摘要：輸油管線的法蘭式液位變送器應(yīng)用多年，但經(jīng)常遇到法蘭式液位變送器測(cè)得的漏失距離和現(xiàn)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(nèi)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(jù)不同情況，對(duì)法蘭式液位變送器的內(nèi)置公式進(jìn)行修正，使得法蘭式液位變送器測(cè)得距離和實(shí)際距離相差在百米之內(nèi)，從而找 出提高輸油管線負(fù)壓法法蘭式液位變送器符合率的方法。
一、引言
輸油管線在使用過(guò)程中由于管線腐蝕、人為偷盜破壞、自然災(zāi)害等，都可能造成泄漏，不但給guojia造成經(jīng)濟(jì)損失，泄漏的原油還會(huì)造成環(huán)境污染。輸油管線漏失監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸油管線漏失的報(bào)警裝置，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)管線的漏失情況。目前現(xiàn)場(chǎng)以負(fù)壓法輸油管線法蘭式液位變送器為主，但輸油管線負(fù)壓法法蘭式液位變送器其穩(wěn)定性還存在不足，在實(shí)際工作中，管線發(fā)生漏失距離與法蘭式液位變送器測(cè)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(qiáng)度，同時(shí)還不利于上、中、下游基層站的計(jì)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(jì)量站調(diào)查，對(duì)上百千米的輸油管線徒步距離核實(shí)，并結(jié)合GPS定位的現(xiàn)場(chǎng)勘查，解剖不符合率偏高原因，在輸油管線負(fù)壓法法蘭式液位變送器使用、調(diào)試、維修過(guò)程中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
二、輸油管線負(fù)壓法監(jiān)測(cè)漏失的工作原理
輸油管線用負(fù)壓法監(jiān)測(cè)漏失是根據(jù)管線中輸送單一介質(zhì)時(shí)，負(fù)壓力波傳播速度是恒定的原理。監(jiān)測(cè)負(fù)壓波的原理如圖1所示，在輸油管線兩端各安裝一個(gè)壓力傳感器，一旦管線有漏失，會(huì)在漏失點(diǎn)同時(shí)形成一個(gè)負(fù)壓力波，此負(fù)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(fù)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(jiān)測(cè)漏失點(diǎn)負(fù)壓波到達(dá)shou、末站的時(shí)間，代入負(fù)壓法法蘭式液位變送器計(jì)算機(jī)內(nèi)置管線漏點(diǎn)距離公式即可測(cè)得漏點(diǎn)距shou站距離。
法蘭式液位變送器的內(nèi)置公式是在輸送純?cè)蜖顟B(tài)下的理想化公式，且在出站壓力、出站溫度相對(duì)穩(wěn)定的條件下運(yùn)行 程序的，但現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況要受到許多因素的影響。
三、泄漏監(jiān)測(cè)結(jié)果誤差影響因素溯源及關(guān)注點(diǎn)
1.漏失距離測(cè)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中液體不僅有油，還有游離水及乳化水，管線中的液體非單一性，會(huì)造成壓力傳動(dòng)波的速度發(fā)生變化。現(xiàn)場(chǎng)中測(cè)定純?cè)偷膲毫鞑ニ俣葹?080米/秒，而水的負(fù)壓力波傳播速度為1260米/秒，當(dāng)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(jù)實(shí)驗(yàn)，在某輸油管線輸送油水混合液，負(fù)壓法監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)測(cè)得漏失的平均距離為9.86km，對(duì)照實(shí)際距離卻是12.66km，二者之間差2.8km，誤差高達(dá)28.4%。原因是在輸油管線法蘭式液位變送器中，設(shè)定的負(fù)壓力波傳播速度為固有的定值，這和實(shí)際的負(fù)壓力波傳播速度有所差異，這是造成輸油管線監(jiān)測(cè)漏失距離誤差的主要因素之一。
（2）逆流、順流對(duì)負(fù)壓力波傳播速度的影響。從圖2可以看到，漏失點(diǎn)對(duì)負(fù)壓力波傳播，傳到shou站是逆流而上，而傳到末站是順流而下，管線中原油的負(fù)壓力波在逆流而上時(shí)有阻尼現(xiàn)象，這樣造成原負(fù)壓力波的速度有所減弱：v-v0(其中v0為管線中原油的流速）；而順流而下管線中原油的負(fù)壓力波在管線流速中呈現(xiàn)了增速：v+v0，這樣原來(lái)的公式就不適應(yīng)于實(shí)際情況，管線中原油的流速越快，造成的誤差也就越大。
修正的漏失計(jì)算公式推導(dǎo)：
S＝S1＋S2 ①
圖2逆流、順流對(duì)負(fù)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(fù)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(duì)應(yīng)的負(fù)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(jié)晶現(xiàn)象，對(duì)負(fù)壓力波形成阻尼作用。
油水混合物中礦化度高的水在管線中流動(dòng)，也是影響負(fù)壓力波傳播速度的原因之一，如海水在管線中負(fù)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(duì)負(fù)壓力波傳播有阻尼作用。
2.現(xiàn)場(chǎng)情況影響誤差的關(guān)注點(diǎn)。
（1）在原油集輸管線中彎頭的存在對(duì)原油負(fù)壓力波傳播有影響，一個(gè)90°的彎頭，其流動(dòng)阻力相當(dāng)于10多米通徑管線的流動(dòng)阻力，對(duì)60°、135°彎頭的流動(dòng)阻力，可折算相應(yīng)距離。為了便于施工，管線維修時(shí)進(jìn)行“搭橋”的管線，要在理論計(jì)算上折合成管線距離，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）輸油管線在過(guò)河底穿越時(shí)，不僅有彎頭增加距離而造成管線負(fù)壓力波的傳播距離的變化，而且在河底造成一段管線的溫場(chǎng)發(fā)生的變化，管線溫度局部降低造成管線負(fù)壓力波傳遞速度非均一性。
（3）管線經(jīng)過(guò)道路的露天跨越，同樣也有上述情況的出現(xiàn)，管線增加彎頭數(shù)量越多，而在停輸后再啟輸，啟泵的壓力傳到該處負(fù)壓力波傳播速度要受到影響。
（4）管線保溫防腐層對(duì)負(fù)壓力波傳播影響，其保溫防腐層質(zhì)量好，則形成管線溫場(chǎng)效果就好，反之管線中溫場(chǎng)就差；輸油管線中原油溫度的變化，對(duì)原油輸送負(fù)壓力波的傳播也有一定影響。
（5）在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，管路不可避免混合了少量空氣及溶解氣，這就勢(shì)必改變管線介質(zhì)的彈性模量，從而降低管線系統(tǒng)負(fù)壓力波傳播速度。另外管線本身不是剛性，而是彈性，當(dāng)流體受到壓縮時(shí)，管線就會(huì)發(fā)生膨脹，這也影響了管線負(fù)壓力波傳遞速度。故工作現(xiàn)場(chǎng)輸送混合原油時(shí)，含水原油對(duì)管線介質(zhì)傳播速度以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)———在線測(cè)量為主。
四、針對(duì)檢漏誤差的影響因素所采取的相應(yīng)措施
1.可把自動(dòng)含水儀的測(cè)試結(jié)果和輸油管線
法蘭式液位變送器聯(lián)網(wǎng)，這樣輸油管線介質(zhì)的含水變化可以不斷地修正負(fù)壓力波傳播速度的變化，把輸油流量計(jì)和管線法蘭式液位變送器聯(lián)網(wǎng)，得出輸油管線混液流速，則逆流而上的負(fù)壓力波傳播速度為V混-V0，而順流而下的負(fù)壓力波傳播速度為V混+V0，把這些因素納入公式，進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件編程時(shí)，結(jié)合輸油管線施工狀況、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(shù)修正上。
2.盡量在管線中輸送純?cè)�，如集輸排量未達(dá)標(biāo)，要恒定滲水，以確保原油含水的相對(duì)穩(wěn)定，這樣管線中負(fù)壓力波傳播速度就趨于穩(wěn)定，避免了一條輸油管線中有的管段含水高、有的管段含水低的現(xiàn)象，就能避免管線輸送混合原油的負(fù)壓力波在一管段中速度快，而在另一管段中速度慢的現(xiàn)象。
3.保持輸油出口的相對(duì)恒溫性，以避免溫度的影響造成蠟晶核的產(chǎn)生，從而影響輸油管線負(fù)壓力波傳播速度的變化。
4.排量在非特殊的情況下保持穩(wěn)定，使得原油介質(zhì)流速V0成為一個(gè)固定值，便于漏失測(cè)試儀的準(zhǔn)確測(cè)試。
5.如有中轉(zhuǎn)站可采取短時(shí)的跨站輸油，在中轉(zhuǎn)站內(nèi)進(jìn)行閘門開(kāi)關(guān)模擬漏失試驗(yàn)，即可對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正，使其更接近實(shí)際情況
。6.如無(wú)中轉(zhuǎn)站，可采取在輸油管線的中部附近且交通便利的部位開(kāi)孔裝閘門模擬漏失試驗(yàn)，定期對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正，以獲取#佳負(fù)壓力波傳播速度。
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