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埋地热油管道安全停输时间近似计算方法

文档作者：李小玲田西宁文档来源： 1．辽宁石油化工大学储运与建筑工程学院 2．中石油管道公司长庆输油气公司，		点击数：	更新时间： 2022年11月19日
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2009焦
第1期
管 技
Pipeline Technique
5 设 各
and Equipment
2o09
No．1
埋地热油管道安全停输时间近似计算方法
李小玲 ，田西宁
(1．辽宁石油化工大学储运与建筑工程学院，辽宁抚顺113001；2．中石油管道公司长庆输油气公司，宁夏吴忠750006)
摘要：输油管道停输后，当管内原油温度降到一定值时，管道的再启动会遇到极大的困难，甚至造
成凝管事故。为了避免凝管事故的发生，需要对输油管道的停输安全性进行研究。文中主要介绍埋地
热油管道安全停输时间的近似计算方法，并且给出了计算实例。
关键词：管道；安全停输时间；热油
中图分类号：TE832 文献标识码：A 文章编号：1004—9614(2009)01—0014—02
Approximate Calculation of the Safety M argin of the Pipeline
Shutdown of Buried Hot Oil Pipelines
LI Xiao—ling ，TIAN Xi-ning
(1．School of Storage and Architecture Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun 113001，China；
2．Changqing Oil and Gas Transportation Company，China National Petroleum Corporation，Wuzhong 750006，China)
Abstract：The restart of an oil pipeline after shutdown will meet great difficulties if the temperature of the oil in pipeline
drops down to a certain limit．Therefore，it is necessary to do research work in order to protect the pipelines．In this paper，the
approximate calculation of the safety margin of pipeline shutdown of buried hot oil pipelines is mainly discussed．In the end，a
calculation example is given．
Key words：pipeline；safety margin of shutdown ；hot oil
0 引言
原油长输管道停输后，管内原油温度下降，管道
周围的热力平衡状态被破坏，油温及管道周围温度场
将重新分布。管内原油的黏度随油温下降而升高，当
油温降到一定值后，会给管道的再启动带来极大的困
难，甚至造成凝管事故⋯ 。因此，有必要对输油管道
的停输安全性进行研究。
1 埋地管道安全停输时间计算
1．1 短期停输后管内油温计算
由于土壤的蓄热量及热阻很大，埋地管道在停输
后温降缓慢，可将管内原油的冷却过程视为一系列准
稳定状态，列出d丁时间内的热平衡方程，近似求解。
即忽略管内横截面上温度梯度及轴向温降，按平均油
温计算；管道总传热系数K 为常数；忽略油品特性随
温度变化；外界温度不变；不计保温层的热容量。
假设在dr时间内，管内存油及钢管温降放热量
等于管道内向环境的散热，且总传热系数K 等于稳态
时的 值。在d丁时间内的热平衡方程为
K,rrD( 一To)=一【詈D cyP + 'IT L 2一D )。gp l
(1)
收稿日期：2008—03—07
取6= — KD (2)
。ypy+— 广一。 g
则 UI=一b(T一 ) (3)
对式(3)积分，当 =0时，Z=0时，T=T ．此时在
距起点Z处，油温 可按苏霍夫公式计算：
= To+(71R—To)exp(一 ) (4)
可得距离起点任意距离z处，停输温降 时间后
管内油温的计算式：
= +( 一 )exp(一百KwDI一6 ) (5)
式中： 为距管道起点f处，停输 『时间后的油温，oC；
为周围环境温度，oC；TR为管道起点处开始停输时
的油温，℃；G为油品的质量流量，kg／m ；c为输油平
均温度下的比热容，J／( ·℃)；K为管道稳态工况的
总传热系数，W／(m ·oC)；z为计算点距管道起点的
距离，m； 为停输时间，S；D，D ，D 分别为管道平均直
径、钢管内径、管道外径，m；c 为油的比热容，
J／(kg·cIC)；p 为油的密度，kg／m ；c 为钢材的比热
容，J／(kg·℃)；p 为钢材的密度，kg／m ．
第l期 李小玲等：埋地热油管道安全停输时间近似计算方法 15
式(5)可以计算停输后管道任意截面上平均油温
随时间的变化。文献[3]中列出用该式计算结果与某
输油管道停输24 h的实测油温，两者最大差值约
1．5 oC．式(5)实质上是用稳态的传热系数K代替停
输后的传热系数，按集总热容法推导得出。故停输时
间不长时，由于热阻变化不大，前面所做的假设和简
化比较接近实际。
1．2 安全停输时间计算
热油管道的停输终止温度取决于最低进站温度，
而热油管道的原油最低进站温度应根据管道状况以
安全经济为原则确定，宜高于所输原油凝点3℃_4 J．
由所输原油凝点确定出热油管道的停输终止温度，设
停输终止温度为 ，将其代人式(5)的左边，即
： To+(TR—To)expf—K TrDl—b 1 (6)
、 k；rG ／
令Z=L(站间管道长度)，由式(6)反解出时间7．
即为近似计算所得的埋地管道安全停输时间。
2 计算实例
某埋地管线(沥青防腐)管径(I)426×7 mm，总长
24 km．油品物性为密度957．9 kg／m 、凝点14 cc、比
热容2．2 kJ／(kg·℃)。管道运行参数：出站温度
65℃ ，出站压力1．79 MPa，进站温度49．6℃ ，进站压
力0．48 MPa，土壤温度一10℃ ，流量300 Ill ／h．
根据以上已知数据按照前文所述方法进行计算，
可以得到不同停输时问后管道起终点的温降情况，见
表1。
表1 管道停输后起终点的温降情况 ℃
由于原油的凝点为l4℃ ，取终止停输温度为17
℃ ，即：
T
B
= 17℃ (7)
将式(7)代人式(6)解出安全停输时间为41 h．
参考文献：
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作者简介：李小玲(1982一)，硕士研究生，主要研究方向为油品管道输送。
(上接第3页)失效机制交互作用，提出剩余寿命评价
方法及延寿技术方法，以有效地抑制与降低环烷酸腐
蚀引发的风险。
参考文献：
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作者简介：陈志平(1965一)，教授，主要从事压力容器及管道安全保障
技术与创新研究工作。

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