原油儲運系統最優化運行技術研究

郭仁志 王兆軍 蘇鵬 管鵬飛 時彥彬

摘要：石油是我國不可或缺的物質資源，在發展國民經濟和國防建設上發揮的作用不容忽視。目前在石油儲運過程中，由于客觀上的原因以及相關人員工作未落實到位，導致石油資源大量損耗，且油的品質也受到嚴重影響，為此探索降低油品損耗的有效途徑成為時代的重點課題。本文即對引發油品儲運損耗的原因和降耗措施進行探討，旨在提升石油輸送的品質。

關鍵詞：原油儲運系統;損耗;降耗措施

1原油泄漏的危害

原油由于組成復雜，難以自然分解或降解等特點，泄漏后會造成嚴重的環境污染。原油進入環境后，會快速改變土壤等接觸面的物理化學性質，導致其表面性質的改變，從而破壞環境。長輸管道發生泄漏事故極其危險，因為除了損失油氣產品之外，還可能會釀成爆炸或火災事故，嚴重威脅管道沿線國家和人民的生命財產安全。

油庫中如果泄漏油品的油蒸氣濃度達到一定值時，在通風較差的地點，若遇到意外的火種或靜電時就有可能引發火災甚至爆炸，所以油品泄漏也是造成油庫或加油站火災事故的原因之一。

2當前我國輸油管道現狀

國民經濟的發展帶動了石油行業的發展，也加劇了石油消耗，在壓力的帶動下，石油儲運技術獲得了提升。我國目前的石油運輸工作，是離不開管道的。20世紀70年代，我國建立了第一個輸油運輸的管道。盡管管道輸油在我國起步晚，但是取得的進步是顯著且不能忽視的。華東，東北和中南地區都根據當地實際情況敷設了石油管道。但是對比于西方發達國家，我國的儲運管道還存在一些需要解決的問題，不容樂觀。

3原油泄漏的場所及原因分析

油品的泄漏從其介質來說屬于液體泄漏范疇。通過對油庫、加油站等主要油品儲運場所的調查和統計，以下部位較易產生泄漏。

3.1管道泄漏

管道的腐蝕穿孔、突發性的自然災害（如地震、滑坡、河流沖刷）以及人為破壞等都會造成管道泄漏乃至破裂，威脅到長輸管道的安全運行。產生泄漏的原因可能千差萬別。例如，“砂眼”通常發生于管道金屬被周圍介質腐蝕破壞時。埋地管線由于受土壤中電化學過程的作用，金屬逐漸受到破壞，導致管壁上出現銹點和蜂窩，逐漸擴展到管道的全部壁厚。在土壤腐蝕的情況下，管壁穿孔速度可達6～7mm/a。發生泄漏的原因還可能是在管道施工過程中管道金屬受到損傷，而在試壓時又未能及時發現，這些呈小裂紋狀的損傷在管線內外壓力的作用下逐漸發展，從而導致出現砂眼或破裂。管線的工作壓力過高，產生水擊壓力波，也可能使管線超壓造成金屬損傷和破裂。我國大部分油氣管道的運行時間已超過二十年，管道強度和涂層完整性都已進入危險期，整個油田管網已進入事故高發期，據統計，我國油田管道穿孔率為0.66次/（km﹒a）左右。

3.2輸油設備泄漏

輸油設備及管線部位的泄漏。具體來說是輸油泵的泄漏。由于泵軸的運轉速度極高，軸與泵體接觸部位的動密封要求相當高，再加上安裝等原因，密封件極易損壞，因此該部位極易漏油。

3.3儲存設備泄漏

造成儲罐泄漏的原因很多。質量因素泄漏，如設計不當，選擇材料不符，強度不足，加工焊接組裝缺陷等。工藝因素泄漏，如高流速介質沖擊磨損，反復應力作用，腐蝕破壞，冷脆斷裂，老化變質，內壓超高等。儲罐的排污閥，因其處于儲罐的最低部，最容易被凍裂，并且經常操作易損壞發生泄漏。儲罐本體第一道法蘭墊片，因未及時脫水而導致冬季凍裂，或因法蘭墊片質量問題破裂造成泄漏。

4原油儲運系統生產調度方案優化技術的研究

4.1單站庫運行方案的優化

原油儲運系統的單站庫身產運行，其過程的優化是以原油庫外輸任務的輸送量，以及終點用戶輸油溫度、壓力等參與的前提下，以原油庫的生產調度過程的總能耗減小為目標，并通過數學建模和求解，對出油管手法油公益流程、罐組分組聯接方式、原油儲罐維溫度、外輸溫度等公益參數和方案的一個過程。要想讓儲運系統單站庫運行過程得到優化，就要建立和優化數學模型，同時，能夠針對模型的特點，找到高效的求解方法。

4.2長距離輸油管道運行方案的優化

長距離的輸油管道，其生產運行過程的優化是在輸油管道外輸任務的輸量、重點用戶的溫度、壓力等參數的前提之下，以降低能耗為目標，利用數學建模、求解，合理的對輸油管道不同的輸油站的出站溫度、壓力、輸油泵機組、加熱爐等組合方式和運行參數進行合理的確定。要想對長距離輸油管道運行過程進行優化，就要針對模型的結構特點，找到提高效率的求解方法。

4.3原油管輸過程中，水利熱力特點的研究

儲運系統中的重要組成部分就是輸油管道。輸油管道包括油庫內不的輸油管以及油庫外部的輸油管。油庫內部的輸油管距離較短，沿程磨阻和阻力以及散熱的損失較小，但閥門與彎道相對較多，局部受到的損失也相對較大。這類管道可以利用列賓宗公式，對管道的磨阻進行計算。油庫的外輸管道，其管道距離較長，輸量較大，沿程磨阻與散熱損失相對較大，但局部的構建少，計算磨阻損失的時候，可以對局部的磨阻影響不計入考慮的范圍。

5結束語

原油儲運系統，是原油庫、外輸管道、計量站等庫站組成并且有多重用能設備構成的一個龐大且復雜的生產系統。原油儲運系統的能耗較高，調度難度大，實現對這一系統的優化調度，能夠讓原油的儲運過程的生產能耗降低，讓生產效率得到提高。為了能夠讓原油儲運系統生產調度過程得到優化，需要對單庫站生產運行的方案進行優化，對長距離輸油管道運行的方案進行優化，并分別對這兩個方案的問題進行建模和優化。以此為基礎，將單庫站生產運行方案和長距離輸油管道運輸方案進行結合，從運輸系統的整體調度過程中進行充分的考慮，建立多占庫協同調度優化的數學模型，并對其進行求解算法，讓調度決策的效率得到提高。

參考文獻

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