寒區(qū)熱油管道修復(fù)熱力水力安全研究

前言

東部管網(wǎng)輸送介質(zhì)主要是高含蠟的大慶原油，含蠟原油在常溫下流動(dòng)性較差，常采用加熱輸送工藝。在熱油管道運(yùn)行過程中不可避免地會(huì)遇到停輸問題。管道停輸后，由于管內(nèi)油溫高于周圍環(huán)境溫度，管內(nèi)原油與周圍環(huán)境之間將產(chǎn)生復(fù)雜的傳熱過程。隨著管內(nèi)油溫的降低，含蠟原油中的蠟晶將析出。隨著蠟晶數(shù)量的增多，蠟晶相互交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使原油結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增大。當(dāng)原油結(jié)構(gòu)強(qiáng)度超過泵所能提供的啟動(dòng)壓力或管道所能承受的壓力時(shí)，就可能發(fā)生凝管事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由此可見，原油管道發(fā)生凝管事故的直接原因在水力方面，但根本原因卻是由于管道停輸后原油產(chǎn)生了過大的溫降。因此，為了保證熱油管道修復(fù)過程安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，有必要對(duì)修復(fù)過程中熱油管道的非穩(wěn)態(tài)過程進(jìn)行熱力及水力研究。輸油管道停輸前的熱力水力研究相對(duì)比較成熟，但多數(shù)研究未考慮不同地區(qū)土壤溫度的年周期性變化和時(shí)間延遲對(duì)埋地輸油管道熱力計(jì)算的影響。有關(guān)開挖修復(fù)熱油管道不停輸運(yùn)行、停輸及再啟動(dòng)熱力水力研究未見相關(guān)報(bào)道。作者參閱了近年來國(guó)內(nèi)外的熱力水力算法的相關(guān)書籍和研究文獻(xiàn)，并結(jié)合近幾年的教學(xué)科研實(shí)踐編著了本書，書中大部分內(nèi)容是筆者近幾年在油氣儲(chǔ)運(yùn)方面的研究成果。全書在闡述熱油管道熱力水力計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，力求盡可能多地包含近期新的研究成果。全書共7章，第l章介紹管道修復(fù)現(xiàn)狀；第2章介紹嚴(yán)寒地區(qū)土壤熱物性及土壤溫度場(chǎng)；第3章給出管道熱力水力計(jì)算數(shù)學(xué)模型；第4章給出模型的相應(yīng)求解方法；第5章介紹了管道修復(fù)非穩(wěn)態(tài)計(jì)算應(yīng)用軟件；第6章對(duì)模型及計(jì)算方法進(jìn)行驗(yàn)證；第7章以東北輸油管道維修為例，給出了修復(fù)指導(dǎo)性建議。由于作者水平有限，對(duì)書中的不妥與錯(cuò)誤之處，誠(chéng)望讀者批評(píng)指正！

內(nèi)容概要

《寒區(qū)熱油管道修復(fù)熱力水力安全研究》依據(jù)大量科研成果撰寫而成，主要內(nèi)容包括嚴(yán)寒地區(qū)土壤熱特性及溫度場(chǎng)的研究成果，熱油管道修復(fù)過程中開挖不停輸、開挖停輸及再啟動(dòng)工況的熱力水力計(jì)算模型，安全停輸時(shí)間及最大開挖長(zhǎng)度的計(jì)算方法，“熱油管道在役修復(fù)非穩(wěn)態(tài)計(jì)算軟件”及工程實(shí)例，可為熱油管道安全修復(fù)提供技術(shù)指導(dǎo)。

書籍目錄

第1章 概述1.1 熱油管道修復(fù)工藝過程1.2 管道開挖修復(fù)研究現(xiàn)狀1.3 輸油管道停輸前熱力水力研究現(xiàn)狀1.4 輸油管道停輸再啟動(dòng)熱力水力研究現(xiàn)狀第2章 嚴(yán)寒地區(qū)土壤熱物性及土壤溫度場(chǎng)2.1 嚴(yán)寒地區(qū)土壤物性參數(shù)的測(cè)試2.2 土壤自然溫度場(chǎng)測(cè)試與分析2.3 土壤自然溫度場(chǎng)計(jì)算及影響因素分析2.4 土壤自然溫度場(chǎng)計(jì)算與測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析2.5 大氣溫度突變對(duì)土壤溫度的影響2.6 土壤恒溫層溫度及深度第3章 熱油管道熱力水力計(jì)算模型3.1 管道正常運(yùn)行的熱力水力計(jì)算3.2 熱油管道開挖后非穩(wěn)態(tài)熱力水力計(jì)算方法3.3 熱油管道停輸非穩(wěn)態(tài)熱力計(jì)算模型3.4 啟動(dòng)過程計(jì)算模型3.5 最大開挖長(zhǎng)度研究3.6 埋地?zé)嵊凸艿烙推妨鲬B(tài)判別第4章 熱力水力數(shù)學(xué)模型的求解方法4.1 軸向溫度的求解4.2 導(dǎo)熱問題的有限元格式4.3 徑向溫度的求解4.4 徑向求解區(qū)域的網(wǎng)格劃分第5章 熱油管道在役修復(fù)非穩(wěn)態(tài)計(jì)算軟件5.1 軟件運(yùn)行環(huán)境5.2 軟件功能5.3 軟件的程序框圖5.4 軟件各模塊顯示界面簡(jiǎn)介第6章 試驗(yàn)研究及模型驗(yàn)證6.1 管道正常運(yùn)行模擬及試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比6.2 管道停輸再啟動(dòng)模擬試驗(yàn)第7章 東部輸油管道安全在役修復(fù)分析計(jì)算實(shí)例7.1 不開挖工況7.2 開挖工況7.3 允許停輸時(shí)間及一次性允許最大開挖長(zhǎng)度參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：目前一些先進(jìn)的修復(fù)技術(shù)中，也可以對(duì)沒有備用管道的進(jìn)行不停輸動(dòng)火施工修復(fù)，利用封堵設(shè)備自帶的旁通管道連接在需要切換的管段兩端，以達(dá)到不停輸修復(fù)的目的。這種修復(fù)方式下的熱力水力計(jì)算模型，可以近似地看作與管道正常運(yùn)行時(shí)的模型相同。若修復(fù)過程中，突然遇到事故停輸，則需要研究其停輸再啟動(dòng)熱力水力安全性問題。1．1．3停輸動(dòng)火施工修復(fù)油品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)對(duì)管道進(jìn)行檢修施焊是經(jīng)常遇到的問題。原油輸送管道運(yùn)行過程中，由于要在管道上進(jìn)行泄漏搶修、維修、更換閥門或管道以及拆除舊設(shè)備等，經(jīng)常使用電焊、氣割等施工手段，這就是常說的在帶油管道上施工動(dòng)火。帶油管道內(nèi)存在易燃易爆物，施工動(dòng)火很危險(xiǎn)，容易引起火災(zāi)事故。為避免火災(zāi)事故發(fā)生，應(yīng)盡量阻止火源與易燃易爆物接觸?，F(xiàn)場(chǎng)施工通常采用“堵”和清的措施。某個(gè)部位需要?jiǎng)踊鹗┕ず附訒r(shí)，先放空需動(dòng)火施焊的管道，將一切與本段管道連接的管道、油罐、油泵等拆開，用盲板密封隔離，然后將該管道沖洗吹風(fēng)，直至管內(nèi)無油漬，無可燃?xì)怏w，再動(dòng)火焊接。管道在動(dòng)火維修過程中，應(yīng)該對(duì)管道進(jìn)行停輸，此時(shí)需要對(duì)管道停輸及再啟動(dòng)過程進(jìn)行熱力水力安全性研究。35年前，為了解決東北三省及各地區(qū)大型企業(yè)動(dòng)力燃料緊張問題，緩解東北地區(qū)鐵路運(yùn)輸大慶原油的壓力，國(guó)家決定修建大慶至撫順的輸油管道。在隨后的五年里，成功建成了東北輸油管網(wǎng)，到目前為止東北部管網(wǎng)已運(yùn)行30年，超過了設(shè)計(jì)使用壽命。自1994年以來，管道腐蝕造成的事故增多，管道漏油事故呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，東北管網(wǎng)急需大修。

編輯推薦

《寒區(qū)熱油管道修復(fù)熱力水力安全研究》由哈爾濱工程大學(xué)出版社出版。

圖書封面

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