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埋地?zé)嵊凸艿腊踩］敃r(shí)間近似計(jì)算方法

文檔作者：李小玲田西寧文檔來(lái)源： 1．遼寧石油化工大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院 2．中石油管道公司長(zhǎng)慶輸油氣公司，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年11月19日
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2009焦
第1期
管 技
Pipeline Technique
5 設(shè) 各
and Equipment
2o09
No．1
埋地?zé)嵊凸艿腊踩］敃r(shí)間近似計(jì)算方法
李小玲 ，田西寧
(1．遼寧石油化工大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，遼寧撫順113001；2．中石油管道公司長(zhǎng)慶輸油氣公司，寧夏吳忠750006)
摘要：輸油管道停輸后，當(dāng)管內(nèi)原油溫度降到一定值時(shí)，管道的再啟動(dòng)會(huì)遇到極大的困難，甚至造
成凝管事故。為了避免凝管事故的發(fā)生，需要對(duì)輸油管道的停輸安全性進(jìn)行研究。文中主要介紹埋地
熱油管道安全停輸時(shí)間的近似計(jì)算方法，并且給出了計(jì)算實(shí)例。
關(guān)鍵詞：管道；安全停輸時(shí)間；熱油
中圖分類號(hào)：TE832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—9614(2009)01—0014—02
Approximate Calculation of the Safety M argin of the Pipeline
Shutdown of Buried Hot Oil Pipelines
LI Xiao—ling ，TIAN Xi-ning
(1．School of Storage and Architecture Engineering，Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun 113001，China；
2．Changqing Oil and Gas Transportation Company，China National Petroleum Corporation，Wuzhong 750006，China)
Abstract：The restart of an oil pipeline after shutdown will meet great difficulties if the temperature of the oil in pipeline
drops down to a certain limit．Therefore，it is necessary to do research work in order to protect the pipelines．In this paper，the
approximate calculation of the safety margin of pipeline shutdown of buried hot oil pipelines is mainly discussed．In the end，a
calculation example is given．
Key words：pipeline；safety margin of shutdown ；hot oil
0 引言
原油長(zhǎng)輸管道停輸后，管內(nèi)原油溫度下降，管道
周圍的熱力平衡狀態(tài)被破壞，油溫及管道周圍溫度場(chǎng)
將重新分布。管內(nèi)原油的黏度隨油溫下降而升高，當(dāng)
油溫降到一定值后，會(huì)給管道的再啟動(dòng)帶來(lái)極大的困
難，甚至造成凝管事故? 。因此，有必要對(duì)輸油管道
的停輸安全性進(jìn)行研究。
1 埋地管道安全停輸時(shí)間計(jì)算
1．1 短期停輸后管內(nèi)油溫計(jì)算
由于土壤的蓄熱量及熱阻很大，埋地管道在停輸
后溫降緩慢，可將管內(nèi)原油的冷卻過(guò)程視為一系列準(zhǔn)
穩(wěn)定狀態(tài)，列出d丁時(shí)間內(nèi)的熱平衡方程，近似求解。
即忽略管內(nèi)橫截面上溫度梯度及軸向溫降，按平均油
溫計(jì)算；管道總傳熱系數(shù)K 為常數(shù)；忽略油品特性隨
溫度變化；外界溫度不變；不計(jì)保溫層的熱容量。
假設(shè)在dr時(shí)間內(nèi)，管內(nèi)存油及鋼管溫降放熱量
等于管道內(nèi)向環(huán)境的散熱，且總傳熱系數(shù)K 等于穩(wěn)態(tài)
時(shí)的 值。在d丁時(shí)間內(nèi)的熱平衡方程為
K,rrD( 一To)=一【詈D cyP + 'IT L 2一D )。gp l
(1)
收稿日期：2008—03—07
取6= — KD (2)
。ypy+— 廣一。 g
則 UI=一b(T一 ) (3)
對(duì)式(3)積分，當(dāng) =0時(shí)，Z=0時(shí)，T=T ．此時(shí)在
距起點(diǎn)Z處，油溫 可按蘇霍夫公式計(jì)算：
= To+(71R—To)exp(一 ) (4)
可得距離起點(diǎn)任意距離z處，停輸溫降 時(shí)間后
管內(nèi)油溫的計(jì)算式：
= +( 一 )exp(一百KwDI一6 ) (5)
式中： 為距管道起點(diǎn)f處，停輸 『時(shí)間后的油溫，oC；
為周圍環(huán)境溫度，oC；TR為管道起點(diǎn)處開(kāi)始停輸時(shí)
的油溫，℃；G為油品的質(zhì)量流量，kg／m ；c為輸油平
均溫度下的比熱容，J／( ·℃)；K為管道穩(wěn)態(tài)工況的
總傳熱系數(shù)，W／(m ·oC)；z為計(jì)算點(diǎn)距管道起點(diǎn)的
距離，m； 為停輸時(shí)間，S；D，D ，D 分別為管道平均直
徑、鋼管內(nèi)徑、管道外徑，m；c 為油的比熱容，
J／(kg·cIC)；p 為油的密度，kg／m ；c 為鋼材的比熱
容，J／(kg·℃)；p 為鋼材的密度，kg／m ．
第l期 李小玲等：埋地?zé)嵊凸艿腊踩］敃r(shí)間近似計(jì)算方法 15
式(5)可以計(jì)算停輸后管道任意截面上平均油溫
隨時(shí)間的變化。文獻(xiàn)[3]中列出用該式計(jì)算結(jié)果與某
輸油管道停輸24 h的實(shí)測(cè)油溫，兩者最大差值約
1．5 oC．式(5)實(shí)質(zhì)上是用穩(wěn)態(tài)的傳熱系數(shù)K代替停
輸后的傳熱系數(shù)，按集總熱容法推導(dǎo)得出。故停輸時(shí)
間不長(zhǎng)時(shí)，由于熱阻變化不大，前面所做的假設(shè)和簡(jiǎn)
化比較接近實(shí)際。
1．2 安全停輸時(shí)間計(jì)算
熱油管道的停輸終止溫度取決于最低進(jìn)站溫度，
而熱油管道的原油最低進(jìn)站溫度應(yīng)根據(jù)管道狀況以
安全經(jīng)濟(jì)為原則確定，宜高于所輸原油凝點(diǎn)3℃_4 J．
由所輸原油凝點(diǎn)確定出熱油管道的停輸終止溫度，設(shè)
停輸終止溫度為 ，將其代人式(5)的左邊，即
： To+(TR—To)expf—K TrDl—b 1 (6)
、 k；rG ／
令Z=L(站間管道長(zhǎng)度)，由式(6)反解出時(shí)間7．
即為近似計(jì)算所得的埋地管道安全停輸時(shí)間。
2 計(jì)算實(shí)例
某埋地管線(瀝青防腐)管徑(I)426×7 mm，總長(zhǎng)
24 km．油品物性為密度957．9 kg／m 、凝點(diǎn)14 cc、比
熱容2．2 kJ／(kg·℃)。管道運(yùn)行參數(shù)：出站溫度
65℃ ，出站壓力1．79 MPa，進(jìn)站溫度49．6℃ ，進(jìn)站壓
力0．48 MPa，土壤溫度一10℃ ，流量300 Ill ／h．
根據(jù)以上已知數(shù)據(jù)按照前文所述方法進(jìn)行計(jì)算，
可以得到不同停輸時(shí)問(wèn)后管道起終點(diǎn)的溫降情況，見(jiàn)
表1。
表1 管道停輸后起終點(diǎn)的溫降情況 ℃
由于原油的凝點(diǎn)為l4℃ ，取終止停輸溫度為17
℃ ，即：
T
B
= 17℃ (7)
將式(7)代人式(6)解出安全停輸時(shí)間為41 h．
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作者簡(jiǎn)介：李小玲(1982一)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橛推饭艿垒斔汀?
(上接第3頁(yè))失效機(jī)制交互作用，提出剩余壽命評(píng)價(jià)
方法及延壽技術(shù)方法，以有效地抑制與降低環(huán)烷酸腐
蝕引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。
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作者簡(jiǎn)介：陳志平(1965一)，教授，主要從事壓力容器及管道安全保障
技術(shù)與創(chuàng)新研究工作。

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