送输油管道的内径相同，收球筒(3)的直径为顺序输送输油管道内径的2.0～3.0倍，所述的引导管(1)和出流管(5)的曲率半径均不小于5倍输油管的外径。
3.根据权利要求1所述的一种顺序输送自动越泵清管装置，其特征在于：所述的入口大小头(2)和出口大小头(4)均为偏心大小头。
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