基于SPS的原油管道压力波速及再启动压力分析

摘要

伴随着石油行业的进步，现代管道工业的输送工况也日趋复杂。为保持管道能够长期在最优工况下运行,关键是理解并掌握工况运行规律。管道模拟仿真技术依凭其真实再现管道油品流动规律的特点，成为现今管道工业设计及运行管理的有效工具，给管道行业带来了巨大效益。 论文所研究的西部原油管道总长324.25km，年设计输量500万吨，其运行动态复杂且管理水平要求较高。调度管理人员在工作时需要考虑的因素很多，因此需要借助仿真模拟技术，针对性地建立管道仿真模型，同时模拟各事故工况，建立事故工况数据库，从而更好地掌握原油管道不稳定热力过程和水力过程的变化规律，为原油管道的安全生产提供科学依据。 同时在管道模型基础上通过VB设计了仿SCADA系统界面，该界面改善了传统仿真软件使用难度大、操作复杂的缺点，大大方便了仿真人员的使用。并可用于对调度人员的培训工作，提高调度人员发现风险和处理应急事件的能力。 在该模型基础上创造性地进行了运行条件下的压力波速研究。研究通过关泵工况下沿线的压力变化情况确定压力传播速度。根据模拟结果揭示了传递距离、出站油温、原油密度、出站压力、管径、壁厚、管道弹性模量对压力波速的影响，发现出站油温及管径因素各具有一临界点。最后拟合得到了针对该管道的压力波速计算公式。通过与实际工况中压力波速的对比，验证了公式的准确性。 最后在总结现有研究停输再启动方法的基础上，进行了停输再启动压力的研究。通过修改停输时间、管内径、管长、壁厚、管道弹性模量、油品体积模量、油品密度、再启动原油温度得出各因素对再启动压力的影响,发现停输时间因素具有一临界变化点。又通过统计分析软件SPSS进行Pearson、Kendall、Spearman三种相关系数的计算，得出了各因素影响程度排序，为后续开展的工作指出重点研究方向。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究目的及意义

1.2研究内容及技术路线

1.2.1 研究内容

1.2.2 技术路线

第二章 仿真技术研究现状

2.1 仿真原理

2.1.1 静态仿真和动态仿真

2.1.2 数学模型

2.1.3 初始及边界条件

2.1.4 常用求解方法

2.2 仿真软件

2.2.1 国外仿真软件

2.2.2 国内仿真软件

2.3 仿真技术发展趋势及成果

2.3.1 仿真培训

2.3.2 优化运行

2.3.3 在线仿真

2.3.4 运行规律

第三章 管道仿真系统的开发

3.1 管线概况

3.1.1 首站A

3.1.2 中间热泵站

3.1.3 热站E

3.1.4 末站F

3.1.5 RTU阀室

3.1.6 线路手动阀室

3.1.7 高点监测点

3.1.8 油品物性

3.2 SPS简介

3.3 建立后台仿真模型

3.4 建立前台仿真界面

3.5连接前台界面与后台模型

3.6报警模块

3.7模型校验

3.7.1 实际工况

3.7.2 模拟结果与实际工况对比

3.8异常工况

3.8.1 泄漏

3.8.2 停泵

3.8.3 关阀

3.9本章小结

第四章 原油管道压力波传递特性研究

4.1 研究因素选取

4.2 模拟方法设计

4.3 因素分析

4.3.1出站温度的影响

4.3.2出站压力的影响

4.3.3传递距离的影响

4.3.4油品密度的影响

4.3.5壁厚的影响

4.3.6管内径的影响

4.3.7管道弹性模量的影响

4.4 实际工况对比

4.4.1公式拟合

4.4.2结果对比

4.5 本章小结

第五章 原油管道再启动压力研究

5.1 模拟方案

5.1.1因素选取

5.1.2方案步骤

5.1.3仿真条件

5.2 因素分析

5.2.1停输时间的影响

5.2.2管内径的影响

5.2.3管长的影响

5.2.4壁厚的影响

5.2.5管道弹性模量的影响

5.2.6油品体积模量的影响

5.2.7油品密度的影响

5.2.8再启动原油温度的影响

5.3各因素对再启动压力相关性分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢