长输热油管道水力和热力计算

对于长输热油管道的工艺计算，国内常采用的是平均温度法，并把全线的总传热系数Ｋ作为定值，其缺点是计算精度低，计算结果与工程实际往往存在较大差异。介绍了根据分段计算方法有理有据的长距离加热输油管道水力和热力计算的算法。该算法是将有关参数如所输油品的密度、粘度、热容、土壤的导热系数和总传热系数Ｋ作为变量，根据不同管段内的流态和油品物性，分别采用不同的计算公式，并且计入摩擦生势对油流轴向温降的影响。与前者     

热油管道低输量的安全运行

围绕热油管道低输量的临界安全输量问题，分析了低输量运行不稳定的原因，总结出降低临界安全输量和防止运行不稳定的方式及具体措施，提出判断临界安全输量的方法与低输量运行时应注意的事项，为热油管道低输量的安全高效运行提供了参考。     

热油管道启输投产热力计算

对国内外热油管道启输投产技术现状进行了总结,在此基础上推导出描述热油管道启输投产预热过程的热力计算数学模型,并编制了计算软件,给出了计算实例并对算例进行了分析.实践证明,根据蓄热量相等原理来确定热油管道投油时间既科学又准确,可为热油管道安全、经济启输投产提供保障.     

顺序输送管道的水力特性分析

在研究顺序输送管道水力特性的基础上，对黄岛油库泵站-管道系统工作点的确定过程进行了分析。为保证管道系统工作点位于泵特性曲线的最高效率区，给出了泵站与管道工作特性调节的两种方式。     

凝析气田地面集输管道水力热力计算方法

凝析气在地面集输过程中,由于反凝析现象呈气液两相流动状态。这种流动状态一仅要满足水力条件和热力条件的要求,而且还必须满足气液平衡条件的要求。通过建立水力和热力计算公式以及气液平衡状态方程组成计算方程组,并采用有限差分方程求数值解,得到了满意手计算结果。     

液氨管道水力热力特性影响因素数值模拟

液氨物性参数受自身体积膨胀性和温度敏感性影响较大,管道输送过程中液氨易汽化并产生气阻现象。为探究液氨管道水力热力特性发展规律,参考中国现有液氨管道设计运行参数,在修正液氨物性参数的基础上建立液氨长输管道仿真模型,模拟分析管径、环境温度、出口压力、入口温度、输量及土壤介质对液氨管道水力热力特性的影响。结果表明：随着管径增大,管道全线压力下降趋势逐渐平缓,当环境温度低于投氨温度时,适当增大管径能够有效避免液氨相特性的大幅改变;在综合考虑管道承压和液氨膨胀性的基础上,适当提高管道压力能够有效降低液氨汽化风险;在低输量工况下,提高输量对液氨管道全线压降影响较小、对温降影响较大,在高输量工况下结论则正好相反。研究成果可为液氨长输管道的设计和安全稳定运行提供参考。（图8,表4,参21）     

成品油顺序输送热力及水力瞬变耦合力分析

研究了成品油顺序输送过程中的热力瞬变过程,建立了相应的模型,并给出了分析热力瞬变的特征线算法,对成品油顺序 送过程中的热力热力瞬变和水力瞬变进行了耦合分析。     

埋地热油管道正反输送非稳态热力计算

通过对国内外埋地热油管道非稳态热力计算文献进行总结,分析了埋地热油管道正反输非稳态热力过程,建立了数学模型,并编制了计算软件进行简化求解。通过对任京线正反输运行试验数据与软件计算结果进行比较,验证了数学模型的正确性与计算软件的可靠性,并以任京线为例,计算得到了正反输过程中管道周围土壤温度场及管内原油温度的变化规律。     

热油管道低输量运行的安全分析及评价

针对热油管道低输量运行时安全性下降的问题,采用故障树方法分析了低输量管道易发生不稳定运行的原因,并依此建立了低输量热油管道的安全检查表评价系统。通过对低输量管道的安全评价,了解管道运行的安全程度,找出安全隐患并进行整改,以保证管道的长期安全运行。     

原油管道差温顺序输送水力-热力耦合计算模型

原油差温顺序输送是指顺序输送具有不同流动特性的原油时,根据安全与节能的需要,调整油品加热温度以节约能耗的一种管输技术.建立了埋地原油管道差温顺序输送的数学模型,提出了移位网格下的虚拟边界条件法.编制了较为严格的非稳态水力-热力耦合计算程序,可用于管道设计与运行阶段出站温度、流量和压力随时调整,以及地温、原油物性和土壤物性发生变化的条件下,任意油品种类数与油品排列次序,任意批次数与批次量的工艺计算.利用新大管道原油差温顺序输送现场测试数据对模型进行了验证,结果表明各批次原油进站温度实测值与计算值的平均偏差较小,最大为1.4℃.     

日东原油管道高黏油掺混输送工艺

日东原油管道通过使用静态掺混装置实现了高黏油的在线掺混输送,并积累了大量的生产数据和经验。介绍了日东原油管道的掺混工艺、输送油品的物性、掺混界面的移动对运行参数的影响及油品静置对启输的影响。以黏度异常事件为例,对比分析了事件前后管道流量、压力、黏度及水力坡降等重要参数和数据,最终确定高稠油掺入比和部分管段沉积的杂质颗粒黏团为两个关键影响因素。为确保管道的运行安全,避免再次发生黏度异常事件,建议结合生产实际情况,以取样数据为依据,严格控制掺混比例和黏度等运行参数,明确清管频次,进一步优化管道生产运行。研究成果可为管道安全输送掺混油提供技术支持。     

原油管道冷热交替输送的安全性计算

应用理论计算模型,基于某原油管道的基础参数、管材特性、土壤类型和冷热交替输送的运行参数,对典型管段进行管道温度、压力载荷作用下的结构分析、静态强度校核、稳定性分析及疲劳寿命计算,结果表明:管道的径向稳定性、轴向稳定性、直管强度、弯头强度均满足运行要求;管道含平面缺陷和深埋缺陷的疲劳寿命均随管径的增大而缩短,随压力波动幅度的增大而缩短,随缺陷深度的增大而缩短.研究成果可为冷热交替输送的原油管道前期设计提供借鉴,对其运行安全性提供校核.     

大落差成品油管道顺序输送的特点

由于大落差成品油管道存在的翻越点等原因,顺序输送时随着混油段位置的变化,管输量,各站进出口压力及节流量等情况均在变化。以格拉管道为例,对大落差成品油管道顺序输送的运行工况进行了分析,介绍了分析方法和水力计算程序以及水力计算所依据的数学模型构成,提出了计算步骤并分析了计算结果,提出应加强管道自动调节和自动控制能力,以满足运行参数的要求,保证管道正常运行。     

基于CAESARⅡ的埋地热油管道应力计算

对于埋地管道,土壤和管道的相互作用是管道应力分析的重要组成部分,研究管道周围土壤的力学特性至关重要。基于CAESARⅡ应力软件建立了合理的埋地热油管道应力分析模型并进行数值计算,分析了操作温度与安装温度差值、管道埋深、土壤内摩擦角等参数对管道局部推力和位移的影响。研究表明:管道内外温差、埋深及土壤内摩擦角对埋地管道地上和地下部分的应力、位移、固定墩推力的大小和方向影响较大,设计时必须对土壤参数进行准确界定,以期达到理想效果。     

管道输送CO2准临界特性及安全控制

管输CO2在临界点附近会出现物性参数发生剧烈波动的准临界特性,进而影响管道安全稳定运行。采用密度作为基准参数,拟合出大规模管输CO2密度波动最剧烈处的准临界温度关系式,分析杂质对管输CO2准临界温度关系的影响并提出安全控制方案,以国内首条CO2管道示范工程为实例,提出安全输送操作建议。研究表明：非极性及弱极性杂质将使准临界温度线向低温方向偏移,强极性杂质及水汽将使准临界温度线向高温方向偏移;管输含不同杂质的多组分CO2时,需要采用不同的起始温度、压力,以避免管内工况接近准临界温度线或进入两相区,采用高于14MPa压力输送,管内介质可以保持安全稳定流动。国内首条大规模长距离超临界CO2管道示范工程输送燃煤电厂排放的烟气,需采用输送含非极性杂质CO2对应的安全控制技术。（图4,表1,参18）     

管道输送装置苹果下落过程分析与仿真

针对苹果采后管道输送过程中果实碰撞损伤较大的问题,对苹果在输送管道内下落的运动规律及管道输送装置最优参数组合进行研究。应用Ansys Workbench LS-DYNA软件进行苹果下落动力学仿真分析,并建立苹果在输送管道内下落的动力学模型,理论分析与仿真模拟相结合探究苹果在管道内的运动规律;以输送管道曲率半径、苹果果径和缓冲材料类型为因素,以苹果与果筐碰撞时的等效应力为试验指标,进行单因素仿真试验和3因素3水平正交试验,获得管道输送装置最优参数组合;应用对标试验对苹果输送过程仿真结果的可靠性进行验证。单因素试验结果表明：随着输送管道曲率半径的增大,苹果与果筐碰撞位置越靠近筐底,苹果与果筐碰撞时的等效应力逐渐增大;随着苹果果径的增大,苹果与果筐碰撞时的等效应力逐渐增大;缓冲材料对缓冲效果的影响顺序为,珍珠棉>EVA泡棉>保温保湿带>气泡膜>瓦楞纸衬垫。正交试验结果表明：3个因素对响应值影响均显著,显著程度由大到小为输送管道曲率半径>缓冲材料类型>苹果果径。当苹果果径为75 mm时管道输送装置最优参数组合为输送管道曲率半径200 cm、缓冲材料为珍珠棉,...     

不同管径和温压条件下的CO_2管道输送特性

为深入研究CO_2管输特性,以输量为100×104 t/a的CO_2管道工程为例,采用Pipephase仿真软件建模,分别对气相、液相和超临界相3种相态的CO_2在不同管径和温压条件下的输送过程进行模拟。结果表明:气相、液相、超临界相3种管输方式在不同管径下的压降均不大,压降基本只受输送距离的影响;管输CO_2的密度和黏度以气相输送时基本不受输送距离、温度及压力的影响,以液相和超临界相输送时主要受温度影响。管道以气相输送时,应避免在高压和准临界区域运行;以液相输送时,应选择在较高压力下运行;以超临界相输送时,应避免温度压力到达临界点。中长距离、沿线人烟稀少的CO_2管道优先采用超临界相输送;中短距离、沿线人口密度高的CO_2管道优先采用气相输送。     

变径管道对冷热原油顺序输送混油的影响

针对管道沿线落差较大或变径时,水力瞬变对冷热原油顺序输送混油比例存在影响的问题,基于顺序输送混油理论,建立了冷热原油顺序输送混油控制方程。借助FLUENT软件对冷热原油途经变径管道水力瞬变过程进行数值计算,分析了输送顺序和流速对混油浓度的影响。研究表明:当冷热原油顺序流经渐缩管道时,混油长度增长较快,当冷热原油流经突扩管道时,混油长度增长速率降低。无论渐缩管道还是突扩管道,与前行俄罗斯油后行大庆油的输送方式相比,采用前行大庆油后行俄罗斯油的输送方式形成的混油段都较长,且突扩管段连接处和上游轴向各截面的平均混油比例波动较大。     

埋地热油管道非稳态传热的环道试验

借助大型埋地工业试验环道,模拟生产管道的投产预热和停输再启动过程,开展埋地热油管道传热规律的试验研究,从蓄热量、等温线等角度对土壤温度场的建立以及停输再启动后土壤温度场的恢复时间等问题进行了关联分析。研究表明:埋地管道的预热过程,投油7 d后,管外土壤等温线形态固定,但温度值随着时间的延长逐渐上移增大;投油10 d后,等温线呈椭圆形分布于管道周围,水平方向半径为1.2 m,垂直方向半径为0.9 m;在距离管壁1.4～2.0 m的范围内,土壤温度浮动较小。对于计划停输,再启动后的前3 h,土壤蓄热量的增长速率最大,需要保持原油温度的稳定,在再启动后的前10 h内,尽量减少工况变动,以利于土壤温度场的恢复。     

热油管道总体工艺方案设计与软件开发

输油管道总体工艺方案设计是整个输油管道设计工作的核心,方案的选择在很大程度上决定管道建设项目的技术水平和经济性。以"实用性"作为软件开发的着眼点,以系统计算期内总费用现值最小为目标函数,针对热油管道建立了总体工艺方案优化设计的数学模型,并采用多级递阶的方法进行求解。基于建立的优化模型和优化方法,开发了热油管道总体工艺方案设计软件OILINE,该软件具有良好的交互式功能。以西部原油管道鄯善-兰州段为设计实例进行工艺方案设计,与实际工艺方案进行比较,表明该软件可为输油管道工艺设计提供有效帮助。