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輸油管道泄漏事故分析

文檔作者：唐秀岐文檔來源：中國石油天然氣管道局職教中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月27日
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經(jīng)驗(yàn)介紹 石油規(guī)劃設(shè)計(jì) 2001 年9 月 41
* 唐秀岐女1964 年生講師1987 年畢業(yè)于華東石油學(xué)院儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)現(xiàn)在中國石油天然氣管道局職教中心管道運(yùn)輸系從事教學(xué)和科研工作通信
地址河北廊坊中國石油天然氣管道局職教中心065000
輸油管道
泄漏事故分析
唐秀岐*
中國石油天然氣管道局職教中心
唐秀岐. 輸油管道泄漏事故分析. 石油規(guī)劃設(shè)
計(jì)2001 12 4 41 42
摘 要 輸油管道在運(yùn)行一段時(shí)間后受
各種因素的影響不可避免地發(fā)生泄漏事故
為了及時(shí)進(jìn)行事故判別和定位減少泄漏造成
的損失必須了解和掌握泄漏發(fā)生時(shí)的管道工
況變化規(guī)律以有壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的管道為
分析對象分析了在密閉輸油及旁接油罐兩種
輸送方式下管道發(fā)生泄漏后沿線參數(shù)的變化
規(guī)律并以某實(shí)際管道為例進(jìn)行了定量分析
主題詞 輸油管道 泄漏 調(diào)節(jié) 控制
系統(tǒng) 參數(shù) 分析
輸油管道干線某處發(fā)生泄漏后對全線的壓力
和流量均有影響其影響范圍與管道的輸送方式有
關(guān)目前國內(nèi)常用的輸送方式有密閉輸油式和旁
接油罐式現(xiàn)就針對這兩種輸送方式具體分析泄
漏事故發(fā)生時(shí)沿線參數(shù)的變化情況
理論分析
1 密閉方式運(yùn)行管道
在密閉輸油管道發(fā)生泄漏時(shí)在泄漏處產(chǎn)生一
個(gè)減壓波同時(shí)向上下游傳播
對于上游管道管內(nèi)壓力隨著減壓波的到達(dá)逐
漸降低到達(dá)上一站出站處壓力趨于下降但是
否降低取決于該站壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)
若處于待命狀態(tài)則出口壓力下降同時(shí)引發(fā)入口
壓力下降此減壓波繼續(xù)向上游傳播若調(diào)節(jié)系統(tǒng)
以出站壓力為調(diào)節(jié)對象則出口壓力剛一下降時(shí)
調(diào)節(jié)系統(tǒng)就跟蹤調(diào)節(jié)力圖繼續(xù)維持該站出口壓力
不變采取的措施是開大閥門開度節(jié)流調(diào)節(jié)或
提高轉(zhuǎn)速變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)這樣會(huì)引起入口壓力降低
因而減壓波通過該站繼續(xù)向上游傳播若調(diào)節(jié)系統(tǒng)
以進(jìn)站壓力為調(diào)節(jié)對象即此時(shí)入口壓力與設(shè)定值
相同則出站壓力下降引起進(jìn)站壓力有下降的趨
勢由于自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用使得減壓波無法再
向上游傳播
對于下游管道沿流程方向壓力逐漸降低到
達(dá)下一站入口處壓力有下降趨勢但是否下降
同樣取決于該站自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)若此時(shí)
調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于待命狀態(tài)則進(jìn)站壓力下降同時(shí)引
發(fā)出站壓力下降此減壓波繼續(xù)向下游傳播若調(diào)
節(jié)系統(tǒng)以進(jìn)站壓力為調(diào)節(jié)對象則進(jìn)站壓力剛一下
降時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)就跟蹤調(diào)節(jié)力圖繼續(xù)維持該站進(jìn)
站壓力不變采取的措施是關(guān)小閥門開度節(jié)流調(diào)
節(jié)或降低轉(zhuǎn)速變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)這樣會(huì)引起出站
壓力降低因而減壓波通過該站繼續(xù)向下游傳播
若調(diào)節(jié)系統(tǒng)以出站壓力為調(diào)節(jié)對象即此時(shí)出站壓
力與設(shè)定值相同則進(jìn)站壓力下降出站壓力有下
降的趨勢由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)作調(diào)節(jié)閥開大或泵
轉(zhuǎn)速提高使得出站壓力在一段時(shí)間內(nèi)保持不變
直到調(diào)節(jié)閥全開或泵到達(dá)最大轉(zhuǎn)速為止之后出
站壓力下降使得減壓波繼續(xù)向下游傳播
因此當(dāng)管道有泄漏發(fā)生時(shí)全線壓力均有下
降的趨勢但由于各站調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響使得有些
站進(jìn)站壓力或和出站壓力保持不變盡管這些
壓力值本身沒有發(fā)生變化但由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用
使得這些站調(diào)節(jié)閥開度變化或泵轉(zhuǎn)速改變由于泄
漏是減壓波波源故離它越近壓力下降的幅度越
大
泄漏事故的發(fā)生同時(shí)使管道流量發(fā)生變化
漏油后全線流量不相等可從漏點(diǎn)處將全線分為前
后兩段漏點(diǎn)前流量變大反應(yīng)在輸油設(shè)備上使
上站輸油泵流量上升功率增加反應(yīng)在具體參數(shù)
上是使電機(jī)電流增加泄漏點(diǎn)后流量減小反應(yīng)在
輸油泵上是功率減少電流變小
2 旁接油罐方式運(yùn)行管道
旁接油罐輸油管道發(fā)生泄漏時(shí)其壓力的變化
規(guī)律與密閉輸油時(shí)基本相同因此事故的分析和判
42 石油規(guī)劃設(shè)計(jì) 第12 卷第5 期 經(jīng)驗(yàn)介紹
斷方法也相同不同的是由于各站進(jìn)口旁接油罐
的存在使得減壓波的傳播只局限于發(fā)生事故的一
個(gè)站間不會(huì)對整條管道產(chǎn)生影響因而事故的分
析和判斷定位相對容易
實(shí)例分析
以某密閉輸油管道為例分析管道某處發(fā)生泄
漏時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作狀態(tài)對沿線參數(shù)的影響
該管道全長148.6 km 共有首末站各一座
中間熱泵站兩座這里分別稱為中一站中二站
干線采用符合美國API Spec5L 標(biāo)準(zhǔn)的Æ377´7 mm
的16Mn 鋼直縫鋼管最高設(shè)計(jì)輸送壓力為6.4 MPa
管道沿途地勢沿流程方向逐漸升高
假設(shè)該管道在中一與中二站間有一50 m3/h 的
泄漏點(diǎn)其沿線參數(shù)的變化見圖1 圖2 圖3 圖
4
1+ 首站出站壓力2- 中一站進(jìn)站壓力2 中一站出
站壓力3- 中二站出站壓力3 中二站出站壓力
中一站中二站調(diào)節(jié)系統(tǒng)以進(jìn)站壓力為調(diào)節(jié)對象
圖1 發(fā)生泄漏后沿線各站壓力變化
中一站中二站調(diào)節(jié)系統(tǒng)以進(jìn)站壓力為調(diào)節(jié)對象
圖2 發(fā)生泄漏前后沿線水力坡降
1+ 首站出站壓力2- 中一站進(jìn)站壓力2 中一站出
站壓力3- 中二站出站壓力3 中二站出站壓力
中一站中二站調(diào)節(jié)系統(tǒng)以出站壓力為調(diào)節(jié)對象
圖3 發(fā)生泄漏后沿線各站壓力變化
中一站 中二站調(diào)節(jié)系統(tǒng)以出站壓力為調(diào)節(jié)對象
圖4 發(fā)生泄漏前后沿線水力坡降
如圖1 圖2 所示如在泄漏發(fā)生前上游中
一站和下游中二站調(diào)節(jié)系統(tǒng)均以進(jìn)站壓力為調(diào)節(jié)對
象在泄漏發(fā)生后減壓波同時(shí)向上游和下游傳播
當(dāng)減壓波峰到達(dá)中一站出口時(shí)壓力開始下降引
起其入口壓力有下降趨勢但由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用
它力圖維持入口壓力不變因而該站入口壓力一直
保持不變由于沒有減壓波再向上游傳播故首站
出站壓力也一直保持不變使得泄漏后首站至中一
站間的流量保持不變水力坡降也保持不變當(dāng)減
壓波到達(dá)下游中二站入口時(shí)由于該站以進(jìn)站壓力
為調(diào)節(jié)對象故調(diào)節(jié)系統(tǒng)要使其進(jìn)站壓力維持不變
因而引發(fā)該站出站壓力下降由于末站壓力基本不
變故從泄漏點(diǎn)到末站壓降減小流量下降水力
坡降變緩
同理如圖3 圖4 所示如在泄漏發(fā)生前
中一站以出站壓力為調(diào)節(jié)對象而中二站以進(jìn)站壓
力為調(diào)節(jié)對象在泄漏發(fā)生后當(dāng)向上游傳播的減
壓波到達(dá)中一站出口時(shí) 下轉(zhuǎn)第44 頁
5
4
3
2
1
0 50 100 150 200 240
2+
1+
3+
2- 3-
壓力MPa
時(shí)間s
5
4
3
2
1
0 80 160 240 320 400
壓力MPa
時(shí)間s
2+
1+
3+
3- 2-
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0 14.8 29.7 44.5 59.4 74.3 89.1 104. 118. 133. 148.
水頭m
距離km
高程
泄漏后工況
泄漏前工況
1000
900
800
700
600
500
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100
0 14.8 29.7 44.5 59.4 74.3 89.1 104. 118. 133. 148.
水頭m
距離km
高程
泄漏后工況
泄漏前工況
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44 石油規(guī)劃設(shè)計(jì) 第12 卷第5 期 經(jīng)驗(yàn)介紹
潤滑油進(jìn)入大氣或進(jìn)入壓縮機(jī)內(nèi)濕式壓縮機(jī)主要
防止?jié)櫥瓦M(jìn)入大氣
5 兩種壓縮機(jī)運(yùn)行中易損部件的介紹
濕式螺桿壓縮機(jī)易損件主要包括主軸承
次軸承平衡活塞及活塞套止推軸承止推軸承
墊片止推環(huán)機(jī)械密封各種墊片和墊圈卸載
滑閥滑閥缸套滑閥桿及各種儀表
干式螺桿壓縮機(jī)易損件主要包括機(jī)械密封
軸頸軸承碳環(huán)軸承蓋軸鍵自鎖墊圈及正時(shí)
齒輪內(nèi)的磨損件等
3 運(yùn)行中螺桿壓縮機(jī)主要監(jiān)測內(nèi)容
從螺桿壓縮機(jī)的運(yùn)行狀況來看對螺桿壓縮機(jī)
的監(jiān)測主要包括徑向軸振動(dòng)軸向位移潤滑溫
度壓縮氣體的壓力和溫度等電機(jī)驅(qū)動(dòng)的還要對
電機(jī)溫度進(jìn)行監(jiān)測
1 徑向軸振動(dòng)監(jiān)測壓縮機(jī)徑向軸振動(dòng)監(jiān)測
會(huì)顯示壓縮機(jī)是否在平穩(wěn)中運(yùn)行振幅的大小并伴
隨有警告和自動(dòng)剎車等措施目前徑向軸振動(dòng)的監(jiān)
測手段常用的有振動(dòng)探針?biāo)俣群图铀俣缺淼韧?
過輸出的直流電壓信號轉(zhuǎn)換成可讀的數(shù)字信號其
監(jiān)測的振動(dòng)波峰范圍可從0 125 m 對有特殊要
求的用戶振動(dòng)波峰范圍可從0 250 m 對于比較
重要場合的壓縮機(jī)徑向軸振動(dòng)監(jiān)測可由DCS 進(jìn)行
瞬時(shí)和歷史記錄的分析監(jiān)測和控制帶有齒輪箱
的干式螺桿壓縮機(jī)還要對其齒輪箱的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)
測
2 軸向位移監(jiān)測壓縮機(jī)軸向位移監(jiān)測也是
防止振動(dòng)的一項(xiàng)指標(biāo)它是通過變送器傳遞位移信
息位移監(jiān)測的范圍可從1.0 1.0 mm 一般只對
壓縮機(jī)軸進(jìn)行監(jiān)測
3 軸承溫度監(jiān)測軸承溫度的監(jiān)測可及時(shí)掌
握潤滑油量和潤滑油溫度的情況以便尋找措施
有的可采取熱電耦的型式輸出溫度的監(jiān)測范圍為
0 120
4 兩種壓縮機(jī)的性能比較
濕式螺桿壓縮機(jī)與干式螺桿壓縮機(jī)相比具有
結(jié)構(gòu)簡單價(jià)格便宜接近于等溫壓縮噪聲小等
優(yōu)點(diǎn)但其排出的壓縮氣體中必然會(huì)攜帶一些潤滑
油油霧從而導(dǎo)致消耗價(jià)格昂貴的壓縮機(jī)潤滑油
對油路系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和加油維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力氣體
中的油霧會(huì)污染其它設(shè)備使之效率低下壓縮機(jī)
冷卻分離出的油水混合物需按含油污水進(jìn)行處
理因此濕式螺桿壓縮機(jī)必須設(shè)置油氣分離器
除掉氣體中的油
在國外某聯(lián)合站氣體處理工藝設(shè)計(jì)中根據(jù)制
冷要求選用了濕式螺桿壓縮機(jī)作為制冷壓縮機(jī)正
異丁烷各占50%的混合溶劑作為制冷劑其目的是
使從原油天然氣分離器分離出來的天然氣以一個(gè)
較適宜的操作溫度進(jìn)入甘醇脫水裝置從而使甘醇
脫水達(dá)到最佳效果在該工藝中制冷劑正異
丁烷各占50%的混合冷劑通過壓縮冷卻蒸發(fā)
發(fā)生相變吸收熱量從而給天然氣提供冷量
每個(gè)工程各有特點(diǎn) 濕式與干式螺桿壓縮機(jī)也
各有其優(yōu)點(diǎn)因此每個(gè)設(shè)計(jì)工程師應(yīng)根據(jù)工程特
點(diǎn)及壓縮氣的氣質(zhì)要求選擇合適的壓縮機(jī)
收稿日期2001-06-07
編輯馬三佳
上接第42 頁
出站壓力開始下降 引起入口壓力降低因而減壓
波繼續(xù)向上游傳播最后引起首站出站壓力下降
即泄漏點(diǎn)上游干線壓力均下降流量上升水力坡
降略變陡下游的壓力變化情況與上游相同
以旁接油罐方式運(yùn)行的管線由于各站間互相
獨(dú)立故泄漏事故發(fā)生時(shí)只影響一個(gè)站間事故的
判斷和處理也比較容易
密閉輸油管道在實(shí)際運(yùn)行時(shí)沿線各站調(diào)節(jié)系統(tǒng)
的工作狀態(tài)變化多端泄漏時(shí)所引發(fā)的工況變化也
比較復(fù)雜但其工況變化的基本分析方法均相同
在實(shí)際管道的運(yùn)行管理中要密切跟蹤各站參數(shù)的
變化和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的變化情況隨時(shí)對管道運(yùn)行工況
進(jìn)行分析以便及時(shí)判斷有無事故發(fā)生
參 考 文 獻(xiàn)
1 常大海等. 國外管道仿真技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r. 油氣儲(chǔ)運(yùn)
1997 16 10
2 蒲家寧. 管道水擊分析與控制. 北京機(jī)械工業(yè)出版社
1991
3 嚴(yán)大凡. 輸油管道設(shè)計(jì)與管理. 北京石油工業(yè)出版社
1989
收稿日期2001-03-09
編輯馬三佳

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