董潍管道长输油品性质专题分析研究

董潍管道长输油品性质专题分析研究

车栋栋,李长东

青岛港国际油港有限公司  山东  青岛   266000

【摘 要】董家口港-潍坊-鲁中、鲁北输油管道，是青岛港油港公司油品输送的重要途径，是实现“为客户门到门服务、追求您完全满意”的直接体现。研究、明确长输油品的理化性质，对保障董家口港-潍坊-鲁中、鲁北输油管道的安全运行尤为重要。

【关键词】管道 长输 油品

1 概述

董家口港-潍坊-鲁中、鲁北输油管道（一期）（下简称“董潍长输管道”）为同沟敷设的双管道，首站在董家口港区、中间站在高密，年设计输入能力3000万吨。为提高董潍长输管道的管输效率，确保管输作业的安全，最大限度的为货主服好务。我们在单一货种管输的基础上，根据货主的需求，提供更加安全、高效的混输服务。针对货主需进行混输油源要求，进行不同温度下不同比例的混输油密度、粘度、凝点、析蜡点等参数的化验，便于生产业务部结合低温、按照明确的混合比例要求组织管输作业，降低管道凝管、蜡堵的风险，确保董潍管道安全运行。

2 研究内容

2.1 输油管线的压能损失

管道输油过程中压力能的消耗主要包括两部分，一是用于克服地形高差所需的位能，它是不随数量变化的固定值；二是克服油品沿管路流动过程中的摩擦及碰撞产生的能量损失转化成的液柱高度，通常称为摩阻损失，单位为m液柱，这部分能量损失是随流速及油品的物理性质等因素而变化的。

管道的水力坡降就是单位长度管道的摩阻损失，可用列宾宗公式表示：

   （2-1）

式中，i —— 水力坡降，m液柱/m；

          Q —— 管道的输量，m³/s；

  —— 油品的运动粘度，㎡/s；

  d —— 管道内径，m；

  —— 对达西公式中各系数重新整理后的综合系数。

水力坡降与管道长度无关，只随流量、粘度、管径和流态的不同而不同。对于长距离输油管道，如果水力坡降已知，全线的压头损失可表示为：

    （2-2）

式中，H —— 全线的压头损失，m；

  i —— 水力坡降，m液柱/m；

  L —— 管线里程，m；

  —— 起终点高程差，m。

2.2 输油管线的沿程压力分布及可输送油品的极限粘度

本项目以C语言为基础进行了计算程序的编写，并于后期制成了界面窗口。计算程序如下所示：

图2-1（a） 计算程序

图2-1（b） 计算程序

图2-1（c） 计算程序

图2-1（d） 计算程序

图2-1（e） 计算程序

图2-1（f） 计算程序

图2-1（g） 计算程序

图2-1（h） 计算程序

2.2.1 计算程序中各参数的设置

图2-2 计算程序中的输入项

如上图所示，根据实际情况，董潍管线所输油品物性以及环境因素变化较大，因此将油品的首站出站温度、土壤温度、输量、油品比热容等设为可输入项。本项目采用美国材料试验协会（ASTM）推荐的方程：

在输入两个不同温度下原油的粘度后，便可以计算出上式中a、b的数值。根据上式以及程序中计算出的沿程温度，便可以计算出沿程各个温度下油品的粘度。密度的输入值为20℃时油品的密度，后经公式换算，转化为每个微元段（以甲方所给里程数据对沿程进行分段）内输油平均温度下的密度。根据实地调查，首站布置3台输油泵和1台给油泵，根据实际需要确定开启的泵数；高密站布置2台输油泵，根据实际需要确定开启的泵数，因此将该参数设置为可输入项。根据美国水力学会标准出版的离心泵特性曲线换算图，确定离心泵从输水特性曲线换算到输油特性曲线的换算系数，并手动输入。

经过计算，若油品无法经过沿程的翻越点，则会出现如下界面：

图2-3 程序计算结果

在计算结果栏会显示管道在x m处压力过低，在下方显示当前条件下允许输送油品的最大粘度。对于该粘度，其定义为：假设管内沿程油品粘度不变，在当前条件下可将油品输送至终点的最大粘度。

若油品顺利抵达终点，则会出现如下界面，并生成内含沿程压力、温度分布的txt文档：

图2-4 程序计算结果

如上所示，当前条件下可输送油品的最大粘度已计算出并显示。

图2-5 沿程压力分布

上图为程序计算得出的部分沿程压力分布数据，将上述数据进行处理后导入origin，便可绘制出沿线剩余压头曲线：

图2-6 沿程剩余压头

3.结束语

基于C语言计算程序的研发应用，我们可以通过输入油品粘度、比热容、密度、地温及出站温度等相关参数，优化董家口首站及高密站输油泵的组合运行，即可确保长输管道的安全运行，又降低了电耗，创新了长输模式，为公司创收了巨额利润。