中國(guó)石油大學(xué)(華東)輸油管道設(shè)計(jì)與管理儲(chǔ)運(yùn)課件61

1、第一節(jié)第一節(jié) 順序輸送工藝特點(diǎn)順序輸送工藝特點(diǎn) 第六章第六章 順序輸送順序輸送第二節(jié)第二節(jié) 順序輸送管道的混油順序輸送管道的混油 第三節(jié)第三節(jié) 混油界面檢測(cè)與混油處理混油界面檢測(cè)與混油處理 第四節(jié)第四節(jié) 順序輸送管理運(yùn)行控制及運(yùn)行優(yōu)化簡(jiǎn)介順序輸送管理運(yùn)行控制及運(yùn)行優(yōu)化簡(jiǎn)介順序輸送（也稱為交替輸送）順序輸送（也稱為交替輸送）：在同一條管道內(nèi)，按一定批量和次序，連續(xù)地輸送不同種類在同一條管道內(nèi)，按一定批量和次序，連續(xù)地輸送不同種類油品的輸送方法。油品的輸送方法。 順序輸送的應(yīng)用范圍：順序輸送的應(yīng)用范圍： 1、輸送性質(zhì)相近的成品油。如汽、煤、柴及各種重油、農(nóng)、輸送性質(zhì)相近的成品油。如汽、煤、柴及各種

2、重油、農(nóng)用柴油和燃料油等。用柴油和燃料油等。 2、輸送性質(zhì)不同的原油。如克拉瑪依油田的低凝原油，可、輸送性質(zhì)不同的原油。如克拉瑪依油田的低凝原油，可用于生產(chǎn)高質(zhì)量的航空潤(rùn)滑油，若與油田所生產(chǎn)的高凝用于生產(chǎn)高質(zhì)量的航空潤(rùn)滑油，若與油田所生產(chǎn)的高凝原油混合輸送，就煉不出這種高級(jí)產(chǎn)品，因此需要分開(kāi)原油混合輸送，就煉不出這種高級(jí)產(chǎn)品，因此需要分開(kāi)輸送，即采用順序輸送。輸送，即采用順序輸送。 成品油輸送的特點(diǎn)是種類多、批量（成品油輸送的特點(diǎn)是種類多、批量（Batch）小。若每一小。若每一種油品都建一條管線，必然是要建多條小口徑的管線。若種油品都建一條管線，必然是要建多條小口徑的管線。若順序輸送這些油品，

3、則只需建一條大口徑的管線。順序輸送這些油品，則只需建一條大口徑的管線。 例如：汽、煤、柴三種油品，輸量分別為例如：汽、煤、柴三種油品，輸量分別為100、40、110萬(wàn)萬(wàn)噸噸/年，若用三條管線輸送，所需口徑分別為年，若用三條管線輸送，所需口徑分別為DN200、150、200。若采用順序輸送，則只需一條口徑為若采用順序輸送，則只需一條口徑為325的管線。的管線。后者與前者相比，所需的投資和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用都要節(jié)省一半以后者與前者相比，所需的投資和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用都要節(jié)省一半以上，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，故國(guó)內(nèi)外成品油管線廣泛采用順上，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯，故國(guó)內(nèi)外成品油管線廣泛采用順序輸送的方法。序輸送的方法。 一、順序輸

4、送管道的特點(diǎn)一、順序輸送管道的特點(diǎn) 第一節(jié)第一節(jié) 順序輸送工藝特點(diǎn)順序輸送工藝特點(diǎn) 1、成品油管道輸送的是直接進(jìn)入市場(chǎng)的最終產(chǎn)品，對(duì)所輸、成品油管道輸送的是直接進(jìn)入市場(chǎng)的最終產(chǎn)品，對(duì)所輸產(chǎn)品的質(zhì)量和各種油品沿途的分輸量均有嚴(yán)格要求。產(chǎn)品的質(zhì)量和各種油品沿途的分輸量均有嚴(yán)格要求。2、成品油管道依托市場(chǎng)生存，要能適應(yīng)市場(chǎng)的變化。、成品油管道依托市場(chǎng)生存，要能適應(yīng)市場(chǎng)的變化。3、成品油管道大都是多分支、多出口，以方便向管道沿線、成品油管道大都是多分支、多出口，以方便向管道沿線及附近的城市供油，有的管道還可能有多個(gè)入口，接收及附近的城市供油，有的管道還可能有多個(gè)入口，接收多家煉油廠的來(lái)油。管道沿線任何

5、一處分輸或注入后，多家煉油廠的來(lái)油。管道沿線任何一處分輸或注入后，其下游流量就發(fā)生變化。成品油管道可順序輸送多達(dá)幾其下游流量就發(fā)生變化。成品油管道可順序輸送多達(dá)幾十種的油品，其注油和卸油均受貨主和市場(chǎng)的限制，運(yùn)十種的油品，其注油和卸油均受貨主和市場(chǎng)的限制，運(yùn)行調(diào)度難度大。行調(diào)度難度大。 4、成品油管道的相鄰批次油品之間必然產(chǎn)生混油，混油段、成品油管道的相鄰批次油品之間必然產(chǎn)生混油，混油段的跟蹤和混油的控制是成品油管道的關(guān)鍵技術(shù)，混油處的跟蹤和混油的控制是成品油管道的關(guān)鍵技術(shù)，混油處理、貶值存在經(jīng)濟(jì)損失。理、貶值存在經(jīng)濟(jì)損失。5、與原油管道相比，其首、末站，分輸、注入站需要的罐、與原油管道相比，

6、其首、末站，分輸、注入站需要的罐容大、數(shù)量多，需要有足夠容量的油罐進(jìn)行油品收、發(fā)容大、數(shù)量多，需要有足夠容量的油罐進(jìn)行油品收、發(fā)油作業(yè)；末站除了油品的收發(fā)油作業(yè)外，還要考慮油品油作業(yè)；末站除了油品的收發(fā)油作業(yè)外，還要考慮油品的調(diào)和、混油的儲(chǔ)存和處理。的調(diào)和、混油的儲(chǔ)存和處理。6、當(dāng)多種油品在管內(nèi)運(yùn)移時(shí)，隨著不同油品在管內(nèi)運(yùn)行長(zhǎng)、當(dāng)多種油品在管內(nèi)運(yùn)移時(shí)，隨著不同油品在管內(nèi)運(yùn)行長(zhǎng)度和位置的變化，管道的運(yùn)行參數(shù)隨時(shí)間而緩慢變化。度和位置的變化，管道的運(yùn)行參數(shù)隨時(shí)間而緩慢變化。二、順序輸送的循環(huán)周期、循環(huán)次數(shù)二、順序輸送的循環(huán)周期、循環(huán)次數(shù)1、油品的排列順序、油品的排列順序 順序輸送中油品的排列順序?qū)?/p>

7、混油損失的影響很大。一順序輸送中油品的排列順序?qū)煊蛽p失的影響很大。一般來(lái)說(shuō)性質(zhì)相近的油品順序輸送，混油量較小，允許的般來(lái)說(shuō)性質(zhì)相近的油品順序輸送，混油量較小，允許的混油濃度較大，混油比較好處理。通?？梢灾苯诱{(diào)和到混油濃度較大，混油比較好處理。通?？梢灾苯诱{(diào)和到兩種油品中去。輸油順序的安排一般要考慮：兩種油品中去。輸油順序的安排一般要考慮： 使性質(zhì)相近的兩種油品相鄰。使性質(zhì)相近的兩種油品相鄰。 油品互相不產(chǎn)生有害影響。如潤(rùn)滑油與汽油一般不能在油品互相不產(chǎn)生有害影響。如潤(rùn)滑油與汽油一般不能在同一條管道內(nèi)順序輸送。同一條管道內(nèi)順序輸送。舉例：舉例：成品油的排序：成品油的排序：優(yōu)質(zhì)汽油優(yōu)質(zhì)汽油普通汽

8、油普通汽油航空燃料航空燃料柴油柴油輕輕燃料油（燃料油（后面順序?qū)ΨQ返回后面順序?qū)ΨQ返回）柴油柴油航空燃料航空燃料普通汽普通汽油油優(yōu)質(zhì)汽油優(yōu)質(zhì)汽油含有可順序輸送原油時(shí)的排序：含有可順序輸送原油時(shí)的排序：優(yōu)質(zhì)汽油優(yōu)質(zhì)汽油普通汽油普通汽油隔離隔離液液(煤油煤油)柴油柴油輕燃料油輕燃料油隔離液隔離液(柴油柴油)輕質(zhì)原油輕質(zhì)原油重質(zhì)原油（重質(zhì)原油（后面順序?qū)ΨQ返回后面順序?qū)ΨQ返回） 輕質(zhì)原油輕質(zhì)原油隔離液隔離液(柴柴油油)輕燃料油輕燃料油隔離液隔離液(煤油煤油)普通汽油普通汽油優(yōu)質(zhì)汽油優(yōu)質(zhì)汽油完成一個(gè)預(yù)定的排列順序稱為完成了一個(gè)循環(huán)，所需的時(shí)間稱為循環(huán)周完成一個(gè)預(yù)定的排列順序稱為完成了一個(gè)循環(huán)，所需的時(shí)

9、間稱為循環(huán)周期，一年內(nèi)完成的循環(huán)周期數(shù)稱為循環(huán)次數(shù)（或稱為批次）。若一個(gè)循期，一年內(nèi)完成的循環(huán)周期數(shù)稱為循環(huán)次數(shù)（或稱為批次）。若一個(gè)循環(huán)內(nèi)輸送的油品有環(huán)內(nèi)輸送的油品有m種，則在一個(gè)循環(huán)內(nèi)形成的混油段數(shù)為種，則在一個(gè)循環(huán)內(nèi)形成的混油段數(shù)為 n=2(m-1)討論：討論：循環(huán)次數(shù)越小，每種油品的一次輸送量就越大，在管道內(nèi)形成的循環(huán)次數(shù)越小，每種油品的一次輸送量就越大，在管道內(nèi)形成的混油段和混油損失就越小。但另一方面油品的生產(chǎn)和消費(fèi)通常是均衡的，混油段和混油損失就越小。但另一方面油品的生產(chǎn)和消費(fèi)通常是均衡的，各種油品每天都在生產(chǎn)和消費(fèi)，順序輸送管道對(duì)每種油品來(lái)說(shuō)都是間歇各種油品每天都在生產(chǎn)和消費(fèi)，順

10、序輸送管道對(duì)每種油品來(lái)說(shuō)都是間歇輸送。循環(huán)次數(shù)越小，就需要在首末站及沿線的分油點(diǎn)和進(jìn)油點(diǎn)建造較輸送。循環(huán)次數(shù)越小，就需要在首末站及沿線的分油點(diǎn)和進(jìn)油點(diǎn)建造較大容量的儲(chǔ)罐區(qū)來(lái)平衡生產(chǎn)、消費(fèi)與輸送之間的不平衡，油罐區(qū)的建造大容量的儲(chǔ)罐區(qū)來(lái)平衡生產(chǎn)、消費(fèi)與輸送之間的不平衡，油罐區(qū)的建造和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用就會(huì)增加。和經(jīng)營(yíng)費(fèi)用就會(huì)增加。結(jié)論：結(jié)論：存在著使總費(fèi)用（罐區(qū)建造費(fèi)存在著使總費(fèi)用（罐區(qū)建造費(fèi)+罐區(qū)經(jīng)營(yíng)費(fèi)罐區(qū)經(jīng)營(yíng)費(fèi)+混油貶值損失）最小混油貶值損失）最小的最優(yōu)循環(huán)次數(shù)。的最優(yōu)循環(huán)次數(shù)。2、循環(huán)周期、循環(huán)周期三、循環(huán)次數(shù)和罐容的優(yōu)化設(shè)計(jì)三、循環(huán)次數(shù)和罐容的優(yōu)化設(shè)計(jì)一般來(lái)說(shuō)，若一條管道順序輸送一般來(lái)說(shuō)，若一條管

11、道順序輸送m種油品，其輸送順序如下：種油品，其輸送順序如下：3 2 1 2 3 , , 1 , , 1 , ,3 ,2 , 1，一一個(gè)個(gè)循循環(huán)環(huán) mmm在一個(gè)循環(huán)中，只有第一種油品和第在一個(gè)循環(huán)中，只有第一種油品和第m種油品只輸一次，其種油品只輸一次，其余油品均輸兩次。若每種油品在一個(gè)循環(huán)內(nèi)輸送的時(shí)間分別余油品均輸兩次。若每種油品在一個(gè)循環(huán)內(nèi)輸送的時(shí)間分別為為t1 , 2t2 , 2t3 , , tm，則循環(huán)周期為：，則循環(huán)周期為： 121121222miimmmtttttttT在一個(gè)循環(huán)中，不輸?shù)谝环N油品的時(shí)間為在一個(gè)循環(huán)中，不輸?shù)谝环N油品的時(shí)間為T-t1，但該段時(shí)，但該段時(shí)間內(nèi)煉廠仍向首站

12、輸油。若其輸量為間內(nèi)煉廠仍向首站輸油。若其輸量為q1H，則首站必須設(shè)，則首站必須設(shè)置的第一種油品的儲(chǔ)罐容量為：置的第一種油品的儲(chǔ)罐容量為： 111tTqVHH 在在T-t1時(shí)間內(nèi)，若終點(diǎn)站以時(shí)間內(nèi)，若終點(diǎn)站以q1K的流量向用戶供應(yīng)第一種油的流量向用戶供應(yīng)第一種油品，則終點(diǎn)站需要設(shè)置的第一種油品的儲(chǔ)罐容量為：品，則終點(diǎn)站需要設(shè)置的第一種油品的儲(chǔ)罐容量為： 111tTqVKK 若管線共有若管線共有s個(gè)注入站分別與相鄰的煉廠相連接，在個(gè)注入站分別與相鄰的煉廠相連接，在T-t1時(shí)間內(nèi)第一種油不能進(jìn)輸油管，需要在進(jìn)油點(diǎn)設(shè)置儲(chǔ)罐時(shí)間內(nèi)第一種油不能進(jìn)輸油管，需要在進(jìn)油點(diǎn)設(shè)置儲(chǔ)罐把煉廠來(lái)油儲(chǔ)存起來(lái)。各注入站儲(chǔ)

13、存第一種油品的儲(chǔ)罐把煉廠來(lái)油儲(chǔ)存起來(lái)。各注入站儲(chǔ)存第一種油品的儲(chǔ)罐總?cè)萘繎?yīng)為：總?cè)萘繎?yīng)為：式中：式中：V1j第第j個(gè)注入站需設(shè)置的第一種油品的儲(chǔ)罐容量；個(gè)注入站需設(shè)置的第一種油品的儲(chǔ)罐容量； q1j 第第j個(gè)注入站第一種油品的單位時(shí)間進(jìn)油量。個(gè)注入站第一種油品的單位時(shí)間進(jìn)油量。sjjsjjtTqV11111)(若管線共有若管線共有r個(gè)分輸站，同樣各分輸站需設(shè)置的儲(chǔ)存第一個(gè)分輸站，同樣各分輸站需設(shè)置的儲(chǔ)存第一種油品的儲(chǔ)罐總?cè)萘繎?yīng)為：種油品的儲(chǔ)罐總?cè)萘繎?yīng)為：riiriitTqV11111)(式中：式中：V1i第第i個(gè)分輸站需設(shè)置的第一種油品的儲(chǔ)罐容量；個(gè)分輸站需設(shè)置的第一種油品的儲(chǔ)罐容量； q1i

14、 第第i個(gè)分輸站第一種油品的單位時(shí)間分油量。個(gè)分輸站第一種油品的單位時(shí)間分油量。假設(shè)輸送假設(shè)輸送m種油品，為協(xié)調(diào)各種油品供、銷、運(yùn)之間的不種油品，為協(xié)調(diào)各種油品供、銷、運(yùn)之間的不平衡，輸油管道全線需設(shè)置的儲(chǔ)罐總?cè)萘糠謩e為：平衡，輸油管道全線需設(shè)置的儲(chǔ)罐總?cè)萘糠謩e為：首站：首站： mpppHmppHtTqV11)(式中：式中：tp在第一循環(huán)內(nèi)第在第一循環(huán)內(nèi)第p種油品的輸送時(shí)間；種油品的輸送時(shí)間；末站：末站： mpppKmppKtTqV11)(注入站：注入站：mpsjppjmpsjpjtTqV1111)(分輸站：分輸站：mprippimpripitTqV1111)(全線儲(chǔ)罐總?cè)萘繛椋喝€儲(chǔ)罐總?cè)萘?/p>

15、為：NBDDqDDqDDqDDqNVmpsjmprippippjmpppKmpppH111111)()( )()(1式中：式中：D輸油管道每年的工作時(shí)間；輸油管道每年的工作時(shí)間； Dp每年輸送第每年輸送第p種油的時(shí)間；種油的時(shí)間； N循環(huán)次數(shù)。循環(huán)次數(shù)。建造、管理油罐區(qū)的費(fèi)用和混油貶值的總損失為：建造、管理油罐區(qū)的費(fèi)用和混油貶值的總損失為： NDtNDTpp ANVVGEJSKHzz )(E 石油工業(yè)規(guī)定的投資年回收系數(shù)；石油工業(yè)規(guī)定的投資年回收系數(shù)；G 單位有效容積儲(chǔ)罐的經(jīng)營(yíng)費(fèi)用；單位有效容積儲(chǔ)罐的經(jīng)營(yíng)費(fèi)用；A 每次循環(huán)混油的貶值損失，每次循環(huán)混油的貶值損失， ；n 每次循環(huán)混油段的數(shù)目；每

16、次循環(huán)混油段的數(shù)目；ai 第第i個(gè)混油段的混油貶值損失；個(gè)混油段的混油貶值損失；VKH 管道終點(diǎn)接收混油的儲(chǔ)罐容量，管道終點(diǎn)接收混油的儲(chǔ)罐容量，VKH=(Vh-Vs)N ;Vh 在循環(huán)周期內(nèi)管道終點(diǎn)接收的混油量；在循環(huán)周期內(nèi)管道終點(diǎn)接收的混油量；Vs 在循環(huán)周期內(nèi)能夠銷售的混油或與調(diào)和純凈油量。在循環(huán)周期內(nèi)能夠銷售的混油或與調(diào)和純凈油量。 niiaA1式中式中: Jz單位有效容積儲(chǔ)罐的建設(shè)費(fèi)用；單位有效容積儲(chǔ)罐的建設(shè)費(fèi)用；上式對(duì)循環(huán)次數(shù)上式對(duì)循環(huán)次數(shù)N求導(dǎo)，可求得總損失費(fèi)用最小的最優(yōu)循環(huán)求導(dǎo)，可求得總損失費(fèi)用最小的最優(yōu)循環(huán)次數(shù)次數(shù)Nop0)()( ANNVVNBGEJdNddNdSshzz5

17、. 0)()( shzzopVVGEJAGEJBN說(shuō)明：說(shuō)明：對(duì)于不同的終點(diǎn)混油處理方式，上式的形式可能會(huì)略對(duì)于不同的終點(diǎn)混油處理方式，上式的形式可能會(huì)略有出入，可針對(duì)管道的具體情況，應(yīng)用上述求最優(yōu)循有出入，可針對(duì)管道的具體情況，應(yīng)用上述求最優(yōu)循環(huán)次數(shù)的原則，對(duì)上式作必要的修改。環(huán)次數(shù)的原則，對(duì)上式作必要的修改。 求得最優(yōu)循環(huán)次數(shù)后，可按照前述各計(jì)算公式依次求求得最優(yōu)循環(huán)次數(shù)后，可按照前述各計(jì)算公式依次求得全線需要設(shè)置的總罐容，首站、終點(diǎn)站、進(jìn)油點(diǎn)和分油得全線需要設(shè)置的總罐容，首站、終點(diǎn)站、進(jìn)油點(diǎn)和分油點(diǎn)的儲(chǔ)罐容量，循環(huán)周期、一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)各種油品的輸點(diǎn)的儲(chǔ)罐容量，循環(huán)周期、一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)各種

18、油品的輸送時(shí)間送時(shí)間tp和各種油品的輸送量。和各種油品的輸送量。實(shí)際上批次實(shí)際上批次(循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù))和罐容優(yōu)化是很難用上述公式進(jìn)行計(jì)和罐容優(yōu)化是很難用上述公式進(jìn)行計(jì)算的。算的。因?yàn)槌善酚凸艿朗敲嫦蚴袌?chǎng)的，雖然煉油廠的生產(chǎn)是因?yàn)槌善酚凸艿朗敲嫦蚴袌?chǎng)的，雖然煉油廠的生產(chǎn)是連續(xù)的，但市場(chǎng)需求和銷售并不似公式中給出的那么均勻。連續(xù)的，但市場(chǎng)需求和銷售并不似公式中給出的那么均勻?？紤]原油和成品油價(jià)格隨國(guó)際油價(jià)的變化、煉廠事故及停工考慮原油和成品油價(jià)格隨國(guó)際油價(jià)的變化、煉廠事故及停工檢修等因素，需要在管道首末站多建一些油罐以適應(yīng)市場(chǎng)變檢修等因素，需要在管道首末站多建一些油罐以適應(yīng)市場(chǎng)變化使企業(yè)獲得效益

19、，加之儲(chǔ)罐需要按系列選取，所以按上面化使企業(yè)獲得效益，加之儲(chǔ)罐需要按系列選取，所以按上面的優(yōu)化方法進(jìn)行計(jì)算往往不能滿足實(shí)際需要，但這些數(shù)學(xué)關(guān)的優(yōu)化方法進(jìn)行計(jì)算往往不能滿足實(shí)際需要，但這些數(shù)學(xué)關(guān)系可便于管理者理清一些基本規(guī)律。系可便于管理者理清一些基本規(guī)律。 一般情況下是以設(shè)計(jì)輸量為基礎(chǔ)，選擇一系列循環(huán)次一般情況下是以設(shè)計(jì)輸量為基礎(chǔ)，選擇一系列循環(huán)次數(shù)進(jìn)行罐容、占地、混油處理等等方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，數(shù)進(jìn)行罐容、占地、混油處理等等方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定優(yōu)化的循環(huán)次數(shù)。再根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范確定各種油品所需確定優(yōu)化的循環(huán)次數(shù)。再根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范確定各種油品所需的油罐容量和個(gè)數(shù)。在首末站應(yīng)留有一定量的備用罐以備

20、的油罐容量和個(gè)數(shù)。在首末站應(yīng)留有一定量的備用罐以備事故時(shí)管道正常輸油。同時(shí)應(yīng)考慮市場(chǎng)變化對(duì)末站罐容的事故時(shí)管道正常輸油。同時(shí)應(yīng)考慮市場(chǎng)變化對(duì)末站罐容的影響。每種油品至少應(yīng)設(shè)置影響。每種油品至少應(yīng)設(shè)置2-3座油罐。座油罐。順序輸送輕質(zhì)成品油的管道，沿線不需要加熱。在管內(nèi)順序輸送輕質(zhì)成品油的管道，沿線不需要加熱。在管內(nèi)油品流速不是很高的情況下，油品在管道中輸送一段距油品流速不是很高的情況下，油品在管道中輸送一段距離后，管內(nèi)油溫將等于管道埋深處的地溫。管道壓降計(jì)離后，管內(nèi)油溫將等于管道埋深處的地溫。管道壓降計(jì)算及泵站特性計(jì)算公式與等溫管道相同。對(duì)于流速比較算及泵站特性計(jì)算公式與等溫管道相同。對(duì)于流速

21、比較高的情況，必須對(duì)成品油管道沿線的摩擦溫升給予關(guān)注。高的情況，必須對(duì)成品油管道沿線的摩擦溫升給予關(guān)注。 四、順序輸送管道系統(tǒng)熱力特性與溫升四、順序輸送管道系統(tǒng)熱力特性與溫升當(dāng)輸送介質(zhì)為輕質(zhì)油品且流速大時(shí)，溫升現(xiàn)象明顯。油當(dāng)輸送介質(zhì)為輕質(zhì)油品且流速大時(shí)，溫升現(xiàn)象明顯。油品流動(dòng)的水力特性與物性、溫度密切相關(guān)，而溫度分布品流動(dòng)的水力特性與物性、溫度密切相關(guān)，而溫度分布又與流動(dòng)特性相關(guān)。因此，在成品油管道設(shè)計(jì)、運(yùn)行、又與流動(dòng)特性相關(guān)。因此，在成品油管道設(shè)計(jì)、運(yùn)行、管理和離線仿真中，應(yīng)正確反應(yīng)油品溫度變化的影響，管理和離線仿真中，應(yīng)正確反應(yīng)油品溫度變化的影響，這對(duì)判斷是否存在泄漏，正確跟蹤順序輸送過(guò)程

22、中的油這對(duì)判斷是否存在泄漏，正確跟蹤順序輸送過(guò)程中的油品界面也是十分必要的。品界面也是十分必要的。1、輸油管道中油流溫度升高的主要原因、輸油管道中油流溫度升高的主要原因(1)泵的攪拌溫升：泵的軸功率不可能全部轉(zhuǎn)化為油流的壓泵的攪拌溫升：泵的軸功率不可能全部轉(zhuǎn)化為油流的壓力能，有一部分要克服流體與泵間的摩擦而轉(zhuǎn)化為熱能，力能，有一部分要克服流體與泵間的摩擦而轉(zhuǎn)化為熱能，造成溫升；造成溫升；(2)壓縮溫升：油品經(jīng)過(guò)泵的壓縮也會(huì)產(chǎn)生溫升；壓縮溫升：油品經(jīng)過(guò)泵的壓縮也會(huì)產(chǎn)生溫升； (3)節(jié)流溫升：油品通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，一部分壓力損失會(huì)轉(zhuǎn)節(jié)流溫升：油品通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，一部分壓力損失會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，造成溫升；

23、化為熱能，造成溫升；(4)管道摩擦溫升：油品沿管道流動(dòng)過(guò)程中，會(huì)由于克服沿管道摩擦溫升：油品沿管道流動(dòng)過(guò)程中，會(huì)由于克服沿程和局部摩阻損失，使一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為油流內(nèi)能，程和局部摩阻損失，使一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為油流內(nèi)能，造成溫升。造成溫升。2、成品油管道溫度變化的計(jì)算、成品油管道溫度變化的計(jì)算成品油管道中通常會(huì)有多種油品同時(shí)流動(dòng)，再加上管成品油管道中通常會(huì)有多種油品同時(shí)流動(dòng)，再加上管道沿線的流量變化、混油界面移動(dòng)和混油長(zhǎng)度及體積道沿線的流量變化、混油界面移動(dòng)和混油長(zhǎng)度及體積的變化，使得準(zhǔn)確計(jì)算油品沿管道運(yùn)行時(shí)的溫升很困的變化，使得準(zhǔn)確計(jì)算油品沿管道運(yùn)行時(shí)的溫升很困難。實(shí)際成品油管道工藝計(jì)算中常常

24、是計(jì)算最冷月輸難。實(shí)際成品油管道工藝計(jì)算中常常是計(jì)算最冷月輸送重油送重油(如柴油如柴油)的沿程溫度變化、計(jì)算最熱月輸送輕油的沿程溫度變化、計(jì)算最熱月輸送輕油(如汽油如汽油)的沿程溫度變化。的沿程溫度變化。 (1)計(jì)算油品通過(guò)泵站的溫升，主要是泵內(nèi)損失轉(zhuǎn)化的熱能，計(jì)算油品通過(guò)泵站的溫升，主要是泵內(nèi)損失轉(zhuǎn)化的熱能，對(duì)于輕烴要考慮經(jīng)過(guò)泵壓縮而升高的油溫；對(duì)于輕烴要考慮經(jīng)過(guò)泵壓縮而升高的油溫；(2)計(jì)算油品在站間流動(dòng)時(shí)的摩擦溫升，管道中油流的摩擦計(jì)算油品在站間流動(dòng)時(shí)的摩擦溫升，管道中油流的摩擦溫升是壓力損失、液體的質(zhì)量流量、油品粘度和密度的溫升是壓力損失、液體的質(zhì)量流量、油品粘度和密度的函數(shù)；函數(shù)；(

25、3)計(jì)算站間管道向環(huán)境散熱的溫降，這與油品的溫度、土計(jì)算站間管道向環(huán)境散熱的溫降，這與油品的溫度、土壤溫度、管道的表面積、質(zhì)量流量、油品比熱和管道總?cè)罍囟?、管道的表面積、質(zhì)量流量、油品比熱和管道總傳熱系數(shù)等因素有關(guān)。傳熱系數(shù)等因素有關(guān)。 油品溫度變化可按以下步驟計(jì)算預(yù)測(cè)：油品溫度變化可按以下步驟計(jì)算預(yù)測(cè)： 若計(jì)算結(jié)果前兩項(xiàng)之和大于第三項(xiàng)，則管道的油溫將升若計(jì)算結(jié)果前兩項(xiàng)之和大于第三項(xiàng)，則管道的油溫將升高。例如：在高。例如：在1969年，科洛尼爾管道增加泵站的輸油功年，科洛尼爾管道增加泵站的輸油功率使管道輸油量達(dá)到每小時(shí)率使管道輸油量達(dá)到每小時(shí) 7631 m3。休斯頓至亞特蘭大。休斯頓至亞特蘭大

26、的管道上，輸量增加了的管道上，輸量增加了45，而所需輸油功率卻增加了，而所需輸油功率卻增加了185，溫升比，溫升比1967年增高了年增高了13.8。為此，設(shè)置了。為此，設(shè)置了4個(gè)油個(gè)油品冷卻站來(lái)解決此問(wèn)題。品冷卻站來(lái)解決此問(wèn)題。 3、成品油溫升的影響、成品油溫升的影響 成品油輸送過(guò)程中溫升造成如下影響：成品油輸送過(guò)程中溫升造成如下影響：(1) 增加油品蒸發(fā)損耗、降低油品質(zhì)量；增加油品蒸發(fā)損耗、降低油品質(zhì)量；(2) 熱應(yīng)力增大，使管道變形或由于承受過(guò)高的應(yīng)力而破裂；熱應(yīng)力增大，使管道變形或由于承受過(guò)高的應(yīng)力而破裂；(3) 輕質(zhì)油品抽吸時(shí)易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象輕質(zhì)油品抽吸時(shí)易發(fā)生汽蝕現(xiàn)象;(4) 油溫升高

27、后液體膨脹大于鋼管容積的增量，使混油段的實(shí)際界面與油溫升高后液體膨脹大于鋼管容積的增量，使混油段的實(shí)際界面與界面跟蹤計(jì)算值不同，這將使界面跟蹤預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)生偏差，界面跟蹤計(jì)算值不同，這將使界面跟蹤預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)生偏差，從而影響界面跟蹤的準(zhǔn)確性從而影響界面跟蹤的準(zhǔn)確性;(5) 在線計(jì)量油品時(shí)，若溫升使油品壓力低于油品的飽和蒸氣壓，則會(huì)在線計(jì)量油品時(shí)，若溫升使油品壓力低于油品的飽和蒸氣壓，則會(huì)產(chǎn)生氣泡，這將會(huì)使計(jì)量誤差增大產(chǎn)生氣泡，這將會(huì)使計(jì)量誤差增大;(6) 油品升溫使煤油、柴油、燃料油的粘度降低，因此，油品升溫使煤油、柴油、燃料油的粘度降低，因此，站間的摩阻也相對(duì)減小，這將縮小輸送燃料油

28、與輸送站間的摩阻也相對(duì)減小，這將縮小輸送燃料油與輸送汽油之間耗用動(dòng)力的差異。汽油之間耗用動(dòng)力的差異。(7) 如果管道中總有很多批次的燃料油，燃料油的溫度升如果管道中總有很多批次的燃料油，燃料油的溫度升高，較大地降低了油品的粘度，可以增加全線的輸量，高，較大地降低了油品的粘度，可以增加全線的輸量，這是油品溫度升高的有利方面。但對(duì)汽、柴等輕油，這是油品溫度升高的有利方面。但對(duì)汽、柴等輕油，粘度變化并不明顯，此項(xiàng)作用不大。粘度變化并不明顯，此項(xiàng)作用不大。 目前工藝設(shè)計(jì)時(shí)仍按等溫管路計(jì)算，但流速較高時(shí)應(yīng)目前工藝設(shè)計(jì)時(shí)仍按等溫管路計(jì)算，但流速較高時(shí)應(yīng)注意校核溫升情況。注意校核溫升情況。 五、成品油管道系

29、統(tǒng)水力特性五、成品油管道系統(tǒng)水力特性由于管道中有多種油品順序輸送，所以管道沿線流體的粘由于管道中有多種油品順序輸送，所以管道沿線流體的粘度和密度有較大的變化；在油品替換時(shí)，泵站特性和管道度和密度有較大的變化；在油品替換時(shí)，泵站特性和管道特性都會(huì)發(fā)生變化。泵站特性的變化是在油品交替的短時(shí)特性都會(huì)發(fā)生變化。泵站特性的變化是在油品交替的短時(shí)間內(nèi)完成的，而管道特性的變化需要經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間，它間內(nèi)完成的，而管道特性的變化需要經(jīng)歷較長(zhǎng)的時(shí)間，它隨管路中兩種或多種油品長(zhǎng)度的變化而改變。因此，在順隨管路中兩種或多種油品長(zhǎng)度的變化而改變。因此，在順序輸送管道運(yùn)行管理中，必須充分考慮它的特殊性。序輸送管道運(yùn)行管理

30、中，必須充分考慮它的特殊性。 1、水力不穩(wěn)定特性、水力不穩(wěn)定特性由于管道沿線有物性不同的油品及其混合物，各種油品及混油段的由于管道沿線有物性不同的油品及其混合物，各種油品及混油段的長(zhǎng)度和位置又隨時(shí)間而變，順序輸送時(shí)液流是不穩(wěn)定的，但不穩(wěn)定長(zhǎng)度和位置又隨時(shí)間而變，順序輸送時(shí)液流是不穩(wěn)定的，但不穩(wěn)定程度差別甚大。程度差別甚大?；煊瓦M(jìn)入首站的情況是混油進(jìn)入首站的情況是：由于首站的進(jìn)泵管線一般：由于首站的進(jìn)泵管線一般不長(zhǎng)，初始混油段很短，其內(nèi)油品濃度梯度很高，而泵壓正比于液不長(zhǎng)，初始混油段很短，其內(nèi)油品濃度梯度很高，而泵壓正比于液體的密度，變化是比較強(qiáng)烈的。這種壓力突變可能歷時(shí)幾十秒之久，體的密度，變

31、化是比較強(qiáng)烈的。這種壓力突變可能歷時(shí)幾十秒之久，然后趨于平穩(wěn)。然后趨于平穩(wěn)?；煊投蔚竭_(dá)中間泵站時(shí)混油段到達(dá)中間泵站時(shí)已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，其內(nèi)已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，其內(nèi)油品濃度梯度顯著降低，故泵壓的變化已趨平緩，一般不會(huì)發(fā)生明油品濃度梯度顯著降低，故泵壓的變化已趨平緩，一般不會(huì)發(fā)生明顯的壓力突變。顯的壓力突變?；煊投窝毓芫€移動(dòng)過(guò)程中混油段沿管線移動(dòng)過(guò)程中，由于摩阻和位能的變化，由于摩阻和位能的變化，流量和壓力也相應(yīng)發(fā)生變化，但一般相當(dāng)緩慢。流量和壓力也相應(yīng)發(fā)生變化，但一般相當(dāng)緩慢。因此，因此，按流動(dòng)不穩(wěn)定程度的不同按流動(dòng)不穩(wěn)定程度的不同，順序輸送過(guò)程可分為三個(gè)，順序輸送過(guò)程可分為三個(gè)區(qū)：突變區(qū)區(qū)：

32、突變區(qū)混油段經(jīng)過(guò)首站；漸變區(qū)混油段經(jīng)過(guò)首站；漸變區(qū)混油段經(jīng)過(guò)中間泵混油段經(jīng)過(guò)中間泵站；緩變區(qū)站；緩變區(qū)混油段沿管線移動(dòng)。混油段沿管線移動(dòng)。對(duì)于輸送多種油品的順序?qū)τ谳斔投喾N油品的順序輸送管道輸送管道，各泵站和各管段內(nèi)的油品往往不是同一種油品，各泵站和各管段內(nèi)的油品往往不是同一種油品，若用液柱表示泵站揚(yáng)程和管路的摩阻損失容易混淆若用液柱表示泵站揚(yáng)程和管路的摩阻損失容易混淆，故常采，故常采用流量用流量壓力之間的關(guān)系來(lái)分析順序輸送管道的水力特性，壓力之間的關(guān)系來(lái)分析順序輸送管道的水力特性，其變化過(guò)程可用圖形來(lái)描述，其變化過(guò)程可用圖形來(lái)描述，如圖所示。設(shè)有兩個(gè)泵站的管道如圖所示。設(shè)有兩個(gè)泵站的管道進(jìn)行

33、順序輸送，兩站的特性完全進(jìn)行順序輸送，兩站的特性完全相同，第二站設(shè)在管道的中央，相同，第二站設(shè)在管道的中央，輸送油品輸送油品A和和B，A油的密度和油的密度和粘度比粘度比B油低，不考慮高程的影油低，不考慮高程的影響。據(jù)此可繪出泵站和管線的響。據(jù)此可繪出泵站和管線的Q(流量流量) p(壓力壓力)特性曲線。各特性曲線。各條線的含義如下：條線的含義如下：pQ泵泵A泵泵A管管A管管A1234泵泵A泵泵泵泵泵泵管管A管管管管管管泵泵A+泵泵A：兩站都泵送：兩站都泵送A油時(shí)的泵站總特性油時(shí)的泵站總特性泵泵A+泵泵：一站泵送：一站泵送A油另一站泵送油另一站泵送B油時(shí)的泵站總特性油時(shí)的泵站總特性泵泵+泵泵：兩站

34、都泵送油時(shí)的泵站總特性：兩站都泵送油時(shí)的泵站總特性管管A+管管A：兩段管線都輸送：兩段管線都輸送A油時(shí)的管路總特性油時(shí)的管路總特性管管A+管管：一段輸送：一段輸送A油另一段輸送油另一段輸送B油時(shí)的管路總特性油時(shí)的管路總特性管管+管管：兩段都輸送：兩段都輸送B油時(shí)的管路總特性油時(shí)的管路總特性pQ泵泵A泵泵A管管A管管A1234泵泵A泵泵泵泵泵泵管管A管管管管管管管道輸送管道輸送A油時(shí)系統(tǒng)工作點(diǎn)在點(diǎn)，切換入油時(shí)系統(tǒng)工作點(diǎn)在點(diǎn)，切換入B油時(shí)發(fā)生突變，工作點(diǎn)突變油時(shí)發(fā)生突變，工作點(diǎn)突變到點(diǎn)附近，系統(tǒng)進(jìn)入突變區(qū)，沒(méi)有統(tǒng)一的工作點(diǎn)。待水力擾動(dòng)消失后，到點(diǎn)附近，系統(tǒng)進(jìn)入突變區(qū)，沒(méi)有統(tǒng)一的工作點(diǎn)。待水力擾動(dòng)消

35、失后，系統(tǒng)可認(rèn)為有了統(tǒng)一的工作點(diǎn)。隨著管內(nèi)油品的更迭，工作點(diǎn)由系統(tǒng)可認(rèn)為有了統(tǒng)一的工作點(diǎn)。隨著管內(nèi)油品的更迭，工作點(diǎn)由2點(diǎn)附近點(diǎn)附近沿著線沿著線“泵泵A+泵泵B”向左上方移動(dòng)?；煊瓦_(dá)到中間泵站后，泵壓開(kāi)始變化，向左上方移動(dòng)。混油達(dá)到中間泵站后，泵壓開(kāi)始變化，系統(tǒng)進(jìn)入漸變區(qū)，系統(tǒng)工作點(diǎn)由點(diǎn)右側(cè)附近漸變到系統(tǒng)進(jìn)入漸變區(qū)，系統(tǒng)工作點(diǎn)由點(diǎn)右側(cè)附近漸變到4點(diǎn)左側(cè)附近。混油點(diǎn)左側(cè)附近?；煊屯ㄟ^(guò)中間站后，系統(tǒng)工作點(diǎn)沿著線通過(guò)中間站后，系統(tǒng)工作點(diǎn)沿著線“泵泵B+泵泵B”繼續(xù)向左上方移動(dòng)。油品更繼續(xù)向左上方移動(dòng)。油品更換完畢后，系統(tǒng)工作點(diǎn)穩(wěn)定在換完畢后，系統(tǒng)工作點(diǎn)穩(wěn)定在5點(diǎn)。點(diǎn)。pQ泵泵A泵泵A管管A管管A1234泵泵A泵泵泵泵泵泵管管A管管管管管管pQ泵泵A泵泵A管管A管管A1234泵泵A泵泵泵泵泵泵管管A管管管管管管若是以若是以A油置換油置換B油，則工況的變化路徑是從油，則工況的變化路徑是從5突變到突變到6，再，再緩變到緩變到3左側(cè)左側(cè)，再漸變到