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        高寒地區(qū)原油儲(chǔ)罐保溫材料時(shí)效性測(cè)試與分析

        2015-12-20 01:04:39楊林大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司
        石油石化節(jié)能 2015年7期
        關(guān)鍵詞:罐壁熱流保溫材料

        楊林(大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司)

        高寒地區(qū)原油儲(chǔ)罐保溫材料時(shí)效性測(cè)試與分析

        楊林(大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司)

        保溫材料對(duì)高寒地區(qū)原油儲(chǔ)罐的維溫起到了至關(guān)重要的作用,通過制定合理的測(cè)試方案和測(cè)試位置,對(duì)罐壁表面溫度、熱流密度、環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果分析表明,隨著儲(chǔ)罐使用年限的增加,儲(chǔ)罐罐壁保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)增大,罐體保溫材料保溫性能下降,但衰減速率隨使用年限的增加而減慢,在儲(chǔ)罐保溫材料的長期使用過程中需要定期對(duì)保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè),并及時(shí)修復(fù)保溫結(jié)構(gòu)缺陷,可有效提高儲(chǔ)罐的保溫性能,保障原油儲(chǔ)罐在冬季的安全生產(chǎn)運(yùn)行。

        原油儲(chǔ)罐 保溫材料 導(dǎo)熱系數(shù) 時(shí)效性

        大慶油田地處北方高寒地區(qū),冬季最低氣溫可達(dá)到-35℃,惡劣的環(huán)境條件對(duì)原油儲(chǔ)罐在低溫條件下的生產(chǎn)運(yùn)行管理提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。原油儲(chǔ)罐保溫材料對(duì)儲(chǔ)罐的維溫起到了關(guān)鍵作用,為了掌握儲(chǔ)罐保溫材料隨時(shí)間的變化規(guī)律,保障原油儲(chǔ)罐在冬季的安全生產(chǎn)運(yùn)行,開展了一系列的測(cè)試和分析。

        1 測(cè)試內(nèi)容及方法

        1)采用表面溫度法對(duì)罐壁外表面不同位置的表面溫度、環(huán)境溫度和風(fēng)速進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算保溫結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù),由于儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,夜間測(cè)試的安全性較差,因此,選擇陰天進(jìn)行測(cè)試。

        2)測(cè)試時(shí),將被測(cè)儲(chǔ)罐劃分為多個(gè)測(cè)試區(qū)域,每個(gè)區(qū)域內(nèi)按照一定規(guī)律布置測(cè)點(diǎn)。為保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性,同時(shí)兼顧測(cè)試效率,在選擇測(cè)點(diǎn)時(shí),既選擇有代表性的位置,又要盡可能地多布置,當(dāng)局部測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)較大的變化梯度或異常變化時(shí),考慮對(duì)測(cè)試位置進(jìn)行加密布點(diǎn)。

        3)表面熱流密度測(cè)試。采用便攜式熱流計(jì)測(cè)定結(jié)構(gòu)表面熱流,測(cè)試時(shí),用雙面膠將儀器的測(cè)頭直接貼附在測(cè)點(diǎn)表面,并保持與結(jié)構(gòu)表面有良好的接觸,以減小接觸熱阻。測(cè)點(diǎn)安裝后,結(jié)構(gòu)表面對(duì)外散失的熱流垂直通過測(cè)頭,經(jīng)過一段非穩(wěn)態(tài)傳熱,讀數(shù)測(cè)得的熱流即為保溫結(jié)構(gòu)表面熱流密度。

        4)保溫結(jié)構(gòu)表面溫度測(cè)試。表面溫度測(cè)試采用HH314A型表面溫度計(jì),根據(jù)測(cè)試表面不同采用不同的測(cè)溫探頭。

        5)保溫層厚度測(cè)試。按實(shí)際測(cè)試條件在測(cè)試區(qū)域內(nèi)選擇多個(gè)具有代表性的位置,分別測(cè)試保溫層厚度,取平均值作為該區(qū)域的保溫層厚度,或可查找儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)圖紙確定。

        6)環(huán)境溫度和風(fēng)速測(cè)試。風(fēng)速與環(huán)境溫度應(yīng)在被測(cè)位置附近,距離儲(chǔ)罐1 m處同時(shí)測(cè)定。風(fēng)速測(cè)定采用ZRQF系列智能風(fēng)速儀,為了保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性,每測(cè)點(diǎn)均測(cè)量三次取平均值。環(huán)境溫度選用HH314A型表面溫度計(jì)測(cè)定,并與風(fēng)速測(cè)試同步讀數(shù)。

        2 測(cè)溫點(diǎn)布置

        首先將被測(cè)結(jié)構(gòu)劃分為多個(gè)區(qū)域,在給定區(qū)域內(nèi)按照一定方式布置測(cè)點(diǎn),由測(cè)點(diǎn)結(jié)果計(jì)算所測(cè)區(qū)域的平均值,按照不同區(qū)域面積加權(quán)的方法最終計(jì)算出罐壁表面的平均表面溫度和平均熱流密度,具體測(cè)點(diǎn)布置方式如下:

        在罐底到液位范圍內(nèi),每隔2 m高度劃分一個(gè)測(cè)試區(qū)域,對(duì)于不足2 m部分也同樣作為測(cè)試區(qū)域,布置測(cè)試點(diǎn),距離罐底2 m區(qū)域內(nèi),沿罐壁周向等間隔、軸向等間距地布置多個(gè)測(cè)試點(diǎn),2 m以上區(qū)域,受測(cè)試條件限制,只沿儲(chǔ)罐盤梯所在位置及其附近位置布置測(cè)試點(diǎn),見圖1、圖2。

        圖1 罐壁軸向測(cè)點(diǎn)分布

        圖2 罐壁周向測(cè)點(diǎn)分布

        3 測(cè)試結(jié)果與時(shí)效性分析

        為了對(duì)儲(chǔ)罐保溫材料的時(shí)效性進(jìn)行分析,選取不同運(yùn)行時(shí)間的3座儲(chǔ)罐,分別對(duì)儲(chǔ)罐的保溫性能進(jìn)行測(cè)試,按照上述測(cè)試點(diǎn)布置,每座儲(chǔ)罐確定了20個(gè)測(cè)試點(diǎn),測(cè)試內(nèi)容包括罐壁表面溫度、熱流密度、環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速,同時(shí)記錄罐內(nèi)原油的溫度,具體測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。

        表1 大慶油田某油庫儲(chǔ)油罐測(cè)試結(jié)果

        通過對(duì)比計(jì)算數(shù)據(jù),可以得到罐體平均保溫性能隨使用年限的變化規(guī)律,即保溫材料時(shí)效性變化曲線,見圖3。

        4 結(jié)論

        1)隨儲(chǔ)罐使用年限增加,儲(chǔ)罐罐壁保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)增大,罐體保溫材料保溫性能下降。這一方面是因?yàn)楸亟Y(jié)構(gòu)隨使用年限的增加,造成保溫結(jié)構(gòu)的破損、質(zhì)量下降,保溫性能減弱;另一方面隨使用年限增加,環(huán)境條件變化導(dǎo)致的降水、降雪等增大了保溫材料的含水率,導(dǎo)致保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)增大,導(dǎo)熱性能增強(qiáng),保溫性能減弱。

        圖3 儲(chǔ)罐保溫材料時(shí)效性曲線

        2)根據(jù)保溫性能測(cè)試數(shù)據(jù),隨儲(chǔ)罐保溫材料使用年限增加,保溫結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)的變化率減小,說明該保溫性能的衰減速率隨使用年限的增加而減小,即使用初期,保溫材料保溫性能衰減較快,隨使用年限增加,保溫性能導(dǎo)熱系數(shù)增大速率減慢。

        3)在儲(chǔ)罐保溫材料的長期使用過程中,定期對(duì)保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè),及時(shí)對(duì)保溫結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行修復(fù),嚴(yán)重時(shí)更換儲(chǔ)罐的保溫材料,有效提高儲(chǔ)罐的保溫性能,減緩因使用年限增加造成的罐體保溫性能衰減。

        10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.022

        2015-05-07)

        楊林,工程師,2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院(油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)),2012年研究生畢業(yè)于東北石油大學(xué)(油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)),從事科技管理工作,E-mail:dqyl@petrochina.com.cn,地址:黑龍江省大慶市薩爾圖區(qū)奔二村大慶油田儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司技術(shù)發(fā)展部,146345。

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