趙磊(中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司日照油庫(kù)，山東 日照 276800)

日照-儀征原油管道運(yùn)行研究

趙磊(中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司日照油庫(kù)，山東 日照 276800)

本文利用達(dá)西公式、列賓宗公式并根據(jù)運(yùn)行現(xiàn)狀，計(jì)算出日儀線不同開泵組合下的輸量、摩阻以及單耗；研究了額定工況下日儀線管輸過程中摩擦生熱的影響。

運(yùn)行；摩阻；單耗；摩擦生熱

1 日照-儀征原油管道概況

日照-儀征原油管道始于山東省日照市嵐山區(qū)，止于江蘇省儀征市的儀征中轉(zhuǎn)油庫(kù)，途經(jīng)江蘇省連云港市贛榆縣、東海縣、宿遷市沭陽縣、淮安市淮陰區(qū)、清浦區(qū)、洪澤縣、盱眙縣、金湖縣、安徽省天長(zhǎng)市和江蘇省揚(yáng)州市。沿線共設(shè)日照站、東海站、淮安站、觀音站四個(gè)輸油站場(chǎng)，17個(gè)線路截?cái)嚅y室、9個(gè)陰極保護(hù)站，其中日照站、淮安站為熱泵站，東海站、觀音站為加熱站。

2 運(yùn)行分析

2.1 長(zhǎng)輸原油管道的工作特性

能量既不能消失，也不能創(chuàng)造，只能相互轉(zhuǎn)化，這就是能量守恒定律。長(zhǎng)輸原油管道的能量損失通常分為熱能損失和機(jī)械能損失，無論熱能損失還是機(jī)械能損失都遵循能量守恒定律。在流體動(dòng)力學(xué)中，機(jī)械能損失通常分為位能損失、壓能損失、動(dòng)能損失和克服油流阻力的摩阻損失。伯努利方程式是工程上表達(dá)長(zhǎng)輸原油管道表述機(jī)械能損失的重要方程式，也是能量守恒定律在流體動(dòng)力學(xué)中的體現(xiàn)。[1]

z1、z2——比位能，或簡(jiǎn)稱位置水頭，單位：m

p1、p2——比壓能，或簡(jiǎn)稱壓強(qiáng)水頭，單位：m

在長(zhǎng)輸原油管道中，通常將機(jī)械能損失簡(jiǎn)化為位能損失和摩阻損失。長(zhǎng)輸原油管道的摩阻損失包括兩部分，一是油流通過直管段所產(chǎn)生的摩阻損失h?，簡(jiǎn)稱沿程摩阻；二是油流通過各種閥門、管件所產(chǎn)生的摩阻損失hζ，簡(jiǎn)稱局部摩阻。長(zhǎng)輸原油管道站間管路的摩阻損失主要是沿程摩阻，局部摩阻只占1%～2%。[2]本文僅討論沿程摩阻。

在工程上通常利用達(dá)西公式和列賓宗公式計(jì)算沿程摩阻。達(dá)西公式和列賓宗公式對(duì)層流和紊流都適用，達(dá)西公式僅是λ值不同，列賓宗公式僅是β和m值不同。本文計(jì)算選用達(dá)西公式。

h?——沿程摩阻損失，單位：m

λ——水力摩阻系數(shù)，流體在管路中的流態(tài)按雷諾數(shù)來劃分，在不同的流態(tài)區(qū)，水力摩阻系數(shù)與雷諾數(shù)和管壁粗糙度有關(guān)。

L——管線長(zhǎng)度，單位：m

d——管道內(nèi)徑，單位：m

v——流速，單位：m/s

β—系數(shù)，

b—指數(shù)

υ--液流運(yùn)動(dòng)黏度，Pa·S

Q—液流體積流量，m3/s

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

取日儀線最常見輸送原油即凱薩杰：阿曼=3:1的混輸原油為研究對(duì)象。

表-1阿曼1：凱薩杰3混輸原油主要物性（密度=870.5kg/m3）

表-2地溫統(tǒng)計(jì)

表-3進(jìn)出站溫度統(tǒng)計(jì)

2.3 各類工況下各站運(yùn)行參數(shù)參考值

結(jié)合日儀線常輸原油的物性，通過工藝計(jì)算并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果的修正，得出日常工況下日儀線各站的運(yùn)行壓力參數(shù)參考值。

運(yùn)行方式儀征(MPa）=罐位輸量（m3/h）首站出站(MPa）東海進(jìn)出站(MPa）淮安進(jìn)站(MPa）淮安出站(MPa）觀音進(jìn)出站(MPa）首站兩大一小淮安兩大3500 5．4 3．6 1．4 5．2 2．9 0．02～0．2首站兩大淮安一大一小4．7 3000 3．0 1．1 4．0 2．1 0．02～0．2首站一大一小淮安一大3．8 2700 2．6 1．3 3．4 2．0 0．02～0．2首站一大淮安一大2500 3．0 0．02～0．2 0．7 1．7 3．1首站一大淮安一小2．1 1．2 2．0 2200 2．3 1．3 0．02～0．2 1800首站一大淮安越站3．2 2．6 3．0 1．9 1．8 1．1 0．02～0．2

由于日儀線部分連鎖保護(hù)定值是按照管線承壓能力而定，而目前日儀線運(yùn)行遠(yuǎn)未達(dá)到管線的承壓能力，因此日常工況的運(yùn)行壓力參考值對(duì)于站隊(duì)巡檢、及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)的異常具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。同時(shí)，由于日儀線所輸原油品種較多，密度、粘度等存在差異，運(yùn)行人員可根據(jù)管輸原油的變化，參考此表靈活掌握運(yùn)行參數(shù)的變化趨勢(shì)。

2.4 摩擦生熱影響

日儀管線雖然目前采取的是常溫輸送工藝，在油品輸送過程中，原油的溫度受來油溫度、原油儲(chǔ)罐溫度、輸油量、地溫和季節(jié)等諸多因素的影響會(huì)出現(xiàn)溫度變化；管線各處的土壤溫度是不同的；同時(shí)，在站的出口處油溫高，油溫與周圍介質(zhì)的溫差大，溫降就快：在不同的季節(jié)，管道埋深處的土壤溫度T0不同，溫降情況也不同。冬季T0低時(shí)，溫降就快，盡管管線沿途各站輸送不加熱，但油品在實(shí)際輸送過程中存在熱量交換。

t1—管道起點(diǎn)油溫

t2—距起點(diǎn)L處油溫

t0—周圍介質(zhì)溫度，埋地管道取管中心埋深處自然地溫

G—油品的質(zhì)量流量，kg/s

k—管道總傳熱系數(shù)

a,b—參數(shù)，

由表-2與表-3可以看出，隨著距離日照站越來越遠(yuǎn)，各站進(jìn)出站溫度略有下降，但始終高于地溫。因此，對(duì)原油輸送過程中摩擦生熱的影響進(jìn)行初步研究，是具有現(xiàn)實(shí)意義的，并且能為下一步增輸改造工程提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

取日儀線管道總傳熱系數(shù)平均值為1.85 W/(m2.℃)，額定工況下輸量2800m3/h=676.7 kg/s，D=0.914m，根據(jù)列賓宗公式計(jì)算得出i=0.00196

即在額定工況下，所輸原油為凱薩杰：阿曼=3:1的混輸原油時(shí)，摩擦熱對(duì)沿程溫降的影響為2.45℃。

[1]張也影.流體力學(xué)[M].高等教育出版社.1988：165-169.

[2]楊筱蘅，張國(guó)忠.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].石油大學(xué)出版社.1996：22-27.

[3]李波，吳疆，王平化.數(shù)字管道技術(shù)在我國(guó)油氣管道的應(yīng)用[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)2009，（6）：28.

[4]黃春芳.石油管道輸送技術(shù)[M].北京:中國(guó)石化出版社, 2008.