炼油企业蒸汽动力系统柔性设计方法研究

针对传统设计模式可操作性差的问题,本文详细分析了SPS柔性设计的确定性和不确定性影响因素,提出了柔性分析和设计策略,即在确定性条件下优化设计建模工作的基础上,充分集成工艺过程能量系统的设计以提高SPS柔性的思路,将SIS设计层次的确定性和不确定性变化因素进行分类处理,深入挖掘各种不确定性因素的变化规律,摈弃传统预测方法误差过大的缺点,对柔性设计潜力进行了进一步挖掘,为进一步的建模求解提供参考。     

深水柔性立管整体性能分析

海洋软管在海洋油气资源开发中起到关键的作用。由于其耐腐蚀性强、地形适应性好、连续长度长、安装方便等优点,逐渐取代了传统的海洋钢管。国际上已在深水油气田开发中大量使用柔性立管来连接浮式结构与海底生产系统,但在国内还没有深水柔性立管的设计和生产技术。主要针对柔性立管在位工况下的整体性能如何分析来进行系统介绍。将立管参数、环境参数、与立管相连的浮式生产储卸油装置(FPSO)参数、立管造型等作为整体分析的输入条件,利用分析软件,进行静态分析、动态分析、规则波分析和不规则波分析。根据分析结果即可判断柔性立管是否符合应用要求。     

变速率驱动特征下的抽油泵球阀运动行为分析

柔性控制运转技术是一种合理的变速驱动技术,目的是改善游梁抽油系统采油工作过程,减少损耗,提高采油效率。为探寻柔性驱动应具有的抽油泵内阀球运动规律,分析了上冲程时固定阀的开启压力、阀球运动的受力特性、初始条件和边界条件;分析了常规圆速率(工况1)、椭圆速率(工况2)、椭圆短轴短边速率(工况3)、椭圆短轴长边速率(工况4)、椭圆长轴短边速率(工况5)、椭圆长轴长边速率(工况6)等6种驱动工况下固定阀阀球运动规律的优劣性,并得到了柔性驱动应具备的特点;最后通过台架试验验证了理论分析的正确性。研究表明:柔性驱动应具备3大特点;泵阀需要长时间具有良好的工作性能时,6种驱动工况中最佳驱动为工况2,最差驱动为工况6。     

承插式柔性接口钢管密封型式探讨

针对承插式柔性钢管生产过程中并未形成统一技术标准的问题,首先介绍了承插式柔性钢管的发展情况及国内外的研究情况,在对比了球墨铸铁管承插密封型式的基础上,探讨了焊接钢管承插接口的密封结构,就密封圈的形状、高度、充盈度、沟槽结构等主要结构要素进行了分析。分析指出了密封设计的要点,给焊接钢管的承插口结构设计提供了参考。     

基于ABAQUS的两种柔性管道接头的分析研究

结合黏结性柔性管和非黏结性柔性管这两种不同类型的深水柔性管的结构特点和设计原理,采用通用设计软件SolidWorks分别为这两种柔性管设计了不同结构形式的接头。然后,使用工程有限元分析软件ABAQUS建立了在不同工况不同环境载荷条件下这两种柔性管接头有限元仿真分析模型。对两种柔性管接头的耐压强度、抗拉强度等进行了比较,得到了完整的力学分析结果,发现了接头结构设计的一些局部薄弱点;同时也验证了这两种管接头在正常载荷条件下具有足够的可靠性。最后,根据分析结果,对深水柔性管道接头系统在使用过程中所面临的可能失效情况进行了分析,根据有限元分析结果进行总结,给出了一些重要的有关接头设计分析、制造安装和使用维护等方面的结论,对于具体工程实践有一定指导意义。     

数控飞锯电气系统的柔性控制技术

介绍了数控飞锯柔性控制原理,分析了数控飞锯一个锯切周期各运动段的柔性控制技术。在DF(PLC)-Ⅰ型控制系统中首先在位置环内对正向起动加速度进行自动计算、自动调整,其次在位置环后添加了加速度限制环节,但并不改变位置环输出曲线的斜率,目的是保护驱动系统和机械,避免过大的加速度;同时采用部分加速度段线性增长的方法实现了锯车线性加速曲线拐点的平滑过渡,减小了冲击值。采用独特设计的柔性控制技术,可以有效减小飞锯机械的冲击和磨损,对于频繁起、制动的数控飞锯是一项十分实用的控制技术。     

钻井隔水管柔性悬挂系统试验装置设计及仿真研究

半潜式钻井平台隔水管在防台过程中采用硬悬挂和软悬挂均不能完全满足恶劣环境下平台安全撤离要求。根据硬悬挂和软悬挂特点,提出了隔水管柔性悬挂方案,并根据相似原理设计了隔水管柔性悬挂系统试验装置,该试验装置主要包括升沉模拟系统、运动补偿系统和负载等3部分。采用限压补偿法,利用SimulationX软件对隔水管柔性悬挂系统试验装置进行了仿真分析,仿真结果表明:本文设计的隔水管柔性悬挂系统试验装置可以模拟平台升沉、削弱隔水管动载等试验功能;隔水管柔性悬挂装置可以运用有限行程降低负载加速度,证明了隔水管柔性悬挂避台的可行性。本文研究成果为半潜式钻井平台隔水管悬挂避台提供了新思路。     

柔性管节点对海洋导管架固定平台非线性分析的影响

引入MSL非线性柔性管节点模型,研究了柔性管节点对导管架固定平台非线性分析的影响。首先对单一管节点进行静力加载的非线性分析,研究管节点柔性特征对自身非线性静力分析的直接影响;然后对二维框架结构系统进行静态非线性倒塌分析,研究柔性管节点对结构系统静力非线性分析的影响;最后对某实际三维导管架平台模型进行模态分析及非线性地震时程分析,以研究柔性管节点对平台整体结构系统动态分析的影响。研究表明,考虑柔性管节点进行海洋导管架固定平台非线性分析时,固定平台的局部和整体刚度均得到了显著的降低,进而影响了非线性强度分析结果及平台设计的经济性,因此建议使用MSL公式。     

海上油气田柔性直流输电系统关键技术及应用方案

基于目前海上油气田电力现状及特点,论证了采用柔性直流输电系统通过陆地电网给海上油气田供电的必要性和可行性,并对柔性直流输电技术在海上油气田应用的关键技术进行了研究,包括系统主接线设计、换流器与海底电缆的电压等级选取以及海上平台换流站与控制保护系统的设计等。以渤海某油田具体工程项目为例,从用电负荷、主接线形式、系统容量选择以及换流器和海底电缆的选取等方面介绍了该油田采用柔性直流输电的技术方案,并与平台自发电方案进行了经济性指标对比。结果表明,采用柔性直流输电技术利用岸电为该油田供电能节省一次投资约10%以上,降本增效显著。本文研究成果对于实现我国海上油气田柔性直流输电系统国产化具有十分重要的意义。     

柔性立管移位工程方案研究

Lazy-wave型立管系统因其独特的架构设计使其在立管着陆区域具有高强度和较好的抗疲劳性能。本文较详细地展示了该型立管系统的基本架构和设计实例,同时列举了一个由于管道终端(PLET)发生腐蚀而不能正常工作,在需重新设计管道终端的条件下进行的柔性立管系统移位的工程案例,并介绍了相关的设计经验。     

换热网络闭环柔性控制与优化研究

通过换热器旁路调节,可以有效提高换热网络柔性和控制系统的冗余量,有利于构成换热终温的闭环控制,进而提高换热网络工作品质和系统工作的稳定性。同时,换热网络温度闭环控制是典型的多入多出(MIMO,Multiple Input Multiple Output)系统,各控制回路之间存在严重耦合,相互影响,严重制约了系统控制品质和操作弹性,对控制系统参数整定造成极大困难。通过换热网络灵敏度分析进行调节变量和被控变量的匹配设计,从换热网络自身的运行特性和控制回路耦合关系的定性分析对配对关系进行筛选,可以在工程设计阶段有效降低各控制回路之间的耦合度,提出共振型耦合的概念和判别方法,用于优化控制回路变量配对设计过程,补充和完善了换热网络调节变量选取和配对规则,为换热网络的旁路优化控制设计提供了一种有效的思路。     

状态反馈预测控制在催化裂化柴油产品质量先进控制中的应用

对催化裂化装置主分馏塔柴油产品质量先进控制系统进行了设计与工程实施。根据过程动态机理分析，运用状态反馈预测控制，考虑装置的操作控制及现有的测点情况，从实时控制出发，建立了主分馏塔柴油产品质量先进控制的简化状态空间数学模型。使用实测过程变量，实现状态变量反馈和可测干扰变量前馈的预测控制方法，提高控制系统的性能及抗干扰能力，增大了模型适应范围。先进控制的全部功能在DCS层上实施，可以在线实时调整控制系统参数，监视系统运行状态，提高了控制系统应用的灵活性，装置实际运行结果表明该设计是有效的。     

常减压蒸馏装置加工国外原油时采用初馏塔或闪蒸塔方案的探讨

进口原油中的轻组分要高于中国原油，因此国内原采用的蒸馏设计需加以改进。加工进口原油时，常减压蒸馏装置可采用初馏塔或闪蒸塔两种方案，通过ＡＳＰＥＮ流程模拟程序对两种方案进行了模拟计算，从工艺条件、设备选型、轻烃回收等几个方面进行了详细对比。结果表明，在加工中东混合原油时，采用初馏塔方案的能耗比闪蒸塔方案高２３．８６ＭＪ／ｔ原油，但其它方面的灵活性高于闪蒸塔方案，特别是当轻烃回收部分采用初馏塔加压操作     

大型蒸馏装置扩能改造的设计与运行

介绍了中国石油大连石化分公司Ⅰ套蒸馏装置扩能改造的设计及运行情况。改造中采用了无压缩机回收轻烃、脱丁烷-脱乙烷流程、高速与低速电脱盐相结合、窄点技术优化换热网络、脱硫催化剂脱除气体中H2S等多种先进工艺技术及多种降低装置用能、用水的措施；并采用了多种先进的工艺设备。改造后装置于2002年11月一次投产成功。运行情况表明该装置工艺流程设计先进合理，适应性强，操作弹性大，综合能耗低。     

热虹吸式重沸器的选用和配管

对立式与卧式热虹吸式重沸器的性能进行了比较,指出立式热虹吸式重沸器具有传热系数高、结构紧凑、价格和安装费用低等优点,适合在处理的物料流量大、粘度高、易结垢的炼油装置中使用;而卧式热虹吸式重沸器广泛应用在处理的物料流量小、粘度低、不易结垢的精细化工装置中。从安装方式和进料方式等方面对重沸器的选用进行了讨论。最后,对重沸器配管设计中应注意的问题,如配管对温差损失的影响,降液管和升气管的型式和尺寸,管道的柔性设计以及进出料管的对称布置等问题进行了探讨。     

侧钻水平井轨道三维优化设计模型及应用

对目前几种轨道设计方法进行了讨论。结合侧钻水平井轨道控制技术的特点,依据数学优化理论,建立了侧钻水平井轨道三维优化设计的数学模型。该模型以最短曲线段长度为目标函数,定量地考虑了影响轨道设计与控制的主要因素。理论分析与10多口井的验证表明,与常规轨道设计方法相比,该模型真实地反映了侧钻水平井轨道控制的规律,提高了轨道设计的科学性,避免了重复调整设计的缺点,极大地简化了轨道三维设计的过程。另外,该模型具有中靶精度可调、精确中靶定位的功能。     

传热设备计算中的石油化工常用物性推算程序的建立及其应用

传热设备工艺计算中的石油化工常用物性推算程序是为方便用户使用各种高效传热设备工艺计算程序和提高设计效率而精心编制的，程序中所采用的方法具有较严谨的热力学基础。程序小型、灵活，具有友好的用户输入界面，既便于推广使用，又可通过简单接口与石油化工工艺过程模拟程序及设备计算程序联接。程序可应用于炼油、石油化工设计中的常用介质及其组成的混合物的物性计算。此物性推算程序已在十多个炼油厂或设计院得到应用。     

泵系统的设计和控制

石油化工装置中泵系统的设计及控制的目的是使得泵系统能够满足工艺的要求,同时又可以安全操作且能量消耗合理。对于离心泵而言,对系统进行调节可以通过在出口安装调节阀来实现,将调节阀安装在回流管路上也可以实现调节流量的目的。对于容积式泵,由于容积式泵的特性曲线与离心泵的特性曲线有很大的不同,因而调节方式与离心泵也有所不同,同时为了防止容积式泵系统的超压,还要设置内置或外部的泄压阀。离心泵在操作时,如果流量太小,往往带来不利后果,如在泵内产生过高温升,产生较大的震动而使泵损坏等等,为了确保离心泵的安全稳定操作,离心泵系统通常设有最小流量控制。     

芳烃联合装置节能降耗方法探讨

结合芳烃联合装置的发展形势，通过对国内某4套典型芳烃联合装置运行能耗的构成进行分析，确定该类装置的主要能耗在于燃料、电和蒸汽的消耗。总结了目前国内外常用的芳烃联合装置节能降耗方法，利用实际经验和调研结果，从采用新型吸附剂、采用单台吸附塔新工艺、采用轻质解吸剂替代对二乙苯（PDEB）、优化吸附塔运行参数、加热炉节能优化和选用高效节能设备等角度探讨芳烃联合装置的节能降耗方法。芳烃联合装置节能降耗应该由设计单位和生产单位紧密结合，在设计阶段就应充分考虑生产过程面临的问题，充分优化工艺路线、方案和设备设计，尽可能降低装置的能耗。同样，装置运行过程中，生产部门应标准化、精细化管理，优化日常操作，从而进一步降低装置的操作能耗。