輸油管道不同工況停輸再啟動過程數(shù)值模擬

張博夫（中國石油天然氣股份有限公司管道西安輸油氣分公司，陜西 西安 710065）

輸油管道不同工況停輸再啟動過程數(shù)值模擬

張博夫（中國石油天然氣股份有限公司管道西安輸油氣分公司，陜西 西安 710065）

停輸再啟動是輸油管道運(yùn)行過程中必不可少的一個生產(chǎn)過程，通過考慮物性參數(shù)、油溫沿徑向的變化等因素，建立相應(yīng)的模型，這樣就能夠?qū)斢凸艿涝诙竞拖募镜那闆r進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，從而能夠得出相應(yīng)的輸油管道溫度狀況，這樣就能夠?qū)r參數(shù)進(jìn)行比較，進(jìn)而得到停輸再啟動過程的數(shù)據(jù)參數(shù)。相比較夏季冬季得到的參數(shù)，能夠得出停輸過程中夏季溫降明顯低于冬季，再啟動時夏季溫度高于冬季溫度，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間，夏季較短，壓力較低。

輸油管道；工況；仿真模擬；熱力計(jì)算；停輸再啟動

原油管道穩(wěn)定運(yùn)行時，會同時受到油溫和土壤溫度場的作用影響，停輸再啟動是輸油管道運(yùn)行過程中必不可少的一個生產(chǎn)過程，原油管道停輸往往是由于管道運(yùn)行過程中檢修、事故以及原油供應(yīng)量減少等，而停輸后，油品與土壤之間徑向傳熱，隨著停輸時間的增加，兩者的溫度均會有一定的下降，從而導(dǎo)致油品的流動特性變差，到一定程度就會嚴(yán)重影響到再啟動過程的進(jìn)行。

目前，國內(nèi)外的學(xué)者對原油管道停輸再啟動問題進(jìn)行了研究，并有大量的研究數(shù)據(jù)。本文主要對夏季、冬季兩個季節(jié)所得到的模型參數(shù)進(jìn)行研究，再結(jié)合輸油管道實(shí)際的情況，模擬日常工況，這樣就能夠得到夏季、冬季停輸再啟動過程中影響工況的參數(shù)，如溫度、壓力等，從而確保管線再啟動的安全性。

1 建立模型

對于穩(wěn)定運(yùn)行的埋地?zé)嵊凸艿蓝?，管?nèi)大氣與管外的土壤組成了一個熱力系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)斢凸艿赖臒崃栴}進(jìn)行真實(shí)反映。通過得到的數(shù)據(jù)能夠建立簡單的數(shù)據(jù)模型，為了建立相應(yīng)的模型，可以進(jìn)行以下假設(shè)：一是影響區(qū)在12m以內(nèi)的土壤，保證其土壤為同性均勻介質(zhì)；二是不需要考慮溫度問題對于原油輸油管道的影響。

1.1 停輸過程熱力計(jì)算

同樣，忽略管道軸向溫降，考慮熱力影響區(qū)，建立土壤中導(dǎo)熱量與管道內(nèi)流體換熱量平衡的數(shù)學(xué)模型，考慮物性參數(shù)、油溫沿徑向的變化等因素建立數(shù)學(xué)計(jì)算模型如下所示：

結(jié)蠟層傳導(dǎo)方程：

其中外界土壤和土壤熱影響區(qū)的邊界條件：r=Rh，Tv=To

式中：λ—傳熱系數(shù)；α—對流換熱系數(shù)；ρ—密度；C—比熱容；R—管徑；t—停輸時間；r—徑向與管心的距離；下表y表示油流平均溫度下各參數(shù)，w表示管壁平均溫度下各參數(shù)，s表示土壤影響區(qū)參數(shù)。

1.2 啟動過程熱力計(jì)算

再啟動過程熱力計(jì)算模型如下：

土壤熱影響區(qū)域方程

式中：z—軸向距離；V—傳遞速度；其余參數(shù)同上。

1.3 啟動過程水力計(jì)算

再啟動過程水力計(jì)算模型如下：

式中：λ—摩阻系數(shù)；Tn—原油反常點(diǎn)，P(z)=常壓，其余參數(shù)同上。

2 結(jié)語

綜上所述，通過對選取輸油管道在夏季、冬季兩個季節(jié)工況的研究，能夠計(jì)算出輸油管停輸再啟動所需的參數(shù)，并能夠進(jìn)行熱力、水力的計(jì)算，得出影響兩個季節(jié)工況的因素，如溫度、壓力等，這些因素能夠在一定程度上影響停輸再啟動工況的運(yùn)行情況，所以應(yīng)當(dāng)引起重視。從研究中能夠得到在夏季，停輸再啟動，管線內(nèi)的溫度要高于冬季，達(dá)到穩(wěn)定狀況所需要的時間也較短，同時能夠保證停輸再啟動工況的正常運(yùn)行，保證管線的安全性，這也是進(jìn)行停輸再啟動工況過程中所需重視的問題。

[1]嚴(yán)大凡.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1986.

[2]邢曉凱，張國忠，安家容.中洛管線停輸再啟動實(shí)驗(yàn)研究[J].管道技術(shù)與設(shè)備，1997，(1)：7-10.

[3]張國忠.埋地?zé)嵊凸艿罍?zhǔn)周期運(yùn)行溫度研究[J].油氣儲運(yùn)，2001，20(6)：4～7.

張博夫（1991-）男，漢族，陜西榆林人，助理工程師，主要從事管輸工藝運(yùn)行工作。