甬沪宁管道大榭—岚山段最大输量研究

甬沪宁管道大榭—岚山段最大输量研究

孙敬礼

中石化管道储运有限公司运销处

摘要:甬沪宁管道输送马林、洛卡多等重质低凝高粘原油时，常出现泵机组超负荷的情况。实际输送表明，管道最大输量的约束主要是泵机组功率，而不是管道出口的允许压力。通过对输送不同温度下马林原油时的泵流量-轴功率性能进行换算，根据输油泵最大轴功率等于所配电机功率的原则，计算得到不同型号输油泵机组的最大流量，继而确定了不同季节的管道最大输量及开泵方案。

关键词:原油管道重质原油凝度粘度输量

为确保我国石油安全，中国石化集团在进口原油来源方面采取了多元化的手段，由中东、西非、西北非向南美拓展。进口原油在由沙特、阿曼、伊朗等轻质低凝点、低粘度原油扩展到卡宾达、马希拉、埃斯锡德尔、西康巴、兴格提等较高凝店、较大粘度原油的基础上，大幅度增加了马林、阿尔巴克拉、洛卡多等重质高粘原油的进口量，中国石化管道储运分公司甬沪宁管道自投产以来，已经输送了百万吨以上此类原油。管道运行中发现，低凝高粘原油常温输送时对主要输油设备会产生较大的影响：造成输油泵机组超负荷，超声波流量计失灵，过滤器压差大易堵塞等情况，因此，有必要对管道输送此类原油进行研究，探讨重质、高粘度特性对大榭首站输油泵机组功率的影响，计算出输油泵机组安全时的最大输量，并通过大榭一岚山段管道水力校核，确定启泵方案，计算出实际输量，用于输油计划的确定，确保管道安全运行。

1管道输送低凝高粘原油物性情况

马林、阿尔巴克拉、洛卡多等三种原油均为南美巴西油田所产，具有重质、低凝、高粘的性质，与阿曼、沙特轻质原油等低凝低粘原油及卡宾达、西康巴等高凝低粘原油有明显的差别，部分进口原油性质见表1。

表1部分进口油品性质

马林、阿尔巴克拉以及洛卡多原油性质极为相近，本文以马林原油为例，对此类原油进行分析计算。

马林原油为低含蜡原油，其表观粘度与剪切速率无关，试验测到马林原油粘温关系如表2。

表2马林原油粘度测试结果

2大榭一岚山管道及泵机组基本情况

大榭一岚山段管道为螺旋焊缝钢管，管径为Φ711mm×7.9mm，长度54km。该段管道设计输量2000×104t/a，设计压力为5.0MPa，最高允许出站压力定为4.7MPa。

大榭首站配置4台ZMI型及1台ZMII型输油泵机组，泵机组串联运行。两种泵额定流量都为2800m/h，ZMI型额定扬程为200m，通常称为全级泵。ZMII型额定扬程为100m，通常称为半级泵。同时安装有ZMII型给油泵机组3台，并联运行。表3列出大榭首站输油泵机组情况。

表3大榭岛首站输油泵机组参数

输油泵机组出厂时，厂家提供了泵机组的性能曲线。厂家提供ZMI型泵与ZMII型泵性能曲线包括Q～P(流量～功率)、Q～H(流量～扬程)、Q～n(流量～效率)曲线。在两种类型的泵性能曲线中列出了输送清水和输送密度为0.87kg/dm、粘度为83.91cs的油品的以及输送密度为0.87kg/dm、粘度为1cs的油品的三条Q～P曲线，通过这三条曲线，可以进行相似换算得到输送其它种类油品的Q～P性能曲线。ZMI型泵与ZMII型泵Q～P性能参数表见表4。

表4ZMI型泵与ZMII型泵QP性能参数表

3输送马林原油时的最大输量

从输油泵Q～P性能可知，相同流量下，随着输送油品粘度、密度的增大，输油泵轴功率都有明显升高。因为给油泵可以多台并联运行，避免过载现象。对于串联运行的主泵必须加以考虑。根据输油泵最大轴功率小于等于配备电动机功率的原则，可以计算出ZMI型泵与ZMII型泵在轴功率为电动机功率下流量，那么该流量即为输送马林原油时的最大流量。

在不同月份极端温度下，马林原油的粘度根据表2得到的马林原油粘温关系式：

μ=1088.7e-0.0569t求出。

马林原油的密度可以根据20℃时油品密度按下式换算成计算温度下的值：

Pt=ρ20-ξ(t–20)

式中：Pt、ρ20—温度为t℃、20℃油品密度，kg/m3；ξ—温度系数；ξ=1.825-0.001315ρ20，kg/(m3?℃)

经计算得到不同月份极端温度下马林原油的粘度及密度值，见表5。

输表6各季节输送马林油的Q-P性能参数

从表7可以看出：当单台或多台ZMI型泵串联运行时，最大输量分别为2720m3/h、2390m3/h及1960m3/h。当单台ZMII型泵运行中，不同季节最大输量分别为2350m3/h、2180m3/h及2010m3/h。

当ZMI型、ZMII型泵输油泵串联运行时，在夏季(6、7、8、9月份)最大输量为2350m3/h；在春秋季(4、5、10、11月份)最大输量为2180m3/h；在冬季(1、2、3、12月份)最大输量为1960m3/h。

4输送马林原油时的启泵方案及输量

对于不同流量，可以通过泵机组性能得到泵机组提供的扬程；同时可以计算出运行管段大榭一岚山段管道的总压降，结合出站压力安全要求，可以确定启泵方案及实际输量。经计算输送马林原油时，对应不同的月份，允许最大输量下的启泵方案见表8。

表8马林原油不同月份输油启泵方案

本文通过对输送不同温度下马林原油时的泵流量一轴功率性能进行换算，在输油泵最大轴功率等于所配电机功率的情况下，计算得到不同季节输送高粘度马林原油时不同型号输油泵机组的最大流量，继而确定了相应的开泵方案。在马林原油的实际输送过程中，所列启泵方案得到了充分的验证，该数据已做为制定输送马林、洛卡多等重质低凝高粘原油输送计划时的重要参考。

参考文献:

1杨筱蘅，张国忠.输油管道设计与管理.东营：石油大学出版社，1996.114

2张劲军.易凝高粘原油管输技术及其发展.中国工程科学，2002,4(6)：71760

3郭光臣，董文兰，张志廉.油库设计与管理.东营：石油大学出版社，1991.9396

4SY/T0520–93，原油粘度测定一旋转粘度计平衡法[S].北京：石油工业出版社，1993

作者简介:孙敬礼，男，本科，工程师；