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管道研究

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中缅原油管线(国内段)超前保护程序的优化研究

来源:《管道保护》杂志 作者:冯亮 时间:2020-7-20 阅读:

冯亮

西南管道贵阳输油气分公司

 

摘  要:利用SPS仿真软件建立管线模型,先将初设中不同故障工况的超前保护程序进行验证,随后对程序进行调整并模拟,对比模拟结果与实际运行数据,最终确定优化后的超前保护程序。结果表明:初设超前保护程序存在两处不合理;可基于各站进出水击泄压阀最低设定值调整实际运行泄压阀设定值;确定满足全线超前保护下的最低干线阀室阀门截断时间值。

关键词:中缅原油管线;超前保护;安全;稳定性

 

 

在原油密闭输送过程中,输油管道成为一个统一的水利系统[1]。任何故障都有可能造成管线压力突然升高,继而对管线产生严重损坏[2-5]。近年来,许多管道均利用超前保护原理进行保护,取得良好的效果[6-9]。超前保护原理是在产生水击时,由管道控制中心迅速向上、下游泵站发出指令,上、下游泵站立即采取相应保护动作,产生一个与传来的水击压力波相反的扰动,两波相遇后,抵消部分水击压力波,以避免对管道造成危害[10-11]

利用SPS仿真软件对中缅原油管线(国内段)进行建模,以优化超前保护程序,为中缅原油管道安全运行提供参考。

1 模拟内容

SPS仿真软件能对管道输送的单一流体、单相混合流体或批次流体进行仿真,从INPREP文本文件获得管道信息,包括物理元件的所有信息[12],不但能仿真大多数管线的正常运行工况,并能仿真控制管道事故工况,诸如管线断裂、设备故障等。 SPS软件可计算管道沿线流量、压力、密度、温度等参数,并能以图形或报表的形式输出[13]

SPS软件仿真功能可以通过两种形式实现,即通过控制序列运行或交互式(运行过程中可以改变边界条件)运行,初始状态可以是零流量状态、已储存的稳定状态或者用户自定义稳定状态[14]

中缅原油管线(国内段)包括1干1支。干线从云南省瑞丽市58号界碑入境,与中缅天然气管道干线并行,经德宏州、保山市、大理市、楚雄市,最后到达安宁的云南石化。全线有5个泵站、 1座分输站,设计输量为1 300×104 t/a,其中瑞丽站有15×104 m3的大罐,故国内段可单独作为一个水利系统,对其进行研究。

选择沙特轻油,以设计输量为稳态开始模拟(表 1)。

2 模拟结果

所有模拟以表 1为初始点进行,主要涵盖三个方面的研究。 

(1)基于表 1,依次模拟初设中的所有故障触发的超前保护程序。模拟故障包括甩泵、进出站ESD阀门故障关断、监控阀室故障关断。

模拟结果发现两处不合理,一是保山站进站泄压设定值偏低(设定值为4.7 MPa),在所有的故障触发超前保护中,该点总是会触发水击泄压阀动作;尤其是保山出站ESD阀门故障关断工况下,约泄油45 m3。二是弥渡站甩泵工况所采取的超前保护程序错误,在该超前保护模拟下,保山站进站水击泄压处于常泄压状态。建议更改该超前保护程序,由降量输送改为全线停输。

(2)基于表 1,研究各站的水击泄压阀压力设定值。利用设定输量的稳态工况,依次关闭各站进出站泄压阀,测试其水击的极限压力,得到各站进出站极限压力(表 2)。

根据表 2可以得出:保山进站水击泄压设定值明显偏低,与研究(1)模拟结果结论一致,建议视该管线承压压力将其更改为6.3 MPa。

(3)基于表 1,依次更改初设中的阀门全关断时间,重点关注关断时间的取值范围。

基于初设的超前保护原理模拟所有故障,包括甩泵、进出站ESD阀门故障关断、监控阀室故障关断。依次更改阀门全关断时间,得出满足所有故障超前保护程序的阀门全关断时间范围。表 3为芒市甩泵工况下的阀门全关断时间范围。

将所有得出的取值范围取交集,得出阀门关断时间的取值范围为175 s~182 s。初设中的阀门全关断时间为180 s,该设定值使得阀门实现缓关,降低“水击”造成的影响。建议将阀门全关断时间设为178 s,这样可在保证故障工况下超前保护程序对管线的保护,在发生故障时尽快关闭阀门,减少损失。

3 结语

利用SPS仿真软件对中缅原油管线(国内段)进行了模拟,根据实际运行数据进行了修正,最终确定了优化的超前保护程序,为相关管线安全运行提供了参考。

 

参考文献:

[1] 刘靓,田远,王群雁. 日照―仪征原油管道水击分析与保护[J]. 油气储运, 2014, 33(8): 909-912.

[2] 赵云磊,张广斌. 长输原油管道水击分析与控制[J].科技与生活, 2012(12): 164-165.

[3] 赵振智,王为民,李卫卫. 原油码头管道输送水击问题的研究与分析[J]. 当代化工, 2013(9):1237-1239.

[4] 杲志强. 仪征—长岭原油管道水击分析与防护[J].中国石油和化工标准与质量, 2012(12): 231-231.

[5] 蒲加波,王世凯. 关于原油管道水击控制的研究[J].中国石油和化工标准与质量, 2011(12): 292-292.

[6] 钟仕荣,王建华,卞保武. 甬沪宁原油管道水击分析与超前保护[J]. 化工自动化及仪表, 2005,32(6): 48-51.

[7] 方爱国,薛海鸿. 三塘湖原油管道水击保护措施[J].油气储运, 2011, 30(6): 465-466. 

[8] 王兰花. 原油长输管道水击分析及保护方案[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2014(6): 94-95.

[9] 王强,马宏伟. 安全控制系统在管道水击保护中的应用[J]. 管道技术与设备, 2016(3): 54-57.

[10] 檀伟,张燕霞,冯树元,等. 基于GB 50253的输油管道水击泄压系统[J]. 现代化工, 2015(9):195-196.

[11] 陈国元. 大庆―锦西输油管道工程ESD系统的设计[J].自动化博览, 2009, 26(1): 46-48.

[12] 黄靖雅,梁光川,周军. 基于SPS软件的输气管网调峰分析[J]. 化工管理, 2017(2):30.

[13] 杜艳平,来海雷. 应用SPS软件模拟输油管道预热投产过程[J]. 油气田地面工程, 2014(8): 32-33.

[14] 安家荣,李健,魏伟,等. 基于SPS软件的埋地热油管道停输温降分析[J]. 管道技术与设备,2014(3): 4-6.


    作者简介:冯 亮 ,1 9 8 5 年生 , 2 0 1 3 年 硕 士 研 究 生 毕 业 于中国石油大学(北京)油气储运专 业 , 工程师 , 现主要从事天然 气 和 原 油 长输管道方 面 的工作。联系方式: 17708806816fenglangtc@126.com

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