唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的輸油參數(shù)優(yōu)化

楊進(jìn)釗唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

輸油系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)對管道安全運(yùn)行至關(guān)重要，在理論上和實(shí)際操作過程中，對輸油參數(shù)變化需要進(jìn)行深入細(xì)致的研究。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在原油管道輸油過程中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控輸油過程中輸油參數(shù)的變化情況，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握輸油管道首末端壓力變化、溫度變化、油流量及地溫變化趨勢，根據(jù)各項(xiàng)輸油參數(shù)變化情況，能夠?qū)ζ浼皶r(shí)進(jìn)行調(diào)整。

輸油管道；監(jiān)控系統(tǒng)；軟件；輸油參數(shù)；優(yōu)化

在原油輸送過程中，由于沿程能量的消耗帶來了高額的能源浪費(fèi)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，消耗的能量約占所輸送原油的1%～3%。針對輸油管線每個(gè)環(huán)節(jié)工藝參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，優(yōu)化管線設(shè)備運(yùn)行組合結(jié)構(gòu)，才能從根本上降低運(yùn)輸費(fèi)用，管道輸油工藝才能更加經(jīng)濟(jì)、有效地運(yùn)行。

據(jù)研究報(bào)道，輸油管道內(nèi)油溫安全范圍在原油凝點(diǎn)以上30℃與原油初餾點(diǎn)以下10℃之間，隨著季節(jié)的變化和管道地溫的變化引起原油凝點(diǎn)的變化，導(dǎo)致輸油管道端點(diǎn)輸油參數(shù)反饋到調(diào)控中心失真。在實(shí)際原油輸送過程中，當(dāng)輸油溫度高于最佳輸油溫度時(shí)，熱量會(huì)通過管道散失出去，不僅造成熱量的損失，而且會(huì)降低輸油效率。為此，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到輸油管線參數(shù)實(shí)時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對輸油管道監(jiān)控，及時(shí)優(yōu)化輸油參數(shù)，使輸油供給的能量得到充分利用而不產(chǎn)生浪費(fèi)，最終提高輸油效率。

1 輸油參數(shù)理論與計(jì)算

1.1輸油系統(tǒng)效率理論計(jì)算

原油從啟輸站至中間站、目的地的輸送過程中，會(huì)經(jīng)過不同的加熱站、加壓站、熱泵站等，各站提供的熱能及動(dòng)力能的利用程度(不包括加熱爐效率、電機(jī)效率、泵效、管網(wǎng)效率)直接影響輸油效率。為了提高輸油系統(tǒng)效率，應(yīng)該定量找出影響輸油效率的因素，通過下面的輸油效率計(jì)算公式可以很清晰地識別各個(gè)環(huán)節(jié)影響效率因素。

1.2管內(nèi)原油散熱量與油溫關(guān)系

管道表面平均散熱量計(jì)算公式為通過管道軸向溫降公式可以計(jì)算得到啟輸站管道溫度t1

2 應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化參數(shù)

2.1管道的實(shí)時(shí)監(jiān)控

利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)輸油管道實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅可以實(shí)時(shí)采集各端點(diǎn)壓力、溫度、流量等輸油參數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)中雙向微波將輸油參數(shù)數(shù)據(jù)反饋在調(diào)控中心，工作人員還可以在屏幕上清晰地觀察到原油在管道中輸送流量、壓力和溫度變化情況，可視化監(jiān)控運(yùn)行指標(biāo)參數(shù)，當(dāng)輸油參數(shù)出現(xiàn)反常變化時(shí)，可以及時(shí)地找出問題所在。

2.2地溫采集

采取W5100WK無線數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行地溫采集，能夠準(zhǔn)確采集到管道所處位置地溫，并進(jìn)行保存、顯示出來。

2.3優(yōu)化輸油參數(shù)程序及輸油參數(shù)優(yōu)化步驟

通過計(jì)算機(jī)優(yōu)化輸油參數(shù)程序，實(shí)現(xiàn)原油管道中輸油參數(shù)（原油凝點(diǎn)、密度、比熱、輸油量、地溫、管徑、收油溫度、管道壓力及管道壓頭總損失等）的優(yōu)化調(diào)整，優(yōu)化程序如圖1所示。

輸油參數(shù)優(yōu)化步驟如下:

（1）通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集輸油量、地溫、管徑、收油溫度、管道壓力及管道壓頭總損失。由現(xiàn)場操作人員鍵入原油凝點(diǎn)、密度、比熱。

（2）平均溫度t0由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算獲取。

（3）現(xiàn)場操作人員通過輸入平均溫度t0下的黏度來計(jì)算Re，判斷原油流態(tài)；通過對應(yīng)流體狀態(tài)下沿程摩阻損失（h）公式計(jì)算摩阻損失。

圖1 管道輸油參數(shù)優(yōu)化程序

（4）實(shí)測ΔZ（首末端位差）和hj（局部摩阻損失），通過hj+ΔZ=H-h公式來計(jì)算管道總壓頭損失H。

（5）現(xiàn)場操作人員根據(jù)實(shí)際原油凝點(diǎn)，合理設(shè)定符合輸油工藝的收油溫度t2，一般設(shè)置的t2取凝點(diǎn)加3℃。

（6）通過計(jì)算機(jī)內(nèi)部程序，自動(dòng)計(jì)算啟輸溫度t1。

（7）計(jì)算機(jī)自動(dòng)將t1與經(jīng)驗(yàn)值tj進(jìn)行比較，當(dāng)啟輸溫度t1＜tj時(shí)，返回到上一層，重復(fù)步驟（5），增加t2，直到t1≥tj為止；當(dāng)啟輸溫度t1≥tj時(shí)，則進(jìn)行步驟（2）、（3），計(jì)算管道總壓頭損失H1。

（8）計(jì)算機(jī)自動(dòng)比較計(jì)算得到的管道總壓頭損失H1與安全輸油壓力或泵揚(yáng)程，當(dāng)H1小于泵揚(yáng)程或者安全輸油壓力時(shí)，上述輸油參數(shù)對于輸油工藝是合適的，現(xiàn)場管理人員將選取此組輸油參數(shù)進(jìn)行。現(xiàn)場管理人員隨時(shí)可視化觀察各項(xiàng)輸油參數(shù)運(yùn)行變化情況，并與計(jì)算值進(jìn)行對比，看是否相符。當(dāng)H1大于泵揚(yáng)程或者安全輸油壓力時(shí)，直接返回步驟（5），增加t2，再進(jìn)行（6）、（7）、（8）步驟操作；當(dāng)H1小于泵揚(yáng)程或安全輸油壓力時(shí)，結(jié)束此項(xiàng)操作，自動(dòng)進(jìn)行下一步驟。

（9）根據(jù)計(jì)算機(jī)自動(dòng)在線監(jiān)控功能，一旦發(fā)生輸油溫度變化，將自動(dòng)優(yōu)化輸油線路上的各項(xiàng)參數(shù)，選出適合管道輸油最佳輸油參數(shù)，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，確保管道高效合理運(yùn)行。

2.4優(yōu)化輸油參數(shù)應(yīng)注意的問題

（1）對管道總傳熱系數(shù)K的調(diào)整。一般在一個(gè)季節(jié)里，正常情況下土壤溫度和原油的凝點(diǎn)變化較小，可以忽略，這說明在同一個(gè)季節(jié)管道總傳熱系數(shù)K變化較小。在輸入合適的輸油溫度情況下，一般可以保持同一K值一段時(shí)間。一旦土壤溫度和原油凝點(diǎn)因長距離、長時(shí)間累計(jì)效應(yīng)，而發(fā)生較大變化，應(yīng)及時(shí)對K值進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

（2）在輸油過程中，啟輸溫度會(huì)隨著管道傳熱效應(yīng)散失而降低，此時(shí)輸油壓力和原油黏度隨之增加，因此在重新選取最佳輸油溫度時(shí)，應(yīng)重視輸油壓力對管道運(yùn)輸?shù)挠绊憽?/p>

（3）對輸油溫度的調(diào)整和輸油管道溫度場的建立均需要較長時(shí)間，這段時(shí)間應(yīng)及時(shí)注意輸油參數(shù)的變化，出現(xiàn)異常變化及時(shí)做出調(diào)整。

（4）現(xiàn)場操作人員及管理人員應(yīng)盡早學(xué)會(huì)觀察輸油參數(shù)變化趨勢，出現(xiàn)異常變化時(shí)能及時(shí)判斷出問題所在并采取相應(yīng)的預(yù)案，確保輸油管道安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3 結(jié)論

輸油系統(tǒng)各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)對管道安全運(yùn)行至關(guān)重要，在理論上和實(shí)際操作過程中，對輸油參數(shù)變化需要進(jìn)行深入細(xì)致的研究。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在原油管道輸油過程中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控輸油過程中輸油參數(shù)的變化情況，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握輸油管道首末端壓力變化、溫度變化、油流量及地溫變化趨勢，根據(jù)各項(xiàng)輸油參數(shù)變化情況，能夠?qū)ζ浼皶r(shí)進(jìn)行調(diào)整。管道埋藏地地溫的變化會(huì)隨著季節(jié)的變化而變化，相應(yīng)會(huì)改變原油凝點(diǎn)和黏度，此時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)會(huì)根據(jù)實(shí)際變化趨勢合理優(yōu)化出一套最佳輸油參數(shù)，確保輸油管道高效安全運(yùn)行，降低安全隱患，提高工作效率。與此同時(shí)，在計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以配置不同的輔助功能軟件，輔助判斷輸油管道是否有泄漏發(fā)生，及時(shí)準(zhǔn)確定位并給出相應(yīng)處理預(yù)案。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.009