基于计算机网络技术的输油参数优化

唐山工业职业技术学院

基于计算机网络技术的输油参数优化

杨进钊唐山工业职业技术学院

输油系统各项运行参数对管道安全运行至关重要，在理论上和实际操作过程中，对输油参数变化需要进行深入细致的研究。将计算机网络技术应用在原油管道输油过程中，可以实时监控输油过程中输油参数的变化情况，及时、准确地掌握输油管道首末端压力变化、温度变化、油流量及地温变化趋势，根据各项输油参数变化情况，能够对其及时进行调整。

输油管道；监控系统；软件；输油参数；优化

在原油输送过程中，由于沿程能量的消耗带来了高额的能源浪费，据统计，消耗的能量约占所输送原油的1%～3%。针对输油管线每个环节工艺参数进行合理的设计，优化管线设备运行组合结构，才能从根本上降低运输费用，管道输油工艺才能更加经济、有效地运行。

据研究报道，输油管道内油温安全范围在原油凝点以上30℃与原油初馏点以下10℃之间，随着季节的变化和管道地温的变化引起原油凝点的变化，导致输油管道端点输油参数反馈到调控中心失真。在实际原油输送过程中，当输油温度高于最佳输油温度时，热量会通过管道散失出去，不仅造成热量的损失，而且会降低输油效率。为此，将计算机网络技术应用到输油管线参数实时优化设计中，对输油管道监控，及时优化输油参数，使输油供给的能量得到充分利用而不产生浪费，最终提高输油效率。

1 输油参数理论与计算

1.1输油系统效率理论计算

原油从启输站至中间站、目的地的输送过程中，会经过不同的加热站、加压站、热泵站等，各站提供的热能及动力能的利用程度(不包括加热炉效率、电机效率、泵效、管网效率)直接影响输油效率。为了提高输油系统效率，应该定量找出影响输油效率的因素，通过下面的输油效率计算公式可以很清晰地识别各个环节影响效率因素。

1.2管内原油散热量与油温关系

管道表面平均散热量计算公式为通过管道轴向温降公式可以计算得到启输站管道温度t1

2 应用网络技术优化参数

2.1管道的实时监控

利用计算机网络技术，实现输油管道实时监控，不仅可以实时采集各端点压力、温度、流量等输油参数数据，经过计算机中双向微波将输油参数数据反馈在调控中心，工作人员还可以在屏幕上清晰地观察到原油在管道中输送流量、压力和温度变化情况，可视化监控运行指标参数，当输油参数出现反常变化时，可以及时地找出问题所在。

2.2地温采集

采取W5100WK无线数据采集仪进行地温采集，能够准确采集到管道所处位置地温，并进行保存、显示出来。

2.3优化输油参数程序及输油参数优化步骤

通过计算机优化输油参数程序，实现原油管道中输油参数（原油凝点、密度、比热、输油量、地温、管径、收油温度、管道压力及管道压头总损失等）的优化调整，优化程序如图1所示。

输油参数优化步骤如下:

（1）通过计算机网络自动采集系统，实时采集输油量、地温、管径、收油温度、管道压力及管道压头总损失。由现场操作人员键入原油凝点、密度、比热。

（2）平均温度t0由计算机系统自动计算获取。

（3）现场操作人员通过输入平均温度t0下的黏度来计算Re，判断原油流态；通过对应流体状态下沿程摩阻损失（h）公式计算摩阻损失。

图1 管道输油参数优化程序

（4）实测ΔZ（首末端位差）和hj（局部摩阻损失），通过hj+ΔZ=H-h公式来计算管道总压头损失H。

（5）现场操作人员根据实际原油凝点，合理设定符合输油工艺的收油温度t2，一般设置的t2取凝点加3℃。

（6）通过计算机内部程序，自动计算启输温度t1。

（7）计算机自动将t1与经验值tj进行比较，当启输温度t1＜tj时，返回到上一层，重复步骤（5），增加t2，直到t1≥tj为止；当启输温度t1≥tj时，则进行步骤（2）、（3），计算管道总压头损失H1。

（8）计算机自动比较计算得到的管道总压头损失H1与安全输油压力或泵扬程，当H1小于泵扬程或者安全输油压力时，上述输油参数对于输油工艺是合适的，现场管理人员将选取此组输油参数进行。现场管理人员随时可视化观察各项输油参数运行变化情况，并与计算值进行对比，看是否相符。当H1大于泵扬程或者安全输油压力时，直接返回步骤（5），增加t2，再进行（6）、（7）、（8）步骤操作；当H1小于泵扬程或安全输油压力时，结束此项操作，自动进行下一步骤。

（9）根据计算机自动在线监控功能，一旦发生输油温度变化，将自动优化输油线路上的各项参数，选出适合管道输油最佳输油参数，并进行相应调整，确保管道高效合理运行。

2.4优化输油参数应注意的问题

（1）对管道总传热系数K的调整。一般在一个季节里，正常情况下土壤温度和原油的凝点变化较小，可以忽略，这说明在同一个季节管道总传热系数K变化较小。在输入合适的输油温度情况下，一般可以保持同一K值一段时间。一旦土壤温度和原油凝点因长距离、长时间累计效应，而发生较大变化，应及时对K值进行优化调整。

（2）在输油过程中，启输温度会随着管道传热效应散失而降低，此时输油压力和原油黏度随之增加，因此在重新选取最佳输油温度时，应重视输油压力对管道运输的影响。

（3）对输油温度的调整和输油管道温度场的建立均需要较长时间，这段时间应及时注意输油参数的变化，出现异常变化及时做出调整。

（4）现场操作人员及管理人员应尽早学会观察输油参数变化趋势，出现异常变化时能及时判断出问题所在并采取相应的预案，确保输油管道安全、经济运行。

3 结论

输油系统各项运行参数对管道安全运行至关重要，在理论上和实际操作过程中，对输油参数变化需要进行深入细致的研究。将计算机网络技术应用在原油管道输油过程中，可以实时监控输油过程中输油参数的变化情况，及时、准确地掌握输油管道首末端压力变化、温度变化、油流量及地温变化趋势，根据各项输油参数变化情况，能够对其及时进行调整。管道埋藏地地温的变化会随着季节的变化而变化，相应会改变原油凝点和黏度，此时，计算机网络技术会根据实际变化趋势合理优化出一套最佳输油参数，确保输油管道高效安全运行，降低安全隐患，提高工作效率。与此同时，在计算机实时监控系统的基础上，可以配置不同的辅助功能软件，辅助判断输油管道是否有泄漏发生，及时准确定位并给出相应处理预案。

（栏目主持张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.009