论文部分内容阅读
摘要：在长输管线中，泵站是输油系统中必不可少的部分，原油的集输及系统的运行对油田的开发有着十分重要的作用，我国在油田开发后期，原油组分里蜡的成分较高，导致原油的粘度也普遍偏高，原油的输送方式大多数为管道运输，加热输送是高粘易凝原油输送主要的方式。管道输送方式的能耗主要是长输泵站油泵的能耗及原油采用加热输送加热站的热能消耗部分。输油管道受出站温度，管线情况、输油泵效率、及油品粘度等综合因素的影响，本文从加油热能耗及原油粘度对泵输送效率的能耗两方面进行分析，并给出优化运行措施，从而为重质油节能输送提供了一定的参考。
关键词：重质油;泵;粘度;能耗
目前我国建设的长输原油管道已达1.8万多公里，原油管线输送7万多公里，在“十二五”规划就提出加快西北、东北、西南河海上进口油气管线输送的规划，在长输管线中，泵站是输油系统中必不可少的部分，原油的集输及系统的运行对油田的开发有着十分重要的作用。能耗是管道输送单位成本控制的重点，管道输送方式的能耗费用主要包括两方面，一方面是原油采用加热输送加热站的热能消耗部分的费用。另一方面是长输管道通过泵站增压而消耗的动力费用，由于输油管道受出站温度，管线情况、输油泵效率、及油品粘度等综合因素的影响，为了降低输管线输油系统的能耗，寻求一种能减少能耗的原油输送是本文的主旨，本作者从加油热能耗及原油粘度对泵输送效率的能耗两方面进行分析并给出优化论证，为后期的重质有输送提供一定的参考。
一、长输原油管道热输送加热站的热能消耗分析
长输原油管道在输送原油过程中，等温输送和加热输送是最常用的两种输油方式，加热输送是原油进入管道之前，要在加热站进行加热，加热站的出站油温度需要综合考虑油品的粘度、温度、油品蒸汽压力，进而确定加油站的出站温度，以便于运输的顺畅。原油加热的温度要在保持在向管道外散发热量之后仍然不会太低。并且，原油经过加热站经过加热之后，要经过泵站加压，这样可以使原油运输保持原有的流速。
（一）长输原油管道加热炉能耗分析
目前原油加热主要采用热媒炉加热方式，加热炉通过换热器原理，加热后的原油走换热器壳体，而长输油管道运输中，介质的有效温度、加热炉的能效、换热器的换热效率等都会影响燃料油的单耗。加热炉通过换热器原理，加热后的原油走换热器壳体，流量不受限制，适用于大流量及流量变化范围较大的长输原油管道，但通过对加热站加热燃料油单耗的分析发现，长输原油管道中原油的输入量与输出量越小，介质的温度越低，加热炉的效率越低，加热站加热燃料油单耗越高。为有效控制加热站加热燃料油单耗和提升加热效率，降低管道运输过程中的能量消耗，需对长输原油管道运输的输入量和输出量进行控制，提高加热炉的工作效率及换热器的换热效率，达到节能降耗的效果。
（二）环境温度对长输原油管道能耗的影响
原油运输管道运行的理想状态就是在一定的温度条件下，通过控制原油管道内原油的粘度，以保证原油能够通过泵站顺利加压，原油能够正常运行的基础上实现总能耗最低的状态。在四季温度变化过程中，长输原油管道受环境温度的变化影响发生变化，导致管道周围散热发生了变化，影响管道能耗。管道周围的介质温度降低后，管道热能消耗会升高。而当管道周围的介质温度升高后，管道热能消耗会降低。
为了维持管道周围的温度，可以在长输原油管道周围做好保温防护措施，在一定的条件下，同样可以考虑管道伴热等方式，避免原油温度变化受到周围的介质影响，在一定程度上降低热能的消耗。同时，维持长输管道内原油的温度，降低长输原油管道的能耗。通过对管道周围介质的温度的干预，减少原油运输过程中能量的总消耗，提高管道运行维护方面的经济效益。
二、长输原油泵能耗分析
我国在长输管线泵的研究及生产制造比国外起步都晚，且受材料、铸造、生产工艺等的影响，生产泵的寿命及可靠性相对较低，在国外生产的长输管线泵的结构大多采用水平中开单级双吸中离心泵、而对离心泵来讲，输送介质的粘度对泵的流量、压力、效率都有严重影响 ，在离心泵对粘度的控制方面，当介质粘度小于20mm2/s，时，离心泵的性能参数不必进行换算，粘度大于20mm2/s，时均需要对离心泵的性能进行换算，而我国现阶段油田开发中，原油组分里蜡的成分高，原油的粘度也原高于对离心泵换算的临界粘度值。长输管道通过泵站增压而消耗的动力费用主要来源于驱动输油泵产生的电耗，依据工业泵选用手册的，原动机驱动输油泵的轴功率依据公式（1）核算：
Pc：轴功率，单位（kW）;ρ：泵输送的介质密度，单位（Kg/m3）;g：重力加速度，单位（m/s2）;Q：流量，单位（m3/s）;H：扬程，单位（m） η：输油泵在额定工况下的效率
由式（1）中可以看出，输油泵电耗与泵的流量、扬程成正比，与泵的效率成反比，要减小原动机驱动输油泵的功率损耗，就要以最低的能耗输送较多的原油。当泵的选用一定时，影响泵流量及压力的就是输送原油的粘度，下面就针对特定原油（参数见表1）在各种温度下的粘度，依据离心泵性能修正系数（图1）进行修正换算，换算特定温度下的粘度原动机驱动输油泵的功率损耗变化见表（2）
从上述核算数据看出，在原油管道的运输过程中，伴随着原油温度的变化、粘度的变化，对输油泵的电耗影响很大，通过定量分析，原油粘度对电耗的影响，得出变化规律可以看出，温度每增加5℃，长输油泵电耗增加1.5%。原油流量的变化对动力消耗也有一定的影响。为了降低原油管道原油输送的能耗，在原油管道设计及输送过程中，应优先考虑加热输送方案，同时综合考虑油温升高时加热炉的能耗与。
三、结束语
综上所述，基于重质原油的管道输送过程中泵站的主要耗能分析，要全面分析影响长输原油管道能耗的关键因素，有针对性地采取措施，才能严格控制能耗，通过加热输送在加热站进行加热时，加热炉对燃料油的能耗解析，侧重分析管线输送离心泵受温度、粘度對驱动输油泵原动机的功率损耗分析，给出优化运行措施，从而为重质油节能输送提供了一定的参考。
关键词：重质油;泵;粘度;能耗
目前我国建设的长输原油管道已达1.8万多公里，原油管线输送7万多公里，在“十二五”规划就提出加快西北、东北、西南河海上进口油气管线输送的规划，在长输管线中，泵站是输油系统中必不可少的部分，原油的集输及系统的运行对油田的开发有着十分重要的作用。能耗是管道输送单位成本控制的重点，管道输送方式的能耗费用主要包括两方面，一方面是原油采用加热输送加热站的热能消耗部分的费用。另一方面是长输管道通过泵站增压而消耗的动力费用，由于输油管道受出站温度，管线情况、输油泵效率、及油品粘度等综合因素的影响，为了降低输管线输油系统的能耗，寻求一种能减少能耗的原油输送是本文的主旨，本作者从加油热能耗及原油粘度对泵输送效率的能耗两方面进行分析并给出优化论证，为后期的重质有输送提供一定的参考。
一、长输原油管道热输送加热站的热能消耗分析
长输原油管道在输送原油过程中，等温输送和加热输送是最常用的两种输油方式，加热输送是原油进入管道之前，要在加热站进行加热，加热站的出站油温度需要综合考虑油品的粘度、温度、油品蒸汽压力，进而确定加油站的出站温度，以便于运输的顺畅。原油加热的温度要在保持在向管道外散发热量之后仍然不会太低。并且，原油经过加热站经过加热之后，要经过泵站加压，这样可以使原油运输保持原有的流速。
（一）长输原油管道加热炉能耗分析
目前原油加热主要采用热媒炉加热方式，加热炉通过换热器原理，加热后的原油走换热器壳体，而长输油管道运输中，介质的有效温度、加热炉的能效、换热器的换热效率等都会影响燃料油的单耗。加热炉通过换热器原理，加热后的原油走换热器壳体，流量不受限制，适用于大流量及流量变化范围较大的长输原油管道，但通过对加热站加热燃料油单耗的分析发现，长输原油管道中原油的输入量与输出量越小，介质的温度越低，加热炉的效率越低，加热站加热燃料油单耗越高。为有效控制加热站加热燃料油单耗和提升加热效率，降低管道运输过程中的能量消耗，需对长输原油管道运输的输入量和输出量进行控制，提高加热炉的工作效率及换热器的换热效率，达到节能降耗的效果。
（二）环境温度对长输原油管道能耗的影响
原油运输管道运行的理想状态就是在一定的温度条件下，通过控制原油管道内原油的粘度，以保证原油能够通过泵站顺利加压，原油能够正常运行的基础上实现总能耗最低的状态。在四季温度变化过程中，长输原油管道受环境温度的变化影响发生变化，导致管道周围散热发生了变化，影响管道能耗。管道周围的介质温度降低后，管道热能消耗会升高。而当管道周围的介质温度升高后，管道热能消耗会降低。
为了维持管道周围的温度，可以在长输原油管道周围做好保温防护措施，在一定的条件下，同样可以考虑管道伴热等方式，避免原油温度变化受到周围的介质影响，在一定程度上降低热能的消耗。同时，维持长输管道内原油的温度，降低长输原油管道的能耗。通过对管道周围介质的温度的干预，减少原油运输过程中能量的总消耗，提高管道运行维护方面的经济效益。
二、长输原油泵能耗分析
我国在长输管线泵的研究及生产制造比国外起步都晚，且受材料、铸造、生产工艺等的影响，生产泵的寿命及可靠性相对较低，在国外生产的长输管线泵的结构大多采用水平中开单级双吸中离心泵、而对离心泵来讲，输送介质的粘度对泵的流量、压力、效率都有严重影响 ，在离心泵对粘度的控制方面，当介质粘度小于20mm2/s，时，离心泵的性能参数不必进行换算，粘度大于20mm2/s，时均需要对离心泵的性能进行换算，而我国现阶段油田开发中，原油组分里蜡的成分高，原油的粘度也原高于对离心泵换算的临界粘度值。长输管道通过泵站增压而消耗的动力费用主要来源于驱动输油泵产生的电耗，依据工业泵选用手册的，原动机驱动输油泵的轴功率依据公式（1）核算：
Pc：轴功率，单位（kW）;ρ：泵输送的介质密度，单位（Kg/m3）;g：重力加速度，单位（m/s2）;Q：流量，单位（m3/s）;H：扬程，单位（m） η：输油泵在额定工况下的效率
由式（1）中可以看出，输油泵电耗与泵的流量、扬程成正比，与泵的效率成反比，要减小原动机驱动输油泵的功率损耗，就要以最低的能耗输送较多的原油。当泵的选用一定时，影响泵流量及压力的就是输送原油的粘度，下面就针对特定原油（参数见表1）在各种温度下的粘度，依据离心泵性能修正系数（图1）进行修正换算，换算特定温度下的粘度原动机驱动输油泵的功率损耗变化见表（2）
从上述核算数据看出，在原油管道的运输过程中，伴随着原油温度的变化、粘度的变化，对输油泵的电耗影响很大，通过定量分析，原油粘度对电耗的影响，得出变化规律可以看出，温度每增加5℃，长输油泵电耗增加1.5%。原油流量的变化对动力消耗也有一定的影响。为了降低原油管道原油输送的能耗，在原油管道设计及输送过程中，应优先考虑加热输送方案，同时综合考虑油温升高时加热炉的能耗与。
三、结束语
综上所述，基于重质原油的管道输送过程中泵站的主要耗能分析，要全面分析影响长输原油管道能耗的关键因素，有针对性地采取措施，才能严格控制能耗，通过加热输送在加热站进行加热时，加热炉对燃料油的能耗解析，侧重分析管线输送离心泵受温度、粘度對驱动输油泵原动机的功率损耗分析，给出优化运行措施，从而为重质油节能输送提供了一定的参考。