SPS在航煤管道事故分析及控制方案制定中的運用分析

摘 要 近年來隨著機場業(yè)務(wù)量的增長，管道運輸已經(jīng)成為大型干線機場航煤保障的重要方式。航煤作為飛機的血液，其保障能力將對民航事業(yè)產(chǎn)生重要的影響。本文針對某機場航煤管道，采用SPS軟件對航煤管道系統(tǒng)的事故工況進(jìn)行分析，提出合理的管道應(yīng)急預(yù)案。

關(guān)鍵詞 SPS;航煤管道;事故工況;應(yīng)急預(yù)案

引言

某機場航煤管道管徑DN250，全長約190km，管線直徑Φ273，設(shè)計壓力10MPA，輸送介質(zhì)為3號噴氣燃料（航空煤油），采用常溫輸送，管線起點高程701m，終點高程494m。本文采用SPS軟件，對管道正常輸送模式下的輸送工藝進(jìn)行事故工況模擬，通過對比輸送參數(shù)，確定合理的管道應(yīng)急預(yù)案。

1主要設(shè)計參數(shù)

1.1 油品數(shù)據(jù)

20攝氏度，0.101MPA下的密度、黏度及飽和蒸氣壓確定參數(shù)如下：密度：800 kg/m3;黏度：2.0mm2/s;飽和蒸氣壓：0.007MPA

1.2 管道數(shù)據(jù)

設(shè)計壓力：10MPA;管線直徑：Φ273;壁厚：8.8mm;管壁粗糙度：0.054mm

1.3 輸油泵數(shù)據(jù)

轉(zhuǎn)速：2980 r/min;功率：450kW;最佳效率點下的轉(zhuǎn)速：2980 r/min;最佳效率點下的功率：444.6kW;最佳效率點下的壓頭：477.4 m;最佳效率點下的流量：260m3/h

1.4 ESD閥數(shù)據(jù)

閥門承壓：10MPa;閥門行程時間：20～50s，取25s;閥門全開系數(shù)：4300m3/h-kpa.5

2工藝計算軟件

本工程管道工藝計算采用德國STONER公司的SPS（Stoner Pipeline Simulator）軟件進(jìn)行計算、模擬及分析的，該軟件是世界公認(rèn)的長距離輸油（輸氣）管道設(shè)計、計算以及全線自動化控制模擬的軟件。

3事故分析及控制方案制定

3.1 事故及水擊源匯總

本次針對典型的事故工況進(jìn)行分析，如下：

事故及水擊源列表

序號 事故源及水擊源 序號 事故源及水擊源

1 首站事故掉電 2 末站ESD閥門異常關(guān)閉

3.2 首站事故掉電

（1）水擊超前保護(hù)程序

若首站發(fā)生事故掉電，則雙泵同時停泵，經(jīng)水力分析，如下：

①保護(hù)邏輯：當(dāng)檢測到兩臺泵同時停泵時：至少等待430秒，關(guān)末站進(jìn)站閥門。②該保護(hù)邏輯可以保護(hù)管線安全。③至少等待430秒關(guān)末站進(jìn)站閥門，以防止末站超壓發(fā)生泄放。④檢測到停泵后，如果不做任何動作，管線不會產(chǎn)生超壓危險，只會造成管線局部不滿流情況。⑤該保護(hù)過程20分鐘達(dá)到穩(wěn)定，管線穩(wěn)定狀態(tài)如圖1：

⑥該過程穩(wěn)定狀態(tài)下，管線在115.5KM到117.5KM處發(fā)生不滿流，管線氣化率情況詳見下圖2：

過程中末站泄放為0，末站進(jìn)站閥前最高壓力為3.55MPA，穩(wěn)定后壓力為3.45MPa。

管線不滿流點壓力如下表：

不滿流點情況表

位置（km） 115.73 117.09 117.85 120.37 136.9

過程最低壓力（MPa） -0.082 -0.048 0.503 0.627 0.732

穩(wěn)定壓力（MPa） -0.082 -0.043 0.505 0.681 1.495

（2）事故后停輸再啟動

①啟輸操作：收到啟輸操作后：a.打開末站進(jìn)站閥門;b.確認(rèn)末站進(jìn)站閥門打開后，啟動1號泵;c.啟動1號泵后10秒，啟動2號泵。

②該過程60分鐘達(dá)到雙泵運行穩(wěn)定工況。

3.3 末站ESD閥門異常關(guān)閉

（1）水擊超前保護(hù)

①保護(hù)邏輯：當(dāng)檢測到末站ESD閥門離開全開位并保持2秒鐘后：停2號泵;停1號泵。

②該水擊保護(hù)邏輯可以保護(hù)管線安全。

③檢測到末站ESD閥門離開全開位并保持2秒鐘后，停泵動作最多等待360秒，否則末站ESD閥門處超壓。

④該過程15分鐘達(dá)到穩(wěn)定，管線穩(wěn)定狀態(tài)如下圖：

過程中末站泄放為0，末站ESD閥前最高壓力為5.121MPA，

穩(wěn)定后壓力為5.112MPa。

管線不滿流點壓力如下表：

不滿流點情況表

位置（km） 115.73 117.09 117.85 120.37 136.9

過程最低壓力（MPa） 0.314 0.821 1.499 1.550 1.376

穩(wěn)定壓力（MPa） 1.102 1.676 2.393 2.569 3.369

（2）停輸再啟動

①啟輸過程：

確認(rèn)啟輸后：

導(dǎo)通雙流末站站內(nèi)管線;

確認(rèn)末站管線完全導(dǎo)通后，緩慢手動打開末站ESD閥門;

確認(rèn)雙流末站ESD閥門打開后，啟動1號泵;

啟動1號泵后10秒，啟動2號泵;

啟動2號泵后，調(diào)節(jié)末站調(diào)壓閥進(jìn)站壓力至0.4MPa。

②由于在事故停輸后末站ESD閥門閥前壓力較大，全線啟輸前，如果不導(dǎo)通末站站內(nèi)流程，則在打開末站ESD閥門的一瞬間，可能會導(dǎo)致末站壓力瞬間超過站內(nèi)設(shè)備的承壓，并產(chǎn)生泄放，因此在打開末站ESD閥門前，建議先導(dǎo)通站內(nèi)流程，啟輸之后再調(diào)整末站調(diào)壓閥設(shè)定壓力。同時，在打開末站ESD閥門時，應(yīng)盡量選擇手動緩慢打開，緩解末站ESD閥門下游壓力瞬間超壓的情況。

③該過程20分鐘達(dá)到雙泵運行穩(wěn)定工況。

5結(jié)束語

本文經(jīng)水力模擬計算，對管道事故工況下的水力數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬，并提出了事故工況的保護(hù)邏輯以及停輸在啟動的處理措施。在管道的實際運行過程中，可以通過實際數(shù)據(jù)與理論結(jié)算數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式，對保護(hù)邏輯進(jìn)行修正，從而使得管道的事故工況應(yīng)急預(yù)案更加貼合運行工程，從而有效的指導(dǎo)生產(chǎn)。

作者簡介

靳健（1985-），男，甘肅玉門人;學(xué)歷：本科，現(xiàn)就職單位：中國航空油料有限責(zé)任公司西南公司，研究方向：民航供油工程建設(shè)及運營管理。