減阻劑在我軍野戰(zhàn)輸油管線中的應(yīng)用研究

王朝暉,耿光輝,宋生奎,陳利安

(空軍勤務(wù)學(xué)院航空油料物資系 , 江蘇 徐州 221000)

減阻劑在我軍野戰(zhàn)輸油管線中的應(yīng)用研究

王朝暉,耿光輝,宋生奎,陳利安

(空軍勤務(wù)學(xué)院航空油料物資系 , 江蘇 徐州 221000)

野戰(zhàn)輸油管線機(jī)動(dòng)、靈活的工作特點(diǎn)特別適用于減阻劑的使用，因?yàn)闇p阻劑最大的優(yōu)勢(shì)就是可以大幅提高管道運(yùn)輸?shù)膹椥暂斄?。在野?zhàn)輸油管線中加入減阻劑，能夠減小油料流動(dòng)的摩阻，增加輸量，達(dá)到多輸快輸?shù)哪康?；能夠降低管道系統(tǒng)的運(yùn)行壓力，提高其安全性、可靠性；能夠進(jìn)行減站、越站操作，實(shí)現(xiàn)不停輸狀態(tài)下對(duì)泵機(jī)組進(jìn)行檢修維護(hù)。本文介紹了研究在野戰(zhàn)輸油管線中應(yīng)用減阻劑的意義及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀；闡述了研究?jī)?nèi)容及難點(diǎn)；分析了軍事及經(jīng)濟(jì)效益。

野戰(zhàn)輸油管線；減阻劑；泵；摩阻；流量；壓力

野戰(zhàn)輸油管線是用于野戰(zhàn)條件下輸送油料的管線系統(tǒng)，是隨著戰(zhàn)爭(zhēng)手段和作戰(zhàn)裝備的發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展的。在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，野戰(zhàn)輸油管線憑借其機(jī)動(dòng)、高效、輸量大，易于隱蔽等優(yōu)點(diǎn)作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)油料保障的突擊力量，把成千上萬噸油料源源不斷地輸送到前線。已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)戰(zhàn)役后方不可缺少的油料保障力量，被視為油料補(bǔ)給和保障手段現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。野戰(zhàn)輸油管線機(jī)動(dòng)、靈活的工作特點(diǎn)特別適用于減阻劑的使用。用于降低流體流動(dòng)阻力的化學(xué)劑稱為減阻劑(drag reducing agent)，簡(jiǎn)稱DRA。減阻劑廣泛應(yīng)用于原油和成品油管道輸送，它是在特定地段提高管道流通能力和降低能耗的重要手段。其最大的優(yōu)勢(shì)就是可以大幅提高管道運(yùn)輸?shù)膹椥暂斄?。在野?zhàn)輸油管線中加入減阻劑，能夠減小油料流動(dòng)的摩阻，可以提高管線"卡脖子"段的輸量，使整個(gè)管道的輸量增加，達(dá)到多輸快輸?shù)哪康模荒軌蚪档凸艿老到y(tǒng)的運(yùn)行壓力，提高野戰(zhàn)輸油管線運(yùn)行的安全性、可靠性；能夠?qū)σ皯?zhàn)輸油管線系統(tǒng)進(jìn)行減站、越站操作，降低輸送能耗，實(shí)現(xiàn)不停輸狀態(tài)下對(duì)泵機(jī)組進(jìn)行檢修維護(hù)。

1 研究的意義

1.1 增加輸量，提高油料保障效率

減阻劑能夠大大降低管道輸油過程中的沿程摩阻，最高可以達(dá)到60%。野戰(zhàn)輸油管線的沿程摩阻占總摩阻的90%以上，是減阻重點(diǎn)。在保持泵站間距及輸油任務(wù)不變的前提下，加入減阻劑可以大大增加輸量，縮短輸油的時(shí)間，提高油料保障效率。

1.2 縮短開設(shè)時(shí)間，減少操作維護(hù)人員

野戰(zhàn)輸油管線的開設(shè)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包括管線的鋪設(shè)及泵站的開設(shè)。其中泵站的開設(shè)較管線的鋪設(shè)更復(fù)雜，耗時(shí)也更長(zhǎng)，并且每個(gè)泵站均需要操作維護(hù)人員。在輸送距離及輸量不變的情況下，加入減阻劑能夠減少泵站的數(shù)量，從而縮短野戰(zhàn)輸油管線開設(shè)時(shí)間，減少泵站操作維護(hù)人員。人員的減少意味著戰(zhàn)爭(zhēng)中可能傷亡人數(shù)的減少，設(shè)備的減少意味著出現(xiàn)故障概率的降低，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性將會(huì)大大提高。

1.3 提高可維修性，易于隱蔽偽裝

野戰(zhàn)輸油管線的工藝流程是多級(jí)泵站順序接力輸送，一旦某一泵站出現(xiàn)故障就會(huì)造成全線停輸，戰(zhàn)時(shí)出現(xiàn)這種情況，后果不堪設(shè)想。在野戰(zhàn)輸油管線中加入減阻劑，由于沿程摩阻的降低，使管道系統(tǒng)具有一定的減站、越站能力。當(dāng)個(gè)別泵站出現(xiàn)故障時(shí)，可通過加減阻劑實(shí)現(xiàn)越站操作，實(shí)現(xiàn)不停輸狀態(tài)下進(jìn)行泵機(jī)組維修或更換。野戰(zhàn)輸油管線系統(tǒng)中的泵站偽裝防護(hù)能力較弱，易被敵方發(fā)現(xiàn)，遭到破壞。在地勢(shì)平坦且不易偽裝的地方，可以通過加減阻劑減少泵站數(shù)量，改為鋪設(shè)更容易偽裝的野戰(zhàn)管道，從而降低被發(fā)現(xiàn)、破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 降低運(yùn)行壓力，提高安全性

在野戰(zhàn)輸油管線中加入減阻劑，在保持泵站間距及流量不變的前提下，能夠大大降低整個(gè)管線系統(tǒng)的運(yùn)行壓力。管線系統(tǒng)承受的壓力降低后，跑油、冒油的危險(xiǎn)性隨之降低，從而大大提高野戰(zhàn)輸油管線的安全性及可靠性。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

上世紀(jì)60年代末，美國(guó)Conoco公司研制成功CDR-101型減阻劑，1972年取得專利，1977～1979年間首次商業(yè)化應(yīng)用于阿拉斯加原油管道，將原有的12座泵站關(guān)停2座，流量還有較大增加。1981年研制成功CDR-102型減阻劑，性能大幅提高。1984年開始應(yīng)用于成品油管道。減阻聚合物的生產(chǎn)條件難以控制，世界上只有少數(shù)公司壟斷了這項(xiàng)技術(shù)，突出代表是美國(guó)的Conoco公司和Baker Hughes公司，他們的產(chǎn)品代表了減阻劑生產(chǎn)工藝的最高水平和發(fā)展方向[1]。

1982年，浙江大學(xué)開始國(guó)產(chǎn)減阻劑的開發(fā)和試驗(yàn)工作，1985年進(jìn)行了EDR型減阻劑的試生產(chǎn)，并在國(guó)內(nèi)原油管道上進(jìn)行了中型試驗(yàn)，產(chǎn)品性能已達(dá)到國(guó)外70年代初期水平。1984年，成都科技大學(xué)發(fā)表了PDR型減阻劑的研制成果，以上兩校的產(chǎn)品，都曾在柴油和煤油等成品油管道中進(jìn)行過實(shí)驗(yàn)。近年來，中國(guó)石油管道公司管道科技研究中心開展了減阻劑的研究工作，并取得了成功，其EP系列減阻劑產(chǎn)品的性能已經(jīng)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的水平[2]，榮獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

國(guó)內(nèi)原油管道上首次應(yīng)用減阻劑，是1986年將美國(guó)Conoco公司生產(chǎn)的CDR102減阻劑在鐵大線、東黃線、濮臨線上進(jìn)行試驗(yàn)并取得了成功。其中鐵大線現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成功后，在沈陽、熊岳和復(fù)縣3個(gè)站段，間斷投放減阻劑79天，用量97m3，全線增輸原油17.667×104t，緩解了鐵大線當(dāng)時(shí)外輸緊張的局面，獲取較大的出口換匯，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟(jì)效益。1987年國(guó)際油價(jià)下跌，原油出口減少，停注減阻劑，管道恢復(fù)正常運(yùn)行，十分靈活、方便。2005年12月至2006年1月，在蘭成渝管道的“卡脖子地段”，全長(zhǎng)294公里的廣元至成都段使用國(guó)產(chǎn)EP減阻劑，完成了國(guó)內(nèi)首次成品油減阻劑現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，結(jié)果表明，添加減阻劑對(duì)油品無不良影響，減阻增輸效果明顯[3]。

3 研究?jī)?nèi)容

3.1 主要研究?jī)?nèi)容

主要研究?jī)?nèi)容包括：

(1)分析國(guó)內(nèi)外減阻劑的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇適應(yīng)我軍野戰(zhàn)輸油管線需求的減阻劑；

(2)分析我軍野戰(zhàn)輸油管線的現(xiàn)狀，模擬其泵的特性曲線方程(Q-H)，建立管路特性曲線方程；

(3)設(shè)計(jì)我軍野戰(zhàn)輸油管線應(yīng)用減阻劑的試驗(yàn)方案；

(4)在我軍野戰(zhàn)輸油管線上進(jìn)行應(yīng)用減阻劑的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，分析減阻劑的減阻、增輸效果；

(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定野戰(zhàn)輸油管線加注減阻劑的數(shù)量、時(shí)間、時(shí)機(jī)、方式、位置及加劑后達(dá)到的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)等一系列相關(guān)參數(shù)。分析其軍事及經(jīng)濟(jì)效益，制定我軍野戰(zhàn)輸油管線應(yīng)用減阻劑的配備標(biāo)準(zhǔn)及使用規(guī)范；

(6)研制減阻劑加注裝置，使之適應(yīng)野戰(zhàn)條件。

3.2 工作難點(diǎn)

(1)設(shè)計(jì)我軍野戰(zhàn)輸油管線應(yīng)用減阻劑的試驗(yàn)方案；

(2)制定我軍野戰(zhàn)輸油管線應(yīng)用減阻劑的配備標(biāo)準(zhǔn)及使用規(guī)范；

(3)研制減阻劑加注裝置，使之適應(yīng)野戰(zhàn)條件。

(4)效益分析。

4.1 軍事效益

在泵站間距及輸油任務(wù)不變的前提下，加入減阻劑能夠大大增加輸量，縮短輸油的時(shí)間，提高油料保障效率。在輸送距離及輸量不變的前提下，加入減阻劑可以減少泵站的數(shù)量，從而縮短野戰(zhàn)輸油管線開設(shè)時(shí)間，減少泵站操作維護(hù)人員。當(dāng)個(gè)別泵站出現(xiàn)故障時(shí)，可通過加減阻劑實(shí)施越站操作，在不停輸狀態(tài)下進(jìn)行泵機(jī)組維修或更換。在地勢(shì)平坦且不易偽裝的地方，可通過加減阻劑減少泵站數(shù)量，改為鋪設(shè)更容易偽裝的野戰(zhàn)管道，從而降低被發(fā)現(xiàn)、破壞的風(fēng)險(xiǎn)。在泵站間距及輸量不變的前提下，加入減阻劑能夠降低管道運(yùn)行壓力，提高管道系統(tǒng)的安全性。因此，在野戰(zhàn)輸油管線中應(yīng)用減阻劑軍事效益十分顯著。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

在野戰(zhàn)輸油管線中加入減阻劑，能夠減少泵站的數(shù)量，增加輸量，降低輸油成本，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 關(guān)中原 ， 李春漫 ， 尹國(guó)棟 ，等．EP系列減阻劑研制與應(yīng)用[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)， 2001 , 20 (8) :32-34．

[2] 王朝暉, 李欽華 ， 秦 勇．淺談減阻劑[J]．石油知識(shí)，2006(1)：30-32．

[3] 關(guān)中原, 稅碧垣 梁靜華,等．新型成品油減阻劑的研制及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2006(9)：42-43．

(本文文獻(xiàn)格式：王朝暉,耿光輝,宋生奎,等.減阻劑在我軍野戰(zhàn)輸油管線中的應(yīng)用研究[J].山東化工，2017，46(10)：122-124.)

Research on Drag Reduction Agent Applied on Field Petroleum Pipeline in Our Army

WangZhaohui,GengGuanghui,SongShengkui,ChenLian

(Dept. of Aviation Oil and Materials, Air Force Logistics College, Xuzhou 221000, China)

Field petroleum pipeline is suitable for applying the drag reduction agent (DRA) on because of its automatic, flexible characters, for that the largest advantages of DRA is that it can improve the flexible transporting amount of pipeline transportation. Adding DRA to field petroleum pipeline, can lower the friction resistance of POL flow and increase transporting amount, in order to achieve the purpose that more and faster transportation; can lower the functioning pressure of the pipeline system and improve the safety and reliability; can operate on field petroleum pipeline with station-reducing and station-crossing, reduce transporting power consumption, and ensure the repairing and maintaining of pumping units on running. The meaning of research on applying DRA on field petroleum pipeline was introduced; the recent advance in study in domestic and abroad was reviewed; contents and difficult points of research were described; martial and economic benefits were analyzed.

field petroleum pipeline; drag reduction agent; pump; friction resistance; flow rate; pressure

2017-03-29

王朝暉(1969—)，副教授，獲工學(xué)碩士學(xué)位，現(xiàn)在空軍勤務(wù)學(xué)院航空油料物資系從事油料儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)的教學(xué)、科研工作。

TE832.3;TE869

A

1008-021X(2017)10-0122-03