CN110608368A - 物料长输线的进厂油头切换时间的预测方法及切换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种物料长输线的进厂油头切换时间的预测方法及切换系统，方法包括：获取顶线中的油头的位置，根据油头的位置确定切前行油品的时刻，其中，所述顶线表示物料长输线位于厂内的部分，所述油头为位于前行油品与后行油品之间的混油段；获取顶线中的油品的流量，确定顶线的容积和顶线倍数；其中，所述顶线倍数与所述油头的体积和所述顶线的容积的比值相关；基于所述切前行油品的时刻、所述油品的流量、所述顶线的容积以及顶线倍数，计算切油头的时刻。本发明简化了切油头的操作工艺，缩短了混合阶段的时间。

Description

物料长输线的进厂油头切换时间的预测方法及切换系统

技术领域

本发明涉及管道运行管理技术领域，尤其涉及一种物料长输线的进厂油头的切换时间的预测方法及切换系统。

背景技术

为了满足不同市场的需求，物料长输线(例如成品油管道)基本都采用顺序输送的方式来进行物料的运输。在顺序输送过程中，由于存在对流传递和扩散传递的作用，因此不同批次、不同型号的物料会在管线内混油从而形成油头。可见，混油是物料长输线运输过程中必然出现的工艺过程。

由于当两种性质不同的油品顺序输送互相掺混以后，这种混油就失去了直接使用价值，因此，能否对混油段(也称为油头)进行妥当处理，会直接影响到输送物料的质量及物料长输线的运行成本。

国内外对混油的处理方法一般有两种：一种是就近送回炼厂重新加工，另一种是掺混油供用户使用或降级处理。对混油的处理是顺序输送成品油管道以及油品储存的重要生产环节，也是降低管道输送成本、提高管输经济效益的重要影响因素。不论采取哪种处理方法，首先都要将油头收集起来。

对于例如汽油-柴油的混油，国内一般采用三段式切，将混油按比例切为三段。将能够掺入前后两种纯净油品罐内的混油切入两种纯净油品的储罐内，将中间段作为待处理的混油段(油头)送入混合油品罐。

为了尽量减少混油对纯净油品的干扰，切割比例的确定较为保守，因此切割的混油量较大。如某成品油管道全长1858km，全年汽油-柴油油头的总混油量可达到40000m³以上。即使是仅300km的管线，全年总混油量也可达到3000m³以上。处理汽油-柴油界面的混油使管线末站的压力过大，而由此造成的经济损失也不容忽视。

长期以来，油头切换(前行油品切换到后行油品，或称为A种油切换到B种油)的时刻，及切割量多依靠于操作人员的实践经验来控制。例如通过使充气皮球到达调节阀以卡住调节阀的方式来实现。然而充气皮球的取、放均相对繁琐，且取、放时机的判断主要依赖操作人员的经验，因此造成了混油量过大等技术问题。

因此，亟需一种能够准确预测油头的切换时间的方法及系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种物料长输线的进厂油头切换时间的预测方法，包括以下步骤：

S100，获取顶线中的油头的位置，根据油头的位置确定切割前行油品的时刻，其中，所述顶线表示物料长输线位于厂内的部分；所述油头为位于前行油品与后行油品之间的混油段；

S200，获取顶线中的油品的流量，确定顶线的容积和顶线倍数；其中，所述顶线倍数与所述油头的体积和所述顶线的容积的比值相关；

S300，基于所述切前行油品的时刻、所述油品的流量、所述顶线的容积以及顶线倍数，计算切油头的时刻并将该时刻作为所述进厂油头切换时间。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S200，通过以下步骤确定顶线倍数：

根据预设规则设置顶线倍数的取值范围，其中，所述取值范围包括大于0小于1的第一部分区间和大于等于1的第二部分区间；

判断前行油品和后行油品的品质：

若前行油品的品质优于后行油品的品质，则在第一部分区间内设置顶线倍数的值；

若后行油品的品质优于前行油品的品质，则在第二部分区间内设置顶线倍数的值。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S100中，切前行油品的时刻为油头到达厂内罐区的时刻。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S300包括以下步骤：

基于顶线的容积和油品的流量计算油头在顶线中运行的时间；

基于油头在顶线中运行的时间和顶线倍数确定切油头的时刻与切前行油品的时刻之间的时间差；

根据所述时间差和已知的所述切前行油品的时刻确定所述切油头的时刻。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S300中，根据下式确定切油头的时刻：

t_c＝t₀+n(V/v)

其中，t_c表示切油头的时刻，t₀表示切前行油品的时刻，n表示顶线倍数，V表表示顶线的容积，v表表示油品的流量，V/v表示油头在顶线中运行的时间。

本发明还提供了一种物料长输线的进厂油头切换方法，包括以下步骤：

根据上述中任一项所述的预测方法预测切油头的时刻，并且，

在所述切前行油品的时刻，将所述顶线连接至混合油品罐；

在所述切油头的时刻，将所述顶线连接至后行油品罐。

本发明还提供了一种存储介质，其中存储有程序，所述程序在被处理器执行时实现如上述的预测方法。

本发明还提供了一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序在被所述处理器执行时实现如上述的预测方法。

本发明还提供了一种物料长输线的进厂油头切换系统，其特征在于，包括：

位置监测装置，用于监测顶线中的油头的位置；

流量监测装置，用于监测顶线中的油品的流量；

计算机设备，其连接所述位置监测装置和流量监测装置，包括处理器和存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序在被所述处理器执行时实现如上述预测方法，并在切前行油品的时刻输出切前行油品的控制指令以及在切油头的时刻输出切油头的控制指令；

执行装置，其与所述计算机设备连接，用于根据切前行油品的控制指令来切前行油品和根据切油头的控制指令来切油头。

根据本发明的一个实施例，所述执行装置设置成，在接到切前行油品的控制指令时，将所述顶线连接至混合油品罐，以及接到切油头的控制指令时，将所述顶线连接至后行油品罐。

与现有技术相比，本发明具有如下优点或有益效果：

本发明公开了一种根据管道参数、油品特性等因素计算预测前行油品A和后行油品B的两个切换时刻，给出相应的处置方案，并据此对油头切换过程进行优化的预测方法和切换系统。本发明简化了切油头的操作工艺，缩短了混合阶段的时间，为操作人员切换油头提供了切油头的参考依据。

附图说明

通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本发明的技术方案，其中所包括的附图是：

图1示出了物料长输线中的三段式混油模型；

图2示出了物料长输线的架构图；

图3示出了本发明的实施例一的物料长输线进厂油头的切换时间的切换系统的结构框图；

图4示出了本发明实施例二的物料长输线进厂油头的切换时间的预测方法的流程图；

图5示出了本发明实施例二的通过密度监测油头的密度变化曲线；

图6示出了本发明实施例三的物料长输线进厂油头的切换时间的计算机设备的操作界面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图以及实施例来详细说明本发明的实施方案，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程进行充分理解并能够据以实施。

图1示出了物料长输线内的混油模型。

如图1所示，本发明采用三段式的混油模型，将物料长输线内的物料分为三部分。当物料为油品时，分别将其称为：前行油品A、油头AB和后行油品B。

图2示出了物料长输线的架构图。

如图2所示，本发明的物料长输线分为厂外部分与厂内部分，X₁表示厂内与场外的分割点，厂内部分(X₁至X₂)有时候也称为顶线。

在顶线上可设置有油头位置监测装置、流量监测装置以及执行装置，执行装置例如可设置于X₂处。顶线的末端通过执行装置连接至三个并列的储油罐G，分别为前行油品罐G₁、混合油品罐G₂以及后行油品罐G₃。三个储油罐G分别用于存储前行油品A、油头AB以及后行油品B。此外，三个储油罐也可以部分或者全部替换为相应的下游处理装置，以便于直接对相应的油品进行处理。

本发明要求使前行油品A进入前行油品罐G₁中；使油头AB进入混合油品罐G₂中；使后行油品B进入后行油品罐G₃中。

由于前行油品A、油头AB以及后行油品B顺序地分布于物料长输线内，因此只要能够准确地判断油头AB的位置并计算出油头AB的长度，即可确定调整X₂处的执行装置的时间，以使顶线(即物料长输线位于厂内X₁至X₂的部分)与对应的储油罐G连接，从而分别将前行油品A、油头AB以及后行油品B输送至前行油品罐G₁、混合油品罐G₂以及后行油品罐G₃。

需要说明的是，如图1所示，由于前行油品A和后行油品B混油所形成的油头AB并不是一个规则的柱体，因此对前行油品A和油头AB进行切时，形成的前行油品A中会包含一小部分后行油品B，形成的后行油品B中可能也会包含一小部分前行油品A，这是油品切割时不可避免的现象。但是，由于在前行油品A/后行油品B中混入极少量的后行油品B/前行油品A并不会对前行油品A/后行油品B的品质产生显著影响，因此上述切割产生的少许混油是可以容忍的。

实施例一

图3示出了本发明的实施例一的物料长输线进厂油头的切换时间的切换系统的结构框图。

如图3所示，本发明的切换系统包括：监测装置1、处理装置2、执行装置3以及交互装置4。

监测装置1、执行装置3以及交互装置4分别与处理装置2连接。所述连接是指，在装置与装置之间有信号的发送与接收，而不是指装置和装置之间必须要有机械的连接。

在本实施例中，监测装置1包括用于确定油头AB的位置的位置监测装置11以及用于确定物料(包括前行油品A、油头AB以及后行油品B)的流量v的流量监测装置12。需要指出的是，虽然监测装置1包括位置监测装置11和流量监测装置12，但是本发明并不要求位置监测装置11和流量监测装置12处于同一位置。

具体的，可采取至少一种技术手段确定油头的进厂时刻t₀。例如，密度计监测装置、超声波监测装置或者光学监测装置等。

1)对于密度计监测装置，通过密度计监测油头AB的位置。密度计监测装置可选为浮筒式监测装置或者振动式监测装置。

若密度计监测装置为浮筒式监测装置，则在浮筒式监测装置中，需要对管线内的油品进行取样，使油样连续地流入一个平衡的计量箱。随着油样密度的增加或者减少，浮筒即会下沉或者上升。即，浮筒的位置与油品密度成比例。

若密度计监测装置为振动式监测装置，则在振动式监测装置中，通过振动物体的简谐运动结合牛顿第二定律，对油品密度进行推理测量。具体而言，使一定质量的油品与一弹性物体作用，以该使弹性物体产生简谐运动。由于简谐运动的周期与油品有关，因此通过测量该简谐运动的周期就能够监测油品的密度。

如图2所示，在物料长输线的X₂处，设置一个密度监测装置，通过监测物料长输线中的油品的密度，以确定油头AB的位置，就能够确定油头AB是否到达厂内罐区X₂处。

2)对于超声波监测装置，利用超声波来监测油头AB的位置。

在一定温度下，油品的密度越大，超声波在油品中的传播速度就越快。利用超声波监测油品密度，就是根据超声波在不同密度的油品中的传播速度不同的特性，在物料长输线(有时候也简称为，管道)的沿线安装超声波监测仪表。通过连续测量超声波通过管道的时间，确定管道内油品的密度，从而监测出油品密度突变的位置，即可确定为油头的位置。

3)还可以利用记号监测或者光学监测的技术手段，来监测油头AB的位置。

在本实施例中，可利用例如靶式流量计、差压式流量计、浮子流量计或者容积式流量计对物料的流量v进行监测。

1)靶式流量计是基于力学原理的一种流量计。新型的靶式流量计的力转换器采用应变式力转换器，新型的靶式流量计还把微电子技术和计算机技术应用到信号转换器和显示部分，因而具有一系列优点。

2)差压式流量计是根据安装于管道中流量监测件与流体相互作用产生的差压，从而通过已知的流体条件和监测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。

差压式流量计由一次装置(监测件)和二次装置(差压转换器和流量显示仪表)组成。通常以监测件的形式对差压式流量计分类，如孔板流量计、文丘里流量计、均速管流量计、皮托管原理式-毕托巴流量计等。

3)浮子流量计，又称转子流量计、金属转子流量计或者成丰玻璃转子流量计，是变面积式流量计的一种。在一根由下向上扩大的垂直锥管中，圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的，从而使浮子可以在锥管内自由地上升和下降。

就应用范围而言，浮子流量计是仅次于差压式流量计的一类流量计，特别在小、微流量方面有举足轻重的作用。

4)容积式流量计，又称定排量流量计，简称PD流量计，是精度最高的一类流量仪表。容积式流量计利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据测量室逐次重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流体体积总量。容积式流量计具有计量精度高、安装管道条件对计量精度没有影响、可用于高粘度液体的测量以及范围度宽的显著优点。

本发明并不对流量计的具体种类加以限定，只要该流量计能够监测出顶线中的物料的流量v即可。

在本实施例中，处理装置2作为本发明的预测系统的控制中枢，对来自监测装置1和交互装置4的信息进行处理，并向交互装置4和执行装置3发送信息。

具体的，处理装置2例如是集控中心的服务器、台式电脑或者笔记本电脑或者是等手机等计算机设备，其包括对数据进行处理的数据处理模块、对数据进行存储的数据存储模块以及与其他装置进行数据通信的数据收发模块。

在本实施例中，执行装置3是阀门，其设置于如图2所示的X₂处，用于控制顶线与哪一个储油罐G连接。

具体的，执行装置3可以是闸阀、截止阀、蝶阀或者球阀中的一种。

1)闸阀(也称为闸板阀)，是一种广泛使用的阀门。闸阀的闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整一致、相互贴合，可阻止介质流过。闸阀还可依靠顶模、弹簧或闸板的模形，来增强密封效果。闸阀在管路中主要起切断作用。

闸阀的优点是：流体阻力小、启闭省劲、没有方向性，因此可以在介质双向流动的情况下使用。闸阀全开时密封面不易冲蚀、结构长度短，因此闸阀不仅适合做小阀门，还适合做大阀门。

2)截止阀是使用最广泛的一种阀门。截止阀在开闭过程中的密封面之间摩擦力小，因此截止阀具有耐用、开启高度不大、制造容易、维修方便的优点。

截止阀只允许介质单向流动，因此截止阀在安装时有方向性。

3)蝶阀的关键性部件好似蝴蝶迎风，可自由回旋。蝶阀具有轻巧的特点，比其他阀门要节省材料。蝶阀结构简单、开闭迅速，因此在切断和节流时都能用。蝶阀的流体阻力小、操作省力。蝶阀可以做成很大口径。

4)球阀是靠旋转球体来使阀门畅通或闭塞的。球阀具有开关轻便、密封可靠、结构简单、维修方便以及体积小的特点，因此球阀可以做成很大口径。

其中，若利用电动快速球阀对油罐进行切换，则每次切换可在数秒内完成。

本发明并不对执行装置3的具体种类加以限定，只要该执行装置3能够将顶线切换到对应的储油罐G即可。例如，从前行油品罐G₁切换到混合油品罐G₂，或者从混合油品罐G₂切换到后行油品罐G₃。

在本实施例中，交互装置4作为本发明的预测系统的人机交互界面，与处理装置2连接，向操作人员反馈本发明的预测系统的信息，并接受操作人员的指令。

在本实施例中，交互装置4可作为处理装置2的一部分而被集成于处理装置2中。

实施例二

图4示出了本发明实施例二的物料长输线进厂油头的切换时间的预测方法的流程图。

如图4所示，该预测方法主要包括以下步骤：

S100，获取顶线中的油头AB的位置，根据油头AB的位置确定切前行油品A的时刻t₀，其中，所述顶线表示物料长输线位于厂内的部分；所述油头AB为位于前行油品A与后行油品B之间的混油段AB；

S200，获取顶线中的油品的流量v，确定顶线的容积V和顶线倍数n；其中，所述顶线倍数n与所述油头的体积和所述顶线的容积V的比值相关；

S300，基于所述切前行油品的时刻t₀、所述油品的流量v、所述顶线的容积V以及顶线倍数n，计算切油头的时刻t_c，并将该时刻t_c作为所述进厂油头切换时间。

在本实施例中，步骤S100的目的在于确定油头AB到达厂内罐区X₂位置的时刻，并将此时刻作为切前行油品的时刻t₀。本实施例采取至少一种技术手段确定切前行油品的时刻t₀。

具体的，在步骤S100中，首先通过监测装置1对物料长输线进行监测，并将监测信息传输至处理装置2，以由处理装置2确定切前行油品的时刻t₀。在确定了切前行油品A的时刻t₀之后，处理装置2向执行装置3发送指令，以使执行装置3将顶线(物料长输线)从前行油品罐G₁切换至混合油品罐G₂。

也可以通过监测装置1对物料长输线进行监测，并由监测装置1判断油头AB是否到达厂内罐区X₂处。若油头AB已到达厂内罐区X₂处，则监测装置1向处理装置2发送油头AB到达X₂处的信息，从而使处理装置2控制执行装置3将顶线(物料长输线)从前行油品罐G₁切换至混合油品罐G₂。

具体的，1)可通过密度计监测物料长输线中的油头AB的位置。通过密度计监测油头AB的方法包括浮筒式监测方法和振动式监测方法。

在浮筒式监测方法中，对管线内的油品进行取样，使油样连续地流入一个平衡的计量箱。随着油样密度的增加或者减少，浮筒即会下沉或者上升。即，浮筒的位置与油品密度成比例。

在振动式监测方法中，以振动物体的简谐运动结合牛顿第二定律，对油品密度进行推理测量。使一定质量的油品与一弹性物体作用，使其产生简谐运动。由于简谐运动的周期与油品有关，因此通过测量该简谐运动的周期即可监测油品的密度。

可在物料长输线的X₂处，设置一个密度监测装置，通过监测物料长输线中的油品的密度，以确定油头AB的位置，就能够确定油头AB是否到达厂内罐区X₂处。

如图5所示，在22:50时，物料长输线中的油品的密度开始突然变化，因此可确定：在22:50时，油头AB到达了厂内罐区X₂处。

用于监测上述密度变化的技术手段可以是设置阈值、计算平均值或者计算方差等任何技术手段。本发明并不对监测上述密度突变的技术手段进行限定。

2)可利用超声波的技术手段，来监测油头AB的位置。

在一定温度下，油品的密度越大，超声波在油品中的传播速度就越快。利用超声波监测油品密度，就是根据超声波在不同密度的油品中的传播速度不同的特性，在物料长输线(有时候也称为，管道)的沿线安装超声波监测仪表。通过连续测量超声波通管道的时间，确定管道内油品的密度。从而监测出油品密度突变的位置，即可确定为油头的位置。

3)还可以利用记号监测或者光学监测的技术手段，来监测油头AB的位置。

在本实施例中，步骤S200为，获取顶线中的油品的流量v，确定顶线的容积V和顶线倍数n；其中，所述顶线倍数n与所述油头的体积和所述顶线的容积V的比值相关。

具体的，油品流量v可由监测装置1中的流量计12得到；顶线编号#由操作员通过交互装置4和处理装置2选定；其中，当操作人员选定顶线编号#之后，处理装置2能够根据顶线编号#确定该顶线的容积V、直径d等参数；顶线的容积V和油品的流量v还可以通过传感器自动地获取。

在本实施例的步骤S200中，通过以下步骤确定顶线倍数n：

根据预设规则设置顶线倍数n的取值范围[n_min，n_max]，其中，n_min＜1＜n_max，其中，取值范围包括大于0小于1的第一部分区间[n_min，1)和大于等于1的第二部分区间[1，n_max]；

判断前行油品和后行油品的品质：

若前行油品的品质优于后行油品的品质，则在第一部分区间[n_min，1)内设置顶线倍数n的值；

若后行油品的品质优于前行油品的品质，则在第二部分区间[1，n_max]内设置顶线倍数n的值。

其中，顶线倍数n的取值范围[n_min，n_max]，可由如下预设规则确定。

根据企业近年来的生产运行数据，给出长输线管路油品切换过程中，混油长度计算可按以下计算式计算：

C＝11.75ξd^0.5L^0.5Re^-0.1

式中，C为油头的混油长度，其单位为m；ξ为修正系数，取0.9～0.95；d为顶线的内径，其单位为m；L为顶线的长度，其单位为m，Re为雷诺数，Re＝ρvd/η，其中，ρ为物料的密度，v为物料的流速，η为物料的黏性系数，其与油品流态有关。

由于油品流态是影响混油的重要因素，因此对于特定的管道，上式可简化为只与雷诺数Re相关的切油头计算式C＝NξRe^-0.1，其中，N＝11.75d^0.5L^0.5。

在此基础上，由于每一次混油都有一个混油长度C。将混油长度C与顶线长度L相比，即可得到该顶线的一个顶线倍数n_i，也可以将混油段的体积V_C与顶线的容积V相比，即可得到该顶线的一个顶线倍数n_i。将每一次混油得到的的n_i作为元素，以形成顶线倍数n的集合。通过该集合的最小值n_min和最大值n_max即可确定顶线倍数n的取值范围[n_min，n_max]。

在本实施例的S300中，基于所述切前行油品的时刻t₀、所述油品的流量v、所述顶线的容积V以及顶线倍数n，计算切油头的时刻t_c，并将该时刻t_c作为所述进厂油头切换时间。

在本实施例的S300中，基于顶线的容积V和油品的流量v计算油头AB在顶线中运行的时间V/v；

基于油头AB在顶线中运行的时间V/v和顶线倍数n确定切油头的时刻t_c与切前行油品的时刻t₀之间的时间差；

根据所述时间差和已知的所述切前行油品的时刻t₀确定所述切油头的时刻t_c。

在本实施例中，根据下式确定切油头的时刻：

t_c＝t₀+n(V/v)

其中，t_c表示切油头的时刻，t₀表示切前行油品的时刻，n表示顶线倍数，V表示顶线的容积，v表示油品的流量，V/v表示油头在顶线中运行的时间。

具体的，操作人员根据实际工况、调度计划以及指令下达的实际需求来确定油头切换量V_C，进而确定油头切换时刻t_c，其中，油头的切换量V_C由下式确定。

V_C＝V×n

式中，V_C为油头切换量，其单位为m³；V为顶线的容积；n为顶线倍数。

在上式的基础上，结合下式，即可确定油头切换时刻t_c。

t_c＝V_C/(V_L/(t₁-t₀))+t₀

其中，t_c为油头切换时刻，t₁为物料在顶线中运行的时间；t₀为切油头时刻。

将上述两个计算式合并，可得以下计算式：

t_c＝t₀+n(t_l-t₀)

其中，t_l-t₀表示油头在顶线中运行的时间，在本实施例中，可以令

由此，可由下式确定切油头AB的时刻t_c：

t_c＝t₀+n(V/v)

其中，t_c表示切油头AB的时刻，t₀表示切前行油品A的时刻，n表示顶线倍数，V表示顶线的容积，v表示油品的流量，V/v表示油头AB的某个位置(例如质点)在顶线中运行的时间。

在本实施例中，在切油头的时刻t_c，将所述顶线连接至后行油品罐G₃。

具体的，基于油头切换时刻t_c为罐区收储安排和下游装置提供处置方案。基于油头切换时刻t_c，油头预测处置建议配置如下：

在此基础之上，调度人员根据自动生成的处置方案建议，对于自动生成的调度指令进行编辑、修改，也可直接发布。对形成的指令进行自动分解。

油头预测调度指令配置如下：

其中，XX为系统自动获取。

在本实施例中，公开了一种存储介质，其中存储有程序，所述程序在被处理器执行时实现如上所述的预测方法。

在本实施例中，公开了一种计算机设备，包括处理器和存储介质，存储介质存储有程序，所述程序在被所述处理器执行时实现如上所述的预测方法。

实施例三

本发明提出了一种预测系统，基于油头运行规则及预测算法，构建长输线油头预测模型，预估切油头位置，预测油头到达时间和切换时间，实现长输线输送油种精确切换，为罐区收储安排和下游装置加工方案提供依据，以确保生产的安全稳定长周期运行。

一般的，在长输线输送油品的过程中，所具备的数据应包括：首站出站质量流量计读数、油品出站温度、出站处地温、切换后油品密度、下游油库(或装置)进站质量流量计读数、进站油品温度、进站处地温等主要参数。

由此描述一种物料长输线进厂油头智能预测的实现方法包括以下步骤：

步骤1.获取切换油品时，管道及油品参数相关基础数据

利用质量流量计获取长输送管道的油品输送流量，利用温度传感器获取油品出站的温度；管道内油品体积量按如下公式计算：

V₂₀＝V_t(1-f(t-20))

式中，V₂₀——油品在20℃时的体积，m³；

V_t——流量计测得的体积，m³；

f——油品的体积温度系数(见GB1885-1998)，1/℃；

t——通过流量计的油品温度，℃。

步骤2.预测油头位置；

实际操作中，以长输线油品进入下游油库(或装置)进站内密度计的在线密度为参照值进行油品切换。

在已知首站输送油品的标准密度，以及下游油库(或装置)站内密度计处油温的情况下，该处油温下的密度ρ可按如下公式进行换算；

ρ＝ρ₂₀-γ(t-20)

式中，γ——温度系数(见GB1885—1998)，1/℃；

ρ——t℃时的密度，t/m³；

ρ₂₀——20℃时的密度，t/m³；

t——下游油库(或装置)站内密度计处油温，℃。

每批次油品输送过程中，需将首站输油的标准密度换算成在所测油温下，下游油库(或装置)站内密度计处的密度ρ_t。当ρ_t＜ρ时或ρ_t＞ρ时(密度计运行曲线会发生瞬间变化，说明到达油头位置，应该进行油头切换，使其进入切油头罐。ρ_t＝ρ时，说明合格油品到达，应该进行油品切，使其进入下游相应油库(或装置)。

步骤3.确定油品运行中切油头量

1)根据企业近年来的生产运行数据，给出长输线管路油品切换过程中，混油长度计算可按以下经验式计算：

C＝11.75ξd^0.5L^0.5Re^-0.1

式中，C——混油长度，m；

ξ——修正系数，取0.9～0.95；

d——管道内径，m；

L——管道长度，m。

Re——雷诺数。

由于油品流态是影响混油的重要因素，对于特定的管道，该公式可简化为只与雷诺数Re相关的切油头量经验式(Re＝ρvd/η)。即，C＝NξRe^-0.1。

2)在此基础上，根据全厂实际工况，调度计划及指令下达的实际需求，规定：

V_C＝V_L×n

式中，V_C——切油头量，m³；

V_L——顶线量，即管内容积；

n——顶线倍数。

切油头量＝顶线量×顶线倍数n。一般地，若前行油品品质更高，顶线倍数＜1；若前行油品品质较差，顶线倍数＞1。

步骤4.确定切油头时间方案

选择长输线管道名称，调度人员根据上文所述步骤填入顶线倍数及切换后油品密度，顶线量C会自动显示。现场操作人员会根据在付油品品质进行多次实操，以验证切油头方案的实际应用效果由此，我们给出切油头时间的计算公式：

t_C＝V_C/(V_L/(t_L-t₀))+t₀

式中，t_C——切油头时间；

t_L——顶线量到达时间；

t₀——起始时间。

步骤5.基于切油头时间为罐区收储安排和下游装置提供处置方案

基于步骤4.确认的切油头时间，油头预测处置建议配置如下：

步骤6.调度人员根据自动生成的处置方案建议，对于自动生成的调度指令进行编辑、修改，也可直接发布。对形成的指令进行自动分解。

油头预测调度指令配置如下：

其中，XX为系统自动获取。

某厂共有3条原油长输线进厂，以1#长输管线A油品、B油品切换过程为例，获取近年来n次切换油品和油头切操作数据，见下表：

某厂1#A长输管线油品切换时段生产操作数据

根据生产运行数据，某厂1#顶线的混油长度C的计算可按如下经验式标定：

C＝2738.87ξRe^-0.1

采用经验式的计算值与实际工况中所得混油长度基本吻合，见下表：

某厂1#A长输管线各批次界面实际混油长度

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。显然，本发明不限于以上实施例，还可以存在许多变形。凡是本领域的普通技术人员能以本发明公开的内容直接导出或是联想到的所有变形均应被认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种物料长输线的进厂油头切换时间的预测方法，包括以下步骤：

S100，获取顶线中的油头的位置，根据油头的位置确定切割前行油品的时刻，其中，所述顶线表示物料长输线位于厂内的部分；所述油头为位于前行油品与后行油品之间的混油段；

S200，获取顶线中的油品的流量，确定顶线的容积和顶线倍数；其中，所述顶线倍数与所述油头的体积和所述顶线的容积的比值相关；

S300，基于所述切前行油品的时刻、所述油品的流量、所述顶线的容积以及顶线倍数，计算切油头的时刻并将该时刻作为所述进厂油头切换时间。

2.根据权利要求1所述的物料长输线的进厂油头切换时间的预测方法，其特征在于，所述步骤S200，通过以下步骤确定顶线倍数：

根据预设规则设置顶线倍数的取值范围，其中，所述取值范围包括小于1的第一部分区间和大于等于1的第二部分区间；

判断前行油品和后行油品的品质：

若前行油品的品质优于后行油品的品质，则在第一部分区间内设置顶线倍数的值；

若后行油品的品质优于前行油品的品质，则在第二部分区间内设置顶线倍数的值。

3.根据权利要求1所述的物料长输线的进厂油头切换时间的预测方法，其特征在于，所述步骤S100中，切前行油品的时刻为油头到达厂内罐区的时刻。

4.根据权利要求1所述的物料长输线的进厂油头切换时间的预测方法，其特征在于，所述步骤S300包括以下步骤：

基于顶线的容积和油品的流量计算油头在顶线中运行的时间；

基于油头在顶线中运行的时间和顶线倍数确定切油头的时刻与切前行油品的时刻之间的时间差；

根据所述时间差和所述切前行油品的时刻确定所述切油头的时刻。

5.根据权利要求1所述的物料长输线的进厂油头切换时间的预测方法，其特征在于，所述步骤S300中，根据下式确定切油头的时刻：

t_c＝t₀+n(V/v)

其中，t_c表示切油头的时刻，t₀表示切前行油品的时刻，n表示顶线倍数，V表示顶线的容积，v表示油品的流量，V/v表示油头在顶线中运行的时间。

6.一种物料长输线的进厂油头切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据权利要求1至5中任一项所述的预测方法预测切油头的时刻，并且，

在切前行油品的时刻，将顶线连接至混合油品罐；

在切油头的时刻，将顶线连接至后行油品罐。

7.一种存储介质，其中存储有程序，所述程序在被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的预测方法。

8.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序在被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的预测方法。

9.一种物料长输线的进厂油头切换系统，其特征在于，包括：

位置监测装置，用于监测顶线中的油头的位置；

流量监测装置，用于监测顶线中的油品的流量；

计算机设备，其连接所述位置监测装置和流量监测装置，包括处理器和存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序在被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的预测方法，并在切前行油品的时刻输出切前行油品的控制指令以及在切油头的时刻输出切油头的控制指令；

执行装置，其与所述计算机设备连接，用于根据切前行油品的控制指令来切前行油品和根据切油头的控制指令来切油头。

10.如权利要求9所述的切换系统，其特征在于：

所述执行装置设置成，在接到切前行油品的控制指令时，将所述顶线连接至混合油品罐，以及接到切油头的控制指令时，将所述顶线连接至后行油品罐。