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得的漏失距離和現(xiàn)場實(shí)際距離時而誤差很小，時而又 誤差很大的問題。 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，泄漏的原油還會造成環(huán)境污染。輸油管線漏失監(jiān)測系統(tǒng)是實(shí)時監(jiān)測輸油管線漏失的報警裝置，可及時發(fā)現(xiàn)管線的漏失情況。目前現(xiàn)場以負(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)的勞動強(qiáng)度，同時還不利于上、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題，作者通過深入上、中、下游的計(jì)量站調(diào)查，對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、維修過程中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

 

二、輸油管線負(fù)壓法監(jiān)測漏失的工作原理

輸油管線用負(fù)壓法監(jiān)測漏失是根據(jù)管線中輸送單一介質(zhì)時，負(fù)壓力波傳播速度是恒定的原理。監(jiān)測負(fù)壓波的原理如圖1所示，在輸油管線兩端各安裝一個壓力傳感器，一旦管線有漏失，會在漏失點(diǎn)同時形成一個負(fù)壓力波，此負(fù)壓力波同時向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，造成各自的壓力、溫度、排量發(fā)生變化，通過監(jiān)測漏失點(diǎn)負(fù)壓波到達(dá)shou、末站的時間，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(wěn)定的條件下運(yùn)行 程序的，但現(xiàn)場實(shí)際情況要受到許多因素的影響。

 

三、泄漏監(jiān)測結(jié)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，會造成壓力傳動波的速度發(fā)生變化。現(xiàn)場中測定純原油的壓力傳播速度為1080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，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)測計(jì)算機(jī)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(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)測漏失距離誤差的主要因素之一。

（2）逆流、順流對負(fù)壓力波傳播速度的影響。從圖2可以看到，漏失點(diǎn)對負(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，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，蠟晶核對負(fù)壓力波傳播有阻尼作用。

2.現(xiàn)場情況影響誤差的關(guān)注點(diǎn)。

（1）在原油集輸管線中彎頭的存在對原油負(fù)壓力波傳播有影響，一個90°的彎頭，其流動阻力相當(dāng)于10多米通徑管線的流動阻力，對60°、135°彎頭的流動阻力，可折算相應(yīng)距離。為了便于施工，管線維修時進(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”就意味一個搭橋增加了多個彎頭，如圖3~圖5所示。

 

 

（2）輸油管線在過河底穿越時，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，則形成管線溫場效果就好，反之管線中溫場就差；輸油管線中原油溫度的變化，對原油輸送負(fù)壓力波的傳播也有一定影響。

（5）在現(xiàn)場實(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，管線就會發(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)場輸送混合原油時，含水原油對管線介質(zhì)傳播速度以現(xiàn)場實(shí)測———在線測量為主。

 

四、針對檢漏誤差的影響因素所采取的相應(yīng)措施

1.可把自動含水儀的測試結(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，結(jié)合輸油管線施工狀況、停輸原油后再啟泵等情況，五個關(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原油，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成為一個固定值，便于漏失測試儀的準(zhǔn)確測試。

5.如有中轉(zhuǎn)站可采取短時的跨站輸油，在中轉(zhuǎn)站內(nèi)進(jìn)行閘門開關(guān)模擬漏失試驗(yàn)，即可對參數(shù)進(jìn)行修正，使其更接近實(shí)際情況

。6.如無中轉(zhuǎn)站，可采取在輸油管線的中部附近且交通便利的部位開孔裝閘門模擬漏失試驗(yàn)，定期對參數(shù)進(jìn)行修正，以獲取#佳負(fù)壓力波傳播速度。