5.1热油管道的运行特性解析

H=f1(Q,T)=f2(Q,TR)=f3(Q,TZ)
2018/10/13
输油管道设计与管理
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对于一条确定的热油管路， D、L、 ΔZ、T0、K一定，在 某输量 Q 下，当 TR 已定时，由温降公式知， TZ 也就定了， 反之亦然，即 TR 、TZ两个热力参数中只有一个是独立的， 它们要受沿线温降规律的约束。设计时一般按维持 TZ 不 变计算。运行时，往往是控制 TR ，这样只需根据出站油 温 TR 来调节加热炉的点炉台数、火咀数、送风量及燃料 油量，控制方便。 2、热油管道的工作特性 在讨论热油管道的工作特性时，只有规定管道的热力条 件才有意义，一般有两种情况：
Q TR Tpj pj H
总的趋势是Q↑H↑，即H=f(Q)是单调上升的曲线。
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维持TZ一定时的管路特性曲线 如图所示。TZ不同时，沿线油 温分布不同，特性曲线亦不同。 TZ高则沿线油温高，摩阻损失 小，故HTz2-Q曲线总是在HTz1Q曲线的下方。
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维持TR一定时的管路特性曲线
如图所示。TR不同时，沿线油 温分布不同，特性曲线亦不同。 TR高则沿线油温高，摩阻损失 小 ， 故 HTR1-Q 曲 线 总 是 在 HTR2-Q曲线的上方。
H
HTR1
HTR2
TR2>TR1 Q
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第五章 热油管道的运行管理 第一节 热油管道的运行特性 第二节 热油管道的投产 第三节 含蜡原油管道的蜡沉积及清管 第四节 热油管道的停输再启动
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第一节 热油管道的运行特性
一、热油管道的工作特性
1、热油管道工作特性的特点 前面讲热油管道特点时曾指出，热油管道不同于等温 管道的特点就在于热油管道存在两种能量损失。即摩 阻损失和散热损失，这个特点决定了热油管道与等温 管道不同的工作特性。
H
HTz1
HTz2
Tz2>Tz1 Q
与等温管相比，影响热油管工作特性曲线的因素除了管线 参数和油品粘度以外，还有管线沿线的散热条件和油品的 粘温特性。当温降快、粘温曲线较陡时，管路特性曲线变 化也较剧烈，故散热条件如T0、K及粘温指数 u等参数也会 影响热油管路的工作特性。
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② 维持出站油温TR一定运行的热油管路的工作特性 维持出站油温TR一定时，摩阻随输量的变化趋势与维持 TZ一定时有所不同，定性分析如下：
Q V H
Q TZ Tpj pj H
两方面因素引起的摩阻变化趋势正相反。一般在实际运行 的输量范围内， Q↑H↑的趋势是主要的。故随着Q增大 ， 摩阻H是增大的，但H随Q的变化要平缓些。
对于等温管路：
Q 2 m m 2 m H L Z fLQ Z 5 m D
f m / D5m
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即管路已定(即D、L、ΔZ、T0或υ已定) 时，H是Q的单 值函数，H=f(Q) 。 对于热油管路： 当 D 、 L 、 ΔZ 、 T0 、 K 及所输油品物性已定时，摩阻 H 不仅是输量Q的函数还是粘度υ的函数，而υ又是温度的 函数，因此，对于热油管路， H 是 Q和 T的二元函数， 即：
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① 理论分析： 根据热油管路摩阻计算公式： hT0 Ei muTR T0 Ei muTZ T0 hR AR
hT0
m Q 2 mT 0
D15 m
LR , AR
KDLR GC
当D1、LR、T0、K一定时，式中的前一项hT0/AR 只是流量的 函数，且hT0/AR∝Q3-m，即hT0/AR随流量Q的增大而增大。
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如 果 在 某 输 量 Q0 下 维持 TZ H 一 定 运 行 时 的 出 站 油温 TR 正 好 等 于 维 持 TR 一 定运行 时的出站油温TR0 ，此时两 H0 者进站油温相同，均为 TZ0 ， 摩 阻 也 相 同 ， 均 为 H0， 则 随着 Q的上升，维持TR一定 时的管路特性曲线要比维持 TZ一定时的管路特性曲线平 缓（为什么？），如图所示。
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① 维持出站油温TR 一定运行； ② 维持进站油温TZ一定运行。 下面分别讨论各种情况下的管路工作特性。 ① 维持进站油温TZ一定运行的热油管路的工作特性 先来分析一下维持TZ一定时特性曲线的变化趋势。Q变化 时，影响摩阻H的因素有两个方面：
Q V H （与等温管相似）
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现在来看一下花括号中各项的值， TR 一定， Ei[-mu(TR-T0)] 不 随 Q 而 变 ； Q↑TZ↑，mu(TZ-T0)↑，-Ei[-mu(TZ-T0)]↓，故 花 括号中的值随 Q上升而下降，与 hT0/AR的变化趋势相反。因 此函数 hR=f(Q)可能有极值点。另外，当Q＝0时，hR=0，而 当 Q很大时， hR→hTR ，即 hR 将随 Q的增大由 0增大到极大值， 然后又随Q的增大而减小。但hTR∝Q2-m，故hR减少到一定值 后又必然随Q的增大而增大，即存在一个极小点，也就是说 hR=f(Q)曲线可能存在两个极值点。
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维持TZ一定
O
维持TR一定
Q0
Q
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这是因为，维持TR不变时，出站油温始终为TR0，Q增大， 沿程温降减小，终点油温将大于 TZ0；而维持 TZ 不变时， 终点油温始终为TZ0，Q增大时TR下降，TR<TR0。因此， 维持TR不变时的全线平均油温将高于维持 TZ不变时的平 均油温，所以维持TR不变时的特性曲线要比维持TZ不变 时的特性曲线平缓。 3、热油管路工作特性的不稳定区 前面讲过，维持TR一定运行的热油管道，在正常运行的 输量范围内，Q↑H↑的趋势是主要的，但当Q较小、输送 的油品粘度较大时，可能出现 Q↑H↓ 的反常现象，使热 油管道进入不稳定工作区。