沈兴输油管线运行参数

沈兴输油管道承担着大庆油田到盘锦石化炼油厂与沈阳首站转接沈采来油到盘锦石化炼油厂的输油任务，沈兴输油管道已安全运行17年之久，为确保本条输油管道的安全平稳运行，现根据输送油品性质与沿线各站情况通过本文分析确定了沈兴输油管线各站最小输量及各站的运行参数并进行分析。

沈兴线参数调研

沈兴线输送沈采高凝油运行参数表

相关参数的确定

原油的密度：我们一般采用相对密度来表示原油的密度。相对密度为某物质一定体积的质量与4℃时同样体积的水的质量之比，原油相对密度的公式可采用：

式中—原油的相对密度，kg/m3；

—原油在20℃时的相对密度，kg/m3；T—油品的温度，℃；

—温度系数，kg/（m3·℃）。

原油的比热容：管道正常稳态运行时，在允许的温度范围内，原油比热容随温度的升高而缓慢上升，一般可按下式确定：

式中—原油比热容，kJ/（kg·℃）；

—原油温度15℃时的密度，kg/m3；T—油品的温度，℃。

油品的粘温指数：式中u—原油的粘温指数，1/℃；，—油温为T1℃及T2℃下原油的运动粘度，m2/s。

也可按粘温拟合曲线公式计算y=0.041x27.044x+310.3

平均油温：式中TR—管道起点油温，℃；

TZ—距起点L处油温，℃。

总传热系数：

设备运行参数的确定

为确保各站生产设备的安全平稳运行，各站设备的运行参数除参考设计参数外，还要依据目前所输送油品的实际运行状况来确定。按照实际生产参数沈兴线2012年10月24日，小龙湾停电倒闸，沈首站降量至2.8Mpa，白头沟进站压力为0.75Mpa，已达到加热炉燃烧器燃料油压力最低点，所以如不考虑站内摩阻，沈首站外输泵最低出站压力为2.8Mpa、输量80m3/h，沈阳首站及小龙湾站最高压力的确定则按照外输泵满负荷运行，即最高排量1003/h时的压力。2011年3月9日白头沟进站前800m发生管线泄漏，小龙湾因为罐位低，但是为了保证后半段可以正常输油，所以就按最低排量62m3/h输送，此输量下的进出炉压力为小龙湾及沙岭的最低进出炉压力。其它小站的加热炉参数参考沈阳首站及小龙湾站的方法取值。

沈兴线输油运行分析

热油管道的允许最小输量

当K、D及T0一定时，在加热站间距LR、加热站允许的最高出站油温TRmax、和允许的最低进站温度TZmin已定的情况下，确定热油管道的允许最小输量Gmin：

式中TRmax—出站油温的允许最高值，℃；TZmin—进站油温的允许最低值，℃。

当比热容C和总传热系数K的取值相同时，进站油温允许最低值TZmin的变大，使得最小流量Qmin有了明显提高。按理论进站油温允许最低值TZmin=46℃时，最小输量应取各段结果最大值Qmin=57.483m3/h。按目前沈兴线运行进站油温允许最低值TZmin=55℃时，最小输量Qmin=91.386m3/h。

热油管道安全停输时间

热油管道的停输终止温度取决于最低进站温度，而热油管道的原油最低进站温度应根据管道状况以安全经济为原则确定，宜高于所输原油凝点3℃。由所输原油凝点确定出热油管道的停输终止温度，设停输终止温度为Ts，将其代入下面公式，由此公式反算出时间 ，即为近似计算所得的埋地管道安全停输时间。

其中 式中 —停输时间，s；

Ts—距离管道起点L处，停输 时间后的油温，℃；

T0—周围介质温度，埋地管道取管中心埋深处自然地温，℃；

TR—开始停输时管道起点处的油温，℃；

D1、D2—钢管内径、外径，m；

Cy、 y—分别为油的比热容和密度，J/（kg·℃）、kg/m3；

Cg、 g—分别为钢材的比热容和密度，J/（kg·℃）、kg/m3。

其中D1=0.206m，D2=0.219m，Cg=460J/（kg·℃）， g=7850kg/m3， y=841.6kg/m3，G=23.378kg/s，Ts=46℃，T0=5℃。

沈兴线输油管道的安全停输时间应选择各站间停输时间的最小值，即 =6.46h。

热油管道总压降

对管内径d和管长L一定的某管道，当输送一定量的某油品时，由起点至终点的总压降H可计算如下：

式中ZZ-ZQ为管道终点与起点的高程差；是各站的站内摩阻之和。其中hl可按下式计算：

首先判断流态，确定 、m、A值

式中 —油品的运动粘度，m2/s；Q—油品在管道中的体积流量，m3/s。

油品运动粘度 可按下式计算：

式中u—原油的粘温指数，1/℃；

，—油温为T1℃及T2℃下原油的运动粘度，m2/s。

本计算中没有使用此公式，通过粘温拟合曲线公式计算：

y=0.041x27.044x+310.3

可由进、出加热站压力表之差来计算，由于沈兴线各加热站的进出站压降很小，故站内局部阻力对总压降的影响基本可忽略不计。

现场测试结果沈阳首站的出站压力为3.6Mpa，小龙湾的进站压力0.06Mpa，压降接近3.6Mpa，而理论计算的压降值为4.54Mpa，出现了一定的误差。分析其原因是虽然沈阳首站到小龙湾的管线距离较长，但中间分布有3个加热站，使得原油并没有随着管线距离的增加而产生较大的温降现象，油品的粘度也没有大幅度的增加，因此实际运行中的油品摩阻损失要小于理论计算值。由此，为精确计算管段压降，为生产运行提供可靠、有效的数据，便于指挥生产，本文利用Excle将每段输油管线进行500m一节的精细划分计算，保证每节的管段油温降贴近实际情况，从而使油品粘度已经压降更精确。经计算，沈首站至小龙湾站压降为3.4Mpa，经分析其原因为全年地温的连续变化，使油温有了微量的波动。小龙湾到渤海末站间的实测压降约为2.15Mpa，与理论压降值较吻合，说明该压降公式具有一定指导意义。