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：

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[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： 17708806816，fenglangtc@126.com。