管道输送工况分析与调节.doc

第四章 工艺运行与管理 第四节 运行工况分析及调节西部管道公司采用密闭输送工艺，密闭输送方式输油时，上站来的输油管道直接与下站泵机组的吸入管道相连，各站泵机组直接串联工作。各泵站及站间管道的工况相互密切联系，类似一个泵站上的多台泵串联，只是其间的连接管道拉长了很多，整个管道形成一个密闭连续的水利系统。它的工作特点是：第一、各站的输油量必然相等；第二、各站的进出口压力相互直接影响，一个泵站或站间管道的工作状态发生变化，都会引起全线输量和压力的波动。密闭输送工艺全线组成一个统一的水力系统，每个泵站的工况（排量和压力）决定于全线总的能量供应和能量消耗，也就是说各站的工况要由全线的总的泵站特性曲线和总的管路特性曲线来判断。一、工况变化分类密闭运行的等温输油管道，有许多因素可以引起运行工况的变化，可将其分为正常工况变化和事故工况变化。1.正常工况变化1）季节变化、油品性质变化引起的全线工况变化，如油品的、变化；2）由于供销的需要，有计划的调整输量、间歇分油或收油导致的工况变化。2.事故工况变化1）电力供应中断导致某中间站停运或机泵故障使某台泵机组停运；2）阀门误开关或管道某处堵塞；3）管道某处漏油。不论是正常工况变化还是事故工况变化，都会引起运行参数的变化。这些参数主要包括输油量，各站的进出站压力机泵效率等。严重时，会使某些参数超出运行范围。为了维持输送，必须对各站进行调节。为了对各站进行正确无误的调节，事先必须知道工况变化时各种参数变化趋势。因此，掌握输油管道运行工况分析方法，对于管理好一条输油管道是十分重要的。二、工况分析1.中间站停运工况分析如图所示输油管道，因事故或其它原因造成中间C站停运，停运站前各站进出口压力均增加；停运站后各站进出口压力均降低，离停运站越远，这种变化越小。全线流量将会下降。 图41 输油管道站停运示意图2.干线漏油工况分析1）流量、压力的变化可从漏点处将全线分为前后两段，干线漏油后，漏点相当于增加了一条支管，漏油点前面流量变大，漏点后面流量减小。由于漏点前C站流量增大，泵站扬程减小，进站压力又下降，故C站出站压力下降。即漏油后，漏点前的第C站的进出站压力都下降。同理可得到漏油后，漏点后面各站的进出站压力也下降。即发生干线漏油后，泄漏点上游流量增大，进、出站压力减小；泄漏点下游流量减小，进出站压力减小；离泄漏点越近压力下降越大；泄漏点上游泵转速增加，泵可能过流；泄漏点下游可能高点拉空，液柱分离。图42 输油管道发生泄漏示意图2）泄漏处理方法对上游各泵站立即采取紧急停输措施（优先停运紧邻泄漏点的泵站），关闭泄漏点上游干线截断阀（或上游站出站阀），并通知站场人员关断泄漏点上游手动阀。泄漏点下游的操作应根据事故点地形来操作，若事故点和下游泵站均处于上坡段，或事故点处于下坡段，则应尽量抽低下游泵入口压力后再停泵，并关闭泄漏点下游阀室；若事故地点处于上坡段，而下游泵处于下坡段，则下游泵站应尽量抽低到高点压力为零时再停泵，并关闭泄漏点下游阀室。5.清管器站间卡堵1）卡堵时的现象当上下游调节阀（减压阀）全开和调速泵转速达到满转速时，清管器卡堵时的现象为：卡堵点上游流量减小，进站压力增大，出站压力增大；卡堵点下游流量减小，进站压力减小，出站压力减小。2）卡堵一般处理过程清管器发生卡堵后，应快速提升清管器上、下游泵站出站压力，增大清管器上下游流量。当上下游泵站压力已提到最大限值时，上游和下游流量仍持续降低，应立即全线紧急停输，保证管道安全。值班人员（调度）立即计算清管器位置，并要求站场联系跟球人员，确定清管器位置，同时做好事件记录。6.出站泄压阀误动作1）出站泄压阀误动作的识别出站泄压阀误动作后主要体现在以下几个方面：一是出站压力突降、进站流量上升；二是出站泄压阀动作，而出站压力并未超过泄压阀设定值；三是泄压罐液位上涨；四是可能出现甩泵。出现以上现象，即可判断为出站泄压阀发生误动作。2）出站泄压阀误动作处理第一、站场尽量调低出站压力，必要时可以停泵；第二、通知现场人员及时关闭泄压阀前的阀门；第三、若停泵或甩泵，立即降低上游站场的流量，提高下游站场的流量；第四、泄压阀前的阀门关闭后，恢复管线原先的流量和压力。7.干线阀门误关闭1）工况识别阀门关断处上游压力急剧上升；阀门关断处上游流量降低；阀门关断处下游压力下降；阀门关断处下游流量降低。2）干线阀门关断的处理干线截断阀关闭的保护程序内设定有一定的延迟时间，中控应先操作，恢复原来状态。若无法恢复则执行全线ESD程序。对于没有全线ESD保护的管道，阀门无法恢复，则立即手动紧急停输，在停输时优先停邻近关断阀室的泵站，在保证压力限制范围内的情况下迅速停上游所有泵，再停输下游泵。8.仪表故障任意一个设备传输数据到调控中心有可能发生仪表故障。调度员最经常使用的一些信息例如：压力表（进站压力、泵压、出站压力）、流量计、密度计、温度计。这些仪表的故障会给管线运行带来很大影响，甚至触发不必要的保护，以及调度员错误识别工况。1）仪表故障的识别长时间显示一个很高的值；长时间显示一个很低的值；数据不更新；与无故障的仪表不一致。2）仪表故障应对方法怀疑仪表故障后，立即告诉站内人员巡检核实，停止一切操作；如果通过分析及现场核实发现问题，对于某些点流量计、压力表、温度计等不影响管道安全运行情况的，应维持管道运行，并通知维修人员进行维修。9.顺序输送批次切换分析从密度大的油品切换成密度小的油品时，泵的出口压力降低；从密度小得油品切换成密度大的油品时，泵的出口压力增加。如果出站压力不控制则出站压力降增加，出现超压，操作上要提前降压。压力公式 （41）二、输油管道的调节输油管道的调节是通过改变管道的能量供应或改变管道的能量消耗，使之在给定的输量条件下，达到新的能量供需平衡，保持管道系统不间断、经济的输油。管道的调节就是人为对输油工况加以控制。从广义上说，调节分为输量调节和稳定性调节两种情况。输油管道的调节原则：保证完成任务输量的前提下，全线能耗费用最低；对密闭输送管道，全线综合考虑，优先改变泵站的能量供应，使节流损失最小；对旁接油罐方式，管道调节主要是各站间的调节，原则同上。各站自行调节过程中，尽量减少旁接油罐液位的变化。当流量波动较大时，应优先改变运行的泵站数，然后在小范围调整各站参数。1.输量调节首站收油是不平衡的，一年之内各季不平衡，甚至各个月份也有差别；末站向外转由受运输条件或炼厂生产情况的影响，有时候出路不畅。这些来油和转油的不平衡必然使管道的输量相应变化，这些输量的改变要靠调节来实现。根据管道系统的能量供需特点，调节方法可以从两个方面考虑：改变泵站特性，从能量供应方面考虑；改变管路特性，从消耗方面考虑。离心泵的流量调节，其实质上是改变泵的工作点。由于工作点是由泵的特性曲线和管理特性曲线决定，只要改变两条特性曲线之一均能达到目的。1）改变泵站的工作特性（1）换用（切削）叶轮直径适用于输量调整可持续时间较长的情况。切削叶轮有一定范围 （42） 即泵排量与叶轮直径成正比。通过对输油泵更换不同直径的叶轮可以在一定范围内改变输量，但泵的叶轮不能切削太多，否则泵效率下降较大，因此这种方法不适用于大幅度改变输量的情况。2）改变多级泵的级数这种方法适用于装备并联离心泵的管道。要求降低输量时，拆掉若干级叶轮，而需要恢复大输量时则将拆掉的叶轮重新装上。3）改变运行的泵站数或泵机组数调整范围大，适合于输量波动较大的场合。对串联泵机组可以调整全线各站运行的泵机组数和大、小泵的组合；对于并联机组可以改变站内运行的泵机组数和全线运行的泵站数。4）改变泵的转速 （43）改变泵的转速，实质也是改变泵的特性曲线，泵的排量近试与转速成正比，扬程近试与转速的平方成正比。当离心泵的转速变化20%时，泵效率基本无变化，因此，调速是效率较高的改变输量的方法。2.稳定性调节（即自动调节）密闭输送的管道为了维持输油泵的正常工作和管道的安全运行，要求中间站的入口压力不能过低，出口压力不能过高。输送工况不稳定表现在泵站进出口压力的波动，当压力波动超出规定值时，就要对管线进行调节。工况不稳定不包括前面所说的调节输量情况，因调节输量产生的大幅度工况变化是由计划产生的，并通过调整各泵站的输油泵机组工作状况加以实现；也不包括由于某个泵站突然中断运行或管道阀门误动作突然关闭造成的突然性压力波动，这种突发性压力波动叫水击，对水击另行采取保护措施，不是调节解决的问题。稳定性调节（即自动调节）的目的是为了保障输油泵的正常工作和站间管路的强度安全，调节实际上是对管中油品压力的调节，其要求是能经常性工作，调节机构的动作速度应使管道中压力的变化等于计算的扰动速度看，以避免压力变化达到保护给定值而发生保护性停机，稳定性调节方法有三种，改变泵机组转速、回流和节流。1）改变泵机组转速如果泵站上装有可调速泵机组，可以利用这种方法进行压力调节。从节省能量角度讲这是一种较好的方法。但如果只从压力调节方面考虑采用调速泵机组一般是不合理的。2）回流调节回流可以单泵也可以全泵站进行。大型输油泵的特性曲线比较平缓，为了调节不大的压力就需要大量的回流，消耗较多的能量。回流就是通过回流管路让泵出口的油流一部分流回入口，这种情况下泵的排量大于管路中的流量，靠泵排量的增加降低泵的扬程，从而达到降低量大于管路中的流量，靠泵排量的增加降低泵的扬程，从