成品油管道顺序输送的混油分析报告

./摘要本文介绍了顺序输送的特点及顺序输送管道的水力特性。分别从沿程油、局部混油、意外混油三方面对顺序输送管道混油机理进行了全面阐述,对影响混油的因素进行了相关讨论,总结了当今世界上使用围较广的几种混油界面检测方法。针对现有顺序输送混油模型计算方法所存在的问题,利用流体紊流特性提出了混油模型的简化方式,利用简化模型及费克定律推导出了混油浓度的基本方程,给出了管道终端混油浓度的高斯-勒让德计算方法。经过推导给出了混油量的计算公式,并分别讨论了混油量计算的理论公式与经验公式,同时对理论公式的浓度适用围的修正系数作了介绍。本文还重点分析了用混油浓度方程确定管道终点的浓度切割方法,以及对混油进行处理的方法；针对其影响混油的因素,提出了减少顺序输送管道混油量的相关预防措施。关键词：顺序输送管道；混油机理；混油量；混油浓度；预防措施AbstractThisthesisisaboutthespecialityofsequentialtransportationandthewaterpowerspecialityofsequentialtransportationpipeline.Expatiatecompeletelyfromthreeaspects:confusedoilalongtheline、partlyconfusedoil、accidentlyconfusedoil,discussaboutthefactorsthataffectingtheconfuse,summarizenowadayswidelyusedmethodsonmesuringtheinterfaceoftheconfuesedoil.Aimedattheproblemsexistsinthemethodsofformercalculatingofsequentialtransportationatthepresent,putforwardthepredigestwaysoftheconfusedoilformerbyusingdisorderlycurrentspecialityoffluid,enducetheessencialequationofconfusedoil'sconsistencebyusingthesimpliedwaysandtheFeckLaw,presentthemethodofcalculatingtheconsistenceattheendofthepipelinewhichiscalledtheGauss-Lerangmethod.Presentthemethodofcalculatingthequalityoftheconfusedoilafterenducing,anddiscussthetheoryandexperienceformulasrespectlyofcalculatingthequalityoftheconfusedoil,atthesametimeintroducethemodifiedquotietyofthetheoryformula'sconsistenceextensionapplied.Andthethesisemphasizedmethodabouthowtoconfirmtheterminalofpipelinewhichiscalledcutingconsistencemethodbyusingtheequationofconfusedoil'sconsistence,astothemethodhowtodealwiththeconfusedoil.Aimedatthefactorsaffecttheconfusing,presentthemeasurestopreventingtheconfuseinsequentialitypipeline.Keywords：orderpipeline；mixingmachinasm；mixingvolune；contaminaiedconcentration目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章概述11.1国外成品油管道的发展现状11.2管道顺序输送的目的31.3研究顺序输送的意义4第2章混油过程62.1混油过程简要描述62.2混油段的发展72.3混油处理9第3章混油计算103.1混油机理103.2混油浓度123.3管道终点混油量的计算203.4变流速情况的混油计算253.5管道终点油罐的允许混油量263.6终点混油段的切割283.7混油界面的跟踪303.8混油界面的检测31第4章影响混油的因素及减少混油量措施374.1顺序输送产生油损失的原因374.2减少混油量措施42结论47参考文献48致50.第1章概述石油、石油产品作为重要的能源之一,在世界许多国家的经济发展中起到了重要的支柱作用,长期以来,我国由于石油储运体系的不健全,尤其是成品油储运结构的不合理,在国际石油市场冲击下十分被动,严峻的现实迫使我国把发展石油储运业放在确保经济可持续发展的战略高度来认识。从1993年起,我国已成为一个石油净进口国,尤其是开发大西北、大西南战略思想的确立,对油料的需求日益增多。随着汽车工业的发展,燃料的需求快速增长,国炼化企业原油加工能力的不断提高,继续依靠铁路、汽车和船舶运输成品油已不能满足市场的需求。成品油市场规模的形成及发展,提出了建设成品油管道的迫切需求。成品油管道顺序输送原油与成品油、原油与液化天然气、成品油与液化天然气等。这样,一管多用可以使长输管道最大限度地满负荷运行,并且减轻其它运输方式〔铁路、公路的运输负荷,充分发挥管道的利用率,提高经济效益。1.1国外成品油管道的发展现状国外成品油管道的发展状况管道运输的起源可以追溯到公元16世纪我国古代自流井盐人利用竹木管输送天然气熬盐的时代,但真正的管道运输业是本世纪初美国大量敷设金属管道用来输送石油、石油产品以及天然气才开始的。十九世纪末开始顺序输送石油和石油产品。成品油管道出现在1940年,即著名的普兰迪逊成品油管道,这条管道完全按凯斯通公园的做法顺序输送油品,一直运行到现在。该管道由305mm和254mm变径管组成,已建成相当规模。1941年爆发了第二次世界大战,美国在战时利用已建的各种管道为战时输油服务,进行大量的改,建成了当时管径最大、距离最长的输油管道。其中一条是原油管道,管长为600mm,全长2158km,日输原油47700m3。另一条是成品油管道,管径为500mm,包括支线全长2745km,日输原油37360m3。1942年,军通过拉多湖底铺设了35km的焊接管道,向被德军封锁的列宁格勒军民输送油料,至1943年3月累计输送4105。第二次世界大战后发展野战输油管道的同时,北约和美国大力建造军用固定输油管道。60年代开始,成品油管道向着大管径、长距离方向发展。至20世纪80年代末建成长达1100多公里,形成了完整的体系,其中在中欧6000km,土耳其约1000km,北欧、意大利、希腊各600km。目前,世界成品油管道总长度已超过23104km。并且还在以每年新增约8000km我国成品油管道运输的现状我国于1973年开始对顺序输送进行大规模的工业试验,1977年建成第一条长距离、小口径顺序输送管道。这条管道建于世界屋脊青藏高原上,穿过永久冻土带等地质条件极为复杂地区的格尔木—成品油管道。全长1080km,管径150进人20世纪90年代中期,我国建成了第一条具有商业意义的成品油顺序输送管道工程,即至鱿鱼圈成品油管道工程,管道全长246km,管径355、637.7mm,管材X52,16Mn直和螺旋缝焊接钢管,设计压力6.4MPa,年输送能力为2.4106,顺序输送汽油和柴油共5个牌号两种油品。第一次在成品油管道工程上采用了当时具有领先技术的SCADA系统,实现了全线自动化顺序输送成品油。随后于2002年9月29日投产了兰成渝成品油管道,管道干线全长1250km,管径508、457、323.9mm,管材X60、X52直缝和螺旋缝焊接钢管,顺序输送90号、93号汽油和0号柴油,该管道设计压力10MPa,成县减压站进站处最高设计压力14.6MPa,年输送能力为5.0106。沿途地势连绵起伏,最大落差达2254.9m,中间分输站多达13个,面向15个油库分输。这是我国第一条高压、大型成品油管道,无论从地理位置、管线环境还是其规模以及具有多分输的功能来讲,在国都是前所未有的。目前,正在建设中的大型成品油管道有,总长约为2100km的广西———的大西南成品油管道,乌鲁木齐—的西部成品油管道等。西部成品油管道干线长1858km,管径599mm,设计压力8.0~10.0MPa,设计输量10106t,这将是我国又两条大型长距离成品油管道。近年还将建设华北地区、长江三角洲、珠江三角洲地区、浙闽沿海及鲁皖等地区的成品油管道,构成成品油管道的骨架。中远期将逐步发展短距离管道,形成成品油管道网络。另外,东北地区成品油管道正在规划中。截至20XX底,我国成品油管道共计1.2管道顺序输送的目的世界各国之所以不断地发展油品管道运输,积极调整成品油运输结构,就是因为成品油管道运输具有很多的优越性,其大量采用对一个国家的经济发展起着很重要的作用。〔1能明显减少油品损耗。由于成品油是轻质液体燃料,具有易燃、易爆、易于挥发的特点,采用管道密闭输送,可大大降低<装车、卸车、运输等操作过程中的>蒸发损耗,其安全性也得以提高。〔2能明显降低运输费用。由于管道运输操作环节少,能耗低,自动化程度高,统一管理,节省人力,因此管道运输总的输油成本要比其他陆路运输方式低很多。〔3可以省去装、卸、运输等多个作业环节管道运输既节省人力,又减少转运环节、加快周转速度,在相同的油库容量下,用管道输送油品可实现更大的周转量。〔4可以减轻油品运输供应的不均衡性,并改善输油的操作条件,便于集中管理铁路装、卸油设计的不均衡系数一般为1、2、3,而管道输送本身的不均衡系数则接近1,可基本消除不均衡供应的问题。〔5对复杂地形和恶劣气候条件适应性更强管道便于翻山越岭,不受坡度的影响,输油过程基本不受气候条件的影响。〔6对环境的污染更少,运输过程更加安全可靠。〔7成品油管道建设快、占地少、投资省。1.3研究顺序输送的意义成品油管道一般都是多品种油顺序输送,其可输送的油品围很宽,从轻烃到重燃料油均可由一条管道顺序输送,油品的更迭会影响运行工况。另外,输油量和油品种类还随季节变化、管道所处的地域不同,变化的幅度也不一样。成品油管道大都是多分支、多出口,其注油和卸油均受货主和市场的限制,运行调度难度大,为满足沿线市场的需求,管道设计和运行管理中心须控制管道各时段沿线的分输量和管输量,以保证管道安全平稳地运行。这样,成品油管道顺序输送相邻批次油品之间必然产生混油,产生的混油在物理化学性质上与所输产品的质量和各种油品沿途的分输量均有严格要求。因此,混有段的跟踪和混油量的控制,特别是在地形复杂、高差起伏大的地区是成品油管道的关键技术。所以,进行混油处理的研究是非常必要的,既可以减少油品在输送时的损失,又可以节约能源本文的研究容是在查阅大量的资料上,了解混油的过程及影响混有因素,通过研究混油的机理,建立混油的简化模型,经过推导得出混油浓度、混油量计算公式,进而推出切割浓度的计算公式,为混油的切割提供了理论依据,并且在文中提出了一些减少混油的措施。第2章混油过程当采用顺序输送的是两种能相互溶解的油品,在管两种油品的接触面处,由于分子的互相扩散和液体质点的紊流脉动会使接触界面处形成一段混油。2.1混油过程简要描述两种油品在管交替时,产生混油的因素主要有两个：管道横截面沿径向流速不均匀,使得后行油品呈楔形进入前行油品中；管流体沿管道径向、轴向造成的紊流扩散作用。紊流扩散过程破坏了楔形油头的分布,使两种油品混合,在一定程度上使混A油段油品沿管子截面趋于均匀分布。对于紊流程度不大或层流流动的管流体,横截面上油品的混合过程主要是分子扩散作用[1]。当管中流体层流流动,管中心液体的流速比平均流速大一倍,后一种油品B会进入前一种油品A形成楔形油头,在横截面上两种油品的分布很不均匀,中心部分B油的浓度很高。由于油品的密度差,这种楔形油头可能偏离管中心,并随改输油时间的延续愈来愈大,直至管道终点。在A、B油品浓度差的推动下,A油分子将通过楔形界面进入B油,B油分子将通过楔形界面进入A油,这种分子扩散使界面邻近区域的A、B油农度趋于均匀。不难看出层流流态下,管道截面上流速分布的不均匀是造成混油的主要原因。这种混油量大得惊人,可能达到管道总容积的若干倍。当在紊流状态下交替输送油品时,沿管道截面的速度分布比层流均匀,紊流核心部分中流体的最大局部流速随雷诺数的增大而接近于液体的平均流速,一般是平均流速的1.18~1.25倍[2]。由于激烈的紊流扰动,使混油各截面上的油品浓度较为均匀,观察不到楔形油头的存在。对流传递不显著,仅在层流底层。由于局部流速不均匀而存在扩散,传递过程成为影响混油形成的主要原因,紊流中的涡流扩散引起一个附加的扩散在径向上,该附加扩散比分子扩散大很多,大大加强了径向分子扩散作用,使得紊流时的混油大大小于层流。在层流边层,则与层流流态相似,液层间的流速不同是造成混油的主要原因。试验表明：随雷诺数的增加,相对混油量<混油体积与管道总容积之比>开始很快地下降,当雷诺数大于5×104时,相对混油量随雷诺数改变很小[3]。可以作如下解释：当雷诺数超过某一数值时,层流边层的厚度极薄,紊流核心部分已基本上占有整个管道截面,这时紊流速度场局部流速的不均匀、紊流脉动以及在浓度差推动下沿管长方向的分子扩散是造成混油的主要原因,统称为纵向紊流扩散。由于在层流状态时,两种油品在管道交替所形成的混油量比紊流时大得多,同时雷诺数在2.3×103~4×103围,流态由层流转变为紊流,流动不稳定,且管子截面上液体质点的局部流速差异较大,因而顺序输送管道运行时,一般应控制在紊流态下运行,各国对顺序输送所进行的研究亦大多局限于紊流围。2.2混油段的发展油品沿管道顺序输送过程中,因对流和紊流扩散的局部作用形成混油区。在混油区油品浓度沿长度平缓变化,而在液流横截面上每种油品的浓度是均匀的。假设两种相互掺混的油品连续充满共同流动的区域,且当体积为和的两种油品混合时,总体积大致等于两个组分体积之和,即=+,对每一组分引入体积浓度和的概念==〔2-1混油的过程可由图2-1说明：如果管道从输送A油转为输送B油的时刻为,在此瞬间,两种油品的初始接触面O左右两侧分别是纯油B和纯油A,接触面上的油品浓度为==0.5,如图中〔a所示。经过一段时间=,到时刻,油品A、B通过起始接触面相互渗透,在起始接触面两侧分别形成一段长为、的混油段,如图中〔b、〔c所示在混油段自右向左A油浓度逐渐减小,B油浓度逐渐增大,在任意截面都有+=1,初始接触面处仍为==0.5。到时刻,起始接触面两侧混油段分别加长,如图中〔d、〔e所示,混油段油品浓度变化趋于平缓。可以看出,当管流速一定时,在某一时刻,混油段任一截面上的油品浓度与该截面距起始接触面的距离及第二种油品的输送时间有关,如设=0,则有=,=,且+=1。图2-1紊流段的发展所谓混油段是指既含A油又含有B油的段落,即在混油段A种油品的浓度由1变化为0,B种油品的浓度由0变化为1。在生产实践中,一种油品含有微量的另一种性质相近的的油品通常是允许的。同时限于测量仪表的精度,不可能精确的测出A种油品的浓度由1变化为0整个混油过程。在工程上往往取一种油品的对称浓度,如把为99%~1%或98%~2%或95%~5%〔指体积比浓度围的油品作为混油段。混油段所含的油品容积称为混油量,混有段所占的管段长度称混油长度。2.3混油处理混油处理是长距离顺序输送成品油管道以及油品储存的重要环节,也是降低管道输送成本、提高管输经济效益的重要课题。成品油管道顺序输送的混油是一种不合格的油品,因为混油的质量指标达不到要求,要对混油进行适当的处理。混油处理的一般方法目前国外对混油的处理方法一般有两种：一种是就近送回炼厂重新加工,另一种是掺混后供用户使用或降级处理。混油处理还有一些其他的方法〔如金属氧化法、碱处理法、蒸馏法和过滤法,但它们不是很常用。以混掺方式处理顺序输送所产生的混油,是目前国外所通用的一种行之有效的经济而且比较简便的方法混油处理装置成品油顺序输送管道末站必须建混油罐,以用于储存混油。若末站距离炼厂较远,末站可设置一套混油处理装置,一般是采用简单的常压蒸馏工艺。混油处理装置年设计输量的确定取决于需处理的混油量及装置建设和运行的综合费用。第3章混油计算3.1混油机理沿程混油管互相接邻的油品在流动过程中发生的混油称为沿程混油,若无严重的意外情况发生,它是主要的混油。沿程混油有以下三个水力和物理特性在起作用。.1流速伸展流速伸展是一种水力特性,由液流横截面流速分布不均匀造成,可称流速不均扩散。根据流体力学理论,管流横截面上流速的分布规律为：〔3-1式中——距管轴心距离处的流速,m/s；——与流态有关的数；——距管轴心的距离,m；——管子半径,m；——横截面上的平均流速,m/s。式〔3-1表明,管流横截面上的流速呈圆锥形分布,最大流速与平均流速之比,层流为2:1,紊流为1.14:1。在顺序输送过程中,密度的差异对层流状态的流速分布有一定影响,对紊流状态则基本上没有影响。圆锥形的流速分布使后行油品像楔子那样向前行油品突进,造成不断延伸的混油段。层流的楔子最尖突,混油更为严重。横截面上流速分布不均是沿程混油的基本根源。如果混油过程仅有流速伸展这一个因素起作用,就会出现两种油品分层共处、各层异速前进的局面,这是极其危险的。按式〔3-1可以推导出纯流速伸展的混油长度,在紊流状态可为管道长度的68％左右,而在层流状态竟可延伸为管道长度的4.5倍[4]。幸而有分子扩散和紊流扩散作用,使分层异速流动现象在层流状态下有所改善,在紊流状态下则可完全避免。.2分子扩散分子扩散是一种物理特性,由油品浓度梯度造成。当分子扩散时,既有径向的扩散又有轴向的扩散,其强度取决于物质特性。轴向扩散使混油增加,是不利的扩散,不过该扩散速度与前述流速不均的伸展速度相比较是微不足道的。径向扩散使横截面浓度趋于均匀,可缩短混油长度,是有利的扩散,其实际效果依液流的流态而不同。在层流状态下,各层油品的掺混完全依靠这种作用,可惜由于分子扩散速度不大,其消除分层流动的作用是有限的。在紊流状态下,分子扩散速度远远低于紊流扩散速度,对油品掺混的作用毋需考虑。.3紊流扩散紊流扩散是一种水力特性,由液体质点的不规则运动造成,仅存在于紊流状态。像分子扩散那样,紊流扩散既有径向的扩散又有轴向的扩散,其强度取决于紊流特性,比分子扩散大得多。强劲的径向扩散,尤其是旋涡运动,使液体质点发生剧烈的横向交换,中部速度较快的油品把边缘滞后的油品迅速带走,可大大缩短混油长度,一般只为管道长度的1%～5%[5]。因此,顺序输送总是取紊流而避层流。综上所述,在紊流状态下的沿程混油是流速伸展、紊流扩散、分子扩散共同作用的结果,前两者起决定作用。从实效讲,伸展是有害作用,扩散是有益作用。三个作用的综合效应称为扩展<dispersion>,也可统称扩散。有些文献把这种扩散也叫做紊流扩散,这种紊流扩散与流体力学所讲的由液体质点不规则运动造成的紊流不同。局部混油管道始端切换油品产生的搭接混油和管件阀门等造成的死角混油为局部混油。如有复管,其混油也属于局部混油。泵站的死角很多,其所增加的混油量与通过10～15km管道的混油量不相上下。有些文献把泵站局部混油归因于泵,还需商讨。由于泵流速大大快于管流速,不可能有死角,加之叶轮具有使混油均匀的作用,即使不起明显的好作用,也不应起明显的坏作用,很可能是无关紧要的。在计算时,局部混油一般不单独考虑,而是把它并人沿程混油的扩展系数中,与长输管道水力计算不单独计算局部阻力而并人沿程阻力的方法类似。意外混油沿程混油和局部混油都是必定存在的。此外,一些意外混油也会造成不可忽视的,甚至是严重的混油。尤其值得注意的是,中途停输造成的意外混油,因为在流动过程中,油品密度的差异对油品混合的作用无足轻重,但若停输,密度差就会在一定的条件下起重要作用。意外混油并非必然存在,但若发生则必须单独计算。3.2混油浓度简化之一是不考虑层流底层的存在,认为它极薄而可以忽略不计,紊流扩散作用遍及整个横截面；简化之二是不考虑流速伸展总是先于并快于紊流径向扩散,横截面上的浓度分布总有点不均匀,认为径向扩散作用可以瞬时将油品混合均匀[6]。不言而喻,这样简化只适用于紊流状态,决不可用于层流。由于上述简化,两种油品沿轴向的体积分数以界面为中心呈对称衰减分布,如图3-1中的短曲线所示。图3-1混油段的浓度分布简化处理必然会缩短混油段的长度,并掩饰轴向浓度分布的不对称性。由于层流底层消散滞缓、扩散与伸展不能同步、死角油品流出缓慢,因此混油长度必定增加,轴向浓度分布注定是不对称的,即以A油和B油体积浓度均等的横截面为中心,其后面的混油长度大于前面的混油长度,头短而尾长,如图3-1中长曲线所示混油浓度基本方程按混油过程的简化模型可推导出简明的混油浓度基本微分方程。图3-2油品浓度分析图如图3-2所示,两种油品的最初接触界面于时刻到达图示的位置,以下研究距界面处的微分段在时间B油浓度的变化。在时间,段B油的体积增量为〔3-2式中——B油的体积增量；——B油的体积分数；——管子截面积,m2。B油体积的增加,是其在时间流人和流出段体积不同造成的。B油流入的体积为〔3-3流出的体积为〔3-4体积增量为〔3-5式中——B油轴向扩展速度,m/s。联解式〔3-2和式〔3-3得〔3-6扩展速度可以用流体力学公式进行计算,但甚为麻烦,而且难以计算局部混油的影响。工程上采用的办法是把扩展当作是分子扩散,用费克<Fick>分子扩散定律来表述。按费克定律,扩散速度、扩散系数与负的浓度梯度成正比。将扩散速度、扩散系数、体积浓度分别置换为扩展速度、扩展系数、体积分数,则为〔3-7式中—扩展系数。将式〔3-7代人式〔3-6得〔3-8费克定律是推导简明混油浓度方程的一个实用工具,而不是研究混油形成的理论基础。按三种作用所作的数值计算和实验考查表明,利用费克定律导出的式〔3-8可以满足工程应用的要求。为求解偏微分方程〔3-8引入新变量Z,即〔3-9利用将方程〔3-8改写为〔3-10求解上述常二阶微分方程,并代入根据边界条件确定的积分常数,得〔3-11再积分〔3-12边界条件,解得,〔3-13由于在同一混油截面上有〔3-14上述两式表述了油品浓度与时间,距离的基本函数关系。由此可确定：〔1当时间一定时,油品浓度与截面位置的关系；〔2当位置一定时,油品浓度随时间的变化规律。管道终点截面与起始接触面的距离可表示为〔3-15〔3-16时间系=〔3-17式中——起始接触面在管道中的运行时间,s；——起始接触面由管道起点到终点所需时间,s；——管道总长度,m。将式〔3-15、〔3-16、〔3-17代入〔3-9中,整理得〔3-18求函数Z的微分,则〔3-19将式〔3-18、〔3-19两式代入到式〔3-13和式〔3-14中,并变换积分上下限,所以则有,〔3-20其中〔3-21式中——管平均流速,m/s。由式〔3-20、〔3-21两式可知,当管道设计参数一定时,管道终点处的混油浓度仅为时间系数的函数。通过这个函数关系,就可求出在任意时刻流出管道终点截面的混油浓度；反之,还可根据混油浓度计算出对应的时间。有效扩散系数扩展系数也可称有效扩散系数,但它既不是分子扩散系数,也不是紊流扩散系数,而是流速伸展、紊流扩散、分子扩散、局部流动死角以及输送两种油品先后顺序的差异、处理各种简化和假设造成的偏差以及其它未计影响因素的综合系数[7]。有些文献称其为紊流扩散系数。这种紊流扩散系数与流体力学中由流体质点不规则运动造成的紊流扩散的扩散系数不同。有效扩散系数与管流速管径油品黏度和油品密度等因素有关。有效扩散系数可有实验确定,或用生产数据统计求得。扩散越强,紊流扩散系数越大,混油段就越长。紊流扩散系数的计算公式如下〔1雅勃隆斯基一希兹基洛夫公式〔3-22式中——两种相互交替油品运动粘度的算数平均值,m2/s；——按和管平均流速计算的雷诺数。〔2阿萨图良公式〔3-23式中——混油的计算运动黏度,m2/s；——按计算的雷诺数。〔3聂奇瓦利亚一雅勃隆斯基公式〔3-24式中——水力摩阻系数；——浓度为50%的混油的运动粘度,,>。〔4斯燕尼特捷尔公式〔3-25式中——管流的平均速度,m/s；——管道径,m；——管道长度,m。〔5泰勒公式泰勒使用数值分析方法,得出水利光滑区的计算公式〔3-26式中——管平均流速,m/s；——管径,m。〔6非牛顿流体的有效扩散系数对应泰勒公式的形式,考虑非牛顿流体的影响特征,可以写出非牛顿幂律流体的有效扩散系数〔3-27式中——流变行为指数；——非牛顿幂律流体的水利摩阻系。高斯—勒让德方法计算混油浓度混油浓度的计算关键在于式〔3-14的计算。其计算方法较多,应用较广泛的为利用幂级数的性质将其转化为无穷级数来进行计算=1-+-+++…-+-+…〔3-28在上述计算中,当取-3～3时,收敛性较好截断误差较小,但当取较大值时,级数项要求计算项较多,否则截断误差较大[8]。在这种情况下,计算的累积误差较大,可能产生实数溢出而无法计算若利用高斯积分法来计算,则可确定混油浓度该方法具有计算方法简便,计算精度高,稳定性好等优点。下面给出高斯-勒让德公式〔3-29具体做法如下〔3-30根据不同的需要采用不同的节点和系数。一般取五节点,下表列出,其它可在工程数值计算书里查到。表3-1高斯-勒让德公式节点与系数4+0.53846930.47862870.00000000.5688889将计算求得、代入〔3-20便可求得混油浓度。3.3管道终点混油量的计算3.3.1上述计算我们可以求出管道终点处任时刻所对应的混油浓度和,或求出混油浓度为截面到达管路终点处所对应的。若混油浓度分别为和的两个混油截面到达管路终点处时的时间为和,则两个截面之间所形成的混油量可由下式求〔3-31式中——管路油品的流量,m3/s；——混油浓度为截面到达管路终点时的时间,s；——混油浓度为截面到达管路终点时的时间,s。=〔3-32式中——管道总容积,=；——管道的输送量,m3/s。由于实际工作中,混油段的长度经常不到管道全长的百分之一,所以B油开始进入管道至混油段开始在管道终点出现所经历的时间,与两种油品的起始接触面从管道起点流到终点所需时间很接近,故：,〔3-33式中——油品浓度的函数；——油品浓度的函数；——贝克莱数,。式〔3-33为管道终点处任意浓度围混油量的计算公式。对于输送条件一定的管道,贝克莱数是一常数间而变化,的大小只决定。在生产实际中,顺序输送管道所形成的混油量通常指的是对称浓度围混油量,因而对称浓度围〔3-34紊流扩散系数综合了油品交替过程中各种因素对扩散速度的影响。一般采用雅勃隆斯基一希兹基洛夫公式。=按上式计算所得混油量与生产中测得的混油量相比,一般偏小。这里由于紊流扩散系数计算对管壁处层流边层造成的影响估计不足。因此对上式引入修正系数,于是〔3-35修正系数的大小随雷诺数而变化,雷诺数越小,层流边层越厚。因流速分布不均匀,所增加的混油量就越多,只就大[9]。由于层流边层的液量不多,它主要影响对称浓度围较宽的混油段的混油量,对较窄浓度围的混油量影响不大。表3-2修正系数浓度围%104<105<599～11.31.2598～21.251.2097～31.201.1596～41.151.1095～51.101.0594～61.051.00因为〔3-36〔3-37式中——管道混油长度,m；——管道径,m；——管道长度,m。式〔3-35、〔3-37就是对称浓度围混油量和混油长度的计算公式,它表明相对混油量和混油长度与雷诺数计管道几何尺寸间的关系。公式表明,混油的多少与混油界面所经过的管道长度的平方根成正比。生产实践总结的混油量计算公式1929年美国对三种汽油在长1230km、管径为200mm的管道上进行了顺序输送的试验。前联于1930~1932年,由卡也夫.A.A.在巴库至巴杜姆的煤油管道上进行了煤油和粗制柴油首次顺序输送的工业试验。1940~1946年间,前联的雅布隆斯基教授进行了大量的模拟不同流动工况下的顺序输送试验。20世纪70年代,我国也曾在两站间距为17.32km,管道规格为15.9mm的两条同沟敷设的管道上进行了顺序输送混油量试验。1999年,埃及为了探求Shokeir至Assiout无隔离塞顺序输送原油和LPG的可行性,在Mostorod-Cairo石油公司修建了一条全长775m、由长200m<管径为304.8mm>和长575m<管径为406.4mm>相同壁厚管段组成的试验管道,来模拟Shokeir至Assiout管道的运行条件,重点研究混油形成,目的是减少混油损失。然后在Suez到Mostorod的管道<包括长89km、mm和长51km,304.8mm两个管段,输送LPG、苯、煤油和柴油>上配置了连接到批次输送控制中心的数字式高精度密度计,对油品密度变化进行精确监测,原油和LPG的流量分别为200m3/h和160m3/h,以不同次序输送的试验数据经处理后,得到了密度随时间的变化关系,并用指数函数很好地拟合了试验曲线回归系数为0.985[10]。由于油品顺序输送试验的成功,顺序输送管道得到了迅速的发展。在工程上多采用Austin-Palfrey经验公式[11],奥斯汀和柏尔弗莱收集分析有关顺序输送管道的大量实验和生产数据,整理数据时规定：用浓度各为50%的混油的运动粘度来计算雷诺数；其经验公式为〔3-38第二、不考虑输送顺序,即认为两种油品的输送次序对混油量无明显影响；第三、把前行油品浓度为99%～1%的两界间的距离定义为混油浓度的长度。整理结果示于图,它表明管道径,管道长度和雷诺数是影响混油长度的主要因素。图3-3雷诺数与无因次量的关系把值随雷诺数降低而缓慢增大的区域称为"平滑区",在该区域直线的斜率为-0.2,与的关系可表示为〔3-39把值随雷诺数降低而急剧增大的区域称为"陡斜区",在该区域直线的斜率为-1.8,与的关系可表示为〔3-40联立解得与这两条不同斜率直线的交点相对应的雷诺数值=10000〔3-41式中——临界雷诺数；——管直径,m。由图可知,对任意直径的管道而言,在湍流区有两个特点不同的区域,即"平滑区"和"陡斜区"。由"平滑区"向"陡斜区"的过渡是急剧发生的。某一已知管道两种油品交替时,其油品的混合特点可由临界雷诺数来判别,管径不同,其临界雷诺数也不同。为了减少混油量,管道应在大于临界雷诺数情况下运行。3.4变流速情况的混油计算管流速变化时,流速和湍流扩散系数均为时间的函数,即为和。则管道终点处,有扩散理论推导的混油量计算公式可得B油浓度与输送B油时间的关系为：〔3-42式中——管道终点与起始接触面的距离,m；——各管段湍流扩散系数在其时间段的积分之和。管道终点处,浓度围的混油体积可用下式计算〔3-43若为对称浓度围的混油段,则混油体积为：〔3-44求得不同情况下的值,就可以计算相应工况下管道终点混油量。3.5管道终点油罐的允许混油量在管道终点储存A油的油罐允许混入多少B油量,取决于两种油品的性质、油品的质量指标和油罐的容量[12]。当A油中混有B油是,必然会影响A油的性质,严重时甚至达不到A油的质量指标。罐中允许的混油量计算如用表示A油罐中允许混入的B油浓度,表示在B油罐中允许混入的A油浓度。当A油罐的容量为,B油罐的容量为时,则允许混入该油罐的另一种油品的容积为〔3-45式中——允许混入A油罐的B油容积；——允许混入B油罐的A油容积；——B油中允许混入A油的浓度；——A油中允许混入B油的浓度；——A油罐的实际容量,m3；——B油罐的实际容量,m3。由式〔3-45可以确定,在某一种纯净油品油罐,允许混入另一种油品的容积。同一种油品每批油料的"质量潜力"不同,因此A油罐中允许混入的B油浓度或B油罐中允许混入A油的浓度要由化验确定[13]。在确定A油罐中允许混入的B油浓度和B油量以后,需要在管道终点控制进A油罐的B油量,使流出混油中的B油量不超过A油罐允许的混油量,这就需要进一步研究管道终点混油浓度与混油量的关系,以便根据管道终点混油浓度确定油罐的切换时间。常用的汽油和柴油的允许混掺浓度计算公式管道实际运行中需通过化验来确定各油罐中允许混产的其它油品量,但在设计中需要对混掺量作出估算。.1汽油和柴油相互混掺的计算公式汽油中混掺柴油的允许浓度常受到汽油的初馏点控制,可按前联的经验公式计算[14]：〔3-46式中——汽油中允许混入的柴油浓度,%；——汽油初馏点的最高允许值,℃；——汽油实际的初馏点,℃；——混入的柴油20℃的密度,g/cm3。柴油中掺入汽油后,其闪点与掺入汽油的10%馏出温度有关。根据汽油的10%馏出温度和柴油的闪电,可以确定柴油中允许混入的汽油浓度。〔3-47式中——柴油中允许混入的汽油浓度,%；——汽油的10%馏出温度,℃；——柴油的最低允许闪点,℃；——柴油的实际闪点,℃。.2两种汽油掺混时主要控制汽油的辛烷值牌号较低的汽油往牌号较高的汽油中混掺,掺入牌号较低汽油的允许体积百分浓度可按下式计算：〔3-48式中——较高牌号汽油在国标中规定的最低辛烷值；——较低牌号汽油的实际辛烷值；——较高牌号汽油的实际辛烷值。3.6终点混油段的切割顺序输送时在管道里所组成的混油体石油产品,就其质量指标来说,还不能算是商品石油产品。因此,要对混油体进行分割。可以把混油段分割为两段或三段,两段时前行油品进入A罐,后行油品进入B罐；三段是时前行油品进入A罐,后行油品进入罐,中间混油进入专门的混油罐,再进行处理。3.6在管道终点,如在时间为时,从管道流出来的油流开始进入接收A油的储罐,此时油流的浓度、,随着混油段接近终点,逐渐减小,逐渐增大,到时间为时管道终点油流浓度为及,且。若到时间时,油罐A被装满,流入A油罐的B油量恰好为A油罐中所允许的最大B油量。就是分割混油头的时间,此时必须转换油罐,将后来的混油纳入专门接收混油的油罐。在时间进入A油罐的B油量为：〔3-49流入A油罐的A油量,〔3-50上式代入〔3-43中,并且,〔3-51〔3-52——概率函数。〔3-53联立以上两式〔3-54〔3-55〔3-56上式只有两个未知数、、,可由化验确定,即可求得。由于存在前行油罐中后行油品流入油罐的油量已达到允许的最大值时,前行油罐刚好被装满的假设。实际上很难达到如此精确的程度,所以公式需要修正。经常是前行油品还未装满,后行油品的前行油罐允许的后行油品油量已达到最大的允许值。所以需要向前行油罐注入前行油品。同理在时刻：〔3-57〔3-58如果,按上述方法计算的结果为>,此时说明两种油品性质接近,在A的储罐罐容较大时,可将混油段分成两个部分。混油切割方式对于需要长期储存的油品,在掺入混油后,尽管油品当时的各项指标都合格,但在长期储存时可能会影响其安定性,最好不要掺混,而是将混油装入专用混油罐,另行处理。一般是以含有前行油品浓度99%~1%的油流作为混油。对于混油段有以下切出方式：〔1两端切割。即将混油段切割成两部分,收入两种纯净油品的储罐。如汽油和汽油的切割即可采取此种方法;〔2三段切割。将能够掺入前后两种纯净油品罐的混油切入两种纯净油品的储罐,其余混油进入混油罐；〔3四段切割。将能够掺入前后两种纯净油品罐的混油切入两种纯净油品的储罐。其余混油按50%分成两部分,前部份富含A油,后部份富含B油,分别切入两个不同的油罐中。然后把富含A油的混油准备掺混到纯净的A油中,把富含B油的混油准备掺混到纯净的B油中；〔4混有段的五段切割〔或三段切割。一般采用将含有后行油品1%的混油段直接切入前行油品中；将含有1%~33%后行油品的混油段切入富含前行油品的混油罐中,以便按照比例回掺入前行油品中;将含有33%~66%后行油品的混油段切入中间混油罐中,以便利用混油处理装置将两种油品分离；将含有66%~99%后行油品的混油段切入富含后行油品的混油罐中,以便按照比例回掺入后行油品中;将含有后行油品99%的混油段直接切入后行油品中[15]。3.7混油界面的跟踪混油界面跟踪技术使调度人员能够了解每批油的位置和达到预定地点的时间并计算出混油段的长度。该项任务是由管道SCADA系统中的应用软件完成的。这些软件承担着油品切换、混油段跟踪及末站混油切割等操作控制,它可以准确地预计出混油的抵达末端的时间,能够进行混油界面位置计算、混油段长度计算、混油浓度变化计算。还可以辅助各站分输时避开混油,在混油段到达前的一定时间发出警报,使末站的操作人员有时间针对到达的油选择合适的阀门和油罐。3.8混油界面的检测在油品顺序输送中,及时准确了解管流动的两油品的界面是非常里要的。在顺序输送中,无论采用中间站"旁接罐"流程,还是采用泵到泵,或越站流程,或采用在分输站将不同的油品切入不同的油罐,都离不开界面检测[16]。准确及时掌握管油品的界面。不仅能够准确地切别不同的油品,减少混油报失。而且对管线的安全运行也是十分有利的,因此做好混油界面的检测工作对于混油分析有重要作用。3.8密度型界面检测系统是国外成品油管道顺序输送中最普遍的方法,有多种形式,如浮筒型、重量式、压差式、振动式、射线式。它是一种比较直接的检测方法。由下式〔3-59导出,〔3-60、、分别为混合油、前行油品、后行油品的密度,、分别为前行油品、后行油品的浓度。在管路上安装密度计,测定混油段中两种油品的浓度来确定混油分界面。此外,还可以利用油品对射线的吸收程度与密度成线性关系的规律,用射线密度计来测定油品的密度。但自动测量密度计和射线密度计仅适用于两种油品密度相差较大的情况,当密度相差较小时应采用其它方法测量。振动式密度计是一种较新型的密度计,是将其探针结构的探头安装在管道,并配备先进的电子仪表系统。它是以振动物体的简谐运动结合牛顿第二定律进行测量,探针的振动周期与浸没它的液体有关,所以通过检测其振动周期就可测量出抽品之间的界面。兰成渝成品油管道就是在各分输站进站管线、末站的进站管线上安装高精度的振动式密度计,在线监测管油品密度变化,用于柴油和汽油间的混油界面检测[17]。自动控制系统对在线密度计的检测结果进行自动分析,准确地判定纯油和混油的切割界面,并按预先设定的操作程序将纯油和混油分离,完成对混油界面的自动切割。3.8记号型界面检测系统是先把作为记号的物质溶解在有机溶剂中制成示踪物。在首站将示踪物注入界面,在末站检测记号物质即可得知混油段。随界面的变化,示踪物会扩散开来,在末站的有关仪表上可记录到强度信号,由此可确定混油头和混有尾。记号物质可采用色素染料、硬光染料和具有高电子亲和力的化学惰性气体。由于在使用过程中,色索染料会降低油品的商标价值,所以一般不太使用；而多用荧光染料和化学惰性气体为示踪物。.1光记号方法在顺序输送不同油品之间的界面中注入荧光剂,然后使用界面中测仪即可检测混油界面,荧光剂注人界面的时机是十分重要的。也是直接影响界面检测准确性的重要条件。因此必须根据实际情况注入荧光剂,其注入方法大致分为三种情况[18]：〔1前端注入,是指在混油段之前注入,主要是防止先行油品质量不受混油影响；〔2中间注入,是指在混油段中间注入,主要是由于两种油品性质相接近,两种油品被其切割后,其质量不受影响；〔3末端注入,是指在混油段之后注入,主要是防止后行油品质量不受混油影响。与煤油相混组成的荧光剂在油品中有很高的溶解度,即使管线停运荧光剂也会全部融于油品中,并可准确地提供混油段的位置。这种荧光剂使用效果较好。美国帕兰特逊管道公司于1972年在北卡罗纳州的格林斯伯勒至华盛顿的哥伦比亚特区的成品油管线上就使用了该荧光记号检测油品界面,取得了较好的效果。.2气体记号方法该检测方法是将化学惰性、无毒的气体注入管油品界面之间作为示踪物。然后在分输站用色谱仪采样分析其在油品中的浓度分布,以达到检测混油界面的目的。目前,国外研制使用的气体是SF,它不但符合质量要求而且便宜SF不受注入时机的影响,它可在泵前,也可在泵后注入,其注入量一般为2ppm。与其相匹配的色谱仪必须能连续自动采样并进行分析,只有这样才能准确无误地进行界面检测。英国桑顿研究实验室研制了一台自动检测油品界面的色谱仪。它是由高精度的采样阀、六个圆柱形的色谱仪和电子检测器组成。在1970年它成功地应用于西德的一条长192km、管径500mm的成品油管线上和英国的一条管径为200mm的成品油管线上。通过实际应用证明,无论在什么样的条件下,示踪剂均可给出明显的信号,特别是在长距离运行中该剂无明显地滞后,在管线停输一周后,该剂在管油品中的分布无变化,可为工作人员准确提供混油段的正确位置。3.8电容型界面检测系统是利用电容电池测量电池两极板间流动介质的介电强度来测量的。它是将电容电池放入管线部,并通过连接管线外部的装置给它充电。管体流体的电容变化由该电池连续不断地或定时地进行监测,并自动记录在与时间有关的图表上,用此方法可准确地检测出各流体之间的界面是否已通过或正在通过。3.8超声波型界面检测是利用油品密度与声速的关系检测混油界面的。它是将超声探头插入管道流体中,并严格地控制其电压强弱和频率,使之产生机械振动。振动的幅度随流体的比重按比例变化,其探头部仅用机械方式连接一个线圈转子,使之产生一个与流体比重成比例的电压。声速界面检测器原用于海洋,用来测量声速和其它的物理性质,后来逐渐引用于管道界面检测。1970年国外研制出了第一台用于成品油管线的超声波界面检测仪。最初的超声波界面检测仪是没有压力与温度补偿的,所设计的探头也未考虑到管所产生的瞬时压力。所以,在以后的实际应用中,针对所出现的问题做了不断地改进与完善。〔1超声波界面检测仪在国的应用1974年,格拉线成功地应用超声波界面检测仪。该仪器是由同济大学声学研究所与超声波仪器厂联合开发研制的,取名为"CYJ-1型超声波油品检测仪"。〔2国外声波界面检测仪的特点从70年代开始,国外有关机构就着手研究和应用声波界面检测仪,并根据实际应用中所出现的问题做了针对性的改性,不断地完善。特别是计算机加入此行列后,使得界面检测工作更加稳定和可靠。综合发达国家所开发研究和应用声波界面检测仪现况,有如下几个特点：第一、国外现应用的声波界面检测仪具有温度和压力的自动补偿功能。第二、为防止管线所产生的瞬时压力损坏探头,改进了声速探头,改进并研制出了固态型压力传感器。第三、将声波界面检测仪的探头改为能伸缩式的探头,这是为了便于隔离球或清管器能顺利通过。第四、国外的声速界面检测系统已由计算机控制,并配有高度稳定的遥测技术系统。第五、已将流量计与界面检测仪合二为一,具有一机多用的特点。3.8光学界面检测方法是利用不同的油品对光的折射率不同检测油品界面。兰成渝管道正在试用美国KamControls公司的KAM〔OID界面检测仪。试用表明,该仪器安装简单,维护方便,且对信号反应灵敏。它适用于密度差很小的混油,如两种汽油放射型界面检测方法该系统具有灵敏度高、便于准确切割油品的优点。但该方法有放射性污染问题,因此,较大的限制了它的使用。放射型界面检测系统由两种方式：一种是向管油流中喷入放射性示踪剂；另一种是放射源与检测器均固定在管道上[19]。美国的盐湖—西北管道公司,多年来一直使用放射性追踪来检测输油管不同油品混油段。第4章影响混油的因素及减少混油量措施4.1顺序输送产生油损失的原因初始混油的影响成品油管道首站是在不停输的情况下进行油品切换的。在两种油品切换的同时,在阀门快速动作的一段时间,两种成品油同时进入管道,于是在管道首段便形成所谓的初始混油。混油量的大小和阀门的切换时机和切换速度有关,掌握好切换时机后,阀门切换时间越长,混油量越大。考虑初始混油的影响,管道终点的混油长度可用下列公式计算〔4-1由式可知管道越长,初始混油对管道的混油量影响越小。流速和变径管的影响由理论公式和Austin-Palfrey经验公式可以看出,混油长度主要与管长、管径、流速、运动粘度有关,如果管长、管径、流速和运动粘度不同,混油的扩散速度不同,混油长度的增长速度也不同[20],由此可以得出〔4-2在管径不变的情况下,第三项可以为零,而一般取一个平均运动黏度,因此第四项也可以为零,则变流速的情况下〔4-3理论公式〔4-4经验公式〔4-5〔4-6在顺序输送过程中,两种油品因粘度的不同,不可避免的由于发生干线流量的调节、以及在运行上开泵站数等原因,引起输量的变化造成流速的改变,增加了混油损失。管道变径的地方和途中卸下部分成品油的地方,成品油的流速还可发生跳跃性变化,如在调节流量时以及在切换成品油过程中因两种油品粘度和密度的差异而改变流量时,成品油的流速也可发生平缓变化。此外,在管道变径的地方,如果,混油段将被"拉长"；如果,混油段将被"压短"图〔4-1所示。图4-1混油段的长度随管径的大小发生变化密度和停输的影响对于顺序输送的两种成品油来说,其密度的差异对混油量的影响远小于粘度的差异对混油量的影响,在正常的输送条件下这种影响可以忽略不计。但是,在混油段在输送的过程中,由于设备、人为和外界的影响,导致输油管线停输。这就使管路中油品紊流强度明显减弱,密度的差异可大量增加混油量,特别是如果地形崎岖不平,且高密度成品油处于斜坡的高处,而低密度成品油处于斜坡的低处时更是如此,停输时,如果高密度成品油位于斜坡的上方<这是一种最危险的情况>,那么,由于高密度成品油具有沿斜坡向下的流展性,因而会大量增加混油量。为减少混油量要尽量少停泵,停泵次数越多造成的混油越多。必须停泵时,应选择停泵时机,尽量使两种油品的交界处处在较平坦的地段上。古比雪夫一勃良斯克管道顺序输送情况,管道停输12小时形成的混油量可能比停输前连续输送9个昼夜形成的混油量多1倍。为此,准确求出停输时产生的混油量尤其重要。当管道停输时,油流速度的紊流脉动消失,而原油之间的密度差就成为混油形成的决定性因素。因密度差产生了较重原油层在较轻原油层之下流动的渗流,这就形成了两个流动锋面,即在管道下部流动的较重原油的锋面和在管道上部流动的较轻原油的锋面,假设用和二分别表示相应的油流锋面速度,于是在时间形成的混油量可用下式表示：〔4-7=〔4-8,〔4-9式中——锋面面积,m2；——上部流动的较轻原油的锋面速度m/s；——轻质进口原油的密度,kg/m3；——轻质进口原油的粘度,m2/s；——重质进口原油的密度,kg/m3；——重质进口原油的粘度,m2/s；——下部流动的较重原油的锋面速度m/s；——管轴倾角。同时,轻质进口原油的锋面速度比重质进口原油小,速度比与粘度比的关系可用式表示〔4-10由以上三式可解得停输时的混油量〔4-11从公式看出,停输时间越长,混油量也就越大。另外,如果混油段的停输发生在大口径水平管道,混油量也会有明显的增加。主管道上的死岔线和线路上的平行副线<如河流穿越中的平行管段>也能影响混油量。比如,死岔线中原来输送的是原油,现在输送的是汽油,在输送过程中留在死岔线中的柴油会逐步地被后来的汽油从死岔线中冲出,因而汽油的质量会有明显的下降。站间距及高程差的影响在输油过程中,随着输送距离的增加,速度的变化就越慢,这就导致油品流态发生改变,即由紊流向层流发生变化,增加了输送过程由的混油损失。其是在地形起伏剧烈管段,由于油流在向下流动时,管油品产生不满管,使速度的最大值偏离轴心,发生速度的陡变,造成混油量的增加,从实际运行上来看,地形起伏越剧烈所产生的混油量越多。中间泵站及附件的影响混油段经过每一座中间泵站后混油距离就会加长。通过分析发现,造混油量增加的原因丰要是由于中间泵站的工艺流程较复杂发。中间泵站站由于变径管、阀门、弯头多等较多,使得管壁附着的油膜、盲支管道积存的死油都不断掺人混油段。此外泵对油品剧烈剪切的影响也不可忽视原因,使油品的流速、混油浓度都发生了变化,尤其是通过加压后,由于泵的搅拌使混油量得到增加<但是,也有资料证明混油量不增加,这里采取通常说法>。在实际运行上,油品通过的中间站越多,增加的混油也就越多。4.2减少混油量措施减小开关阀的时间为了减小初始混油,应尽量减小开关阀的时间。如用球阀代替闸板阀,用球阀切换油品通常有闸板阀和球阀切换两种方式。采用闸阀时,由于开关阀门的时间较长,因此混油增多,而球阀切换时开关时间短,因而可明显减少混油。提高管输运行速度速度保持在紊流状态下运行,速度最小值应大于20。在制定顺序输送方案时,尽可能采用两种油品密度和粘度相近的油品输送,以防止因两种油品前后经过泵时,流速发生较大变化,带来混油量的增加。简化流程在运行工艺上采用最简单流程,以减少因站盲管、支管带来死油管段。管路阀门、过滤器等附件应尽可能的减少。在使用的阀门、过滤器等附件应尽可能靠近干线,以减少因流程的切换带来混油的增加。熟练的操作人员为了减少初始混油量,在首站进行两种油品切换操作时,应先编制最简单的流程切换顺序流程图,并由熟练的操作人员进行操作。尤其首站流程的切换,应采用流程切换自动化控制,尽可能使用开启快速的电动或液动阀门,减少人为因素带来混油量的增加。全线应采用SCADA管道监控数据采集系统,对干线的压力、温度、流量的变化进行及时反馈。在运行上应采用"泵到泵方式,避免因"旁接油罐"运行方式带来因油品物性的改变,使运行工况发生变化,造成纯油管路中掺人油罐中的混油。如采用"旁接油罐"运行方式,在混油头到来前倒为全越站流程,待混油尾过去后再启泵或进行其它流程操作。采用等温输送运行方式如输送油品凝点较高、粘度较大的油品,需加热输送时应在"混油头"和"混油尾"界面处停止加热,待过去后再加热,防止因温度的变化带来混油损失的增加。避免管线停输在顺序输送时,当后行油品开始输送时,应避免管线停输。如遇不可避免的停输时,应尽可能避免在油品分界面处,如中间泵站加压处,管路地形起伏剧烈处停输,停输后应迅速关闭混油段两端的阀门,防止由于油品间密度和粘度不同加剧混油量的增加。依据油品的密度和粘度确定油品输送次序由于混油粘度的变化,局部平均流速剖面将发生变形,这本身又导致有效扩散系数沿混油段长度发生变化[21]。可以把有效扩散系数与局部平均流速剖面确定的水力摩阻系数看成正比关系。当顺序输送粘度差异很大的两种成品油时,混油量会增加。如果两种油品的粘度不同,其输送顺序对混油量和浓度沿混油长度的分布具有一定的影响。如果粘度较大的成品油在前,粘度较小的成品油在后,那么这种顺序输送的混油量要比相反顺序输送这两种成品油时的混油量多10%～15%。从物理学的角度可以解释为低粘度成品油<如汽油>很难在湍流混合强低的近壁处冲刷掉高粘度的成品油<如柴油>。为了减小因粘度差异形成的混油,需对成品油顺序输送的次序进行合理的组织和安排,一般可采取如下办法：〔1合理安排输油次序。一般应先输粘度较小的油品,后输粘度较大的油品。〔2根据需要与实际可能,合理安排输油批次,尽量将同一种油品集中到一起输送,增大输油批量,尽可能减少输油中油料品种的改变次数。〔3尽量把粘度和密度较接近的两种油品安排在一起,先后输送。两种油品粘度和密度相近,顺序输送时造成的混油少。另外,混油也便于处理。〔4尽量提高输送流量,特别是两种油品交替时更应尽量加大流量。研究表明,输送时流量越大,造成的混油越少。当油流的雷诺数Re>10000时混油量很少。不同流量