如何提高管道輸送能力
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[時間:2009-05-20 石油與裝備 關注度:0]
摘要: 管道輸送成品油具有安全快捷、損耗少、無污染、低成本的優勢。但隨著經濟的持續快速發展，我國能源需求量不斷增大，成品油的管道輸送量越來越大，如何提高成品油的管道輸送能力，成為石油企業最關心的問題之一。成品油管道的輸送能力，目前常常同時使用m...
管道輸送成品油具有安全快捷、損耗少、無污染、低成本的優勢。但隨著經濟的持續快速發展，我國能源需求量不斷增大，成品油的管道輸送量越來越大，如何提高成品油的管道輸送能力，成為石油企業最關心的問題之一。成品油管道的輸送能力，目前常常同時使用m3/a和m3/d進行定義。成品油管道的上游連著煉油廠，下游連著用戶，全年的輸送總量既受下游影響，也受上游影響。用m3/a來定義管道的輸送能力可能不妥。由于成品油管道的輸送能力不僅包括輸送，而且還要擔負部分調峰任務；同時，由于用戶的用油量季節差距極大，其季節輸送量峰值和谷值的差距甚至可用倍數計算；因此，定義管道輸送能力應用單位m3/d。
誰在影響管道輸送能力
成品油的輸送管道對于中等起伏的地形，站距是預先確定的，這對管道鋪設具有重要意義。長輸管道幾乎都是密閉輸送，每個泵機組前后的主干線上都安裝止回閥，正常輸油時各泵站接力輸送，當某座或幾座泵站停機時，系統自動進入越站輸送狀態，這樣，每座泵站間距的水力坡降曲線都基本相同。通常認為，管道流量就是泵機組的設計流量。然而實際和研究表明，管道的流量并不等于泵機組的設計流量，且只會小于泵機組的設計流量。這是因為受泵機組可靠度的影響，泵機組不可能總是正常工作，系統也就不可能一直按預先設計的水力坡降曲線運行。當某座或幾座泵站停機時，系統就會越站輸送，此時，一座泵站要承擔兩座或更多座泵站輸送的任務，管道的瞬時流量就會下降，進而導致管道平均流量小于泵機組的額定流量，管道的輸送能力就表現為低于設計的理論值。
為探索提高成品油管道輸送能力的途徑，本文對影響管道輸送系統可靠程度的諸多因素進行分析。從技術的角度看，主要有以下幾個方面：
第一，泵機組的可靠度是影響成品油管道輸送能力最主要的因素。泵機組的有效運行時間越長，可靠性越高，成品油管道輸送能力越強。供油泵站和首站因其特殊位置，一般都設置兩臺以上的泵機組，互為備用。當出現故障時，供油泵站不可能做到備用泵機組與原機組的無間隔切換，因此不能簡單地把備用機組與原機組看作并聯系統。實際工作中為了方便計算泵機組的可靠度，將泵機組維修時間縮短為互換時間，人為地提高了泵機組的可靠度，大大超過其固有效度。而實際上，泵機組可靠度的有效時間應該根據泵機組的平均故障間隔時間以及備用機組與原機組的更換時間來確定。因此，縮短實際處理故障的平均維修時間，就能提高成品油管道的輸送能力。
第二，穩定時間和調節頻率也是影響成品油管道輸送能力的因素之一。穩定時間是管道系統從非穩定狀態調節到穩定狀態的時間。由于泵機組的固有有效度不可能是1，因此輸油管道會經常因為系統中泵機組頻繁的啟停而處于工況調節的運行過程中，特別是長距離多泵站的管道。這種調節使得管道在失效泵機組重新恢復運行時，不能及時達到其可能達到的最大流量。由于實際情況不同，無法統計管段長度與穩定時間的關系，如果按一座泵站的調節時間系數為1，兩座泵站的調節時間系數為2，三座泵站的調節時間系數為3，以此類推，ｎ座泵站的調節時間系數也為ｎ，即時間系數正比于管道的長度。也就是說穩定時間越長，輸送能力要達到最大的時間就會越長。調節頻率是管道系統在單位時間內從非穩定狀態調節到穩定狀態的次數。顯然，調節頻率受管道長度影響。因為泵站數量越多，單位時間內泵機組的調節頻率就會數量也越多。另外，頻率還是泵站可靠度的函數，因為泵機組可靠度越低，單位時間內泵機組出現故障的概率也就越大。這樣調節頻率越高，管道輸送能力就越低，兩者成反比關系。
第三，管道的流量是保證成品油輸送能力的基本因素。管道系統在泵機組出口壓力不超過管子額定工作壓力下的瞬時流量主要取決于運行的泵站數量。由于供油泵站和首站承擔著為管道供油和提供初級壓頭的任務，因此，如果上述兩者之一失效，則系統停輸，流量為零；如果管道中間泵站或末站失效，系統自動進入越站輸送狀態，越站輸送時，管道瞬時流量決定于越站的數量。既然管道的瞬時流量取決于管道中最長的管段，因此就需要知道當有ｍ座泵站同時失效，這ｍ座泵站在整個管道中的分布不同，管道瞬時流量也不同。例如，有一條5座泵站的管道中同時有兩座泵站失效，這兩座泵站可能連續，也可能不連續。當出現類似的情況時，整個管道的輸油效率和平均流量都會下降，從而會導致管道輸送能力也隨之下降。除以上重要的影響因素之外，鋼管和閥門的可靠度和管道連接的可靠度均會影響管道輸送能力。鋼管和閥門失效的原因單一，主要是產品質量問題，一般情況下，經過嚴格出廠檢驗的產品，可靠度較高。由于輸油管道通常是由許多根一定長度的鋼管通過焊接的方式在現場組裝，受連接管接頭質量、裝配技術和地形等因素影響，盡管經過實際輸油前的試壓和試輸后，能夠基本排除管道連接可能出現的故障，但其可靠度一般會低于理想狀態下的值，從而對管道的輸送能力產生影響。
如何提高管道輸送能力
基于對以上可能影響管道輸送能力因素的分析，為了最大限度的提高管道輸送能力，可以采取以下措施：
加強設備的保養維護。重點關注主要泵站的保養維護包括在用的設備和備用的設備，防止泵站失效。同時做好其他的設備如自控系統、電氣設備、閥門、壓力顯示系統、溫度系統等的維護保養。這些都是保證管道輸送能力最基本的工作。增加每個泵站備用泵機組，縮短泵機組維修時間。由于泵機組是泵站的核心，也是保證輸送的動力所在。在考慮投入成本控制的前提下，增加備用泵機組，提高泵站的可靠度，在用泵出現故障的第一時間，馬上起用備用泵，縮短切換時間，避免造成管道停輸。
提高最大輸送能力的直接辦法是更換主泵變速箱，使泵速提高到78r/min，這種方法需要較大的設備和人力的投入。另一種辦法是改變主泵運行模式。泵房內的3臺主泵目前的運行模式是1臺運行，2臺備用或2臺運行，1臺備用。近年來的國外成品油管道輸送的實踐經驗和理論分析證明，在流量相同的情況下，3臺泵低速運轉比1臺泵或2臺泵高速運轉經濟效益要好，磨損件壽命可延長20%~30%。3臺泵同時運轉可使最大輸送流量在不更換變速箱的情況下有較大提高。當1臺泵需要維修保養時，另外2臺泵可暫時加速補償部分輸送能力的損失。
計算機模擬結果表明，改變運行模式后，管道年平均最大輸送能力可提高到323t/h，單機輸出功率為450kw，泵速降低到47r/min。
提高外供電的可靠性。外供電是長輸管道正常運行的最重要元素之一。只有提高其可靠性，才能保障管道的平穩運行，盡量與當地供電部門做好協調，確保供電正常，從而防止意外晃電造成泵機組甩泵及非計劃外停電造成管線停輸，使得管道輸送能力大大下降。
加強外管線的巡查力度。外管線的巡查也是保障管道輸送能力的一項重要的工作。針對外管線經常發生自然災害的站點，提前備足搶險物資，做好防范工作，減少意外事件帶來的損失；加大外管線上占壓清理工作力度；與當地的公安部門做好群防、聯防工作，防止不法分子的犯罪行為發生。
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