張勝紅

摘? 要：減阻劑是在液體管道中具有減少阻力作用的高分子化合物，能降低管道阻力，提高成品油的輸油量，達(dá)到節(jié)能降耗、增輸?shù)哪康?。但是由于減阻劑注入系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)因素及非連續(xù)運(yùn)行的原因，導(dǎo)致減阻劑注入系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)管道堵塞、注入量不穩(wěn)定等問(wèn)題。本文分析了減阻劑注入系統(tǒng)存在的問(wèn)題，提出了改進(jìn)和優(yōu)化措施，為減阻劑注入系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供有效指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：輸油管道；減阻劑注入系統(tǒng)；改進(jìn)和優(yōu)化

1、現(xiàn)狀

西南主管道是一條口徑為460mm、設(shè)計(jì)輸送量為400-1000m?/h的成品油管道。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)成品油的需求不斷增加，原設(shè)計(jì)輸量不能滿足市場(chǎng)發(fā)展需要，為了提高管道輸送能力，需在增壓泵站出站前加裝一套減阻劑注入系統(tǒng)，在輸送柴油時(shí)，加注的減阻劑能有效降低管道摩阻，提升油品輸送量，減阻劑注入系統(tǒng)的作用巨大，常常作為關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。在實(shí)際運(yùn)行中，減阻劑注入系統(tǒng)的過(guò)濾器、單向閥、管路堵塞等多種因素，造成減阻劑系統(tǒng)流量不穩(wěn)定甚至斷流，影響油品的輸送效率，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致輸送計(jì)劃不能按時(shí)完成。

2、減阻劑注入系統(tǒng)運(yùn)行特性

2.1減阻劑

減阻劑是一種漿狀化學(xué)合成物質(zhì)，懸浮在類似于乙二醇類的載體中，主要是高分子碳氧化合物聚合物。減阻劑按類型可分為水溶性和油溶性兩大類。水溶性減阻劑包括聚氧化乙烯、皂角籽、聚丙烯酰胺等，油溶性減阻劑包括聚異丁烯、甲基丙烯酸酯、聚長(zhǎng)鏈 α- 烯烴等。油溶性減阻劑的分子結(jié)構(gòu)呈線性長(zhǎng)鏈，具有較強(qiáng)的柔彈性，常將油溶性減阻劑用于油品管道減阻增輸。減阻劑為混合物，除了減阻劑成分外還有減阻劑稀釋溶劑，溶劑能夠?qū)⒄吵淼臏p阻劑稀釋到符合注入要求的濃度。

2.2減阻劑注入系統(tǒng)工作原理

減阻劑注入系統(tǒng)是一種組合式泵送系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)裝置主要由一臺(tái)循環(huán)給料泵、一臺(tái)籃式過(guò)濾器、串聯(lián)式單向閥、兩臺(tái)復(fù)式填料密封柱塞泵、一臺(tái)流量計(jì)，通過(guò)管路連接構(gòu)成，電氣部分由一套控制箱、一臺(tái)PID控制器、泵電機(jī)等設(shè)備構(gòu)成。減阻劑經(jīng)過(guò)循環(huán)泵攪拌，通過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾后流向注入泵，注入泵加壓后通過(guò)流量計(jì)檢測(cè)計(jì)量，注入成品油主管道（如圖1、2，建議以流程圖做為示意圖，簡(jiǎn)單明了，說(shuō)明整個(gè)工藝及PID邏輯控制過(guò)程），在注入泵前后各設(shè)置兩個(gè)串聯(lián)式單向閥（圖片上只看到泵后有一個(gè)單向閥），經(jīng)過(guò)流量計(jì)計(jì)量后，該系統(tǒng)可以通過(guò)SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)注入濃度與輸油量的PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以切換到就地控制，通過(guò)人工調(diào)節(jié)注入一個(gè)固定流量下的減阻劑濃度。

2.3系統(tǒng)運(yùn)行故障分析及處理

根據(jù)在用減阻劑系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程統(tǒng)計(jì)，每個(gè)部件的異常運(yùn)行均會(huì)導(dǎo)致減阻劑系統(tǒng)不能正常注入，包括控制元件失效、機(jī)械故障失效、注入設(shè)備管路堵塞等，其中因?yàn)闇p阻劑的原因造成管路部件堵塞的故障最多達(dá)到70%以上。如圖3，注入減阻劑顆粒較大或者粘稠度較大，在攪拌不充分的情況下，進(jìn)入注入系統(tǒng)的減阻劑造成注入系統(tǒng)部件堵塞。減阻劑系統(tǒng)運(yùn)行故障的原因不同，表現(xiàn)出的故障現(xiàn)象也不同。

2.3.1過(guò)濾器堵塞

在減阻劑注入泵前安裝一個(gè)籃式過(guò)濾器，目的是過(guò)濾減阻劑中大顆粒成分，減少后面設(shè)備堵塞現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)過(guò)濾器堵塞時(shí)，減阻劑就不能進(jìn)入注入泵，流量計(jì)反饋流量較小，受PID自動(dòng)控制的影響，加快了注入泵沖程器的速度。要求運(yùn)行人員定期檢查過(guò)濾器運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)堵塞，立即清理過(guò)濾器。

2.3.2單向閥堵塞

柱塞泵進(jìn)出口分別串聯(lián)安裝了兩組單向閥（一共四個(gè)單向閥），減阻劑粘稠，部分小顆粒進(jìn)入注入泵前單向閥內(nèi)，凝結(jié)成團(tuán)狀物，造成閥芯不能正?；匚唬档土俗⑷氡萌肟诹髁?。PID控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)減阻劑柱塞泵加大沖程和頻率，造成注入泵出口減阻劑流量大幅度波動(dòng)或設(shè)備震動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)減阻劑斷流。

柱塞泵出口側(cè)的兩組單向閥在柱塞泵出口壓力大的影響下，單向閥堵塞的概率比入口低。

2.3.3流量計(jì)堵塞

用于PID控制器安裝的流量計(jì)為U型管小口徑流量計(jì)，當(dāng)完成減阻劑注入任務(wù)后，沒(méi)有對(duì)流量計(jì)內(nèi)的減阻劑進(jìn)行放空或清洗，減阻劑停留在流量計(jì)內(nèi)。當(dāng)再次啟運(yùn)減阻劑注入系統(tǒng)時(shí)，常常造成安全閥起跳泄壓或者壓力保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，注入系統(tǒng)停止運(yùn)行。

2.3.4減阻劑攪拌不均勻

減阻劑是一種高分子聚合物與溶劑組成的懸浮液，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存過(guò)程中易沉淀，在使用前必須進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁駝t會(huì)造成減阻劑的分層，影響使用。目前一般采用專用的攪拌罐或者用壓縮空氣進(jìn)行攪拌。如減阻劑系統(tǒng)長(zhǎng)期停用后，容器內(nèi)的減阻劑容易分層凝固，雖然使用壓縮空氣吹攪（停運(yùn)時(shí)用壓縮空氣攪拌），但是經(jīng)常出現(xiàn)攪拌不均勻現(xiàn)象，減阻劑堵塞系統(tǒng)管路，造成減阻劑無(wú)法注入，達(dá)不到減阻的效果。

3、減阻劑系統(tǒng)改造和預(yù)防措施

成品油管道采用多種油品順序輸送，兩種油品間產(chǎn)生的混油切入混油罐中。柴油的粘度和密度相對(duì)較高，在輸送柴油時(shí)注入減阻劑，能減少管道沿程摩阻，實(shí)現(xiàn)增輸?shù)哪康?。由于汽油、柴油輸送切換周期間隔時(shí)間較長(zhǎng)，注入系統(tǒng)較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)，減阻劑容易在管路中沉積、結(jié)垢變質(zhì)（如圖5），造成注入系統(tǒng)堵塞。結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況，從兩個(gè)方面對(duì)減阻劑注入系統(tǒng)進(jìn)行改造，一是在減阻劑儲(chǔ)罐中增加攪拌系統(tǒng)，二是在減阻劑注入系統(tǒng)中增加稀釋液，在停止注入前對(duì)注入系統(tǒng)進(jìn)行置換清洗。

3.1增加機(jī)械攪拌裝置

目前在用減阻劑注入系統(tǒng)攪拌裝置是使用空壓機(jī)吹氣的形式進(jìn)行攪拌，由于攪拌不均，濃度不勻，導(dǎo)致減阻劑分層，并且不能完全阻止減阻劑凝結(jié)，結(jié)垢的減阻劑難以在吹氣的情況下攪拌均勻，改用機(jī)械式攪拌后，可加強(qiáng)容器內(nèi)減阻劑的攪拌，徹底解決減阻劑凝結(jié)和分層問(wèn)題，使系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

3.2改變減阻劑成分

減阻劑是一種α-烯烴的高分子聚合物和添加劑組成的懸浮液，起到減阻作用的主要是其中的高分子聚合物。長(zhǎng)期使用中發(fā)現(xiàn)，一些廠商提供的減阻劑靜置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)就會(huì)出現(xiàn)凝結(jié)成大顆粒和粘稠塊狀的現(xiàn)象，通過(guò)攪拌裝置的攪拌不能有效消除顆粒和粘稠物，通過(guò)與廠商共同采樣分析，優(yōu)化減阻劑和添加劑的組分，消除易凝結(jié)的組分，可提高注入系統(tǒng)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3.3增加減阻劑稀釋液循環(huán)清洗裝置

由于減阻劑含有高分子聚合物，其本身粘度達(dá)到幾百甚至上千個(gè)CST，使用過(guò)程中易粘稠，出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，影響正常加注，需定期對(duì)出口管線進(jìn)行處理；在注入系統(tǒng)長(zhǎng)期停用時(shí)還須用專用溶劑清洗注入設(shè)備，防止減阻劑凝結(jié)，堵塞注入設(shè)備。在減阻劑系統(tǒng)上增加管路，輸送柴油后給減阻劑注入系統(tǒng)的運(yùn)行管路注入一定量的減阻劑稀釋液，置換和清洗管路內(nèi)的粘稠減阻劑，達(dá)到清洗管路的目的，保證減阻劑系統(tǒng)在停止使用時(shí)管路內(nèi)的介質(zhì)不會(huì)堵塞設(shè)備、管路，防止和減少減阻劑系統(tǒng)的堵塞故障，保護(hù)設(shè)備不超壓、超負(fù)荷運(yùn)行。

具體改造建議如下：

（1）在循環(huán)泵入口增加一個(gè)減阻劑稀釋劑加注口，外接稀釋劑儲(chǔ)罐。

（2）在減阻劑系統(tǒng)出口單向閥后增加一個(gè)減阻劑稀釋劑清洗排除口（可以不增加這個(gè)口，將稀釋液直接注入油品中）。

（3）在減阻劑系統(tǒng)停用前對(duì)減阻劑注入系統(tǒng)進(jìn)行一次全面置換清洗。

總結(jié)

減阻劑注入系統(tǒng)作為提高管輸效率的重要設(shè)備，要使系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，需要充分了解減阻劑系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理和特性，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行工藝，加大對(duì)系統(tǒng)管路的清理、清洗頻次，定期開(kāi)展全面的預(yù)防性維護(hù)工作，降低系統(tǒng)運(yùn)行故障率。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行問(wèn)題和需求逐步優(yōu)化改造減阻劑注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，改善減阻劑成分，使減阻劑注入系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，提高成品油管輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，提升成品油輸送量，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益。

作者單位：國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司西南公司貴州輸油部