高寒地區(qū)原油儲(chǔ)罐保溫材料時(shí)效性測(cè)試與分析

楊林（大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司）

高寒地區(qū)原油儲(chǔ)罐保溫材料時(shí)效性測(cè)試與分析

楊林（大慶油田有限責(zé)任公司儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司）

保溫材料對(duì)高寒地區(qū)原油儲(chǔ)罐的維溫起到了至關(guān)重要的作用，通過(guò)制定合理的測(cè)試方案和測(cè)試位置，對(duì)罐壁表面溫度、熱流密度、環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果分析表明，隨著儲(chǔ)罐使用年限的增加，儲(chǔ)罐罐壁保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)增大，罐體保溫材料保溫性能下降，但衰減速率隨使用年限的增加而減慢，在儲(chǔ)罐保溫材料的長(zhǎng)期使用過(guò)程中需要定期對(duì)保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)修復(fù)保溫結(jié)構(gòu)缺陷，可有效提高儲(chǔ)罐的保溫性能，保障原油儲(chǔ)罐在冬季的安全生產(chǎn)運(yùn)行。

原油儲(chǔ)罐 保溫材料 導(dǎo)熱系數(shù) 時(shí)效性

大慶油田地處北方高寒地區(qū)，冬季最低氣溫可達(dá)到-35℃，惡劣的環(huán)境條件對(duì)原油儲(chǔ)罐在低溫條件下的生產(chǎn)運(yùn)行管理提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。原油儲(chǔ)罐保溫材料對(duì)儲(chǔ)罐的維溫起到了關(guān)鍵作用，為了掌握儲(chǔ)罐保溫材料隨時(shí)間的變化規(guī)律，保障原油儲(chǔ)罐在冬季的安全生產(chǎn)運(yùn)行，開(kāi)展了一系列的測(cè)試和分析。

1 測(cè)試內(nèi)容及方法

1）采用表面溫度法對(duì)罐壁外表面不同位置的表面溫度、環(huán)境溫度和風(fēng)速進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算保溫結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)，由于儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，夜間測(cè)試的安全性較差，因此，選擇陰天進(jìn)行測(cè)試。

2）測(cè)試時(shí)，將被測(cè)儲(chǔ)罐劃分為多個(gè)測(cè)試區(qū)域，每個(gè)區(qū)域內(nèi)按照一定規(guī)律布置測(cè)點(diǎn)。為保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)兼顧測(cè)試效率，在選擇測(cè)點(diǎn)時(shí)，既選擇有代表性的位置，又要盡可能地多布置，當(dāng)局部測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)較大的變化梯度或異常變化時(shí)，考慮對(duì)測(cè)試位置進(jìn)行加密布點(diǎn)。

3）表面熱流密度測(cè)試。采用便攜式熱流計(jì)測(cè)定結(jié)構(gòu)表面熱流，測(cè)試時(shí)，用雙面膠將儀器的測(cè)頭直接貼附在測(cè)點(diǎn)表面，并保持與結(jié)構(gòu)表面有良好的接觸，以減小接觸熱阻。測(cè)點(diǎn)安裝后，結(jié)構(gòu)表面對(duì)外散失的熱流垂直通過(guò)測(cè)頭，經(jīng)過(guò)一段非穩(wěn)態(tài)傳熱，讀數(shù)測(cè)得的熱流即為保溫結(jié)構(gòu)表面熱流密度。

4）保溫結(jié)構(gòu)表面溫度測(cè)試。表面溫度測(cè)試采用HH314A型表面溫度計(jì)，根據(jù)測(cè)試表面不同采用不同的測(cè)溫探頭。

5）保溫層厚度測(cè)試。按實(shí)際測(cè)試條件在測(cè)試區(qū)域內(nèi)選擇多個(gè)具有代表性的位置，分別測(cè)試保溫層厚度，取平均值作為該區(qū)域的保溫層厚度，或可查找儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)圖紙確定。

6）環(huán)境溫度和風(fēng)速測(cè)試。風(fēng)速與環(huán)境溫度應(yīng)在被測(cè)位置附近，距離儲(chǔ)罐1 m處同時(shí)測(cè)定。風(fēng)速測(cè)定采用ZRQF系列智能風(fēng)速儀，為了保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，每測(cè)點(diǎn)均測(cè)量三次取平均值。環(huán)境溫度選用HH314A型表面溫度計(jì)測(cè)定，并與風(fēng)速測(cè)試同步讀數(shù)。

2 測(cè)溫點(diǎn)布置

首先將被測(cè)結(jié)構(gòu)劃分為多個(gè)區(qū)域，在給定區(qū)域內(nèi)按照一定方式布置測(cè)點(diǎn)，由測(cè)點(diǎn)結(jié)果計(jì)算所測(cè)區(qū)域的平均值，按照不同區(qū)域面積加權(quán)的方法最終計(jì)算出罐壁表面的平均表面溫度和平均熱流密度，具體測(cè)點(diǎn)布置方式如下：

在罐底到液位范圍內(nèi)，每隔2 m高度劃分一個(gè)測(cè)試區(qū)域，對(duì)于不足2 m部分也同樣作為測(cè)試區(qū)域，布置測(cè)試點(diǎn)，距離罐底2 m區(qū)域內(nèi)，沿罐壁周向等間隔、軸向等間距地布置多個(gè)測(cè)試點(diǎn)，2 m以上區(qū)域，受測(cè)試條件限制，只沿儲(chǔ)罐盤梯所在位置及其附近位置布置測(cè)試點(diǎn)，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 罐壁軸向測(cè)點(diǎn)分布

圖2 罐壁周向測(cè)點(diǎn)分布

3 測(cè)試結(jié)果與時(shí)效性分析

為了對(duì)儲(chǔ)罐保溫材料的時(shí)效性進(jìn)行分析，選取不同運(yùn)行時(shí)間的3座儲(chǔ)罐，分別對(duì)儲(chǔ)罐的保溫性能進(jìn)行測(cè)試，按照上述測(cè)試點(diǎn)布置，每座儲(chǔ)罐確定了20個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試內(nèi)容包括罐壁表面溫度、熱流密度、環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速，同時(shí)記錄罐內(nèi)原油的溫度，具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 大慶油田某油庫(kù)儲(chǔ)油罐測(cè)試結(jié)果

通過(guò)對(duì)比計(jì)算數(shù)據(jù)，可以得到罐體平均保溫性能隨使用年限的變化規(guī)律，即保溫材料時(shí)效性變化曲線，見(jiàn)圖3。

4 結(jié)論

1）隨儲(chǔ)罐使用年限增加，儲(chǔ)罐罐壁保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)增大，罐體保溫材料保溫性能下降。這一方面是因?yàn)楸亟Y(jié)構(gòu)隨使用年限的增加，造成保溫結(jié)構(gòu)的破損、質(zhì)量下降，保溫性能減弱；另一方面隨使用年限增加，環(huán)境條件變化導(dǎo)致的降水、降雪等增大了保溫材料的含水率，導(dǎo)致保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)增大，導(dǎo)熱性能增強(qiáng)，保溫性能減弱。

圖3 儲(chǔ)罐保溫材料時(shí)效性曲線

2）根據(jù)保溫性能測(cè)試數(shù)據(jù)，隨儲(chǔ)罐保溫材料使用年限增加，保溫結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)的變化率減小，說(shuō)明該保溫性能的衰減速率隨使用年限的增加而減小，即使用初期，保溫材料保溫性能衰減較快，隨使用年限增加，保溫性能導(dǎo)熱系數(shù)增大速率減慢。

3）在儲(chǔ)罐保溫材料的長(zhǎng)期使用過(guò)程中，定期對(duì)保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)對(duì)保溫結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行修復(fù)，嚴(yán)重時(shí)更換儲(chǔ)罐的保溫材料，有效提高儲(chǔ)罐的保溫性能，減緩因使用年限增加造成的罐體保溫性能衰減。

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.007.022

2015-05-07）

楊林，工程師，2006年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院（油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)），2012年研究生畢業(yè)于東北石油大學(xué)（油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)），從事科技管理工作，E-mail：dqyl@petrochina.com.cn，地址：黑龍江省大慶市薩爾圖區(qū)奔二村大慶油田儲(chǔ)運(yùn)銷售分公司技術(shù)發(fā)展部，146345。