大落差管道投油(柴油顶水)过程中压力变化数据分析及控制方法

大落差管道投油（柴油顶水）过程中压力变化数据分析及控制方法
摘要贵阳-重庆成品油管道投油过程中采用“柴油顶水”的运行方式，因管道地形起伏大，油水界面在管道运行过程中压力变化明显。

通过水力计算，对大落差管道投油过程中沿线压力变化规律做了定性分析，提出危险点及控制措施。

关键词大落差管道；投油；压力变化分析；控制
引言
成品油管道投油过程中常采用“柴油顶水”的方式运行，柴油与水密度差较大，在管道地形起伏大的情况下，沿线压力就会频繁剧烈变化。

1 压力变化分析[1]
贵阳-重庆成品油管道是中石化销售有限公司西南成品油管道工程的一条分输支线，管道全长约492km，最大高程差达1682m，且沿线地形起伏大。

投油过程采用“柴油顶水”的方式运行，全线运行流态处于紊流水力光滑区。

管道投油过程中稳定运行情况下，主要有两点因素导致沿线压力变化。

1.1 柴油和水的黏度不同，随着管线中柴油和水所占比例不同，沿线压力随之逐渐变化；
1.2 柴油与水密度相差较大，油水界面经过地形起伏变化幅度大管段时，压力波动剧烈[2]。

现以贵阳-重庆管道某段为例做具体分析，纵断面图见图1。

其中Z1、Z2、Z3为各点名称及高程，P1、P2、P3为各点压力，L1、L2代表各点间管道长度。

紊流水力光滑区状态下，取m=0.25，带入水和柴油的粘度、密度值换算，得出，即，可知柴油顶水下坡时，混油段下游压力下降。

1.3 结论总结
如保持管道流量和上游站出站压力不变，根据以上分析可得出结论如下：
①柴油顶水上坡时，油水界面下游压力视管道坡度情况而定，坡度较大时，油水界面下游压力上升，反正油水界面下游压力下降。

②柴油顶水下坡时，油水界面下游压力下降（管道坡度越大，压力下降速度越快）
③油水界面下游各点压力变化幅度相等
同样，如保持管道流量和下游站进站压力不变，可得出类似结论如下：
①柴油顶水上坡时，油水界面上游压力视管道坡度情况而定，坡度较大时，油水界面上游压力下降，反正油水界面上游压力上升；
②柴油顶水下坡时，油水界面上游压力上升（管道坡度越大，压力上升速度越快）
③油水界面上游各点压力变化幅度相等。

2 控制措施
管段投油过程中高点拉空会造成油水混合物大量增加，低点超压可能会造成管道破裂，油品泄漏，所有必须确保任意时刻管道高点不拉空、任意管段不超压，随着油水混合物界面在地形起伏管段向前移动，全线压力随之波动，运行过程中必须对压力进行控制，确保管道安全、順利投油。

2.1 柴油顶水界面上坡时，以Z2点不拉空为前提，按L1管段充满水和充满柴油分别进行计算，取两者中Z1点压力高的参数作为运行控制依据，确保运行过程中高点不拉空。

2.2 柴油顶水界面下坡时，按L2管段充满柴油计算，控制压力，确保Z3或Z3后面的其他管段不超压。

3 结束语
西南成品油长输管道采用人工操作为主，在大落差成品油管道投油过程中，本文中提到控制方法比较简单，但可能会导致高点余压较高，需要传递至下游站场进行减压消耗，造成能量浪费，不够经济。

相比此种方式，可在翻越点和易超压低点处设置压力监控装置，根据该点压力情况调整上、下游压力，确保管道低点不超压情况下翻越点压力在一定范围内。

此种方式即可以有效监控高点和易超压低点的压力，保证安全运行，又能保证投油及日后管道顺序输送过程中的经济性，值得推荐。

参考文献
[1] 杨筱蘅：输油管道设计与管理2006.
[2] 孙立刚朱坤锋孙宇：大落差管道顺序输送中的压力变化和控制方法，油气储运，2001，20（2）20-22.。