长输管道顺序输送混油高效数值模拟方法研究

二维对流扩散模型是顺序输送混油数值模拟常用模型之一,但该模型求解长距离管道混油效率低,亟待引入高效的加速求解方法。为此,从控制方程求解方法和求解区域两方面进行混油数值模拟加速。首先基于二维模型,对比高斯赛德尔迭代法、多重网格方法和预条件共轭梯度法的混油求解效率,优选高效的求解方法;然后基于高效的求解方法,将混油段跟踪方法运用到长距离管道混油模拟中,通过减小求解区域大小实现高效的混油数值模拟。结果表明:在不同计算管长条件下,预条件共轭梯度法求解速度最快,并且随着管道长度增加,优势更加明显。在此基础上,混油段跟踪方法的引入实现了计算效率的大幅度提升,且该方法计算效率不受管道计算长度影响。以上研究成果可为长距离管道高效混油数值模拟研究提供技术支持。     

不同倾角下成品油顺序输送混油数值模拟

为了能更好地认识管道成品油顺序输送停输时混油段变化特性,应用Fluent软件组分输送模型,对不同倾角下的成品油顺序输送停输进行了数值模拟,并对模拟结果和导出数据进行分析。研究结果表明:停输时,重力和油品间的密度差是造成混油段特性变化的主要因素,管道倾角越大,柴油在重力势能高处时产生的自然对流使混油段长度明显增大且所需时间更短,汽油在重力势能高处时,管道倾角的增大对混油段的增加有抑制作用且混油段浓度分层与管道倾角一致。研究结果对减少和预防停输时混油段的产生和增加有一定借鉴作用。     

计算机数值模拟在顺序输送管道中的应用

两油品间的混油过程是二维对流占优的扩散过程,常用的数值方法存在较大的数值扩散或较大的非物理性振荡现象。将特征线方法和有限差分法相结合,提出了一种求解对流占优扩散方程新的数值解法——双时间分裂法。双时间分裂法具有计算速度快、存储量小且无条件稳定等优点。把算法运用到成品油顺序输送中的混油,对对流占优扩散方程进行了求解,数值计算结果与实际操作经验相符,很好地解释了混油的形成与发展,证明了双时间分裂法的准确性。     

石太管道顺序输送的混油问题

对顺序输送过程中汽油前行柴油后行的混油过程进行数值模拟分析,借助CFD仿真软件建立油品交替输送的二维流动传质耦合模型。模拟结果表明,混油段并非始终以楔形向前行油品楔入扩散,当混油段发展至一定长度后,混油头形状由楔形变为混油浓度梯度较大的楔形面突入前行油品。利用一维理论公式和修正后的Austin经验公式对不同运行方案下的混油量进行计算,并与各站产生的实际混油量做对比分析,分析结果表明,用修正后的经验公式计算的混油量值与管线实际下载混油量之间的误差在允许误差范围之内,石太成品油管道应用此经验公式指导现场估算混油量是可行的。     

湖南长岭—株洲成品油管道顺序输送混油量的计算与分析

为了确保长岭─株洲管道安全、平稳、高效运行,结合成品油管道的管路特性和顺序输送混油理论,对该管道监界流量、临界雷诺数、混油量和初始混油长度对混油量的影响等特性进行了计算和分析。结果表明：长岭─长沙段和长沙─株洲段的临界流量分别为350和270m3/h;混油量理论计算公式的计算值与实际值偏差较小,可作为长岭─株洲管道混油量计算的通用公式;长岭首站产生的初始混油长度对下载点混油总长度的影响会随着管道距离的增长逐步减少,将首站初始混油长度控制在200m以内时,首站初始混油长度对长沙站混油长度的影响已不明显,但长沙站的初始混油长度对株洲末站混油量影响较大。     

龙贝格积分法在顺序输送管道混油浓度计算中的应用

针对求解成品油顺序输送管道混油浓度的问题,对传统的混油浓度计算方法进行了分析,提出了采用龙贝格积分公式计算混油浓度的方法,用VisualC++编制了混油浓度模拟计算软件,利用此软件可以计算出不同油品顺序输送的混油浓度,此方法计算准确、累积误差小,为顺序输送管道混油特性的分析预测及混油浓度的计算提供了一个实用可靠的方法。     

中俄成品油管道运行技术对比研究

近年来,中国成品油管道运营里程不断增加,在运行过程中存在着仅能输送有限种类油品,部分管道混油处理装置设计能力不足,管道数据误差和意外停输等因素导致界面检测精度差等问题。通过研究国外成品油管道运行标准,为中国成品油管道运行管理水平提供参考和建议。为此选取了俄罗斯成品油管道综合性标准,结合中国成品油管道实际运行规范,阐述了国外成品油管道运行技术的适用性,包括:多种油品顺序输送排序原则,优化工艺设计和高雷诺数运行工艺,交替油品界面间加工艺混油隔离,完善输油首站设备操作程序减少初始混油,控制汽油-柴油切割点浓度以减少中间混油段长度,优先采用混油掺混作为处理混油的优先方式等。基于上述分析,针对提高中国成品油管道建设和运行技术水平提出了合理化建议。     

成品油顺序输送的工艺计算

当顺序输送两种成品油时，混油段的长度随着管输长度的增加而不扩大。顺序输送的实践表明，混油段的长度一般占管输长订的１－２％，或混油量占管道容量的１％－２％。     

俄罗斯成品油管道技术标准的先进性研究

为提高我国成品油管道运行管理水平,建设跨国成品油管道,基于我国成品油管道的快速发展和存在的问题,选取俄罗斯成品油管道综合性标准与国内标准中关键性技术问题进行了对比分析和先进性研究,并借鉴国外经验,就输送多种油品的排序原则、变管径混油体积计算、初始工艺混油控制、宽范围混油切割浓度控制、混油掺混定量计算,以及油品质量检测频率等方面提出了建议。     

武汉-信阳成品油管道顺序输送优化运行分析

为确保武信成品油管道顺序运行更加优化,现依据成品油管道水力特性和顺序输送理论,对武信管道临界雷诺数、临界流量、各站混油量、初始混油长度、批次输送量等管路运行数据进行计算和分析。结果表明：临界雷诺数Rec=45590,临界流量Qc=228m^3／h;常见工况下,理论计算出信阳末站混油长度I=932．6m,混油体积V=70．9m^3,与实际混油下载量较为接近;当初始混油长度C0≤150m时,首站产生的初始混油量对末站总混油量的影响较小;汽油终馏点对批次输送量影响较大,批次输送量应根据首站注入油品质量作适当调整。     

华中九江—南昌—樟树成品油管道的混油计算与油头智能跟踪

依据成品油管道顺序输送理论,对九昌樟管道各区段临界雷诺数、临界流量、各站混油长度和混油体积等运行数据进行计算和分析,为其成品油管道运行优化提供了理论依据;通过编写VBA程序代码,与SCADA系统中自带的数据库相结合,实现了油头智能跟踪、油头倒计时提醒、报表自动生成等功能。     

用高斯积分法计算混油浓度

在成品油顺序输送过程中，两种油品的交界面上势必会产生混油。为了减少由混油造成的损失，一方面应优化输送设计方案；另一方面在混油切割时应采取最佳处理方法，其关键是要准确了解混油段内的混油浓度。对成品油现有混油浓度的计算方法进行了分析，提出了用高斯积分法计算成品油混油浓度的新方法，并且用VisualC＋＋编制了混油浓度模拟计算软件，利用软件可以计算出不同油品顺序输送的混油浓度。高斯积分法不但计算准确，而且数值稳定，可用于实际的成品油混油切割。     

格尔木-拉萨成品油管道工程技术发展

格尔木-拉萨管道地处青藏高原,是我国第一条采用顺序输送的成品油管道.文章论述了该管道设计前在实验环道成品油顺序输送中,混油段内部混油浓度变化规律的混油特性.介绍了格-拉管道改造采用的技术.对今后该管道如何进一步整改,提出了建议.     

成品油管道顺序输送调度运行优化模型及应用

基于成品油管道顺序输送过程中损耗费用较多、运行调度复杂等问题,主要从运行总费用(包括泵运行电费、混油贬值费用、设备与管线维检修费用以及工作人员管理费用)组成方面入手,以其中最主要的混油贬值损失费用与泵运行电费两者之和最小作为目标函数,建立管道调度与运行优化数学模型,并编制相应软件,可快速优化出总运行费用最小的流量方案,方案下的泵运行参数即为最优开泵运行方案指标。该套运行优化模型在西部某成品油管道进行了应用,软件计算结果与实际管道运行数据基本一致,最高误差不到5%,输送时间对泵运行费用增加最为敏感,较大的管道输量可以有效降低混油量,实现了对成品油管道顺序调度与运行优化的目的。     

国外成品油管道运行技术先进性探讨

"十二五"期间中国成品油管道快速发展,但仍存在输送油品种类少、混油处理能力不足、界面检测精度差等问题。选取了俄罗斯成品油管道综合性标准,结合国内成品油管道工程实践,阐述了国外成品油管道运行技术的适用性,包括多种油品顺序输送排序原则,优化管道输送工艺设计,交替油品界面加隔离液以减少混油量,完善输油首站设备操作减少初始混油,汽油-柴油切割点控制体积分数为5%~95%以减少中间混油段长度,优先采用掺混作为处理混油方式等。最后,针对提高国内成品油管道建设和运行技术水平提出了合理化建议。     

盲管段对原油管道顺序输送的影响因素分析与研究

为定量分析盲管对原油管道顺序输送的影响,采用计算流体力学(CFD)方法探讨了油品流速、主管管径、盲管长度等因素对混油的影响,根据量纲齐次定理对盲管段的油品替换时间进行了多元非线性曲面拟合。结果表明:盲管段的混油机理为对流传递和湍流扩散作用,其中前者作用时间较短,流体特征高度接近管径的一半;后者作用时间较长,在主管中形成较长的混油拖尾;流速和盲管长度对混油长度的计算影响较大,主管直径对混油长度的影响有限。流速越大,主管段中油品的替换速度越快,混油量越少;盲管段与主管段的混油变化相反,为减少盲管段对混油的影响,流速不应超过1.5 m/s,盲管长度不应超过主管直径的4倍。该研究结果可为混油预测及混油切割提供理论依据和实际参考。     

兰郑长成品油管道郑州站混油量研究

成品油管道在顺序输送中会产生混油,减少混油量是成品油管道运行中必不可少的环节。通过计算兰郑长成品油管道郑州站混油量,整理、分析近两年郑州站实际混油量,并进行比较分析,得出郑州站混油实际切割量大的原因:停输界面位置不合理、阀门行程时间长等。提出将罐区收、发油共用1根汇管改为收、发油分别设1根汇管,在站外增加1台密度计,减少停输次数,统一密度计的标定工作等改进建议。     

顺序输送管道不同工况下混油量的计算

在顺序输送管道中, 经常周期性地更换油品, 两种油品交替时, 在接触面将产生一段混油, 造成一定的混油损失。针对成品油顺序输送过程中各种不同工况, 给出了管道终点处任意浓度范围内、变径管输送、层流流动油品交替时产生的混油量的计算方法并总结生产实践得出混油量的计算方法, 另外考虑管道实际运行过程中流速的变化规律又推导出变流速下混油量的计算方法, 从而对混油切割及处理研究提供了重要依据。     

批量管理软件在成品油长输管道中的应用

在管道储运行业中,随着成品油管道的增加, 油品分输越来越多。针对多品种成品油长距离顺序输送的界面跟踪、批量计划及混油段计算的需要,介绍了批量输送管理软件机理及数学模型的构建,论述了基本程序框图及关键程序编制要点。结合多品种成品油长输管道的实际应用情况,详细介绍了将批量输送管理软件应用于SCADA系统中对成品油长输管道进行科学管理与控制的方法。     

海洋立管涡激振动与疲劳寿命影响因素分析

大尺寸的立管涡激振动三维数值模拟的代价大,计算效率低,为此,采用一种基于弹簧-质量模型的等效二维模型,通过二维数值模拟求解三维问题中管道的振幅和频率,进而对立管疲劳寿命的影响因素进行分析。二维模型中,应用弹簧-质量模型,利用胡克定律和简支梁的挠度方程对弹性系数进行推导;数值模拟中,利用ANSYS软件对流体与结构进行耦合求解,对不同海流流速、管长、壁厚条件下的立管中点的振幅和频率进行计算;基于Miner疲劳损伤累积理论和S-N曲线对立管疲劳寿命进行计算,对疲劳寿命的影响因素进行分析。分析结果表明,在2.5×10~4≤Re≤2.5×10~5范围内,随着海洋流速的增加,立管振幅和频率增大,疲劳寿命缩短;随着立管长度的增加,振幅增大,疲劳寿命缩短;随着管道壁厚增加,立管振幅减小,疲劳寿命延长。研究结果可为立管的疲劳寿命预测与抑振设计提供指导。