東海島-廉江段停輸后高點拉空原因分析

陳旺

摘要：針對東海島-廉江段停輸后出現的高點拉空現象，通過理論計算和現場數據分析，結合環境溫度和管道油品溫度，得出成品油管道停輸后油品溫度和環境溫度對管道壓力的影響程度，為成品油管道停輸保壓值計算提供理論依據。

關鍵詞：高點拉空;成品油管道;負壓氣化;壓力變化

成品油管道正常停輸后，會出現壓力持續降低的現象。如果停輸壓力不夠高，最終管道高點會出現油品氣化導致管道內上下游油品分離，出現液柱分離的現象，這種現象也就是我們常說的“高點拉空”。

“高點拉空”后上下游壓力變化趨勢不一致，不利于后續對于整段管道的壓力監控，現選取東海島-廉江段進行停輸后“高點拉空”的原因進行分析。也能為其他管段停輸保壓值提供一定的參考依據。

1、停輸后壓力變化趨勢

我選取了多次東海島-廉江段停輸后的壓力變化趨勢圖，如圖1-圖4所示。結合表2數據統計我們可以觀察到停輸后壓力變化明顯分為兩個階段。

第一階段，壓力降低速度明顯且下降幅度較大。一段時間后管道壓力到達某個拐點后進入第二個階段，此后壓力不再下降或者跟第一階段相比下降異常緩慢。

2、壓力降原因分析

2.1、溫度對油品體積的影響

由于東海島-廉江段是密閉埋地管道，常溫順序輸送。管段停輸后壓力持續降低的原因有兩個，油品泄露和管存油品溫度降低。

首先通過多次觀察和分析東海島-廉江段運行及停輸后SCADA壓力變化曲線，以及結合現場巡線情況排除掉油品泄露這一原因。

下面著重分析管存油品溫度降低引起壓力降低這一原因。

由于流體具有膨脹性的性質，在壓力不變的條件下，流體的體積會隨著溫度的變化而變化。用熱膨脹系數α表示：

α為熱膨脹系數，柴油熱膨脹系數一般取 0.0008/℃

成品油出罐時溫度最低時也是常溫，而經過泵及與管道摩擦后整體會略微升高。停輸前運行柴油溫度必定高于常溫。而停輸后由于東海島-廉江整條管道管存油品溫度高于地溫，隨著管道溫度逐漸降低為地溫，管道內油品體積也會隨著變小。管道停輸以后，管道內油品會與環境發生對流換熱， 停輸開始的時候尤為劇烈，因此停輸初期溫度下降較快，壓降也越大，到停輸后期，對流換熱效應逐漸減弱，壓降隨著溫降的減小而減小。

2.2、壓力變化與環境溫度的關系

流體具有的另一性質是壓縮性，他是指在溫度不變的條件下，流體的壓力會隨著體積的變化而變化。用體積壓縮系數β表示：

β為體積壓縮系數，柴油體積壓縮系數一般取5.5×10-10/Pa。

溫度變化同樣會使管道產生一定的徑向形變，徑向形變會改變管道內油品的壓力。用材料力學相關知識可算出管道徑向體積應變量

E為管道鋼材的彈性模量，取2*1011Pa;

D為管道內徑，m;

δ為管道壁厚，m;

μ為泊松系數，取0.3。

因為dV= dV1+dV徑

綜合上述公式可得

2.3、數據計算

東海島-廉江段管道參數如表1所示

代入公式（4）可以求得0.94Mpa/℃

即管道內溫度降低1℃，管道內壓力降低0.94Mpa。

3、總結

在上文提到的第一階段中，停輸后高點壓力始終高于管內成品油的飽和壓力，油品全部為液態。但隨著管內壓力跟隨溫降持續降低，高點壓力也降低至管內成品油的飽和蒸汽壓以下，此時高點成品油會氣化，也就是我們所稱的“高點拉空”。

“高點拉空”瞬間，管道內油品氣化，液態成品油會將氣化后的成品油壓縮，此時會造成管道內壓力出現小幅波動。而后高點壓力進入氣液兩相平衡狀態，氣態液態兩相體積不再變化，壓力不再變化。因此，管道壓力進入上文提到的第二階段，管道壓力不再下降或者跟第一階段相比下降異常緩慢。

防止高點拉空的原理及當管道溫度降低至環境溫度時，管道高點壓力仍然高于油品飽和蒸汽壓壓力。

東海島-廉江段拉空時進站壓力為0.432MPa，平均溫度差為8℃，溫差導致的壓降為7.52MPa，為了保證停輸后高點不拉空，停輸壓力廉江進站需保持在7.952MPa以上，此壓力已遠遠超出廉江進站泄壓值。故東海島-廉江段停輸后高點必定會拉空。

其他管段計算停輸保壓值時也可以按照此法補充溫降引起的壓降計算

參考文獻

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