摘要:輸油管線(xiàn)的法蘭式液位變送器應用多年,但經(jīng)常遇到法蘭式液位變送器測得的漏失距離和現場(chǎng)實(shí)際距離時(shí)而誤差很小,時(shí)而又 誤差很大的問(wèn)題。 研究造成這種誤差起伏不定的原因,尋根溯源,從法蘭式液位變送器的內置公式中找出影響它的主要因素,并引出 其他次要因素,根據不同情況,對法蘭式液位變送器的內置公式進(jìn)行修正,使得法蘭式液位變送器測得距離和實(shí)際距離相差在百米之內,從而找 出提高輸油管線(xiàn)負壓法法蘭式液位變送器符合率的方法。
一、引言
輸油管線(xiàn)在使用過(guò)程中由于管線(xiàn)腐蝕、人為偷盜破壞、自然災害等,都可能造成泄漏,不但給guojia造成經(jīng)濟損失,泄漏的原油還會(huì )造成環(huán)境污染。輸油管線(xiàn)漏失監測系統是實(shí)時(shí)監測輸油管線(xiàn)漏失的報警裝置,可及時(shí)發(fā)現管線(xiàn)的漏失情況。目前現場(chǎng)以負壓法輸油管線(xiàn)法蘭式液位變送器為主,但輸油管線(xiàn)負壓法法蘭式液位變送器其穩定性還存在不足,在實(shí)際工作中,管線(xiàn)發(fā)生漏失距離與法蘭式液位變送器測得漏失距離的不符合率偏高。它不僅增大了員工尋找漏點(diǎn)的勞動(dòng)強度,同時(shí)還不利于上、中、下游基層站的計量交接管理。為了解決符合率較低的問(wèn)題,作者通過(guò)深入上、中、下游的計量站調查,對上百千米的輸油管線(xiàn)徒步距離核實(shí),并結合GPS定位的現場(chǎng)勘查,解剖不符合率偏高原因,在輸油管線(xiàn)負壓法法蘭式液位變送器使用、調試、維修過(guò)程中積累了一定的經(jīng)驗。
二、輸油管線(xiàn)負壓法監測漏失的工作原理
輸油管線(xiàn)用負壓法監測漏失是根據管線(xiàn)中輸送單一介質(zhì)時(shí),負壓力波傳播速度是恒定的原理。監測負壓波的原理如圖1所示,在輸油管線(xiàn)兩端各安裝一個(gè)壓力傳感器,一旦管線(xiàn)有漏失,會(huì )在漏失點(diǎn)同時(shí)形成一個(gè)負壓力波,此負壓力波同時(shí)向shou站、末站以相反方向、相同速度傳播,shou站、末站分別接到此負壓力波時(shí),造成各自的壓力、溫度、排量發(fā)生變化,通過(guò)監測漏失點(diǎn)負壓波到達shou、末站的時(shí)間,代入負壓法法蘭式液位變送器計算機內置管線(xiàn)漏點(diǎn)距離公式即可測得漏點(diǎn)距shou站距離。
法蘭式液位變送器的內置公式是在輸送純原油狀態(tài)下的理想化公式,且在出站壓力、出站溫度相對穩定的條件下運行 程序的,但現場(chǎng)實(shí)際情況要受到許多因素的影響。
三、泄漏監測結果誤差影響因素溯源及關(guān)注點(diǎn)
1.漏失距離測量誤差的影響因素。
(1)集輸油水混合液的影響。集輸油水混合液即集輸管線(xiàn)中液體不僅有油,還有游離水及乳化水,管線(xiàn)中的液體非單一性,會(huì )造成壓力傳動(dòng)波的速度發(fā)生變化,F場(chǎng)中測定純原油的壓力傳播速度為1080米/秒,而水的負壓力波傳播速度為1260米/秒,當二者不同比例混合時(shí),其壓力傳播速度在二者傳播速度之間。根據實(shí)驗,在某輸油管線(xiàn)輸送油水混合液,負壓法監測計算機測得漏失的平均距離為9.86km,對照實(shí)際距離卻是12.66km,二者之間差2.8km,誤差高達28.4%。原因是在輸油管線(xiàn)法蘭式液位變送器中,設定的負壓力波傳播速度為固有的定值,這和實(shí)際的負壓力波傳播速度有所差異,這是造成輸油管線(xiàn)監測漏失距離誤差的主要因素之一。
(2)逆流、順流對負壓力波傳播速度的影響。從圖2可以看到,漏失點(diǎn)對負壓力波傳播,傳到shou站是逆流而上,而傳到末站是順流而下,管線(xiàn)中原油的負壓力波在逆流而上時(shí)有阻尼現象,這樣造成原負壓力波的速度有所減弱:v-v0(其中v0為管線(xiàn)中原油的流速);而順流而下管線(xiàn)中原油的負壓力波在管線(xiàn)流速中呈現了增速:v+v0,這樣原來(lái)的公式就不適應于實(shí)際情況,管線(xiàn)中原油的流速越快,造成的誤差也就越大。
修正的漏失計算公式推導:
S=S1+S2 ①
圖2逆流、順流對負壓力波傳播速度的影響S1=Δt1(v-v0)②S2=Δt2(v+v0)③由①、③可得S1=S-S2=S-Δt2(v+v0)④式②+④可得2S1=S+Δt1(v-v0)-Δt2(v+v0)S1=S2+Δt1(v-v0)2-Δt2(v+v0)2(3)其他影響負壓力波傳播的因素。原油品質(zhì)的影響。油品比較差的原油,如蠟質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)高的原油,對應的負壓力波傳播速度是偏低的。其原因是介質(zhì)中的蠟質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)有微結晶現象,對負壓力波形成阻尼作用。
油水混合物中礦化度高的水在管線(xiàn)中流動(dòng),也是影響負壓力波傳播速度的原因之一,如海水在管線(xiàn)中負壓力波傳播速度為1396米/秒,礦化度越高,傳播的速度就越大。溫度的影響,由原油流變相關(guān)理論可知,溫度越低,原油中越易形成蠟晶核,蠟晶核對負壓力波傳播有阻尼作用。
2.現場(chǎng)情況影響誤差的關(guān)注點(diǎn)。
(1)在原油集輸管線(xiàn)中彎頭的存在對原油負壓力波傳播有影響,一個(gè)90°的彎頭,其流動(dòng)阻力相當于10多米通徑管線(xiàn)的流動(dòng)阻力,對60°、135°彎頭的流動(dòng)阻力,可折算相應距離。為了便于施工,管線(xiàn)維修時(shí)進(jìn)行“搭橋”的管線(xiàn),要在理論計算上折合成管線(xiàn)距離,一次施工采用“搭橋”就意味一個(gè)搭橋增加了多個(gè)彎頭,如圖3~圖5所示。
(2)輸油管線(xiàn)在過(guò)河底穿越時(shí),不僅有彎頭增加距離而造成管線(xiàn)負壓力波的傳播距離的變化,而且在河底造成一段管線(xiàn)的溫場(chǎng)發(fā)生的變化,管線(xiàn)溫度局部降低造成管線(xiàn)負壓力波傳遞速度非均一性。
(3)管線(xiàn)經(jīng)過(guò)道路的露天跨越,同樣也有上述情況的出現,管線(xiàn)增加彎頭數量越多,而在停輸后再啟輸,啟泵的壓力傳到該處負壓力波傳播速度要受到影響。
(4)管線(xiàn)保溫防腐層對負壓力波傳播影響,其保溫防腐層質(zhì)量好,則形成管線(xiàn)溫場(chǎng)效果就好,反之管線(xiàn)中溫場(chǎng)就差;輸油管線(xiàn)中原油溫度的變化,對原油輸送負壓力波的傳播也有一定影響。
(5)在現場(chǎng)實(shí)驗中,管路不可避免混合了少量空氣及溶解氣,這就勢必改變管線(xiàn)介質(zhì)的彈性模量,從而降低管線(xiàn)系統負壓力波傳播速度。另外管線(xiàn)本身不是剛性,而是彈性,當流體受到壓縮時(shí),管線(xiàn)就會(huì )發(fā)生膨脹,這也影響了管線(xiàn)負壓力波傳遞速度。故工作現場(chǎng)輸送混合原油時(shí),含水原油對管線(xiàn)介質(zhì)傳播速度以現場(chǎng)實(shí)測———在線(xiàn)測量為主。
四、針對檢漏誤差的影響因素所采取的相應措施
1.可把自動(dòng)含水儀的測試結果和輸油管線(xiàn)
法蘭式液位變送器聯(lián)網(wǎng),這樣輸油管線(xiàn)介質(zhì)的含水變化可以不斷地修正負壓力波傳播速度的變化,把輸油流量計和管線(xiàn)法蘭式液位變送器聯(lián)網(wǎng),得出輸油管線(xiàn)混液流速,則逆流而上的負壓力波傳播速度為V混-V0,而順流而下的負壓力波傳播速度為V混+V0,把這些因素納入公式,進(jìn)行計算機軟件編程時(shí),結合輸油管線(xiàn)施工狀況、停輸原油后再啟泵等情況,五個(gè)關(guān)注點(diǎn)就顯示影響的重要性了,在工作中要酌情給予重視,并納入法蘭式液位變送器參數修正上。
2.盡量在管線(xiàn)中輸送純原油,如集輸排量未達標,要恒定滲水,以確保原油含水的相對穩定,這樣管線(xiàn)中負壓力波傳播速度就趨于穩定,避免了一條輸油管線(xiàn)中有的管段含水高、有的管段含水低的現象,就能避免管線(xiàn)輸送混合原油的負壓力波在一管段中速度快,而在另一管段中速度慢的現象。
3.保持輸油出口的相對恒溫性,以避免溫度的影響造成蠟晶核的產(chǎn)生,從而影響輸油管線(xiàn)負壓力波傳播速度的變化。
4.排量在非特殊的情況下保持穩定,使得原油介質(zhì)流速V0成為一個(gè)固定值,便于漏失測試儀的準確測試。
5.如有中轉站可采取短時(shí)的跨站輸油,在中轉站內進(jìn)行閘門(mén)開(kāi)關(guān)模擬漏失試驗,即可對參數進(jìn)行修正,使其更接近實(shí)際情況
。6.如無(wú)中轉站,可采取在輸油管線(xiàn)的中部附近且交通便利的部位開(kāi)孔裝閘門(mén)模擬漏失試驗,定期對參數進(jìn)行修正,以獲取#佳負壓力波傳播速度。
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