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如何提高管道輸送能力

[加入收藏][字號(hào): ] [時(shí)間:2009-05-20  來(lái)源:石油與裝備  關(guān)注度:0]
摘要:  管道輸送成品油具有安全快捷、損耗少、無(wú)污染、低成本的優(yōu)勢(shì)。但隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,我國(guó)能源需求量不斷增大,成品油的管道輸送量越來(lái)越大,如何提高成品油的管道輸送能力,成為石油企業(yè)最關(guān)心的問(wèn)題之一。成品油管道的輸送能力,目前常常同時(shí)使用m...
  管道輸送成品油具有安全快捷、損耗少、無(wú)污染、低成本的優(yōu)勢(shì)。但隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,我國(guó)能源需求量不斷增大,成品油的管道輸送量越來(lái)越大,如何提高成品油的管道輸送能力,成為石油企業(yè)最關(guān)心的問(wèn)題之一。成品油管道的輸送能力,目前常常同時(shí)使用m3/a和m3/d進(jìn)行定義。成品油管道的上游連著煉油廠,下游連著用戶,全年的輸送總量既受下游影響,也受上游影響。用m3/a來(lái)定義管道的輸送能力可能不妥。由于成品油管道的輸送能力不僅包括輸送,而且還要擔(dān)負(fù)部分調(diào)峰任務(wù);同時(shí),由于用戶的用油量季節(jié)差距極大,其季節(jié)輸送量峰值和谷值的差距甚至可用倍數(shù)計(jì)算;因此,定義管道輸送能力應(yīng)用單位m3/d。

誰(shuí)在影響管道輸送能力

  成品油的輸送管道對(duì)于中等起伏的地形,站距是預(yù)先確定的,這對(duì)管道鋪設(shè)具有重要意義。長(zhǎng)輸管道幾乎都是密閉輸送,每個(gè)泵機(jī)組前后的主干線上都安裝止回閥,正常輸油時(shí)各泵站接力輸送,當(dāng)某座或幾座泵站停機(jī)時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入越站輸送狀態(tài),這樣,每座泵站間距的水力坡降曲線都基本相同。通常認(rèn)為,管道流量就是泵機(jī)組的設(shè)計(jì)流量。然而實(shí)際和研究表明,管道的流量并不等于泵機(jī)組的設(shè)計(jì)流量,且只會(huì)小于泵機(jī)組的設(shè)計(jì)流量。這是因?yàn)槭鼙脵C(jī)組可靠度的影響,泵機(jī)組不可能總是正常工作,系統(tǒng)也就不可能一直按預(yù)先設(shè)計(jì)的水力坡降曲線運(yùn)行。當(dāng)某座或幾座泵站停機(jī)時(shí),系統(tǒng)就會(huì)越站輸送,此時(shí),一座泵站要承擔(dān)兩座或更多座泵站輸送的任務(wù),管道的瞬時(shí)流量就會(huì)下降,進(jìn)而導(dǎo)致管道平均流量小于泵機(jī)組的額定流量,管道的輸送能力就表現(xiàn)為低于設(shè)計(jì)的理論值。

  為探索提高成品油管道輸送能力的途徑,本文對(duì)影響管道輸送系統(tǒng)可靠程度的諸多因素進(jìn)行分析。從技術(shù)的角度看,主要有以下幾個(gè)方面:

  第一,泵機(jī)組的可靠度是影響成品油管道輸送能力最主要的因素。泵機(jī)組的有效運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng),可靠性越高,成品油管道輸送能力越強(qiáng)。供油泵站和首站因其特殊位置,一般都設(shè)置兩臺(tái)以上的泵機(jī)組,互為備用。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),供油泵站不可能做到備用泵機(jī)組與原機(jī)組的無(wú)間隔切換,因此不能簡(jiǎn)單地把備用機(jī)組與原機(jī)組看作并聯(lián)系統(tǒng)。實(shí)際工作中為了方便計(jì)算泵機(jī)組的可靠度,將泵機(jī)組維修時(shí)間縮短為互換時(shí)間,人為地提高了泵機(jī)組的可靠度,大大超過(guò)其固有效度。而實(shí)際上,泵機(jī)組可靠度的有效時(shí)間應(yīng)該根據(jù)泵機(jī)組的平均故障間隔時(shí)間以及備用機(jī)組與原機(jī)組的更換時(shí)間來(lái)確定。因此,縮短實(shí)際處理故障的平均維修時(shí)間,就能提高成品油管道的輸送能力。

  第二,穩(wěn)定時(shí)間和調(diào)節(jié)頻率也是影響成品油管道輸送能力的因素之一。穩(wěn)定時(shí)間是管道系統(tǒng)從非穩(wěn)定狀態(tài)調(diào)節(jié)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間。由于泵機(jī)組的固有有效度不可能是1,因此輸油管道會(huì)經(jīng)常因?yàn)橄到y(tǒng)中泵機(jī)組頻繁的啟停而處于工況調(diào)節(jié)的運(yùn)行過(guò)程中,特別是長(zhǎng)距離多泵站的管道。這種調(diào)節(jié)使得管道在失效泵機(jī)組重新恢復(fù)運(yùn)行時(shí),不能及時(shí)達(dá)到其可能達(dá)到的最大流量。由于實(shí)際情況不同,無(wú)法統(tǒng)計(jì)管段長(zhǎng)度與穩(wěn)定時(shí)間的關(guān)系,如果按一座泵站的調(diào)節(jié)時(shí)間系數(shù)為1,兩座泵站的調(diào)節(jié)時(shí)間系數(shù)為2,三座泵站的調(diào)節(jié)時(shí)間系數(shù)為3,以此類推,n座泵站的調(diào)節(jié)時(shí)間系數(shù)也為n,即時(shí)間系數(shù)正比于管道的長(zhǎng)度。也就是說(shuō)穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng),輸送能力要達(dá)到最大的時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng)。調(diào)節(jié)頻率是管道系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)從非穩(wěn)定狀態(tài)調(diào)節(jié)到穩(wěn)定狀態(tài)的次數(shù)。顯然,調(diào)節(jié)頻率受管道長(zhǎng)度影響。因?yàn)楸谜緮?shù)量越多,單位時(shí)間內(nèi)泵機(jī)組的調(diào)節(jié)頻率就會(huì)數(shù)量也越多。另外,頻率還是泵站可靠度的函數(shù),因?yàn)楸脵C(jī)組可靠度越低,單位時(shí)間內(nèi)泵機(jī)組出現(xiàn)故障的概率也就越大。這樣調(diào)節(jié)頻率越高,管道輸送能力就越低,兩者成反比關(guān)系。

  第三,管道的流量是保證成品油輸送能力的基本因素。管道系統(tǒng)在泵機(jī)組出口壓力不超過(guò)管子額定工作壓力下的瞬時(shí)流量主要取決于運(yùn)行的泵站數(shù)量。由于供油泵站和首站承擔(dān)著為管道供油和提供初級(jí)壓頭的任務(wù),因此,如果上述兩者之一失效,則系統(tǒng)停輸,流量為零;如果管道中間泵站或末站失效,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入越站輸送狀態(tài),越站輸送時(shí),管道瞬時(shí)流量決定于越站的數(shù)量。既然管道的瞬時(shí)流量取決于管道中最長(zhǎng)的管段,因此就需要知道當(dāng)有m座泵站同時(shí)失效,這m座泵站在整個(gè)管道中的分布不同,管道瞬時(shí)流量也不同。例如,有一條5座泵站的管道中同時(shí)有兩座泵站失效,這兩座泵站可能連續(xù),也可能不連續(xù)。當(dāng)出現(xiàn)類似的情況時(shí),整個(gè)管道的輸油效率和平均流量都會(huì)下降,從而會(huì)導(dǎo)致管道輸送能力也隨之下降。除以上重要的影響因素之外,鋼管和閥門的可靠度和管道連接的可靠度均會(huì)影響管道輸送能力。鋼管和閥門失效的原因單一,主要是產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題,一般情況下,經(jīng)過(guò)嚴(yán)格出廠檢驗(yàn)的產(chǎn)品,可靠度較高。由于輸油管道通常是由許多根一定長(zhǎng)度的鋼管通過(guò)焊接的方式在現(xiàn)場(chǎng)組裝,受連接管接頭質(zhì)量、裝配技術(shù)和地形等因素影響,盡管經(jīng)過(guò)實(shí)際輸油前的試壓和試輸后,能夠基本排除管道連接可能出現(xiàn)的故障,但其可靠度一般會(huì)低于理想狀態(tài)下的值,從而對(duì)管道的輸送能力產(chǎn)生影響。

如何提高管道輸送能力

  基于對(duì)以上可能影響管道輸送能力因素的分析,為了最大限度的提高管道輸送能力,可以采取以下措施:

  加強(qiáng)設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)。重點(diǎn)關(guān)注主要泵站的保養(yǎng)維護(hù)包括在用的設(shè)備和備用的設(shè)備,防止泵站失效。同時(shí)做好其他的設(shè)備如自控系統(tǒng)、電氣設(shè)備、閥門、壓力顯示系統(tǒng)、溫度系統(tǒng)等的維護(hù)保養(yǎng)。這些都是保證管道輸送能力最基本的工作。增加每個(gè)泵站備用泵機(jī)組,縮短泵機(jī)組維修時(shí)間。由于泵機(jī)組是泵站的核心,也是保證輸送的動(dòng)力所在。在考慮投入成本控制的前提下,增加備用泵機(jī)組,提高泵站的可靠度,在用泵出現(xiàn)故障的第一時(shí)間,馬上起用備用泵,縮短切換時(shí)間,避免造成管道停輸。

  提高最大輸送能力的直接辦法是更換主泵變速箱,使泵速提高到78r/min,這種方法需要較大的設(shè)備和人力的投入。另一種辦法是改變主泵運(yùn)行模式。泵房?jī)?nèi)的3臺(tái)主泵目前的運(yùn)行模式是1臺(tái)運(yùn)行,2臺(tái)備用或2臺(tái)運(yùn)行,1臺(tái)備用。近年來(lái)的國(guó)外成品油管道輸送的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論分析證明,在流量相同的情況下,3臺(tái)泵低速運(yùn)轉(zhuǎn)比1臺(tái)泵或2臺(tái)泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)效益要好,磨損件壽命可延長(zhǎng)20%~30%。3臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)可使最大輸送流量在不更換變速箱的情況下有較大提高。當(dāng)1臺(tái)泵需要維修保養(yǎng)時(shí),另外2臺(tái)泵可暫時(shí)加速補(bǔ)償部分輸送能力的損失。

  計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表明,改變運(yùn)行模式后,管道年平均最大輸送能力可提高到323t/h,單機(jī)輸出功率為450kw,泵速降低到47r/min。

  提高外供電的可靠性。外供電是長(zhǎng)輸管道正常運(yùn)行的最重要元素之一。只有提高其可靠性,才能保障管道的平穩(wěn)運(yùn)行,盡量與當(dāng)?shù)毓╇姴块T做好協(xié)調(diào),確保供電正常,從而防止意外晃電造成泵機(jī)組甩泵及非計(jì)劃外停電造成管線停輸,使得管道輸送能力大大下降。

  加強(qiáng)外管線的巡查力度。外管線的巡查也是保障管道輸送能力的一項(xiàng)重要的工作。針對(duì)外管線經(jīng)常發(fā)生自然災(zāi)害的站點(diǎn),提前備足搶險(xiǎn)物資,做好防范工作,減少意外事件帶來(lái)的損失;加大外管線上占?jí)呵謇砉ぷ髁Χ龋慌c當(dāng)?shù)氐墓膊块T做好群防、聯(lián)防工作,防止不法分子的犯罪行為發(fā)生。

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