原油儲運(yùn)系統(tǒng)最優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)研究

郭仁志 王兆軍 蘇鵬 管鵬飛 時(shí)彥彬

摘要：石油是我國不可或缺的物質(zhì)資源，在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)上發(fā)揮的作用不容忽視。目前在石油儲運(yùn)過程中，由于客觀上的原因以及相關(guān)人員工作未落實(shí)到位，導(dǎo)致石油資源大量損耗，且油的品質(zhì)也受到嚴(yán)重影響，為此探索降低油品損耗的有效途徑成為時(shí)代的重點(diǎn)課題。本文即對引發(fā)油品儲運(yùn)損耗的原因和降耗措施進(jìn)行探討，旨在提升石油輸送的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：原油儲運(yùn)系統(tǒng);損耗;降耗措施

1原油泄漏的危害

原油由于組成復(fù)雜，難以自然分解或降解等特點(diǎn)，泄漏后會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。原油進(jìn)入環(huán)境后，會快速改變土壤等接觸面的物理化學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致其表面性質(zhì)的改變，從而破壞環(huán)境。長輸管道發(fā)生泄漏事故極其危險(xiǎn)，因?yàn)槌藫p失油氣產(chǎn)品之外，還可能會釀成爆炸或火災(zāi)事故，嚴(yán)重威脅管道沿線國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

油庫中如果泄漏油品的油蒸氣濃度達(dá)到一定值時(shí)，在通風(fēng)較差的地點(diǎn)，若遇到意外的火種或靜電時(shí)就有可能引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸，所以油品泄漏也是造成油庫或加油站火災(zāi)事故的原因之一。

2當(dāng)前我國輸油管道現(xiàn)狀

國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動了石油行業(yè)的發(fā)展，也加劇了石油消耗，在壓力的帶動下，石油儲運(yùn)技術(shù)獲得了提升。我國目前的石油運(yùn)輸工作，是離不開管道的。20世紀(jì)70年代，我國建立了第一個(gè)輸油運(yùn)輸?shù)墓艿馈１M管管道輸油在我國起步晚，但是取得的進(jìn)步是顯著且不能忽視的。華東，東北和中南地區(qū)都根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況敷設(shè)了石油管道。但是對比于西方發(fā)達(dá)國家，我國的儲運(yùn)管道還存在一些需要解決的問題，不容樂觀。

3原油泄漏的場所及原因分析

油品的泄漏從其介質(zhì)來說屬于液體泄漏范疇。通過對油庫、加油站等主要油品儲運(yùn)場所的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，以下部位較易產(chǎn)生泄漏。

3.1管道泄漏

管道的腐蝕穿孔、突發(fā)性的自然災(zāi)害（如地震、滑坡、河流沖刷）以及人為破壞等都會造成管道泄漏乃至破裂，威脅到長輸管道的安全運(yùn)行。產(chǎn)生泄漏的原因可能千差萬別。例如，“砂眼”通常發(fā)生于管道金屬被周圍介質(zhì)腐蝕破壞時(shí)。埋地管線由于受土壤中電化學(xué)過程的作用，金屬逐漸受到破壞，導(dǎo)致管壁上出現(xiàn)銹點(diǎn)和蜂窩，逐漸擴(kuò)展到管道的全部壁厚。在土壤腐蝕的情況下，管壁穿孔速度可達(dá)6～7mm/a。發(fā)生泄漏的原因還可能是在管道施工過程中管道金屬受到損傷，而在試壓時(shí)又未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這些呈小裂紋狀的損傷在管線內(nèi)外壓力的作用下逐漸發(fā)展，從而導(dǎo)致出現(xiàn)砂眼或破裂。管線的工作壓力過高，產(chǎn)生水擊壓力波，也可能使管線超壓造成金屬損傷和破裂。我國大部分油氣管道的運(yùn)行時(shí)間已超過二十年，管道強(qiáng)度和涂層完整性都已進(jìn)入危險(xiǎn)期，整個(gè)油田管網(wǎng)已進(jìn)入事故高發(fā)期，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國油田管道穿孔率為0.66次/（km﹒a）左右。

3.2輸油設(shè)備泄漏

輸油設(shè)備及管線部位的泄漏。具體來說是輸油泵的泄漏。由于泵軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度極高，軸與泵體接觸部位的動密封要求相當(dāng)高，再加上安裝等原因，密封件極易損壞，因此該部位極易漏油。

3.3儲存設(shè)備泄漏

造成儲罐泄漏的原因很多。質(zhì)量因素泄漏，如設(shè)計(jì)不當(dāng)，選擇材料不符，強(qiáng)度不足，加工焊接組裝缺陷等。工藝因素泄漏，如高流速介質(zhì)沖擊磨損，反復(fù)應(yīng)力作用，腐蝕破壞，冷脆斷裂，老化變質(zhì)，內(nèi)壓超高等。儲罐的排污閥，因其處于儲罐的最低部，最容易被凍裂，并且經(jīng)常操作易損壞發(fā)生泄漏。儲罐本體第一道法蘭墊片，因未及時(shí)脫水而導(dǎo)致冬季凍裂，或因法蘭墊片質(zhì)量問題破裂造成泄漏。

4原油儲運(yùn)系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度方案優(yōu)化技術(shù)的研究

4.1單站庫運(yùn)行方案的優(yōu)化

原油儲運(yùn)系統(tǒng)的單站庫身產(chǎn)運(yùn)行，其過程的優(yōu)化是以原油庫外輸任務(wù)的輸送量，以及終點(diǎn)用戶輸油溫度、壓力等參與的前提下，以原油庫的生產(chǎn)調(diào)度過程的總能耗減小為目標(biāo)，并通過數(shù)學(xué)建模和求解，對出油管手法油公益流程、罐組分組聯(lián)接方式、原油儲罐維溫度、外輸溫度等公益參數(shù)和方案的一個(gè)過程。要想讓儲運(yùn)系統(tǒng)單站庫運(yùn)行過程得到優(yōu)化，就要建立和優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，同時(shí)，能夠針對模型的特點(diǎn)，找到高效的求解方法。

4.2長距離輸油管道運(yùn)行方案的優(yōu)化

長距離的輸油管道，其生產(chǎn)運(yùn)行過程的優(yōu)化是在輸油管道外輸任務(wù)的輸量、重點(diǎn)用戶的溫度、壓力等參數(shù)的前提之下，以降低能耗為目標(biāo)，利用數(shù)學(xué)建模、求解，合理的對輸油管道不同的輸油站的出站溫度、壓力、輸油泵機(jī)組、加熱爐等組合方式和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行合理的確定。要想對長距離輸油管道運(yùn)行過程進(jìn)行優(yōu)化，就要針對模型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，找到提高效率的求解方法。

4.3原油管輸過程中，水利熱力特點(diǎn)的研究

儲運(yùn)系統(tǒng)中的重要組成部分就是輸油管道。輸油管道包括油庫內(nèi)不的輸油管以及油庫外部的輸油管。油庫內(nèi)部的輸油管距離較短，沿程磨阻和阻力以及散熱的損失較小，但閥門與彎道相對較多，局部受到的損失也相對較大。這類管道可以利用列賓宗公式，對管道的磨阻進(jìn)行計(jì)算。油庫的外輸管道，其管道距離較長，輸量較大，沿程磨阻與散熱損失相對較大，但局部的構(gòu)建少，計(jì)算磨阻損失的時(shí)候，可以對局部的磨阻影響不計(jì)入考慮的范圍。

5結(jié)束語

原油儲運(yùn)系統(tǒng)，是原油庫、外輸管道、計(jì)量站等庫站組成并且有多重用能設(shè)備構(gòu)成的一個(gè)龐大且復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)。原油儲運(yùn)系統(tǒng)的能耗較高，調(diào)度難度大，實(shí)現(xiàn)對這一系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度，能夠讓原油的儲運(yùn)過程的生產(chǎn)能耗降低，讓生產(chǎn)效率得到提高。為了能夠讓原油儲運(yùn)系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度過程得到優(yōu)化，需要對單庫站生產(chǎn)運(yùn)行的方案進(jìn)行優(yōu)化，對長距離輸油管道運(yùn)行的方案進(jìn)行優(yōu)化，并分別對這兩個(gè)方案的問題進(jìn)行建模和優(yōu)化。以此為基礎(chǔ)，將單庫站生產(chǎn)運(yùn)行方案和長距離輸油管道運(yùn)輸方案進(jìn)行結(jié)合，從運(yùn)輸系統(tǒng)的整體調(diào)度過程中進(jìn)行充分的考慮，建立多占庫協(xié)同調(diào)度優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，并對其進(jìn)行求解算法，讓調(diào)度決策的效率得到提高。

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