原油的運輸有公路、鐵路、水路和管道輸送這四種方式。由于與其他幾種相比,高粘度油泵管道輸送有其特點(diǎn)和突出的優(yōu)越性,使管道輸送成為運輸原油及其產(chǎn)品的理想方式。
一、高粘度油泵輸油管道的日常運行管理
密閉輸送的長(cháng)輸管道,任何一個(gè)輸油站或或者站間管道的工況發(fā)生變化都會(huì )影響到全線(xiàn)。以“旁接油罐”方式運行的管道,為全線(xiàn)均衡,各站間需要維持基本相同的流量。為了協(xié)調全線(xiàn)工況, 平穩輸油,運行中實(shí)行調度管理制,統一指揮全線(xiàn)運行。
各級調度員和管理人員 了解系統和設備的特點(diǎn),了解各種客觀(guān)條件變化的規律及其對運行工況的影響,才能維持管道的 經(jīng)濟運行。
這里主要分析討論熱油管道的運行管理情況。
二、高粘度油泵熱油管道的運行管理
1.熱油管道的工作特性
對于管徑、長(cháng)度、高差、地溫及所輸油品物性等條件固定的熱油管道,在運行中,其摩阻與輸量間的變化關(guān)系隨管道熱力工況而不同。
對于兩個(gè)加熱站間的管道,在某一輸量下,其摩阻的大小隨溫度條件而不同,故計算各不同輸量下的摩阻時(shí), 規定其熱力條件,則其管路工作特性才有確定的意義。一般有三種工況:
?、倨瘘c(diǎn)出站溫度 ;②終點(diǎn)進(jìn)站溫度 ;③在不同輸量下均按其相應的經(jīng)濟進(jìn)出站溫度運行。在不同工況下,其管路工作特性的變化趨勢不同。
在實(shí)際生產(chǎn)中為了便于運行管理,常采取規定出站油溫的運行方式,當流態(tài)為層流時(shí),以這種方式運行的熱油管道將可能出現不穩定的工況, 特別注意。
熱油管道不穩定工作的實(shí)質(zhì)是當流量降低時(shí),管道摩阻損失的增大與泵站輸出壓力的不平衡,會(huì )造成流量進(jìn)一步降低以求得壓力平衡的惡性循環(huán)。管道進(jìn)入不穩定工作區則表現為管道流量不斷減小、壓力持續上升, 后導致管道 停輸。熱油管道是否出現不穩定區,主要取決于油品的粘溫特性和熱力條件。熱力因素主要包括流態(tài)、地溫、出站溫度、加熱站間距、管道總傳熱系數等。
防止管道進(jìn)入不穩定工作區的措施主要有兩種:①增大閥門(mén)開(kāi)度,減少節流或啟用備用泵、調高泵轉速等措施,使泵站輸出壓力與管道的摩阻損失平衡,增大輸出壓力可以使流量增加,工作點(diǎn)右移,工況恢復正常;②提高出站溫度,以減少管道摩阻損失。
2.易凝、高粘原油流變特性對管道運行 的影響
易凝、高粘原油多采用加熱輸送。在加熱輸送管道低輸量運行中,當外界環(huán)境條件變化或運行工藝參數不恰當時(shí),可能出現初凝停流事故。管道輸量要大于熱力條件允許的 小輸量,輸量低于這一低限時(shí), 采取相應措施才能管道的 運行。停輸時(shí)間過(guò)長(cháng)將使管內原油冷凝而導致再啟動(dòng)困難,可能釀成凝管事故。
凝管事故是惡性重大事故。它不僅會(huì )造成管道停輸,而且往往處理困難。處理凝管事故除了造成排放原油、搶險費用、管道停輸等直接經(jīng)濟損失外,還會(huì )污染環(huán)境,并影響上、下游的油田、石化企業(yè)的生產(chǎn),造成巨大的間接損失和不良的社會(huì )影響。
加熱輸送管道的凝管事故比較容易發(fā)生在以下情形:
?、俟艿澜Y蠟層較厚,在較低輸量和較低油溫下運行時(shí);
?、谕懂a(chǎn)初期油源不落實(shí),投產(chǎn)后輸量達不到管道允許 低輸量;
?、垡蚴鹿释]敃r(shí)間過(guò)長(cháng),油溫降低過(guò)多,管道無(wú)法正常再啟動(dòng)。
3.熱油管道溫降的影響因素
長(cháng)距離熱油管道從投產(chǎn)開(kāi)始,在長(cháng)年的生產(chǎn)過(guò)程中 了解各種客觀(guān)條件的變化規律,及其對運行工況的影響,以掌握生產(chǎn)的主動(dòng)權。影響因素主要包括:
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?、圻\行參數變化對土壤溫度場(chǎng)的影響
由于輸量或加熱溫度的改變,氣溫的急劇變化,降雨而引起土壤溫度的變化或地下水的滲流等,都會(huì )使熱管路周?chē)耐寥罍囟葓?chǎng)發(fā)生緩慢的變化,反映在運行參數上就是反算K值的波動(dòng)。嚴格地說(shuō),埋地熱油管的熱力工況總是處于不穩定的動(dòng)態(tài)平衡之中,因此在分析熱管道溫降情況的改變時(shí), 著(zhù)眼于管周?chē)寥罍囟葓?chǎng)的變化。由于土壤的熱容量大,溫度場(chǎng)的調整過(guò)程比較緩慢,熱管道的溫降按理應按非穩定傳熱計算。
三、高粘度油泵熱油管道的優(yōu)化運行
長(cháng)輸管道的輸量大、運輸距離長(cháng)、全年連續運行,耗電和耗油量很大。運行方案是否合理,對輸油成本的影響很大。僅是用作加熱爐燃料的原油就占到總輸量的0.25%~0.35%輸量低的管道,油耗 高。
為降低管道運行能耗,除了對管道系統的設備、流程和輸送工藝等進(jìn)行技術(shù)改造外,另一途徑就是在現有系統上實(shí)現優(yōu)化運行,即通過(guò)運行參數,使系統能耗 低。熱油管道的運行能耗包括加熱原油所需的燃料消耗和電力消耗兩種,在熱油管道優(yōu)化運行研究和實(shí)踐中一般都采用總能耗費用作為評價(jià)標準。
高粘度油泵熱油管道優(yōu)化運行研究表明,在較低輸量下, 優(yōu)進(jìn)站溫度就是 運行允許進(jìn)站溫度的下限。而在接近設計輸量時(shí),隨著(zhù)輸量的增大, 優(yōu)進(jìn)站溫度明顯上升,這是由于滿(mǎn)輸量運行管道的電能消耗在總能耗中所占比例較大,提高管輸原油的平均溫度雖然增加了燃料油消耗,但由于原油粘度降低,可以較顯著(zhù)的降低管輸摩阻,從而節省電能。當然, 優(yōu)進(jìn)站溫度還與油、電比價(jià)有關(guān)。
四、高粘度油泵輸油管道的 管理
在社會(huì )日益重視 和環(huán)境保護的背景下,油氣管道系統的 受到了 為廣泛的關(guān)注。這些管道一旦泄漏或發(fā)生火災爆炸事故,將產(chǎn)生重大的損失和惡劣的影響。當前形勢下,油氣管道 的重要性和緊迫性 為突出。增強 生產(chǎn)意識,提高 管理水平,油氣管道的 運營(yíng),是擺在我國儲運工程技術(shù)人員和管理人員面前的重要任務(wù)。