高凝成品油的流速对管壁结蜡的影响.docx

1、第24卷第6期2006年12月天然气与石油NaturalGasAndOilVo).24,No.6Dec.2006扃凝成日油的逐虐对管壁结蜡的熟岫冯玉国1,王岳1,翁蕾2（1.U宁石油化工大学储运与建筑工程学院，江宁抚顺113001；2.辽宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺113001）摘要:在理论推导的基础上通过室内环管道实珍分别模拟了高凝成品油在温降段和常温段时管内流速对管壁结蜡规律的影响，对于指导冬季输送高瘢成品油减少结蜡有一定的参考价值。关键词：高凝成品油；管线流量;蜡沉积文章编号:10065539（2006）060012-02文献标识码:A0前言影响蜡沉积速率的因素有很多，如温度、管

2、径、流速等。流速对蜡沉积速率的影响,不同文献有不同的观点，甚至有些结论完全相反HsuJ.J.C（1994）指出在层流状态下,流速对蜡沉积速率影响不大。Weingarten11988）根据实验数据分析指出，在层流状态下，蜡沉积速率随剪切速率增加而增加;在素流状态下，蜡沉积速率随剪切速率增加而降低。另有文献认为随着流速的增大,管壁蜡沉积减弱，层流蜡沉积比紊流严重，雷诺数越小，蜡沉积越多。在层流和紊流的过渡区内，由于流态的不稳定，蜡沉积速率增高。由于成品油管道为常温输送，出站时油温较高，输送一段距离后油温下降到与地温基本相同。为了分析流速对结蜡的影响，将管线分成温降段和常温段两个部分来研究,以柴油为

3、油样，并建立了室内环管道分别进行了模拟试验研究。通过测览两段的压力差可以计算出管壁的结蜡，如图1所示。1温降段流速对结蜡量的影响蜡的总沉积速率越大，结蜡昼就越多。蜡的总沉积速率可表示为：I1水浴2|一|I_&）质置流计X¥卜）助.甘子两端而的棒A杆泵图1管流崎沉租实验装置W=W“+W由（1）式中W诚由分子扩散引起的蜡沉积速率；W法一由乾切弥散引起的蜡沉积速率。据有关资料表明，油温高、热流强度大、油流粘度又小时，分子扩散对蜡沉积速率起主要作用;油温低、热流弱、剪切速率又大时，剪切弥散起主耍作用。因此由目前的研究及文献分析,在有温差段剪切弥散对蜡沉积的影响很小，可以忽略，蜡沉积主

4、要是由分子扩散引起的。蜡分子由高浓度区向低浓度区扩散，其扩散速率可由Fick扩散方程计算：wdGndwdT/o式中Pr蜡晶的密度；Dm分子扩散系数,m2/s;薛一浓度梯度；收稿日期:2005-12-23作者简介:冯玉国（1973-）,男（满族），辽宁省铁岭市人，1996年毕业于抚顺石油学院机械系储运专业,现为江宁石油化JZ大学油气储运专业在读硕上，现在主要从事输气运行优化研究和管网水利瞬变的分析与控制研究。电话第24卷第6期冯玉国，等：高凝成品油的流速对管壁站蜡的影响13图2蜡沉积速率与流速的关系0.56860.64990.73110.81230.8936流速/ms&

5、quot;芫一径向温度梯度。di=_虫红丁_7）一C（T）d£drA（TT°）'dT一<p式中%为管道有结蜡时的总传热系数；B油品常数；“一油品动力粘度。在实验测试中发现，由实验确定的蜡沉积园与计算得到的蜡沉积量之间并不是相等的。这是由于Fick扩散方程描述的是静态条件下的分子扩散，但在管流条件下蜡分子的沉积规律与静态条件F有所不同。在管流中由于油流的冲刷作用，并不是所有扩散到管壁处的蜡分子都能沉积卜,来。为了研究管流中油流冲刷对蜡沉积规律的影响，设蜡沉积速率为：W=JWml=用（需）（芸）=血史等）（式中需蜡在油品中的溶解度。式中，W为单位时间内单位面积实际

6、蜡沉积量可由试验确定，W#表示静态条件下在单位时间内扩散到管壁单位面积上可结晶的蜡分子的鼠，所以/表示管壁处可沉积下来的蜡分子的比例，称其为沉积系数。系数了随流速、温度梯度、浓度梯度等因素不同而变化。因为系数B对于确定的油品近似为常数，蜡的密度也大致相同,为简化起见,在分析实验结果时将沉积系数f与BK.pi的乘积一起考虑，即令fpfio实验中保持参比段的壁温与油温相同，而试验段的油温保持为15C，水温为4V，这样在测试段中有蜡沉积现象发生,而在参比段中无沉积物产生,通过监测两管段之间的压差，以考察测试段内蜡沉积层的变化。其各变化规律如表1所示。表1沉积系数与流速的关系流速与沉积速率的关系及流速

7、与沉积系数的关流速/rn*s1蜡沉积速率/103g*(m2*h)1d些/dTio3r芸/103Vmro/Pa骚0.56861015.80.804634.215.160.840.6499954.30.7731284.426.200.800.7311842.40.7076224.556.950.730.8123710.50.839774.647.720.520.8936520.10.7332985.018.100.40系见图23所示。1200r0.56860.731I0.8936流速图3沉祝系数与流速的关系2常温段流速对结蜡量的影响在常温段时管内油品温度降至接近地温，在此温度管壁结蜡主要受剪切弥散

8、的影响，分子扩散的影响可忽略不计。此时蜡沉积速率可用下式计算：W/=KCZ（溜）:KM，,心_n书衣、W（黄U-n（DLD）式中/>压力；h流变行为指数；k稠度系数；K一沉积速率常数；C：管壁处的体积百分浓度；L运行距离；r圆管的剪切应力。实验油样为柴油，其它物性同匕P，一般为860-940kg/m现取Pr=900kg/m管径D=0.022m©随若流速的增加，W,与流速的关系见表2。表2蜡沉积速率与流速的关系表航速/叶0.56860.64990.73110.81230.893W/10%m2h)I448.0458.4324.3301.291.8第24卷第6期2006年12月天然气

9、与石油NaturalGasAndOilVol.24,No.6Dec.2006油气管道投资建模新方法段善宁1,赵伏锐2,汪玉春3(1.中国石化西南分公司川西采输处，四川德阳618000；2.中国石油工程设计有限公司西南分公司，四川成都610017；3.西南石油大学，四川成都610500；)摘妻:油气管道投资计算的准确性对管道优化设计和工程计算是否正确具有举足轻重的作用。在进行建模时，若采用线性最小二乘法对基捆投资费用进行线性拟合，有时要遇到管道参数之间的多重相关性、样本容量小等困难。针对这些问题，提出采用全新建模方法一偏最小二乘法建立管道基期投资计算模型。偏最小二乘法适用于参数多吏相关，样本容量

10、小的情况。在只有十个样本数据的条件下，将样本数据按照三组小范国管径进行划分，再用偏最小二乘法分别建立三元线性回归模型。从对模型进行了精度分析看，采用偏最小二乘法所建模型的累计解释能力都在97%以上，克服了采用线性最小二乘法建立投资费回归模型计算结果误差大和管道参数之间的多重相关性问题。关键词:管道;投资模型；线性回归；偏最小二乘法;材度文章编号:1006-5539(2006)06001404文献标识码:A0前言重要组成部分，模型的准确性对优化设计和工程计算结果具有举足轻重的影响，实际应用中通常采用投资费随管径、壁厚变化的数学模型。但要建立准油气管道投资模型是油气管道优化设计模型的确的数学模型则

11、必须根据数据的特点来选取建模的-函数关系见图4。500瓣4°0*300田20091000-函数关系见图4。500瓣4°0*300田20091000*0.56860.73110.8936流速/m妒在冬季顺序输送中,成品油出站温度较高，经过一段时间后下降到与地温基本相同，这一段管道存在温差较大，蜡沉积速率较大，很容易产生结蜡。如果前行油品在低地温下产生结蜡现象，首先应尽量提高流速以减少蜡的沉积;其次要让前行油品尽量将析出的蜡带走,以减少蜡与后行油品的掺混，破坏后行油品的质虽，造成较大的混油损失。图4沉积速率与流速的关系图2(34参考文献:13结论由以上的实验分析我们可以看出，当

12、管道处于紊流输送状态时，在温降段蜡沉积速率的绝对值约为常温段沉积速率的2倍，而随着流速的增大，他们的蜡沉积速率都在迅速降低，温降段蜡沉积速率变化幅度也较常温段蜡沉积速率大。HsuJJC.WaxDepositionScale-upMcxldingforWaxyCrudeProductionLinesM.USA:Oct.7778,1995WeingartenJS.EucherJA.MethodsforPredictingWaxPredictionandDepositionM.USA：SEP15654,1986严大凡.输油管道设计与管理M,北京：石油工业出版社.1994,92-104.穆昕，黄启玉,张劲军.管壁剪切应力对蜡沉积的