基于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的輸油參數(shù)優(yōu)化

唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

基于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的輸油參數(shù)優(yōu)化

楊進釗唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

輸油系統(tǒng)各項運行參數(shù)對管道安全運行至關(guān)重要，在理論上和實際操作過程中，對輸油參數(shù)變化需要進行深入細致的研究。將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在原油管道輸油過程中，可以實時監(jiān)控輸油過程中輸油參數(shù)的變化情況，及時、準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)各項輸油參數(shù)變化情況，能夠?qū)ζ浼皶r進行調(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，據(jù)統(tǒng)計，消耗的能量約占所輸送原油的1%～3%。針對輸油管線每個環(huán)節(jié)工藝參數(shù)進行合理的設(shè)計，優(yōu)化管線設(shè)備運行組合結(jié)構(gòu)，才能從根本上降低運輸費用，管道輸油工藝才能更加經(jīng)濟、有效地運行。

據(jù)研究報道，輸油管道內(nèi)油溫安全范圍在原油凝點以上30℃與原油初餾點以下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的變化，導(dǎo)致輸油管道端點輸油參數(shù)反饋到調(diào)控中心失真。在實際原油輸送過程中，當輸油溫度高于最佳輸油溫度時，熱量會通過管道散失出去，不僅造成熱量的損失，而且會降低輸油效率。為此，將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到輸油管線參數(shù)實時優(yōu)化設(shè)計中，對輸油管道監(jiān)控，及時優(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，最終提高輸油效率。

1 輸油參數(shù)理論與計算

1.1輸油系統(tǒng)效率理論計算

原油從啟輸站至中間站、目的地的輸送過程中，會經(jīng)過不同的加熱站、加壓站、熱泵站等，各站提供的熱能及動力能的利用程度(不包括加熱爐效率、電機效率、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算公式可以很清晰地識別各個環(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算公式為通過管道軸向溫降公式可以計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管道的實時監(jiān)控

利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)輸油管道實時監(jiān)控，不僅可以實時采集各端點壓力、溫度、流量等輸油參數(shù)數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機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)控運行指標參數(shù)，當輸油參數(shù)出現(xiàn)反常變化時，可以及時地找出問題所在。

2.2地溫采集

采取W5100WK無線數(shù)據(jù)采集儀進行地溫采集，能夠準確采集到管道所處位置地溫，并進行保存、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

通過計算機優(yōu)化輸油參數(shù)程序，實現(xiàn)原油管道中輸油參數(shù)（原油凝點、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）通過計算機網(wǎng)絡(luò)自動采集系統(tǒng)，實時采集輸油量、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、密度、比熱。

（2）平均溫度t0由計算機系統(tǒng)自動計算獲取。

（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）公式計算摩阻損失。

圖1 管道輸油參數(shù)優(yōu)化程序

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

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

（6）通過計算機內(nèi)部程序，自動計算啟輸溫度t1。

（7）計算機自動將t1與經(jīng)驗值tj進行比較，當啟輸溫度t1＜tj時，返回到上一層，重復(fù)步驟（5），增加t2，直到t1≥tj為止；當啟輸溫度t1≥tj時，則進行步驟（2）、（3），計算管道總壓頭損失H1。

（8）計算機自動比較計算得到的管道總壓頭損失H1與安全輸油壓力或泵揚程，當H1小于泵揚程或者安全輸油壓力時，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)進行。現(xiàn)場管理人員隨時可視化觀察各項輸油參數(shù)運行變化情況，并與計算值進行對比，看是否相符。當H1大于泵揚程或者安全輸油壓力時，直接返回步驟（5），增加t2，再進行（6）、（7）、（8）步驟操作；當H1小于泵揚程或安全輸油壓力時，結(jié)束此項操作，自動進行下一步驟。

（9）根據(jù)計算機自動在線監(jiān)控功能，一旦發(fā)生輸油溫度變化，將自動優(yōu)化輸油線路上的各項參數(shù)，選出適合管道輸油最佳輸油參數(shù)，并進行相應(yīng)調(diào)整，確保管道高效合理運行。

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。一般在一個季節(jié)里，正常情況下土壤溫度和原油的凝點變化較小，可以忽略，這說明在同一個季節(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值一段時間。一旦土壤溫度和原油凝點因長距離、長時間累計效應(yīng)，而發(fā)生較大變化，應(yīng)及時對K值進行優(yōu)化調(diào)整。

（2）在輸油過程中，啟輸溫度會隨著管道傳熱效應(yīng)散失而降低，此時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，應(yīng)重視輸油壓力對管道運輸?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間，這段時間應(yīng)及時注意輸油參數(shù)的變化，出現(xiàn)異常變化及時做出調(diào)整。

（4）現(xiàn)場操作人員及管理人員應(yīng)盡早學(xué)會觀察輸油參數(shù)變化趨勢，出現(xiàn)異常變化時能及時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)濟運行。

3 結(jié)論

輸油系統(tǒng)各項運行參數(shù)對管道安全運行至關(guān)重要，在理論上和實際操作過程中，對輸油參數(shù)變化需要進行深入細致的研究。將計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在原油管道輸油過程中，可以實時監(jiān)控輸油過程中輸油參數(shù)的變化情況，及時、準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)各項輸油參數(shù)變化情況，能夠?qū)ζ浼皶r進行調(diào)整。管道埋藏地地溫的變化會隨著季節(jié)的變化而變化，相應(yīng)會改變原油凝點和黏度，此時，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)會根據(jù)實際變化趨勢合理優(yōu)化出一套最佳輸油參數(shù)，確保輸油管道高效安全運行，降低安全隱患，提高工作效率。與此同時，在計算機實時監(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，及時準確定位并給出相應(yīng)處理預(yù)案。

（欄目主持張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.009