减阻剂对管道关点的影响.doc

减阻剂对管道关键点的影响 工业技术 2009NO19 ScienceandTechnologyInnove鬲下 减阻剂对管道关键点的影响 严格 (中石化销售华南分公司广州511455) 摘要:本文从减阻剂的作用机理和实际作用效果出发,探讨其对于管道中关键点的影响,并介绍防止压力控制点超压的校拔方法. 关键词:减阻荆管道翻越点超压 中图分类号:TU201.5文献标识码:A文章编号:1674098X(2009)07(a)0057--01 1前言 随着国家经济发展,成品油的市场需 求量逐年增大,成品油管道在油品调配中 发挥的作用日益明显.目前,国内各成品 油管道运营企业都致力于提高管输量的研 究.其中,减阻剂由于其设备简单,效果显 着,对油品性质影响小等优势,得到大多 数管道运营企业的青睐.但是减阻剂的使 用,会改变管道中流体的运动特性,从而对 管道的运行参数产生影响. 2减阻剂作用机理介绍 现在普遍使用的油相减阻剂从其结构 看,多数是流状链或长直链少侧链的高分 子聚合物.减阻作用是一种特殊的湍流现 象,减阻效应是减阻影响湍流场的宏观表 现,它是一个纯物理作用. 减阻剂分子与油品的分子不发生作 用,也不影响油品的化学性质,只是与其流 动特性密切相关.在减阻剂加入到管道以 后,减阻剂呈连续相分散在流体中,靠本身 特有的粘弹性,分子长链自然伸展呈流状, 其微元直接影响流体微元的运动.来自流 体微元的径向作用力作用在减阻剂微元 上,使其发生扭曲,旋转变形.减阻剂分子 间的引力抵抗上述作用力反作用于流体微 元,改变流体微元的作用方向和大小,使一 部分径向力被转化为顺流向的轴向力,从 而减少了无用功的消耗,宏观上得到了减 少摩擦阻力损失的效果. 当减阻剂刚注入管道时,其分子长链 尚未展开,减阻作用效果并不明显.随着 减阻剂在管道中运行,受流体剪切作用,其 分子长链逐渐展开,减阻效果逐渐增大. 而减阻剂在管道中的继续运行,受流体剪 切作用的时间增长,其自身特有的分子结 构逐渐被破坏,减阻剂发生降解,其减阻效 果又会逐渐减小.减阻剂的实际减阻效果 随运行距离不同而发生改变,如图l所示. 3减阻剂对管道关键点的影响及其应对措 施 为保证管道安全运行,成品油管道运 行中必须保证管道任何一点压力不超过管 道最大允许运行压力,同时不低于所输送 油品在该点温度下的饱和蒸汽压.前者是 防止管道在运行过程中出现超压破裂,而 后者是防止所输送油品由于运行压力过低 而出现液柱分离.因此,长距离成品油管 道的关键点主要有两类:压力控制点和翻 越点.管道输送中加入减阻剂,将会对这 两类关键点产生不同的影响. 由伯诺利方程可以推导得出,成品油 管道运行时管线各点的压力计算公式为: 导:eo+(Z.一Z1)一(1)YY… 其中:z,z分别表示管道起点和计算 点的高程,P,P分别表示起点,计算点压 力,h为起点与计算点之间的沿程摩阻,通 常由列宾宗公式求得. hf:p 其中:Q表示流量,u表示油品粘度,D 表示管内径,L表示管长,B,m为常数. 从公式(1)可以看出,计算点的压力取 决于其与管道起点的高程差,起点压力以 及沿程摩阻.特定的管段中,各点之间的 高程差是定值,因此起点压力和沿程摩阻 的变化将会造成计算点压力的变化.起点 压力不变的情况下,沿程摩阻减小,计算点 的压力将会升高;若计算点的压力不变,沿 程摩阻减少,起点所需压力降低. 当管道中添加减阻剂时,如果管道起 点的压力不变,随着油品沿程摩阻的减少, 管道中各点的压力升高,避免了管道的液 柱分离现象,从而避免出现翻越点.但此 时压力控制点的压力也将升高,甚至超过 图1 管道允许运行最高压力.因此为避免管道 中压力控制点出现超压,在管道中添加减 阻剂时,必须对管道运行压力流量等参数 进行校核. 通常在管道投入使用时,设计部门会 根据管道参数和运行情况,给定管道运行 压力控制参数,包括上游出站最大压力和 下游进站最大压力.通过这两个压力参 数,可以保证管道在最小流量输送时,压力 控制点不会超压.首先通过这两个压力参 数及压力控制点参数,利用伯诺利方程和 列宾宗公式,可以分别计算出最小流量时 油品的当量粘度,取其中的最小值作为添 加减阻剂时当量粘度的最大值u….然后 分别计算出最大流量时油品的当量粘度, 取其中的最大值作为使用减阻剂时当量粘 度的最小值u….因此管道运行时,油品 的当量粘度应尽量高于u…,若流量增大. 当量粘度可以小于ur[,但必须大于ulax 实际管道运行时,管道中添加减阻剂 后,油品的当量粘度必然有所下降,油品的 当量粘度往往小于u….这样在大流量运 行时,管道中不会出现超压现象.但是一旦 出现特殊情况,管道中流量迅速减少,甚至 低于最小流量时,管道中的压力控制点就非 常危险.因此在添加减阻剂工况