庆铁线站场改造过渡期优化运行研究

刘祁 黄金萍（中国石油管道沈阳调度中心）

庆铁线站场改造过渡期优化运行研究

刘祁 黄金萍（中国石油管道沈阳调度中心）

为了配合俄罗斯油增输，东北管网需要将庆铁（林源-铁岭）三、四线所输介质进行对调并对相关站场进行改造。在站场改造期间，庆铁三线的输送能力有所下降，管道调节空间减小。通过对管线的水力系统进行重新梳理，计算出过渡期各月最大输量，同时对减阻剂注入点的选取及注入量进行了优化。对照输量要求合理安排运行方式，与原运行方案相比，减少燃料油消耗8200 t，减阻剂使用量减少366桶，整个过渡期共降低运行费用4063万元，取得了较好的经济效益。

过渡期；输油任务；运行成本；优化方案

为了配合东北管网庆铁（林源-铁岭）三、四线对调工程的推进，按照工程项目要求，2017年4—9月，新庙、垂杨、昌图各站，因机组改造无法启泵，只能安排压力越站方式运行。这种运行方式导致庆铁三线的所输能力下降。如何合理安排过渡期任务输量、降低能耗成本需要全方位的综合考虑，不仅需要逻辑推理、精准计算、预估及分析，而且需要考虑特殊工况下应急运行方式及技术手段[1-2]。

1 庆铁三线过渡期运行方案

1.1 优化压力设定值

为了充分利用管线的水力条件，将各站压力限值在允许范围内进行了修改（表1）。

表1 过渡期前庆铁三线站场压力限值 单位：MPa

由表1可以看出，太阳升进站压力设定最高为4.20 MPa，相对较低，使林源站动力资源的发挥受限，严重影响全线的最大输量，为此太阳升进站压力最高设定值调整为5.10 MPa。同时，为了进一步提高输送能力，将牧羊输油泵汇管最低压力调节值由0.50 MPa改为0.25 MPa。通过设定值的优化，再考虑到受太阳升注入泵扬程，为保证注入泵正常运行，太阳升进站压力应不高于4.80 MPa的情况，过渡期管线水力情况实际改善0.85 MPa，经计算得出同等运行条件下相比设定值修改前管线的输量提高约400 m3/h。

1.2 确定常规运行最大输量

4—9月份各月最大输量采用列宾宗公式[3]进行计算：

式中：P1——上站出站压力，MPa；

P2——下站进站压力，MPa；

Z1、Z2——管道起、终点高程，m；

Q——流量，m3/h；

d——管道直径，m；

ρ——流体密度，kg/m3；

β——油品不同流态下的计算系数；

v——油品的运动黏度，m2/s。

根据公式1可以推导出下面公式：

为了计算过渡期牧羊最大输量，将太阳升-牧羊作为一个管段进行计算。将4—9月各相关参数带入公式2，得出运动黏度的值。由于相同月份地温相似，管段运行平均温度接近，计算过渡期最大输量时可以取去年同期运行油品黏度值。在运行压力方面，太阳升受到注入泵扬程影响及站内摩阻最高出站压力为4.70 MPa，牧羊入汇压力保护值0.25 MPa，进站压力最低为0.30 MPa，两站最大压差4.40 MPa。当以此运行压力运行时输量最大。将以上运行压力及由公式2计算出的运动黏度值带入公式3。可以计算出庆铁三线过渡期4—9月份各月最大输量，见表2。

1.3 推荐运行方案

1）表2中各月的最大输量是在不提温、不加剂的常规运行方式下计算得出，运行过程中与去年同期相比没有附加运行成本，所以，推荐过渡期各月输量应在不高于计算所得的各月最大输量下运行。

2）如任务输量大于本月最大输量，当相差不大，不影响上下游运行时，建议不采取特殊技术手段提高输量。

3）由项目部提供过渡期动火安排，可以看出，动火集中在7、8两月，所以为了填补动火期间对输量的影响，应尽量安排4—6月按当月最大输量运行，提前输送部分输量，减少动火对年输量完成的影响。

另外，按照工程进度8月份将完成各站场的改造，恢复输油系统。可将少输部分输量在站场改造完成后，利用对调投产前9月份庆铁三线的大排量运行补回此部分欠量。

2 特殊工况下的运行方式

在庆铁三、四线对调工程推进过程中，由于动火等其他原因，庆铁三线某些时候需要大于各月最大输量运行，以便完成月计划任务。采取何种最优的技术手段来解决这一输量问题，需要进一步进行分析。对于庆铁三线来说，在相同站间压差下，可以采取提高运行温度以及添加减阻剂来实现提高输量。

2.1 前期输量测试情况

为了更好的指导过渡期运行安排，庆铁三线分别采用如下运行方式进行了输量测试：

林源-牧羊段不提温、不加剂；林源-牧羊提温、不添加减阻剂；林源-牧羊段提温、林源添加减阻剂；林源-牧羊段提温、太阳升添加减阻剂；新庙添加减阻剂20×10-6、30×10-6。相应测试结果见表3。

从表3中的测试数据可以看出，在只采用提温手段的条件下，管线增输率仅为2.78%，说明提温对于增输的效果并不显著。在不提温的情况下，林源、太阳升、新庙租住减阻剂增输率分别为3.94%、8.01%、9.06%增输效果明显好于提温增输效果，这也与以往实际运行中反应出加剂优于提温增输效果的情况相一致。所以，从增输率考虑需要采取技术手段增输时，优先考虑添加减阻剂。

另外，过渡期，采用添加减阻剂或提高运行温度技术手段来提高输量，只是用来短时间内均衡输量，不作为常规运行方式。如采用提高运行温度来增加输量，一方面，运行温度的提高需要较长的时间过程。另一方面，提温运行期间必然产生燃料油的大量消耗。从能耗及输油成本上考虑，也应优先考虑采用添加减阻剂进行增输。

表2 4—9月预估各月最大输量 单位：m3/h

表3 不同运行方式下的输量测试结果

2.2 减阻剂注入点的选择

1）在相同管径下减阻剂的减阻率随雷诺数的增加而增加[4-6]。新庙-牧羊段输量最大，流速最快、雷诺数最大，所以选择新庙为注入点。

2）以一个水力系统为平台，新庙-牧羊段站间水力坡降曲线斜率最大，故选择新庙为注入点减阻效果最佳。

3）从不同运行工况加减阻剂实验测试的结果分析，添加浓度同样为30×10-6的情况下，新庙加剂的增输率为9.06%高于太阳升8.01%的加剂增输率，所以验证了选择新庙注入点合理。

3 过渡期运行成本分析

工程期前，庆铁三线进行了提温运行、加剂运行、提温加剂运行等多种技术方案测试。与去年同期相比前期测试阶段增加当量油消耗1038 t，减阻剂47桶，运行成本增加合计518万元。

按照工程动火安排，过渡期运行期间共10次停输动火，其中5月1次、7月5次、8月4次。以每次停输18 h，启、停输过程共1 h，影响正常运行按19 h计算，10次停输共计190 h。考虑到年输量的下达以全年运行时间为350天计算，则每月非运行时间为30 h，那么5—9月实际影响运行时间为40 h，根据全年输油计划，过渡期平均输量为2920 m3/h，以此计算影响输量约11.68×104m3。为了弥补这部分的输量差值，采用过渡期整体输量计算与过渡期每月固定输量计算两种不同输送方案进行分析比对。其中：

1）当以过渡期整体输量计算时，各月均以本月最大输量运行，在不采用特殊增输手段的情况下，总输量仍可比计划输量多输送原油22.372×104m3。按照整个过渡期总输量要求，在不采取增输手段的前提下可以完成输送任务要求，整个过渡期增加运行费用仅为前期输量测试阶段的518万元。

2）如每月均需按过渡期平均输量2920 m3/h安排本月运行来看，通过计算得到7、8月在不采用增输手段的前提下，无法完成本月输油任务。所以，必须采用添加减阻剂的方式进行增输，以在新庙站添加20×10-6来计算，两月共需减阻剂37桶，结合输量测试阶段费用，整体过渡期运行增加费用为721.5万元。

4 结论

对于管线的优化运行来说需要综合考虑全线水力情况、最优增输手段等因素才能确保方案的最优性。通过对管道压力优化、多种技术方案测试并结合理论计算等手段，确定了过渡期的优化运行方案，并得到以下结论：

1） 在管线水力条件一定的前提下，对改变压力设定值、降低站内局部摩阻的技术手段提高了可利用的管道水力资源。

2）由多种技术方案测试结果的对比可以看出，对于长输管线来说，通过提高运行温度降低油品黏度，所起到的增输效果很有限，与使用的燃料油成本比较十分不经济。

3）对于长输管线，添加减阻剂运行时合理的注剂点不仅可以最大程度的提高管线增输效果，同时也使得注剂成本的最为经济，以本方案的测试结果的来看，注剂点应选在水力坡降最大的管段。

[1]许景伟，孟振虎，张时良.热油管道运行优化技术研究进展[J].油气储运，2010（3）：161-164．

[2]潘海源.输油管线优化运行技术研究[D].东营：中国石油大学（华东），2007.

[3]杨筱蘅.输油管道设计与管理[M].东营：中国石油大学出版社，2006：32-48.

[4]黄新.原油降凝剂复配及降凝降黏规律的研究[D].东营：中国石油大学，2011．

[5]李相怡，翁永吉.减阻剂减阻率的经验公式及管径放大的预测问题[J].油气储运，1991（1）：7-13．

[6]税碧垣，刘兵，李国平，等.减阻剂的模拟环道评价[J].油气储运，2005（12）：41．

10.3969/j.issn.2095-1493.2017.11.010

刘祁，工程师，2005年毕业于辽宁石油化工大学（油气储运专业），从事长输原油管线调度控制与运行工作，E-mail；liuqi3000@163.com，地址：辽宁省沈阳市皇姑区岐山中路39号东油大厦12楼，110061。

2017-08-01

（编辑 王古月）