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          管道研究

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          中緬原油管線(國內段)超前保護程序的優化研究

          來源:《管道保護》雜志 作者:馮亮 時間:2020-7-20 閱讀:

          馮亮

          西南管道貴陽輸油氣分公司

           

          摘  要:利用SPS仿真軟件建立管線模型,先將初設中不同故障工況的超前保護程序進行驗證,隨后對程序進行調整并模擬,對比模擬結果與實際運行數據,最終確定優化后的超前保護程序。結果表明:初設超前保護程序存在兩處不合理;可基于各站進出水擊泄壓閥最低設定值調整實際運行泄壓閥設定值;確定滿足全線超前保護下的最低干線閥室閥門截斷時間值。

          關鍵詞:中緬原油管線;超前保護;安全;穩定性

           

           

          在原油密閉輸送過程中,輸油管道成為一個統一的水利系統[1]。任何故障都有可能造成管線壓力突然升高,繼而對管線產生嚴重損壞[2-5]。近年來,許多管道均利用超前保護原理進行保護,取得良好的效果[6-9]。超前保護原理是在產生水擊時,由管道控制中心迅速向上、下游泵站發出指令,上、下游泵站立即采取相應保護動作,產生一個與傳來的水擊壓力波相反的擾動,兩波相遇后,抵消部分水擊壓力波,以避免對管道造成危害[10-11]。

          利用SPS仿真軟件對中緬原油管線(國內段)進行建模,以優化超前保護程序,為中緬原油管道安全運行提供參考。

          1 模擬內容

          SPS仿真軟件能對管道輸送的單一流體、單相混合流體或批次流體進行仿真,從INPREP文本文件獲得管道信息,包括物理元件的所有信息[12],不但能仿真大多數管線的正常運行工況,并能仿真控制管道事故工況,諸如管線斷裂、設備故障等。 SPS軟件可計算管道沿線流量、壓力、密度、溫度等參數,并能以圖形或報表的形式輸出[13]。

          SPS軟件仿真功能可以通過兩種形式實現,即通過控制序列運行或交互式(運行過程中可以改變邊界條件)運行,初始狀態可以是零流量狀態、已儲存的穩定狀態或者用戶自定義穩定狀態[14]。

          中緬原油管線(國內段)包括1干1支。干線從云南省瑞麗市58號界碑入境,與中緬天然氣管道干線并行,經德宏州、保山市、大理市、楚雄市,最后到達安寧的云南石化。全線有5個泵站、 1座分輸站,設計輸量為1 300×104 t/a,其中瑞麗站有15×104 m3的大罐,故國內段可單獨作為一個水利系統,對其進行研究。

          選擇沙特輕油,以設計輸量為穩態開始模擬(表 1)。

          2 模擬結果

          所有模擬以表 1為初始點進行,主要涵蓋三個方面的研究。 

          (1)基于表 1,依次模擬初設中的所有故障觸發的超前保護程序。模擬故障包括甩泵、進出站ESD閥門故障關斷、監控閥室故障關斷。

          模擬結果發現兩處不合理,一是保山站進站泄壓設定值偏低(設定值為4.7 MPa),在所有的故障觸發超前保護中,該點總是會觸發水擊泄壓閥動作;尤其是保山出站ESD閥門故障關斷工況下,約泄油45 m3。二是彌渡站甩泵工況所采取的超前保護程序錯誤,在該超前保護模擬下,保山站進站水擊泄壓處于常泄壓狀態。建議更改該超前保護程序,由降量輸送改為全線停輸。

          (2)基于表 1,研究各站的水擊泄壓閥壓力設定值。利用設定輸量的穩態工況,依次關閉各站進出站泄壓閥,測試其水擊的極限壓力,得到各站進出站極限壓力(表 2)。

          根據表 2可以得出:保山進站水擊泄壓設定值明顯偏低,與研究(1)模擬結果結論一致,建議視該管線承壓壓力將其更改為6.3 MPa。

          (3)基于表 1,依次更改初設中的閥門全關斷時間,重點關注關斷時間的取值范圍。

          基于初設的超前保護原理模擬所有故障,包括甩泵、進出站ESD閥門故障關斷、監控閥室故障關斷。依次更改閥門全關斷時間,得出滿足所有故障超前保護程序的閥門全關斷時間范圍。表 3為芒市甩泵工況下的閥門全關斷時間范圍。

          將所有得出的取值范圍取交集,得出閥門關斷時間的取值范圍為175 s~182 s。初設中的閥門全關斷時間為180 s,該設定值使得閥門實現緩關,降低“水擊”造成的影響。建議將閥門全關斷時間設為178 s,這樣可在保證故障工況下超前保護程序對管線的保護,在發生故障時盡快關閉閥門,減少損失。

          3 結語

          利用SPS仿真軟件對中緬原油管線(國內段)進行了模擬,根據實際運行數據進行了修正,最終確定了優化的超前保護程序,為相關管線安全運行提供了參考。

           

          參考文獻:

          [1] 劉靚,田遠,王群雁. 日照―儀征原油管道水擊分析與保護[J]. 油氣儲運, 2014, 33(8): 909-912.

          [2] 趙云磊,張廣斌. 長輸原油管道水擊分析與控制[J].科技與生活, 2012(12): 164-165.

          [3] 趙振智,王為民,李衛衛. 原油碼頭管道輸送水擊問題的研究與分析[J]. 當代化工, 2013(9):1237-1239.

          [4] 杲志強. 儀征—長嶺原油管道水擊分析與防護[J].中國石油和化工標準與質量, 2012(12): 231-231.

          [5] 蒲加波,王世凱. 關于原油管道水擊控制的研究[J].中國石油和化工標準與質量, 2011(12): 292-292.

          [6] 鐘仕榮,王建華,卞保武. 甬滬寧原油管道水擊分析與超前保護[J]. 化工自動化及儀表, 2005,32(6): 48-51.

          [7] 方愛國,薛海鴻. 三塘湖原油管道水擊保護措施[J].油氣儲運, 2011, 30(6): 465-466. 

          [8] 王蘭花. 原油長輸管道水擊分析及保護方案[J]. 中國石油和化工標準與質量, 2014(6): 94-95.

          [9] 王強,馬宏偉. 安全控制系統在管道水擊保護中的應用[J]. 管道技術與設備, 2016(3): 54-57.

          [10] 檀偉,張燕霞,馮樹元,等. 基于GB 50253的輸油管道水擊泄壓系統[J]. 現代化工, 2015(9):195-196.

          [11] 陳國元. 大慶―錦西輸油管道工程ESD系統的設計[J].自動化博覽, 2009, 26(1): 46-48.

          [12] 黃靖雅,梁光川,周軍. 基于SPS軟件的輸氣管網調峰分析[J]. 化工管理, 2017(2):30.

          [13] 杜艷平,來海雷. 應用SPS軟件模擬輸油管道預熱投產過程[J]. 油氣田地面工程, 2014(8): 32-33.

          [14] 安家榮,李健,魏偉,等. 基于SPS軟件的埋地熱油管道停輸溫降分析[J]. 管道技術與設備,2014(3): 4-6.


              作者簡介:馮 亮 ,1 9 8 5 年生 , 2 0 1 3 年 碩 士 研 究 生 畢 業 于中國石油大學(北京)油氣儲運專 業 , 工程師 , 現主要從事天然 氣 和 原 油 長輸管道方 面 的工作。聯系方式: 17708806816,fenglangtc@126.com。

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