楊林（大慶油田有限責(zé)任公司儲運銷售分公司）

高寒地區(qū)原油儲罐保溫材料時效性測試與分析

楊林（大慶油田有限責(zé)任公司儲運銷售分公司）

保溫材料對高寒地區(qū)原油儲罐的維溫起到了至關(guān)重要的作用，通過制定合理的測試方案和測試位置，對罐壁表面溫度、熱流密度、環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速進行了測試。測試結(jié)果分析表明，隨著儲罐使用年限的增加，儲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，在儲罐保溫材料的長期使用過程中需要定期對保溫結(jié)構(gòu)進行檢測，并及時修復(fù)保溫結(jié)構(gòu)缺陷，可有效提高儲罐的保溫性能，保障原油儲罐在冬季的安全生產(chǎn)運行。

原油儲罐 保溫材料 導(dǎo)熱系數(shù) 時效性

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

1 測試內(nèi)容及方法

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

2）測試時，將被測儲罐劃分為多個測試區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)按照一定規(guī)律布置測點。為保證測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時兼顧測試效率，在選擇測點時，既選擇有代表性的位置，又要盡可能地多布置，當(dāng)局部測試結(jié)果出現(xiàn)較大的變化梯度或異常變化時，考慮對測試位置進行加密布點。

3）表面熱流密度測試。采用便攜式熱流計測定結(jié)構(gòu)表面熱流，測試時，用雙面膠將儀器的測頭直接貼附在測點表面，并保持與結(jié)構(gòu)表面有良好的接觸，以減小接觸熱阻。測點安裝后，結(jié)構(gòu)表面對外散失的熱流垂直通過測頭，經(jīng)過一段非穩(wěn)態(tài)傳熱，讀數(shù)測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)表面溫度測試。表面溫度測試采用HH314A型表面溫度計，根據(jù)測試表面不同采用不同的測溫探頭。

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

6）環(huán)境溫度和風(fēng)速測試。風(fēng)速與環(huán)境溫度應(yīng)在被測位置附近，距離儲罐1 m處同時測定。風(fēng)速測定采用ZRQF系列智能風(fēng)速儀，為了保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，每測點均測量三次取平均值。環(huán)境溫度選用HH314A型表面溫度計測定，并與風(fēng)速測試同步讀數(shù)。

2 測溫點布置

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

在罐底到液位范圍內(nèi)，每隔2 m高度劃分一個測試區(qū)域，對于不足2 m部分也同樣作為測試區(qū)域，布置測試點，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測試點，2 m以上區(qū)域，受測試條件限制，只沿儲罐盤梯所在位置及其附近位置布置測試點，見圖1、圖2。

圖1 罐壁軸向測點分布

圖2 罐壁周向測點分布

3 測試結(jié)果與時效性分析

為了對儲罐保溫材料的時效性進行分析，選取不同運行時間的3座儲罐，分別對儲罐的保溫性能進行測試，按照上述測試點布置，每座儲罐確定了20個測試點，測試內(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，同時記錄罐內(nèi)原油的溫度，具體測試數(shù)據(jù)見表1。

表1 大慶油田某油庫儲油罐測試結(jié)果

通過對比計算數(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，即保溫材料時效性變化曲線，見圖3。

4 結(jié)論

1）隨儲罐使用年限增加，儲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。這一方面是因為保溫結(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，保溫性能減弱。

圖3 儲罐保溫材料時效性曲線

2）根據(jù)保溫性能測試數(shù)據(jù)，隨儲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）在儲罐保溫材料的長期使用過程中，定期對保溫結(jié)構(gòu)進行檢測，及時對保溫結(jié)構(gòu)缺陷進行修復(fù)，嚴(yán)重時更換儲罐的保溫材料，有效提高儲罐的保溫性能，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（油氣儲運工程專業(yè)），2012年研究生畢業(yè)于東北石油大學(xué)（油氣儲運工程專業(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)奔二村大慶油田儲運銷售分公司技術(shù)發(fā)展部，146345。