東海島-廉江段停輸后高點(diǎn)拉空原因分析

陳旺

摘要：針對(duì)東海島-廉江段停輸后出現(xiàn)的高點(diǎn)拉空現(xiàn)象，通過(guò)理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合環(huán)境溫度和管道油品溫度，得出成品油管道停輸后油品溫度和環(huán)境溫度對(duì)管道壓力的影響程度，為成品油管道停輸保壓值計(jì)算提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高點(diǎn)拉空;成品油管道;負(fù)壓氣化;壓力變化

成品油管道正常停輸后，會(huì)出現(xiàn)壓力持續(xù)降低的現(xiàn)象。如果停輸壓力不夠高，最終管道高點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)油品氣化導(dǎo)致管道內(nèi)上下游油品分離，出現(xiàn)液柱分離的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象也就是我們常說(shuō)的“高點(diǎn)拉空”。

“高點(diǎn)拉空”后上下游壓力變化趨勢(shì)不一致，不利于后續(xù)對(duì)于整段管道的壓力監(jiān)控，現(xiàn)選取東海島-廉江段進(jìn)行停輸后“高點(diǎn)拉空”的原因進(jìn)行分析。也能為其他管段停輸保壓值提供一定的參考依據(jù)。

1、停輸后壓力變化趨勢(shì)

我選取了多次東海島-廉江段停輸后的壓力變化趨勢(shì)圖，如圖1-圖4所示。結(jié)合表2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)我們可以觀(guān)察到停輸后壓力變化明顯分為兩個(gè)階段。

第一階段，壓力降低速度明顯且下降幅度較大。一段時(shí)間后管道壓力到達(dá)某個(gè)拐點(diǎn)后進(jìn)入第二個(gè)階段，此后壓力不再下降或者跟第一階段相比下降異常緩慢。

2、壓力降原因分析

2.1、溫度對(duì)油品體積的影響

由于東海島-廉江段是密閉埋地管道，常溫順序輸送。管段停輸后壓力持續(xù)降低的原因有兩個(gè)，油品泄露和管存油品溫度降低。

首先通過(guò)多次觀(guān)察和分析東海島-廉江段運(yùn)行及停輸后SCADA壓力變化曲線(xiàn)，以及結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)巡線(xiàn)情況排除掉油品泄露這一原因。

下面著重分析管存油品溫度降低引起壓力降低這一原因。

由于流體具有膨脹性的性質(zhì)，在壓力不變的條件下，流體的體積會(huì)隨著溫度的變化而變化。用熱膨脹系數(shù)α表示：

α為熱膨脹系數(shù)，柴油熱膨脹系數(shù)一般取 0.0008/℃

成品油出罐時(shí)溫度最低時(shí)也是常溫，而經(jīng)過(guò)泵及與管道摩擦后整體會(huì)略微升高。停輸前運(yùn)行柴油溫度必定高于常溫。而停輸后由于東海島-廉江整條管道管存油品溫度高于地溫，隨著管道溫度逐漸降低為地溫，管道內(nèi)油品體積也會(huì)隨著變小。管道停輸以后，管道內(nèi)油品會(huì)與環(huán)境發(fā)生對(duì)流換熱， 停輸開(kāi)始的時(shí)候尤為劇烈，因此停輸初期溫度下降較快，壓降也越大，到停輸后期，對(duì)流換熱效應(yīng)逐漸減弱，壓降隨著溫降的減小而減小。

2.2、壓力變化與環(huán)境溫度的關(guān)系

流體具有的另一性質(zhì)是壓縮性，他是指在溫度不變的條件下，流體的壓力會(huì)隨著體積的變化而變化。用體積壓縮系數(shù)β表示：

β為體積壓縮系數(shù)，柴油體積壓縮系數(shù)一般取5.5×10-10/Pa。

溫度變化同樣會(huì)使管道產(chǎn)生一定的徑向形變，徑向形變會(huì)改變管道內(nèi)油品的壓力。用材料力學(xué)相關(guān)知識(shí)可算出管道徑向體積應(yīng)變量

E為管道鋼材的彈性模量，取2*1011Pa;

D為管道內(nèi)徑，m;

δ為管道壁厚，m;

μ為泊松系數(shù)，取0.3。

因?yàn)閐V= dV1+dV徑

綜合上述公式可得

2.3、數(shù)據(jù)計(jì)算

東海島-廉江段管道參數(shù)如表1所示

代入公式（4）可以求得0.94Mpa/℃

即管道內(nèi)溫度降低1℃，管道內(nèi)壓力降低0.94Mpa。

3、總結(jié)

在上文提到的第一階段中，停輸后高點(diǎn)壓力始終高于管內(nèi)成品油的飽和壓力，油品全部為液態(tài)。但隨著管內(nèi)壓力跟隨溫降持續(xù)降低，高點(diǎn)壓力也降低至管內(nèi)成品油的飽和蒸汽壓以下，此時(shí)高點(diǎn)成品油會(huì)氣化，也就是我們所稱(chēng)的“高點(diǎn)拉空”。

“高點(diǎn)拉空”瞬間，管道內(nèi)油品氣化，液態(tài)成品油會(huì)將氣化后的成品油壓縮，此時(shí)會(huì)造成管道內(nèi)壓力出現(xiàn)小幅波動(dòng)。而后高點(diǎn)壓力進(jìn)入氣液兩相平衡狀態(tài)，氣態(tài)液態(tài)兩相體積不再變化，壓力不再變化。因此，管道壓力進(jìn)入上文提到的第二階段，管道壓力不再下降或者跟第一階段相比下降異常緩慢。

防止高點(diǎn)拉空的原理及當(dāng)管道溫度降低至環(huán)境溫度時(shí)，管道高點(diǎn)壓力仍然高于油品飽和蒸汽壓壓力。

東海島-廉江段拉空時(shí)進(jìn)站壓力為0.432MPa，平均溫度差為8℃，溫差導(dǎo)致的壓降為7.52MPa，為了保證停輸后高點(diǎn)不拉空，停輸壓力廉江進(jìn)站需保持在7.952MPa以上，此壓力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出廉江進(jìn)站泄壓值。故東海島-廉江段停輸后高點(diǎn)必定會(huì)拉空。

其他管段計(jì)算停輸保壓值時(shí)也可以按照此法補(bǔ)充溫降引起的壓降計(jì)算

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