埋地?zé)嵊凸艿佬迯?fù)過程熱力分析及模擬計(jì)算

【摘要】： 東部熱油管網(wǎng)已運(yùn)行30多年,使用壽命已超過設(shè)計(jì)壽命,多處出現(xiàn)防腐層破損及漏油事故。根據(jù)安全運(yùn)行及增壓輸送俄羅斯原油的需求和改造后安全平穩(wěn)運(yùn)行20年的戰(zhàn)略規(guī)劃,東北管網(wǎng)急需進(jìn)行維修。管道維修過程中熱力狀況發(fā)生變化,油品特性改變,對(duì)修復(fù)后再啟動(dòng)能否順利進(jìn)行產(chǎn)生影響,因此有必要對(duì)熱油管道不同修復(fù)工況及修復(fù)后的再啟動(dòng)過程進(jìn)行熱力研究。 在考慮大氣年周期變化及溫度突變對(duì)埋地管道周圍土壤溫度場(chǎng)影響的基礎(chǔ)上,計(jì)入摩擦生熱及結(jié)蠟熱阻對(duì)傳熱系數(shù)的影響,建立了埋地含蠟熱油管道運(yùn)行熱力水力模型,此模型的建立為熱油管道修復(fù)熱力研究提供了初始條件;利用液相中的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù),建立了熱油管道開挖停輸過程非穩(wěn)態(tài)熱力模型;建立了停輸工況及運(yùn)行工況下的熱力允許最大開挖長度計(jì)算方法,利用二分法進(jìn)行求解;給出了允許停輸時(shí)間及危險(xiǎn)截面的確定方法;考慮在役修復(fù)期間開挖段的存在,建立了熱油管道修復(fù)的停輸再啟動(dòng)熱力水力計(jì)算數(shù)學(xué)模型,采用修正后的蘇霍夫公式求得最小啟輸量,并利用壓力波模型及摩阻模型計(jì)算再啟動(dòng)壓力;通過模擬計(jì)算,研究了不同維修參數(shù)下,開挖停輸段內(nèi)油品溫度的變化規(guī)律;利用模擬數(shù)據(jù)與慶哈埋地輸油管道的運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證了穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模型的準(zhǔn)確性;在大慶油氣田地面工程試驗(yàn)基地進(jìn)行了管道停輸及再啟動(dòng)模擬試驗(yàn),驗(yàn)證了模型的正確性。開發(fā)了“熱油管道修復(fù)計(jì)算”軟件,該軟件能對(duì)未開挖和開挖后停輸再啟動(dòng)過程的軸向溫度、徑向溫度、啟動(dòng)壓力、允許停輸時(shí)間、最危險(xiǎn)截面等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 以林源至太陽升站熱油輸送管道為例,進(jìn)行修復(fù)模擬計(jì)算,給出相關(guān)修復(fù)建議。東北管網(wǎng)停輸開挖維修的最佳季節(jié)為5月份,運(yùn)行開挖維修的最佳季節(jié)為10月份。若5月份維修,當(dāng)開挖起點(diǎn)與林源站距離大于6.8km時(shí),不能直接停輸開挖維修,需要提高出站處的油溫。若在林源站開挖,允許停輸維修時(shí)間為10h;距林源站40km處開挖,允許停輸時(shí)間為6.7h。 【關(guān)鍵詞】：熱力分析 模擬計(jì)算 熱油管道 修復(fù) 停輸時(shí)間 開挖長度 試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：大慶石油學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TE832.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 前言11-17
• 1、研究目的與意義11-12
• 2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 3、本文主要研究內(nèi)容16-17
• 第一章 埋地?zé)嵊凸艿婪€(wěn)態(tài)運(yùn)行模型建立17-34
• 1.1 埋地?zé)嵊凸艿婪€(wěn)態(tài)運(yùn)行熱力模型17-30
• 1.1.1 埋地?zé)嵊凸艿缽较驕囟葓?chǎng)計(jì)算模型17-19
• 1.1.2 熱油管道穩(wěn)態(tài)軸向熱力模型19-20
• 1.1.3 溫度突變對(duì)運(yùn)行管道的影響20-25
• 1.1.4 相關(guān)參數(shù)計(jì)算25-30
• 1.2 熱油管道運(yùn)行水力計(jì)算30-33
• 1.3 本章小結(jié)33-34
• 第二章 熱油管道修復(fù)模型建立34-46
• 2.1 熱油管道開挖修復(fù)非穩(wěn)態(tài)熱力計(jì)算方法34-36
• 2.1.1 運(yùn)行開挖非穩(wěn)態(tài)熱力計(jì)算模型34-35
• 2.1.2 相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法35-36
• 2.2 熱油管道停輸非穩(wěn)態(tài)熱力計(jì)算模型36-42
• 2.2.1 埋地管道停輸熱力計(jì)算數(shù)學(xué)模型36-40
• 2.2.2 管道開挖段停輸熱力計(jì)算數(shù)學(xué)模型40-41
• 2.2.3 管道穿越河流河床段停輸熱力計(jì)算數(shù)學(xué)模型41-42
• 2.3 主要維修指標(biāo)參數(shù)的計(jì)算模型42-45
• 2.3.1 開挖長度的確定42-43
• 2.3.2 允許停輸時(shí)間的確定43-44
• 2.3.3 危險(xiǎn)截面的確定44-45
• 2.4 本章小結(jié)45-46
• 第三章 管道修復(fù)后再啟動(dòng)模型建立46-54
• 3.1 管道再啟動(dòng)模型建立46-48
• 3.1.1 啟動(dòng)過程熱力模型46-47
• 3.1.2 啟動(dòng)過程水力模型47-48
• 3.2 埋地?zé)嵊凸艿烙推妨鲬B(tài)判別48-50
• 3.2.1 牛頓型油品流態(tài)的判別49
• 3.2.2 非牛頓型油品流態(tài)的判別49-50
• 3.3 啟動(dòng)輸量的確定50-51
• 3.4 啟動(dòng)壓力的確定51-53
• 3.4.1 啟動(dòng)初壓力波速計(jì)算公式51-52
• 3.4.2 壓力波模型52-53
• 3.4.3 摩阻模型53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第四章 模型計(jì)算方法研究54-66
• 4.1 軸向溫度的求解54-55
• 4.2 導(dǎo)熱問題的有限元格式55-61
• 4.3 徑向溫度的求解61-62
• 4.4 徑向求解區(qū)域的網(wǎng)格劃分62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 試驗(yàn)研究及模型驗(yàn)證66-77
• 5.1 管道正常運(yùn)行實(shí)測(cè)及數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比分析66-67
• 5.2 開挖段管道停輸再啟動(dòng)模擬試驗(yàn)67-76
• 5.2.1 試驗(yàn)裝置及流程介紹67-68
• 5.2.2 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析68-72
• 5.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果對(duì)比72-76
• 5.3 本章小結(jié)76-77
• 第六章 熱油管道修復(fù)計(jì)算軟件開發(fā)及模擬計(jì)算77-103
• 6.1 軟件運(yùn)行環(huán)境77
• 6.1.1 硬件環(huán)境77
• 6.1.2 支持軟件77
• 6.1.3 維護(hù)77
• 6.2 軟件功能77-79
• 6.3 軟件的程序框圖79-83
• 6.3.1 軟件程序總框圖79
• 6.3.2 穩(wěn)態(tài)軸向溫度、壓力計(jì)算框圖79-80
• 6.3.3 非穩(wěn)態(tài)軸向溫度、壓力計(jì)算框圖80-82
• 6.3.4 停輸計(jì)算框圖82
• 6.3.5 再啟動(dòng)計(jì)算框圖82-83
• 6.4 模擬計(jì)算及分析83-101
• 6.4.1 正常運(yùn)行工況模擬計(jì)算84-85
• 6.4.2 不開挖工況模擬計(jì)算85-90
• 6.4.3 開挖工況模擬計(jì)算90-92
• 6.4.4 主要維修指標(biāo)參數(shù)的影響因素分析92-101
• 6.5 本章小結(jié)101-103
• 結(jié)論103-104
• 參考文獻(xiàn)104-110
• 發(fā)表文章目錄110-111
• 致謝111-113
• 詳細(xì)摘要113-125

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