日照-儀征原油管道運行研究

趙磊(中國石化管道儲運有限公司日照油庫，山東 日照 276800)

日照-儀征原油管道運行研究

趙磊(中國石化管道儲運有限公司日照油庫，山東 日照 276800)

本文利用達西公式、列賓宗公式并根據(jù)運行現(xiàn)狀，計算出日儀線不同開泵組合下的輸量、摩阻以及單耗；研究了額定工況下日儀線管輸過程中摩擦生熱的影響。

運行；摩阻；單耗；摩擦生熱

1 日照-儀征原油管道概況

日照-儀征原油管道始于山東省日照市嵐山區(qū)，止于江蘇省儀征市的儀征中轉(zhuǎn)油庫，途經(jīng)江蘇省連云港市贛榆縣、東海縣、宿遷市沭陽縣、淮安市淮陰區(qū)、清浦區(qū)、洪澤縣、盱眙縣、金湖縣、安徽省天長市和江蘇省揚州市。沿線共設(shè)日照站、東海站、淮安站、觀音站四個輸油站場，17個線路截斷閥室、9個陰極保護站，其中日照站、淮安站為熱泵站，東海站、觀音站為加熱站。

2 運行分析

2.1 長輸原油管道的工作特性

能量既不能消失，也不能創(chuàng)造，只能相互轉(zhuǎn)化，這就是能量守恒定律。長輸原油管道的能量損失通常分為熱能損失和機械能損失，無論熱能損失還是機械能損失都遵循能量守恒定律。在流體動力學中，機械能損失通常分為位能損失、壓能損失、動能損失和克服油流阻力的摩阻損失。伯努利方程式是工程上表達長輸原油管道表述機械能損失的重要方程式，也是能量守恒定律在流體動力學中的體現(xiàn)。[1]

z1、z2——比位能，或簡稱位置水頭，單位：m

p1、p2——比壓能，或簡稱壓強水頭，單位：m

在長輸原油管道中，通常將機械能損失簡化為位能損失和摩阻損失。長輸原油管道的摩阻損失包括兩部分，一是油流通過直管段所產(chǎn)生的摩阻損失h?，簡稱沿程摩阻；二是油流通過各種閥門、管件所產(chǎn)生的摩阻損失hζ，簡稱局部摩阻。長輸原油管道站間管路的摩阻損失主要是沿程摩阻，局部摩阻只占1%～2%。[2]本文僅討論沿程摩阻。

在工程上通常利用達西公式和列賓宗公式計算沿程摩阻。達西公式和列賓宗公式對層流和紊流都適用，達西公式僅是λ值不同，列賓宗公式僅是β和m值不同。本文計算選用達西公式。

h?——沿程摩阻損失，單位：m

λ——水力摩阻系數(shù)，流體在管路中的流態(tài)按雷諾數(shù)來劃分，在不同的流態(tài)區(qū)，水力摩阻系數(shù)與雷諾數(shù)和管壁粗糙度有關(guān)。

L——管線長度，單位：m

d——管道內(nèi)徑，單位：m

v——流速，單位：m/s

β—系數(shù)，

b—指數(shù)

υ--液流運動黏度，Pa·S

Q—液流體積流量，m3/s

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

取日儀線最常見輸送原油即凱薩杰：阿曼=3:1的混輸原油為研究對象。

表-1阿曼1：凱薩杰3混輸原油主要物性（密度=870.5kg/m3）

表-2地溫統(tǒng)計

表-3進出站溫度統(tǒng)計

2.3 各類工況下各站運行參數(shù)參考值

結(jié)合日儀線常輸原油的物性，通過工藝計算并根據(jù)實際運行參數(shù)對計算結(jié)果的修正，得出日常工況下日儀線各站的運行壓力參數(shù)參考值。

運行方式儀征(MPa）=罐位輸量（m3/h）首站出站(MPa）東海進出站(MPa）淮安進站(MPa）淮安出站(MPa）觀音進出站(MPa）首站兩大一小淮安兩大3500 5．4 3．6 1．4 5．2 2．9 0．02～0．2首站兩大淮安一大一小4．7 3000 3．0 1．1 4．0 2．1 0．02～0．2首站一大一小淮安一大3．8 2700 2．6 1．3 3．4 2．0 0．02～0．2首站一大淮安一大2500 3．0 0．02～0．2 0．7 1．7 3．1首站一大淮安一小2．1 1．2 2．0 2200 2．3 1．3 0．02～0．2 1800首站一大淮安越站3．2 2．6 3．0 1．9 1．8 1．1 0．02～0．2

由于日儀線部分連鎖保護定值是按照管線承壓能力而定，而目前日儀線運行遠未達到管線的承壓能力，因此日常工況的運行壓力參考值對于站隊巡檢、及時發(fā)現(xiàn)運行參數(shù)的異常具有實際的指導意義。同時，由于日儀線所輸原油品種較多，密度、粘度等存在差異，運行人員可根據(jù)管輸原油的變化，參考此表靈活掌握運行參數(shù)的變化趨勢。

2.4 摩擦生熱影響

日儀管線雖然目前采取的是常溫輸送工藝，在油品輸送過程中，原油的溫度受來油溫度、原油儲罐溫度、輸油量、地溫和季節(jié)等諸多因素的影響會出現(xiàn)溫度變化；管線各處的土壤溫度是不同的；同時，在站的出口處油溫高，油溫與周圍介質(zhì)的溫差大，溫降就快：在不同的季節(jié)，管道埋深處的土壤溫度T0不同，溫降情況也不同。冬季T0低時，溫降就快，盡管管線沿途各站輸送不加熱，但油品在實際輸送過程中存在熱量交換。

t1—管道起點油溫

t2—距起點L處油溫

t0—周圍介質(zhì)溫度，埋地管道取管中心埋深處自然地溫

G—油品的質(zhì)量流量，kg/s

k—管道總傳熱系數(shù)

a,b—參數(shù)，

由表-2與表-3可以看出，隨著距離日照站越來越遠，各站進出站溫度略有下降，但始終高于地溫。因此，對原油輸送過程中摩擦生熱的影響進行初步研究，是具有現(xiàn)實意義的，并且能為下一步增輸改造工程提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

取日儀線管道總傳熱系數(shù)平均值為1.85 W/(m2.℃)，額定工況下輸量2800m3/h=676.7 kg/s，D=0.914m，根據(jù)列賓宗公式計算得出i=0.00196

即在額定工況下，所輸原油為凱薩杰：阿曼=3:1的混輸原油時，摩擦熱對沿程溫降的影響為2.45℃。

[1]張也影.流體力學[M].高等教育出版社.1988：165-169.

[2]楊筱蘅，張國忠.輸油管道設(shè)計與管理[M].石油大學出版社.1996：22-27.

[3]李波，吳疆，王平化.數(shù)字管道技術(shù)在我國油氣管道的應(yīng)用[J].油氣儲運2009，（6）：28.

[4]黃春芳.石油管道輸送技術(shù)[M].北京:中國石化出版社, 2008.