原油成品油管道同沟敷设新技术中的热力分析

采用非结构化有限容积法,对原油成品油双管同沟敷设新技术进行数值模拟,详细研究了不同管间距下成品油管道对加热输送原油管道的热力影响,尤其是对热油油温的影响。

新大线同沟敷设热力分析

针对新大线同沟敷设管道,采用非结构化有限容积法,分析了不同的物性条件下,常温输送原油对加热输送原油的热力影响。

季节性冻土区同沟原油成品油管道的周围土壤温度场

在季节性冻土区,由于冬季气候寒冷,土壤中水分冻结发生相变。为了研究冻土区发生冻结对同沟敷设原油和成品油管道周围土壤温度场的影响,采用非结构化有限容积法对同沟敷设埋地管道周围土壤温度场进行模拟计算。模拟不考虑冻结相变和考虑冻结相变两种情况下的温度场,分析发现在冻结很长一段时间内,由于土壤中水分释放大量的相变潜热考虑相变情况下的土壤温度高于不考虑相变情况下土壤的温度,考虑相变情况下的管道散热损失小于不考虑相变情况下的管道散热损失;而在冻结后期,随着土壤导热系数的增加,考虑相变情况下的土壤温度低于不考虑相变情况下土壤的温度,考虑相变情况下的管道散热损失大于不考虑相变情况下的管道散热损失。因此,为了使管道能够经济安全的运行,需要考虑土壤发生冻结对管道温度场的影响。

同沟敷设输油管道热力计算

为准确便捷地计算同沟敷设输油管道沿线温度,文中对同沟敷设输油管道周围土壤稳态传热温度场与沿线温度解析计算方法进行研究。建立了管道周围土壤稳态传热温度场计算模型,应用保角变换法对模型进行求解,导出了土壤稳态传热温度场与输油管道沿线温度解析表达式。在一定参数条件下应用该解析表达式进行实例计算,并对计算结果进行验证分析,结果显示最大误差仅为0.58℃,表明该解析计算方法能够满足工程需要。

同沟敷设热油管道总传热系数计算方法

根据长输埋地热油管道的导热情况对同沟敷设管道传热过程进行简化假设,通过引入导热形状因子并利用牛顿迭代法编制计算机程序,在计算同沟敷设管道总传热系数过程中可以考虑土壤物性、并行敷设管道间距以及分别考虑原油管道和成品油管道的埋深与油温。根据乌鲁木齐至鄯善同沟敷设管道沿线不同的土质地貌划分单元段,采用分段法对该管道沿线总传热系数进行计算,据此得出更为切合实际的沿线温降。并以乌鲁木齐至鄯善管段实测数据以及SCADA系统的运行监控数据为依据验证该方法的准确性,同时与数值模拟结果进行对比。分析了同沟敷设热油管道不同敷设间距对总传热系数的影响。

同沟敷设管道沿线停输温降计算分析

引入导热形状因子得到同沟敷设管道的管段总传热系数,建立了同沟敷设热油管道停输温降的计算模型,并采用PISO算法对停输瞬态问题进行模拟。利用西部管道沿线的历史数据及西部原油成品油同沟敷设热油管道的实际情况计算了沿线停输温降并进行了对比分析,找出了潜在的停输危险截面,为我国西北地区同沟敷设管道的设计与运营管理提供了参考。

输油管道双管同沟敷设停输过程的数值计算

为了研究同沟敷设情况下,不同油品的温度、管道埋地深度以及管间距对管道停输过程的影响,在研究计算传热学和流体动力学的基础上,对输油管道同沟敷设建立了数学模型并给出了边界条件,利用ANSYS软件对模型进行了网格划分和施加载荷之后,对同沟敷设的温度场进行了模拟计算。结果表明:提高原油和成品油的初温、增加管道埋地深度都会增加原油管道的停输时间;当管道间距大于1.2 m以后,成品油管道对原油管道的停输时间的影响很小。1.2 m为双管同沟敷设管道安全运行的最小间距。

同沟敷设管道在两次试验条件下的影响结果比对分析

为了研究天然气管道爆破对同沟敷设管道性能的影响,基于管道断裂控制试验场开展的OD1219管道两次全尺寸气体爆破试验,利用相关测试设备,分析了两种不同的爆破方式对同沟敷设管道变形行为、管材性能的影响。研究表明:天然气管道爆破会引起同沟敷设管道发生明显的弯曲、压扁变形;主管串爆破后对邻近管道周边造成的冲击波和地震波的变化规律相似。针对同沟敷设管串,发生破裂的主管串管道的内压对邻近管道的影响是主要因素,而管内充装的介质是次要因素。当主管串发生破裂时,同沟敷设管道两端是否固定对其影响较关键。

西部原油管道多品种原油安全高效输送技术

从乌鲁木齐到兰州、全长1 838 km的西部原油管道是我国西部石油输送战略通道。该管道建设和运行过程中遇到了一系列严峻的技术挑战,包括管输原油品种多、物性差异大且不确定性强,原油管道与成品油管道长距离同沟敷设带来两管间的热力影响,以及采用顺序输送、冷热油交替输送、含蜡原油常态化间歇输送等几乎所有的原油管道复杂运行方式。通过技术创新,成功地解决了上述技术难题,形成了多品种原油加剂改性顺序输送、长距离管道冷热油交替输送、长距离顺序输送含蜡原油管道间歇输送、同沟敷设管道热力影响数值模拟、含蜡原油管道停输凝管概率评价方法等输油新技术成果。2007年管道投产以来,这些成果的综合应用满足了各种复杂输送任务的要求,确保了管道安全、高效、灵活运行。

同沟敷设原油、成品油管道稳态温度场解析公式

常温成品油管道会影响同沟敷设的加热原油管道的土壤温度场。应用保角变换方法,推导了同沟敷设管道稳态土壤温度场的解析计算公式。以国内某同沟敷设管道为例,分别采用解析公式和数值模拟方法计算稳态土壤温度场,结果表明:在与管道水平距离小于2.5m的范围内,数值模拟结果大于解析公式计算结果;在与管道水平距离大于2.5m的范围内,数值模拟结果小于解析公式计算结果;两者的相对误差最大为5%,因此验证了解析公式的正确性。误差产生原因:一是两种方法的计算区域不同,解析法认为管道截面水平方向无穷远处的土壤自然温度场不受管道影响,而数值模拟法认为管道截面水平方向的计算区域存在边界;二是在公式推导过程中,为简化计算,对一些参数取平均值。

天然气管道爆破对同沟敷设管道的影响试验

为了分析天然气管道爆破对同沟敷设管道性能的影响,利用管道断裂控制试验场开展了X90全尺寸气体爆破试验,分析管道爆破对同沟敷设管道变形行为、管材性能的影响。研究表明:天然气管道爆破会引起同沟敷设管道发生明显的弯曲、压扁变形,且变形管段中间部位的椭圆度较大;在热辐射作用下,钢管的性能发生了明显变化,裂纹的扩展抗力降低,且随着壁厚增大,显微硬度呈先升高再降低的趋势,受热层厚度约为700μm;热辐射能显著影响钢管的微观组织,受热部位表面组织晶粒发生一定的粗化,失去了原有生长取向,而深层组织的变化较小。