成品油管道建設(shè)中路由變化造成翻越點(diǎn)后的應(yīng)對措施和影響

錢國梁 王雯雯 嚴(yán)建鋒

【摘要】成品油管道建設(shè)過程中路由改線發(fā)生翻越點(diǎn)后，校核上一站的出站壓力無法滿足油品能夠有足夠的壓頭通過翻越點(diǎn)，分析如何根據(jù)現(xiàn)有的條件增加上一站的出站壓頭，以及出站壓頭增加后的對管道運(yùn)行的影響。

【關(guān)鍵詞】成品油管道 路由改線 翻越點(diǎn) 輸油泵 壓頭

1 如何避免翻越點(diǎn)對管道運(yùn)行產(chǎn)生的影響

成品油長輸管道設(shè)計(jì)的前期，當(dāng)線路地形起伏大的情況下，在繪制水力坡降線時，會發(fā)現(xiàn)兩個輸油站之間會有翻越點(diǎn)。故在設(shè)計(jì)過程中通常需要采取提高上一站的出站壓力，此時在規(guī)定的輸量下，液流不僅可以從高峰自流到終點(diǎn)，而且還有剩余的能量。如不采用其他措施以利用或消耗這部分剩余能量，則在高峰以后的管段內(nèi)將發(fā)生不滿流，即通過局部流速變大來消耗剩余的能量。不滿流管段中的壓力為輸送溫度下油品的蒸汽壓。線路上的這種高峰就稱為翻越點(diǎn)。

不滿流的存在不僅浪費(fèi)了能量，而且可能在液流速度突然變化時增大水擊壓力，在順序輸送的管道上則會增大混油量。

為了滿足正常輸油的使油品能夠越過高點(diǎn)，且避免管道運(yùn)行中產(chǎn)生不滿流和油品汽化的情況，故一般按照輸油管道設(shè)計(jì)規(guī)范上規(guī)定，最高點(diǎn)處的壓力計(jì)算值至少比設(shè)定值高0.2MPa。由于成品油管道輸送介質(zhì)一般為汽油和柴油兩種，密度分別為0.73t/m3和0.84t/m3，設(shè)計(jì)時以汽油通過最高點(diǎn)的壓頭通過計(jì)算一般取28m來校核上一站的出站壓力，以避免有翻越點(diǎn)的產(chǎn)生影響。

2 成品油管道項(xiàng)目的建設(shè)模式

在成品油管道工程初步設(shè)計(jì)階段工藝計(jì)算時，通過繪制管道沿線的水力坡降線理論上來確定首站的出站壓力，通過驗(yàn)算和優(yōu)化選型來確定上站輸油泵的揚(yáng)程及流量。此時設(shè)計(jì)方需要和廠家進(jìn)行技術(shù)交流并簽訂技術(shù)協(xié)議，最終廠家通過簽訂協(xié)議來進(jìn)行本工程輸油泵的生產(chǎn)。

由于泵的生產(chǎn)、試驗(yàn)、到最終的出廠安裝整個周期較長，一般國產(chǎn)輸油泵為5-6個月，進(jìn)口輸油泵為8個月以上。

當(dāng)進(jìn)入成品油管道施工階段時，管道敷設(shè)時是以初步設(shè)計(jì)階段的線路走向圖和經(jīng)沿線有關(guān)主管部門報(bào)批線路具體路由為基礎(chǔ)繪制的線路施工圖為依據(jù)，進(jìn)行施工。在施工過程中，管線由于通過地段的情況比較復(fù)雜，常常因?yàn)楫?dāng)?shù)嘏c居民的協(xié)調(diào)，避讓國家重點(diǎn)的保護(hù)區(qū)、礦場，地形、地貌險(xiǎn)惡無法施工等很多客觀情況的影響，常常使得管線在施工期間導(dǎo)致線路不得不進(jìn)行改線。

3 線路路由變化造成影響

當(dāng)管線路由的在施工過程中因?yàn)榭陀^原因必須進(jìn)行調(diào)整時，且調(diào)整后的管線路由后經(jīng)過的地形落差較大時，此時對調(diào)整后的高程通過繪制水力坡降線重新進(jìn)行校核。如校核后發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)新的翻越點(diǎn)時，而且上一站的外輸泵已經(jīng)訂貨生產(chǎn)，此時就造成了管線在后期運(yùn)行時無法將油品輸送至下一站或造成翻越點(diǎn)后不滿流的現(xiàn)象，從而對管線的生產(chǎn)運(yùn)行造成了極大的影響，甚至?xí)斐芍卮蟮氖鹿省?/p>

4 產(chǎn)生翻越點(diǎn)后采取的措施

如線路路由發(fā)生調(diào)整產(chǎn)生翻越點(diǎn)時，為了保證管線今后能夠正常運(yùn)行。一般可以做出如下措施：

4.1 提高現(xiàn)有輸油泵的揚(yáng)程

為了使油品經(jīng)過翻越點(diǎn)，可以提高上一站的出站壓頭。當(dāng)外輸泵已經(jīng)生產(chǎn)完成后，可以通過提高泵的揚(yáng)程以提高出站的壓頭。

由于離心泵具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、操作平穩(wěn)、流量穩(wěn)定、性能參數(shù)范圍廣、易于制造和便于維修等優(yōu)點(diǎn)，我國國內(nèi)成品油管線輸油泵一般選用采用臥式水平中開離心泵。

根據(jù)離心泵的性能曲線圖，在一定的范圍內(nèi)，泵的揚(yáng)程H增加，流量Q將會減少，這就導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)行時管道輸量的減少，無法達(dá)到管道的設(shè)計(jì)輸量，對成品油覆蓋的周邊地區(qū)每年將會有大量的油品損失。而且從圖上可以看出揚(yáng)程H浮動的范圍較小，如果經(jīng)過翻越點(diǎn)所需的壓頭較大時通過犧牲輸油泵的流量來提高揚(yáng)程的方法是不可行的，一般不建議采用。

4.2 通過更換輸油泵的葉輪來提高輸油泵的揚(yáng)程

離心泵的工作原理如下，離心泵一般由電動機(jī)帶動，在啟動泵前，泵體及吸入管路內(nèi)充滿液體。當(dāng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)時，葉輪帶動葉片間的液體一道旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用，液體從葉輪中心被甩向葉輪外緣（流速可增大至15～25m/s），動能也隨之增加。當(dāng)液體進(jìn)入泵殼后，由于蝸殼形泵殼中的流道逐漸擴(kuò)大，液體流速逐漸降低，一部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，于是液體以較高的壓強(qiáng)沿排出口流出。與此同時，葉輪中心處由于液體被甩出而形成一定的真空，而液面處的壓強(qiáng)Pa比葉輪中心處要高，因此，吸入管路的液體在壓差作用下進(jìn)入泵內(nèi)。葉輪不停旋轉(zhuǎn)，液體也連續(xù)不斷的被吸入和壓出。

輸油泵的主要的依靠葉輪的來獲得能頭，在輸油泵制造過程中，葉輪的切割制造工藝影決定著泵的揚(yáng)程、流量及效率。為了提高輸油泵的揚(yáng)程，可以對葉輪進(jìn)行更換，但是由于輸油泵的外殼的限制，通過更換葉輪來提高揚(yáng)程的范圍也是有限的，采用此方法也有一定的局限性，僅僅適用于通過翻越點(diǎn)所需的出站壓頭增加不大時。

4.3 增加輸油泵的臺數(shù)

國內(nèi)一般輸油泵運(yùn)行時主要采用串聯(lián)運(yùn)行的方式，兩臺輸油泵串聯(lián)運(yùn)行時，揚(yáng)程為為兩臺輸油泵的疊加，當(dāng)通過翻越點(diǎn)需要更高的出站壓頭時，無法通過更換葉輪滿足時，此時應(yīng)該考慮在上一站增設(shè)一臺輸油泵以提高出站的揚(yáng)程。同時需要增加一定的投資。

4.4 通過降低管道沿線的高程

管道改線發(fā)現(xiàn)新的翻越點(diǎn)時，也可以通過降低高程來避免翻越點(diǎn)的產(chǎn)生，采用定向轉(zhuǎn)來增加管線的埋深，此種方法不僅增加了管道建設(shè)的成本，而且還增加的施工的難度，管線埋深而且還無法控制，所以此種方法不可行。

5 產(chǎn)生新翻越點(diǎn)后對管道的影響

（1）當(dāng)管道沿線產(chǎn)生新的翻越點(diǎn)后，當(dāng)使用適當(dāng)?shù)拇胧┦沟糜推纺軌蛞哉５墓r通過翻越點(diǎn)時。則會造成下站的進(jìn)站壓力過高，成品油管道進(jìn)站一般都設(shè)計(jì)進(jìn)站調(diào)節(jié)閥，由于進(jìn)站的壓頭升高需要對調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值進(jìn)行一定修整，以避免進(jìn)站的壓力過高對站內(nèi)的設(shè)備造成影響。

（2）成品油管道運(yùn)行時，會出現(xiàn)停輸?shù)默F(xiàn)象，需要校核翻越點(diǎn)后的管道最低點(diǎn)的靜水壓力是否超過管線的設(shè)計(jì)的壓力，如超壓需要更換此段管線，避免發(fā)生事故。

6 結(jié)束語

成品油管道在施工過程改線造成翻越點(diǎn)時，需要通過更換葉輪、增加輸油泵的臺數(shù)等方式來保證油品能夠有足夠的壓力通過翻越點(diǎn)。而且要對下一站的進(jìn)站調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)整，以及對翻越點(diǎn)后的最點(diǎn)的靜水壓力進(jìn)行計(jì)算校核管線的設(shè)計(jì)壓力。保證管道的生產(chǎn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

錢國梁，1987-1，男，江蘇灌云，中石化管道儲運(yùn)公司華東管道設(shè)計(jì)研究院，本科，工學(xué)學(xué)士，研究方向長輸管道工藝設(shè)計(jì)。