基于計算機網絡技術的輸油參數優化

唐山工業職業技術學院

基于計算機網絡技術的輸油參數優化

楊進釗唐山工業職業技術學院

輸油系統各項運行參數對管道安全運行至關重要，在理論上和實際操作過程中，對輸油參數變化需要進行深入細致的研究。將計算機網絡技術應用在原油管道輸油過程中，可以實時監控輸油過程中輸油參數的變化情況，及時、準確地掌握輸油管道首末端壓力變化、溫度變化、油流量及地溫變化趨勢，根據各項輸油參數變化情況，能夠對其及時進行調整。

輸油管道；監控系統；軟件；輸油參數；優化

在原油輸送過程中，由于沿程能量的消耗帶來了高額的能源浪費，據統計，消耗的能量約占所輸送原油的1%～3%。針對輸油管線每個環節工藝參數進行合理的設計，優化管線設備運行組合結構，才能從根本上降低運輸費用，管道輸油工藝才能更加經濟、有效地運行。

據研究報道，輸油管道內油溫安全范圍在原油凝點以上30℃與原油初餾點以下10℃之間，隨著季節的變化和管道地溫的變化引起原油凝點的變化，導致輸油管道端點輸油參數反饋到調控中心失真。在實際原油輸送過程中，當輸油溫度高于最佳輸油溫度時，熱量會通過管道散失出去，不僅造成熱量的損失，而且會降低輸油效率。為此，將計算機網絡技術應用到輸油管線參數實時優化設計中，對輸油管道監控，及時優化輸油參數，使輸油供給的能量得到充分利用而不產生浪費，最終提高輸油效率。

1 輸油參數理論與計算

1.1輸油系統效率理論計算

原油從啟輸站至中間站、目的地的輸送過程中，會經過不同的加熱站、加壓站、熱泵站等，各站提供的熱能及動力能的利用程度(不包括加熱爐效率、電機效率、泵效、管網效率)直接影響輸油效率。為了提高輸油系統效率，應該定量找出影響輸油效率的因素，通過下面的輸油效率計算公式可以很清晰地識別各個環節影響效率因素。

1.2管內原油散熱量與油溫關系

管道表面平均散熱量計算公式為通過管道軸向溫降公式可以計算得到啟輸站管道溫度t1

2 應用網絡技術優化參數

2.1管道的實時監控

利用計算機網絡技術，實現輸油管道實時監控，不僅可以實時采集各端點壓力、溫度、流量等輸油參數數據，經過計算機中雙向微波將輸油參數數據反饋在調控中心，工作人員還可以在屏幕上清晰地觀察到原油在管道中輸送流量、壓力和溫度變化情況，可視化監控運行指標參數，當輸油參數出現反常變化時，可以及時地找出問題所在。

2.2地溫采集

采取W5100WK無線數據采集儀進行地溫采集，能夠準確采集到管道所處位置地溫，并進行保存、顯示出來。

2.3優化輸油參數程序及輸油參數優化步驟

通過計算機優化輸油參數程序，實現原油管道中輸油參數（原油凝點、密度、比熱、輸油量、地溫、管徑、收油溫度、管道壓力及管道壓頭總損失等）的優化調整，優化程序如圖1所示。

輸油參數優化步驟如下:

（1）通過計算機網絡自動采集系統，實時采集輸油量、地溫、管徑、收油溫度、管道壓力及管道壓頭總損失。由現場操作人員鍵入原油凝點、密度、比熱。

（2）平均溫度t0由計算機系統自動計算獲取。

（3）現場操作人員通過輸入平均溫度t0下的黏度來計算Re，判斷原油流態；通過對應流體狀態下沿程摩阻損失（h）公式計算摩阻損失。

圖1 管道輸油參數優化程序

（4）實測ΔZ（首末端位差）和hj（局部摩阻損失），通過hj+ΔZ=H-h公式來計算管道總壓頭損失H。

（5）現場操作人員根據實際原油凝點，合理設定符合輸油工藝的收油溫度t2，一般設置的t2取凝點加3℃。

（6）通過計算機內部程序，自動計算啟輸溫度t1。

（7）計算機自動將t1與經驗值tj進行比較，當啟輸溫度t1＜tj時，返回到上一層，重復步驟（5），增加t2，直到t1≥tj為止；當啟輸溫度t1≥tj時，則進行步驟（2）、（3），計算管道總壓頭損失H1。

（8）計算機自動比較計算得到的管道總壓頭損失H1與安全輸油壓力或泵揚程，當H1小于泵揚程或者安全輸油壓力時，上述輸油參數對于輸油工藝是合適的，現場管理人員將選取此組輸油參數進行。現場管理人員隨時可視化觀察各項輸油參數運行變化情況，并與計算值進行對比，看是否相符。當H1大于泵揚程或者安全輸油壓力時，直接返回步驟（5），增加t2，再進行（6）、（7）、（8）步驟操作；當H1小于泵揚程或安全輸油壓力時，結束此項操作，自動進行下一步驟。

（9）根據計算機自動在線監控功能，一旦發生輸油溫度變化，將自動優化輸油線路上的各項參數，選出適合管道輸油最佳輸油參數，并進行相應調整，確保管道高效合理運行。

2.4優化輸油參數應注意的問題

（1）對管道總傳熱系數K的調整。一般在一個季節里，正常情況下土壤溫度和原油的凝點變化較小，可以忽略，這說明在同一個季節管道總傳熱系數K變化較小。在輸入合適的輸油溫度情況下，一般可以保持同一K值一段時間。一旦土壤溫度和原油凝點因長距離、長時間累計效應，而發生較大變化，應及時對K值進行優化調整。

（2）在輸油過程中，啟輸溫度會隨著管道傳熱效應散失而降低，此時輸油壓力和原油黏度隨之增加，因此在重新選取最佳輸油溫度時，應重視輸油壓力對管道運輸的影響。

（3）對輸油溫度的調整和輸油管道溫度場的建立均需要較長時間，這段時間應及時注意輸油參數的變化，出現異常變化及時做出調整。

（4）現場操作人員及管理人員應盡早學會觀察輸油參數變化趨勢，出現異常變化時能及時判斷出問題所在并采取相應的預案，確保輸油管道安全、經濟運行。

3 結論

輸油系統各項運行參數對管道安全運行至關重要，在理論上和實際操作過程中，對輸油參數變化需要進行深入細致的研究。將計算機網絡技術應用在原油管道輸油過程中，可以實時監控輸油過程中輸油參數的變化情況，及時、準確地掌握輸油管道首末端壓力變化、溫度變化、油流量及地溫變化趨勢，根據各項輸油參數變化情況，能夠對其及時進行調整。管道埋藏地地溫的變化會隨著季節的變化而變化，相應會改變原油凝點和黏度，此時，計算機網絡技術會根據實際變化趨勢合理優化出一套最佳輸油參數，確保輸油管道高效安全運行，降低安全隱患，提高工作效率。與此同時，在計算機實時監控系統的基礎上，可以配置不同的輔助功能軟件，輔助判斷輸油管道是否有泄漏發生，及時準確定位并給出相應處理預案。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.009