原油顺序输送管道安全停输时间研究

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1、石油机械2010年第38卷第5期CHINAPETR0LEUMMACHINERY专题研究原油顺序输送管道安全停输时间研究周诗岽吴志敏吴明王树立赵会军(1．江苏工业学院油气储运技术省重点实验室2．辽宁石油化工大学储运与建筑工程学院)摘要针对原油差温顺序输送工艺，建立了原油顺序输送管道安全停输时间计算模型，利用有限差分法对停输模型和再启动模型进行离散化，采用迭代法计算最小安全停输时间。以原油管道顺序输送大庆油和俄罗斯油为例，分别探讨混油界面位置、油品输量、油品输送温度和油品输送顺序对安全停输时间的影响。研究结果表明，大庆油顶俄油的停输时间长于俄油顶大庆油的停输时间；混油界面离出站点越远，停输时间越

2、短；油品输送温度越高，停输时间越长；油品输量越大，停输时间越长。关键词原油顺序输送停输时间数学模型动阶段，管道内任意断面处油品的温度均不低于油0引言品最低安全温度，再启动后，油品的进站温度均不低于该油品的最低安全输送温度。考虑到原油顺序目前，我国进口原油量逐年增多，由于进口原输送过程为一非稳态过程，笔者提出的管道安全停油油品物性较好，可实现常温输送，而国产原油凝输时间计算模型由管道停输计算模型和再启动计算固点较高，需要加热输送，国产原油与进口原油的模型构成。顺序输送是一个冷原油差温顺序输送过程¨。在原油差温顺序输送过程中，受出站温度交替变化的1建立数学模型影响，管道沿线的油流温度、土壤温度场

3、及其蓄热量始终处于交变状态，原油进站温度具有一定幅度在建立模型的过程中，假设前后输送的2种油的周期性波动。因此，原油差温顺序输送管道的安品界面为一平面，2种油品之间无质量交换。管道全停输时间与停输初始时刻管道温度场尤其是土壤被无限大的土壤包围，紧靠管壁的土壤受管道加热蓄热量有关，即使在同一工况下，停输时机不同也升温，距管壁越远，温度越低，在热影响半径外，可能导致管道的安全停输时间不同。合理确定冷热土壤温度等于管道埋深处地温。原油交替输送过程的安全停输时间，对制定再启动1．1管道停输计算模型方案和停输检修计划具有重要的指导意义。对于输原油液相传导方程：送单一油品的管道来说，安全停输时间是保证管

4、道d=P￡C(＼0厂+。一10OTrt)+’停输后终点处油温不低于油品凝固点。对于顺序输送不同种类油品的管道，已不能采用停输后终AL1a，、点处油温不低于油品凝固点这一原则来计算其安全PC￡rO0停输时间。式中A——油品导热系数，W／(m·K)；对于顺序输送不同种类油品的管道，管道安全JD￡——油品密度，kg／m；停输时问是指在该停输时间下，管道能够安全再启C——油品比热容，J／(kg·K)；动，且无论管道内油品处于停输温降阶段还是再启——油品温度，℃。$基金项目：江苏省油气储运重点实验室资助项目“管道输送与泄漏检测技术研究”(CyO805)；辽宁省教育厅基金项目“东北管网中国大庆．俄罗斯混

5、输原油安全优化运行技术”(2007T104)。一l2一石油机械2010年第38卷第5期原油固相传导方程：其他方程同管道停输时的式(2)～式(7)。Ot=PsCs(＼ar+。rOr)／+2数学模型求解2孥O02＼一／对于管道停输和再启动方程，使用有限差分PsCsr法，把热传导偏微分方程转化为差分方程。对于管式中ps——蜡密度，kg／m；道安全停输的计算，采用迭代法计算最小停输时C——蜡比热容，J／(kg·K)；间。计算步骤如下：A——蜡导热系数，W／(m·K)；(1)计算管道出口处油品流到下一站进口需——结蜡层处温度，℃。要的时间t。一⋯=L／v(再启动模拟计算的最长时土壤热影响区域方程：间)

6、，令管道停输时间t。：0，保存管道停输前的OTc一Ot：f+1+各个截面的温度场。PGCG＼ar。rOr／(2)停输时间t=t+tlo】⋯。(3)调用管道停输温降计算程序，停输时间P惫GCcr2a㈩为tp。式中A——土壤导热系数，w／(m·K)；(4)t。=0。P——土壤密度，kg／m；(5)t=t。+tC——土壤比热容，J／(kg·K)；一帅。(6)调用再启动计算程序，再启动计算时间为——热影响区土壤温度，℃。t。。在再启动计算过程中，判断大庆油在各个截面油流和结蜡层的边界条件：的温度是否高于其凝固点，如果所有大庆油温度均A乱j㈩高于其凝固点，转步骤(7)，否则转步骤(9)。(7)如果t。

7、>t转步骤(8)，否则转式中——自然对流区半径，m。步骤(5)。结蜡层和土壤热影响区的边界条件：(8)将保存的管道停输前的各个截面的温度As裂A乳㈩场赋给管道各个截面，转步骤(2)。(9)管道安全停输时间为t。⋯=t一式中——管道半径，m。t，计算结束。土壤与大气的边界条件：其中，是管道长度，m；t⋯是管道安全Af：(一)(6)停输时间，s；t是停输时间迭代步长，S；t是停输计算时间，S；t，是再启动计算时间