CN112984383B - 成品油管道输油方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种成品油管道输油方法及系统，涉及油液运输技术领域。该方法中，调高正在输油的第一支线管道上的支线压力调节阀的压力至第一阈值压力。关闭第一支线管道上的中间开关阀的同时开启第二支线管道上的中间开关阀。在第一支线管道上的中间开关阀的阀门行程时间内，调节干线泵站的输出油压至待输油压力，同时开启第二支线管道上的支线开关阀。关闭第一支线管道上的支线开关阀。关闭第一支线管道的同时完成了对第二支线管道的开启，调节干线泵站的输出油压也是在第一支线管道上的中间开关阀的阀门行程时间内，切换输油管道所需要花费时间较少，提高了切换输油管道的效率。

Description

成品油管道输油方法及系统

技术领域

本公开涉及油液运输技术领域，特别涉及一种成品油管道输油方法及系统。

背景技术

成品油管道输油系统用于将炼油厂的成品油运输至各地区进行供油，成品油管道输油系统中的泵站抽取炼油厂的成品油至成品油输送管道内，再通过成品油输送管道将油液输送至各地区。为便于成品油输送管道的敷设与运输成品油，成品油输送管道通常包括干线管道与多个支线管道，干线管道一端连通炼油厂，干线管道的另一端连通多个支线管道的一端，多个支线管道的另一端连通需要供油的不同地区油库或设备。干线管道与每条支线管道之间均会设置中间开关阀，支线管道与需要供油的地区油库或设备之间会设置支线开关阀。

在具有支线管道的成品油管道输油系统中，如果要切换用于输油的支线管道，需要将正在输油的支线管道与干线管道之间的中间开关阀及正在输油的支线管道上的支线开关阀关闭，再调整炼油厂泵站的输油油压。调整完炼油厂泵站的输油油压后，将另一条支线管道与干线管道之间的中间开关阀及另一条支线管道上的支线开关阀打开，另一条支线管道进行输油。这种输油的方式中，正在输油的支线管道的完全闭合与另一条支线管道的完全开启之间会存在较大的时间差，输油的支线管道的切换的时间较长，切换输油管道的效率较低。

发明内容

本公开实施例提供了一种成品油管道输油方法及系统，能够减小切换输油的支线管道时所需要花费的时间，切换输油管道的效率较低。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种成品油管道输油方法，应用于成品油管道输油装置，所述成品油管道输油装置包括干线泵站、干线管道与多个支线单元，所述干线泵站与所述干线管道的一端连通，所述干线管道的另一端与多个所述支线单元连通，

每个所述支线单元均包括支线管道、中间开关阀、支线压力调节阀与支线开关阀，所述支线管道一端与所述干线管道连通，所述中间开关阀、所述支线压力调节阀与所述支线开关阀依次设置在所述支线管道上，且所述支线开关阀位于所述支线管道的另一端；

所述成品油管道输油方法包括：

调高第一支线管道上的支线压力调节阀的压力至第一阈值压力，所述第一支线管道为当前正在输油的支线管道；

关闭所述第一支线管道上的中间开关阀，同时开启第二支线管道上的中间开关阀，所述第二支线管道为待切换输油的支线管道；

在所述第一支线管道上的中间开关阀的阀门行程时间内，调节所述干线泵站的输出油压至待输油压力，所述待输油压力根据所述第二支线管道的需求输出压力确定，同时开启所述第二支线管道上的支线开关阀；

关闭所述第一支线管道上的支线开关阀。

可选地，所述第一支线管道上的中间开关阀完全闭合的瞬时，与所述第一支线管道上的支线开关阀完全闭合的瞬时之间的间隔时长，小于减压压力波的传输时间，

所述减压压力波为所述第一支线管道上的中间开关阀完全闭合在所述第一支线管道内产生的压力波，所述传输时间为所述减压压力波由所述第一支线管道上的中间开关阀传递至所述第一支线管道上的支线开关阀的时间。

可选地，所述成品油管道输油方法还包括：

根据如下公式确定减压压力波的传输时间，

其中，t为减压压力波传输时间；L_wd为第一支线管道上的中间开关阀与第一支线管道上的支线开关阀之间的管道的长度；a为减压压力波的波速。

可选地，所述第一支线管道上的支线压力调节阀的压力提高至第一阈值压力的瞬时与所述第一支线管道上的中间开关阀完全闭合的瞬时之间的间隔时长，小于所述第一支线管道上的支线压力调节阀因压力提高在所述第一支线管道内产生的增压压力波的传输时间，

所述增压压力波的传输时间为所述增压压力波由所述第一支线管道上的支线压力调节阀传递至所述第一支线管道上的中间开关阀的时间。

可选地，所述第一支线管道上的中间开关阀完全闭合的瞬时，与所述第二支线管道上的支线开关阀开始开启的瞬时之间的间隔时长，小于中间压力波的传输时间，

所述中间压力波为所述第一支线管道上的中间开关阀完全闭合与所述第二支线管道上的中间开关阀完全开启在所述第二支线管道内共同产生的压力波，所述传输时间为所述中间压力波由所述第二支线管道的中间开关阀传递至所述第二支线管道的支线开关阀的时间。

可选地，所述待输油压力根据以下公式确定：

P＝[fLQ^2-m+(Z_Z-Z_Q)+Nh_m+(P_i/ρg)-N(A-BQ^2-m)]ρg；

其中，P为干线泵站的待输油压力；f为成品油在单位流量下的水力坡降；L为干线管道的长度及第二支线管道的长度之和；Q^2-m为全线管道中的工作流量；Z_Z、Z_Q分别为干线管道的起点的高程及第二支线管道的终点高程；N为干线泵站与第二支线管道的另一端之间的泵站数；h_m为每个泵站的站内损失；P_i为第二支线管道的需求输出压力；A、B为常系数；ρ为成品油的密度；g为重力加速度。

可选地，所述成品油管道输油方法还包括：

调高第一支线管道上的支线压力调节阀的压力至第一阈值压力的同时，调高所述第二支线管道上的支线压力调节阀的压力至第二阈值压力。

可选地，所述成品油管道输油方法还包括：

使用密度检测仪检测所述第二支线管道流出的成品油的密度，将密度检测不合格的成品油存放至备用罐内直至所述第二支线管道流出的成品油的密度合格；

使所述第二支线管道流出的成品油为工作设备供油。

本公开实施例提供了一种成品油管道输油系统，所述成品油管道输油系统包括成品油管道输油装置与控制器：

所述成品油管道输油装置包括干线泵站、干线管道与多个支线单元，所述干线泵站与所述干线管道的一端连通，所述干线管道的另一端与多个所述支线单元连通，

每个所述支线单元均包括支线管道、中间开关阀、支线压力调节阀与支线开关阀，所述支线管道一端与所述干线管道连通，所述中间开关阀、所述支线压力调节阀与所述支线开关阀依次设置在所述支线管道上，且所述支线开关阀位于所述支线管道的另一端；

所述控制器用于，

调高第一支线管道上的支线压力调节阀的压力至第一阈值压力，所述第一支线管道为当前正在输油的支线管道；

关闭所述第一支线管道上的中间开关阀，同时开启第二支线管道上的中间开关阀，所述第二支线管道为待切换输油的支线管道；

在所述第一支线管道上的中间开关阀的阀门行程时间内，调节所述干线泵站的输出油压至待输油压力，所述待输油压力根据所述第二支线管道的需求输出压力确定，同时开启所述第二支线管道上的支线开关阀；

关闭所述第一支线管道上的支线开关阀。

可选地，所述干线泵站包括定转速泵机组与调速泵，所述定转速泵机组与多种种类的成品油的油罐连通，所述定转速泵机组均与所述调速泵连接，所述调速泵与所述干线管道连接。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

切换输油的支线管道时，调高正在输油的第一支线管道上的支线压力调节阀的压力至第一阈值压力，第一支线管道为当前正在输油的支线管道。关闭第一支线管道上的中间开关阀的同时开启第二支线管道上的中间开关阀，第二支线管道为待切换输油的支线管道。在第一支线管道上的中间开关阀的阀门行程时间内，调节干线泵站的输出油压至待输油压力，待输油压力根据第二支线管道的需求输出压力确定，同时开启第二支线管道上的支线开关阀，最后关闭第一支线管道上的支线开关阀。关闭第一支线管道的同时完成了对第二支线管道的开启，调节干线泵站的输出油压也是在第一支线管道上的中间开关阀的阀门行程时间内，不需要将第一支线管道上的中间开关阀及支线开关阀全部关闭之后，再调节干线泵站并开启第二支线管道，切换输油管道所需要花费时间较少，提高了切换输油管道的效率。

并且，第一支线管道上的中间开关阀的关闭会导致的第一支线管道中油压减小，第一支线管道上的支线压力调节阀的压力调高至第一阈值压力，则会使第一支线管道内油压升高至第一阈值压力，二者部分抵消，可以减小第一支线管道上的中间开关阀的关闭对第一支线管道产生的压力波，保证第一支线管道的安全使用。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种成品油管道输油系统示意图；

图2是本公开实施例提供的一种成品油管道输油装置的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的另一种成品油管道输油装置的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的一种成品油管道输油方法流程图；

图5是本公开实施例提供的另一种成品油管道输油方法流程图；

图6是本公开实施例的一种模拟应用流程示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步的详细描述。

图1是本公开实施例提供的一种成品油管道输油系统示意图，如图1所示，成品油管道输油系统可包括成品油管道输油装置10与控制器20。图2是本公开实施例提供的一种成品油管道输油装置的结构示意图，如图2所示，成品油管道输油装置10包括：干线泵站1、干线管道2与多个支线单元3，干线泵站1与干线管道2的一端连通，干线管道2的另一端与多个支线单元3连通。

每个支线单元3均包括支线管道31、中间开关阀32、支线压力调节阀33与支线开关阀34，支线管道31一端与干线管道2连通，中间开关阀32、支线压力调节阀33与支线开关阀34依次设置在支线管道31上，且支线开关阀34位于支线管道31的另一端。

图3是本公开实施例提供的另一种成品油管道输油装置的结构示意图，如图3所示，干线泵站1包括定转速泵机组11与调速泵12，定转速泵机组11与多种种类的成品油的油罐连通，定转速泵机组11与调速泵12连接，调速泵12与干线管道2连接。

定转速泵机组11可包括多个不同规格的定转速泵(图中未示出)，每个定转速泵与不同种类的成品油的油罐连接，每个定转速泵均与调速泵12连接。

这种设置中可以调节与调速泵12连通工作的定转速泵来调节成品油的运输。

需要切换成品油的种类时，切换定转速泵所连通的油罐的种类即可。

其中，定转速泵机组11与油罐之间的连通使用阀门进行控制。便于切换成品油的油品。

可选地，中间开关阀32与支线开关阀34均可为电动球阀。

中间开关阀32与支线开关阀34均可为电动球阀时便于控制。

本公开所提供的其他实施例中，支线压力调节阀33与支线开关阀34也可采用液控电磁阀或者其他阀结构，本公开对此不做限制。

可选地，支线压力调节阀33可为电液联动球阀。

电液联动球阀可以较为容易地实现对支线管道31内油压的调节，并且可以在失电状态下实现对支线管道31上油压的调节，提高成品油管道输油系统的可靠性、

如图3所示，成品油管道输油系统还可包括油液密度检测仪35，油液密度检测仪35设置在支线管道31远离干线管道2的一端。

油液密度检测仪35可以用于检测从支线管道31流出的成品油的密度，检测成品油的密度是否符合要求，对于不符合要求的成品油进行存储而不直接使用，直至成品油的密度符合要求之后再将支线管道31内流出的成品油投入使用。设置油液密度检测仪35后，成品油管道输油系统在切换输油的支线管道31的同时还可以切换输送不同种类的成品油，提高成品油管道输油系统的通用性。

示例性地，成品油管道输油系统还包括测压表4，测压表4设置在干线管道2与每个支线管道31上。

测压表4可以实时测量干线管道2及支线管道31上的压力，实时反映干线管道2与支线管道31的工作情况。

成品油管道输油系统中的控制器20则用于控制成品油管道输油装置中干线泵站1、中间开关阀32、支线压力调节阀33及支线开关阀34的动作。控制方式将在下文中结合图4进行详细描述。

图4是本公开实施例提供的一种成品油管道输油方法流程图，可以由图1中的控制器20执行。如图4所示，该成品油管道输油方法包括：

S101：调高第一支线管道上的支线压力调节阀33的压力至第一阈值压力，第一支线管道为当前正在输油的支线管道31。

S102：关闭第一支线管道上的中间开关阀32，同时开启第二支线管道上的中间开关阀32，第二支线管道为待切换输油的支线管道31。

S103：在第一支线管道上的中间开关阀32的阀门行程时间内，调节干线泵站1的输出油压至待输油压力，待输油压力根据第二支线管道的需求输出压力确定，同时开启第二支线管道上的支线开关阀34。

S104：关闭第一支线管道上的支线开关阀34。

切换输油的支线管道时，调高正在输油的第一支线管道上的支线压力调节阀33的压力至第一阈值压力，第一支线管道为当前正在输油的支线管道31。关闭第一支线管道上的中间开关阀32的同时开启第二支线管道上的中间开关阀32，第二支线管道为待切换输油的支线管道31。在第一支线管道上的中间开关阀32的阀门行程时间内，调节干线泵站1的输出油压至待输油压力，待输油压力根据第二支线管道的需求输出压力确定，同时开启第二支线管道上的支线开关阀34。最后关闭第一支线管道上的支线开关阀34。关闭第一支线管道的同时完成了对第二支线管道的开启，调节干线泵站1的输出油压也是在第一支线管道上的中间开关阀32的阀门行程时间内，不需要将第一支线管道上的中间开关阀32及支线开关阀34全部关闭之后，再调节干线泵站1并开启第二支线管道，切换输油管道所需要花费时间较少，提高了切换输油管道的效率。

并且，第一支线管道上的中间开关阀32的关闭会导致的第一支线管道中的油压减小，第一支线管道上的支线压力调节阀33的压力调高至第一阈值压力，则会使第一支线管道内油压升高至第一阈值压力，二者部分抵消，可以减小第一支线管道上的中间开关阀32的关闭对第一支线管道产生的压力波，保证第一支线管道的安全使用。

第一支线管道上的中间开关阀32的关闭在干线管道2内产生的增压压力波也会与第二支线管道上的中间开关阀32的开启在干线管道2内产生的减压压力波会相互抵消部分，减小干线管道2与完全开启后的第二支线管道会受到的压力波冲击，平稳地完成了成品油从第一支线管道到第二支线管道的改流。

需要说明的是，在这种设置中，第一支线管道在完全闭合后，第一支线管道中仍会留存部分油液，第一支线管道不是空管，第一支线管道下次进行输油时，来自干线管道2的油液不是直接进入空管输油，第二支线管道会受到的冲击较小，为下一次输油做准备。

以上装置及方法还可以保证第二支线管道一直以较为稳定的油压输出成品油，减小成品油油压波动会对工作设备造成的影响，保证一些对油压的稳定性要求高的工作设备的稳定工作。

图5是本公开实施例提供的另一种成品油管道输油方法流程图，如图5所示，成品油管道输油方法采用如前所述成品油管道输油装置实现，成品油管道输油方法包括：

S201：调高第一支线管道上的支线压力调节阀33的压力至第一阈值压力，第一支线管道为当前正在输油的支线管道31。

第一支线管道上的支线压力调节阀33的压力可调节为较高值，第一支线管道上的支线压力调节阀33的压力调高带来的增压压力波会大一点，以将第一支线管道上的中间开关阀32关闭时在第一支线管道内产生的减压压力波抵消掉大部分。

步骤S201中，第一阈值压力小于第一支线管道会进入超压状态的临界压力。临界压力可根据第一支线管道的规格参数得到。

S202：在调高第一支线管道上的支线压力调节阀33的压力至第一阈值压力的同时，调高第二支线管道上的支线压力调节阀33的压力至第二阈值压力，第二支线管道为待切换输油的支线管道31。

调高第一支线管道上的支线压力调节阀33的压力至第一阈值压力的同时调高第二支线管道上的支线压力调节阀33的压力至第二阈值压力，第二阈值压力高于第二支线压力的需求输出压力。来自干线管道2的油液在进入第二支线管道之后，会被第二支线管道上的支线压力调节阀34阻挡而堆积在干线管道2及第二支线管道内，可以使油液充满干线管道2及第二支线管道。避免油液切换至第二支线管道之后，油液在干线管道2与第二支线管道上的翻越点上出现欠压而导致油液在翻越点处出现汽化的情况，保证成品油的质量及成品油的稳定运输。

需要说明的是，在翻越点处通常设置有用于监测翻越点的压力的压力表。根据压力表的示数来判断翻越点处是否存在欠压的情况。翻越点为由干线管道2远离第二支线管道的一端到第二支线管道远离干线管道2的一端上重力势能最大的点。翻越点的位置在干线管道2与第二支线管道敷设的过程中获得。

步骤S202中，第二支线管道的需求输出压力可根据经验值得到。例如第二支线管道的需求输出压力可为第二支线管道需要输油的工作设备的所需油液压力。

S203：关闭第一支线管道上的中间开关阀32，同时开启第二支线管道上的中间开关阀32。

步骤S203中，第一支线管道上的支线压力调节阀33的压力提高至第一阈值压力的瞬时与第一支线管道上的中间开关阀32完全闭合的瞬时之间的间隔时长，小于第一支线管道上的支线压力调节阀33因压力提高在第一支线管道内产生的增压压力波的传输时间。

增压压力波的传输时间为增压压力波由第一支线管道上的支线压力调节阀33传递至第一支线管道上的中间开关阀32的时间。

第一支线管道上支线压力调节阀34压力提高在第一支线管道内产生轻微的增压压力波。第一支线管道上的支线压力调节阀34的压力提高至第一阈值压力的瞬时与第一支线管道上的中间开关阀32完全闭合的瞬时之间的间隔时长，那么在第一支线管道上支线压力调节阀34压力提高在第一支线管道内产生的增压压力波传递至第一支线管道的中间开关阀32并对管道产生冲击之前，第一支线管道上的中间开关阀32完全闭合在待第一支线管道中产生的减压压力波可以与支线压力调节阀34压力提高在第一支线管道内产生的增压压力波抵消部分，减小第一支线管道会受到的冲击与第一支线管道因受到冲击而损坏的可能性。

S204：在第一支线管道上的中间开关阀32的阀门行程时间内，调节干线泵站1的输出油压至待输油压力，待输油压力根据第二支线管道的需求输出压力确定，同时开启第二支线管道上的支线开关阀34。

步骤S204中，待输油压力可通过以下公式确定：

P＝[fLQ^2-m+(Z_Z-Z_Q)+Nh_m+(P_i/ρg)-N(A-BQ^2-m)]ρg (1)；

其中，P为干线泵站的待输油压力；f为成品油在单位流量下的水力坡降；L为干线管道的长度及第二支线管道的长度之和；Q^2-m为全线管道中的工作流量；Z_Z、Z_Q分别为干线管道的起点的高程及第二支线管道的终点高程；N为干线泵站与第二支线管道的另一端之间的泵站数；h_m为每个泵站的站内损失；P_i为第二支线管道的需求输出压力；A、B为常系数；ρ为成品油的密度；g为重力加速度。需要说明的是，A、B为由离心泵特性及组合方式确定的常系数。

通过公式(1)能够较为准确地得到干线泵站1的待输油压力。

高程指的是某点沿铅垂线方向到绝对基面的距离，干线管道2的起点的高程为干线管道2的中轴线的起点到一定纬度的水平面的距离。其他管道的高程为其他管道的中轴线到同一纬度的水平面的距离。

公式(1)可通过以下公式(2)～(4)推导得到，公式(2)为全线供需平衡关系式：

H_s1+N(A-BQ^2-m)＝fLQ^2-m+(Z_Z-Z_Q)+Nh_m+H_i (2)；

P_i/ρg＝H_i (3)；

P/ρg＝H_s1 (4)；

将公式(3)中的H_i与公式(4)中的H_s1代入公式(2)并对公式(2)进行变换即可得到公式(1)。

公式(2)～(4)中，H_s1为干线泵站1的进站压头，可通过公式(3)得到；N为干线泵站与第二支线管道的另一端之间的泵站数，可在管道相关的说明书中得到；A、B为常系数；Q^2-m为全线管道中的工作流量，可用流量计测量得到；f为成品油在单位流量下的水力坡降，通过推导得到；L为干线管道的长度及第二支线管道的长度之和，可在管道相关的说明书中得到；Z_Z、Z_Q分别为干线管道的起点的高程及第二支线管道的终点高程，可测量得到；h_m为每个泵站的站内损失，通过泵站相关的说明书得到；H_i为第二支线管道的终点剩余压头；P_i为第二支线管道的需求输出压力，可根据经验值确定或根据第二支线管道所需的供油设备确定；ρ为成品油的密度，可测量得到；g为重力加速度，可测量得到。

需要说明的是，公式(1)、(2)中的管道的水力坡降f为单位长度的管道的摩阻损失。水力坡降f与管道的长度无关，水力坡降随流量、粘度、管径和流态不同而不同。且公式(1)、(2)中的管道的沿程损失fLQ^2-m仅考虑了管道内运输一种成品油的情况，当管道内存在多种成品油时：由于不同油品在相同流量下的水力坡降不一样，则令公式(1)与公式(2)中的fLQ^2-m为如下公式(5)等号右端的形式：

公式(5)中，M为管内油品种类；f_j为第j种油品单位流量下的水力坡降，单位可为(m³/s)^m-2；L_j为第j种油品所占管道的长度，

单位可为m。

L_j为第j种油品所占管道的长度可通过干线泵站1输出第j种油品成品油的时间与第j种油品成品油的流动速度确定。

公式(1)、(2)中的管道的水力坡降f可通过以下公式(6)～(9)推导得到，水力坡降f由以下列宾宗公式推导得到：

根据公式(6)推导得到：

公式(7)中，h_l为管道的沿程摩阻损失，单位可为m液注；β为随流态变化的一个系数值，

成品油处于层流状态时，A＝64；成品油处于水力光滑区，A＝0.3164，π为圆周率，g为重力加速度；υ_j为第j种油品的运动粘度，单位可为m²/s；m为随流态变化的参数，成品油处于层流状态时，m＝1；成品油处于水力光滑区时，m＝0.25；i_j为第j种油品的水力坡降。d为管道的内径。

当管道内仅存在一种成品油与管道内存在多种成品油时，根据公式(6)推导得到的管道的水力坡降f不同，当管道内仅存在一种成品油时：

为便于公式(7)推导，令

i_j＝f_jQ^2-m (8)；

公式(8)中，f_j为Q^2-m＝1时第j种油品的水力坡降，即单位流量下，第j种油品在单位管道长度上的摩阻损失。

得到管道的水力坡降的推导式为：

需要计算干线管道2、第一支线管道的水力坡降时，将干线管道2与第一支线管道的参数代入公式(9)即可得到管道的水力坡降f，再将管道的水力坡降f代入公式(1)与公式(2)进行计算。

需要说明的是，公式(1)是计算的是干线泵站1所需要的待输油压力，如果需要计算干线泵站1与支线管道31之间的泵站的压力，可通过以下公式(10)与公式(11)确定每个泵站的进站压力与出站压力：

根据不同泵站间压力供需平衡的原则，得到干线泵站1的出站压力为：

H_d1＝H_s1+H_c-h_m (10)；

基于公式(10)推导得到：

公式(11)中，H_s1、H_s2分别为干线泵站1、第二泵站的进站压头，单位可为m液注；H_d1为干线泵站1的出站压头，单位可为m液注；H_c为泵站扬程，单位可为m液注；M₁为首站与第二站间管内油品种类；f_k为第k种油品单位流量下的水力坡降，单位可为(m³/s)^m-2；L_k为第k种油品所占管道的长度，

单位可为m。

得到压头后，可参考公式(2)得到泵站对应的进站或出站压力。

采用以上公式能够较为便捷地得到泵站对应的进站或出站压力。

需要说明的是，如果由第一支线管道输油切换至第二支线管道进行输油时切换了输送的成品油的种类。干线泵站1所运输的成品油的种类也是在第一支线管道上的中间开关阀32的阀门行程时间内完成切换。

S205：关闭第一支线管道上的支线开关阀34。

步骤S205中，第一支线管道上的中间开关阀32完全闭合的瞬时，与第一支线管道上的支线开关阀34完全闭合的瞬时之间的间隔时长，可小于减压压力波的传输时间。

减压压力波为第一支线管道上的中间开关阀32完全闭合在第一支线管道内产生的压力波，传输时间为减压压力波由第一支线管道上的中间开关阀32传递至第一支线管道上的支线开关阀34的时间。

可选地，减压压力波的传输时间可采用如下公式计算：

公式(12)中，t为减压压力波传输时间，单位可为s；L_wd为第一支线管道上的中间开关阀32与第一支线管道上的支线开关阀34之间的管道的长度，单位可为m；a为减压压力波的波速，单位可为m/s。

采用以上公式能够得到较为准确的减压压力波的传输时间，保证第一支线管道的稳定运油。

L_wd可在第一支线管道的敷设过程中获得。

其中，减压压力波的波速a可采用以下公式计算：

公式(13)中，K为成品油的体积弹性系数，单位可为Pa；ρ为液体的密度，单位可为kg/m³；E为第一支线管道的弹性模量，单位可为Pa；d为第一支线管道的管内径，单位可为m；δ为第一支线管道的管壁厚度，单位可为m。C₁为第一支线管道的约束系数，取决于第一支线管道的约束条件：第一支线管道一端固定，第一支线管道的另一端自由伸缩时，

第一支线管道无轴向位移(埋地管道)时，C₁＝1-μ²；第一支线管道的轴向可自由伸缩(如承插式接头连接)时，C₁＝1。(μ为第一支线管道的泊松系数)。

常见的钢制管道，压力波在油品中的传输速度大约为1000～1200m/s。

第一支线管道采用钢材制作时，E＝206.9×10⁹Pa，μ≈0.30，成品油为汽油时，汽油在20℃的体积弹性系数为K＝9160，柴油在20℃的体积弹性系数为K＝13600。

在计算压力波在其他传输管道中的波速时，将第一支线管道相关的参数替换为其他传输管道的参数即可。

为便于理解，此处对阀的开关对管道造成的影响进行说明，在阀门开始开启与阀门完全闭合的瞬时，管道内的成品油受到阻碍冲击。以中间开关阀的关闭示例，根据动量定理，中间开关阀完全闭合瞬时产生时，成品油受到中间开关阀的阻碍而产生直接水击波，在无限小的时间段Δt内，中间开关阀处的流体速度由v变为0，根据动量定理得到以下公式(14)：

由于

为水击波的传输速度，因此得到Δp＝ρav (15)；

公式(15)中，Δp为最终会作用在阀门上并通过阀门转移至管道上的冲击，ρ为中间开关阀处的流体密度，单位可为kg/m³；v为速度变化量，单位可为m/s。

示例性地，第一支线管道上的中间开关阀32完全闭合的瞬时，与第二支线管道上的支线开关阀34开始开启的瞬时之间的间隔时长，可小于中间压力波的传输时间，

中间压力波为第一支线管道上的中间开关阀32完全闭合与第二支线管道上的中间开关阀32完全开启在第二支线管道内共同产生的压力波，中间压力波的传输时间为中间压力波由第二支线管道的中间开关阀32传递至第二支线管道的支线开关阀34的时间。

这种设置，中间压力波在传递至第二支线管道的支线开关阀34前，第二支线管道上的支线开关阀34会打开，油液直接流出第二支线管道而不会作用在第二支线管道上，第二支线管道不会受到冲击的作用。

中间压力波的传输时间可参考公式(12)得到。

S206：使用密度检测仪检测第二支线管道流出的成品油的密度，将密度检测不合格的成品油存放至备用罐内直至第二支线管道流出的成品油的密度合格；使第二支线管道流出的成品油为工作设备供油。

相对图4中所示的方法，图5中所示方法新增了步骤S206。步骤S206中油液密度检测仪可以用于检测从支线管道31流出的成品油的密度，检测成品油的密度是否符合要求，对于不符合要求的成品油进行存储而不直接使用，直至成品油的密度符合要求之后再将支线管道31内流出的成品油投入工作设备使用。成品油管道输油装置在切换输油的支线管道31的同时还可以切换输送不同种类的成品油，提高成品油管道输油方法的通用性。

由于本公开中干线泵站1一直处于工作状态，如果由第一支线管道输油切换至第二支线管道进行输油时切换了输送的成品油的种类，在第一支线管道完全闭合而第二支线管道完全开启时，干线管道2内仍会留存第一支线管道所运输的成品油，这一部分成品油会与后续第二支线管道所需要运输的成品油混合，出现第二支线管道在刚开启时流出的成品油密度不合格的情况。

为便于理解本公开，此处提供图6，图6是本公开实施例的一种模拟应用流程示意图，如图6所示，本公开的模拟应用流程可包括：

S11：确定干线泵站1的待输出压力。

干线泵站1的待输出压力通过公式(1)得到。第二支线管道的需求输出压力为已知值。公式(1)中相关参数会提前获取。

在干线泵站1与第二支线管道之间存在多个泵站点的时候，可以通过公式(10)与(11)推导计算每个泵站点的出站压力与进站压力，以将泵站点处的压力调节到位。

S12：根据第二支线管道的中间开关阀32前的干线管道1内的油压与第二支线管道内的油压的差值，调高第一支线管道上的支线压力调节阀34的压力。

步骤S12避免第一支线管道完全闭合后第一支线管道内的油压与干线管道2内的油压相差过大，减小第一支线管道下一次开启会受到的冲击。

S13：调高第二支线管道上支线压力调节阀34的压力。

S14：根据第一支线管道上中间开关阀32完全闭合在第二支线管道内产生的增压压力波的传输时间，与第二支线管道上支线开关阀33完全开启在第二支线管道内产生的减压压力波的传输时间，确定第一支线管道上中间开关阀32完全闭合的瞬时与第二支线管道上支线开关阀33完全开启的瞬时之间的间隔时长。

S15：关闭第一支线管道上的中间开关阀32，同时打开第二支线管道上的中间开关阀32，在第一支线管道上的中间开关阀32的阀门行程时间内调节干线泵站1的输出压力至待输出压力，同时打开第二支线管道上的支线开关阀34。

S16：经过间隔时长后，关闭第一支线管道上的支线开关阀34。

S17：干线管道1与第二支线管道如果没有出现超压或者欠压的情况，获取步骤S11中第一支线管道上的支线压力调节阀34的压力，获取步骤S12中第二支线管道上支线压力调节阀34的压力及步骤S14中的间隔时长；

干线管道1与第二支线管道如果出现欠压的情况则进一步调高步骤S13中第二支线管道上支线压力调节阀34的压力直至干线管道1不出现欠压的情况，获取步骤S11中第一支线管道上的支线压力调节阀34的压力，获取步骤S12中第二支线管道上支线压力调节阀34的压力及步骤S14中的间隔时长。

本公开中的控制器20则可以按照图5中所示的步骤控制成品油管道输油装置10的第一支线管道切换至第二支线管道，且实际切换过程中，成品油管道输油装置10中第一支线管道上的支线压力调节阀34的第一阈值压力与图6步骤S17中所获取的第一支线管道上的支线压力调节阀34的压力相同，成品油管道输油装置10中第二支线管道上支线压力调节阀34的第二阈值压力与图6步骤S17中所获取的第二支线管道上支线压力调节阀34的压力相同，成品油管道输油装置10中第一支线管道上的中间开关阀32完全闭合的瞬时与第二支线管道上的支线开关阀34开始开启的瞬时之间的间隔时长与图6步骤S17中所获取的间隔时长相同，则成品油管道输油装置10在实际将第一支线管道切换至第二支线管道的过程中不会出现超压或者欠压的情况。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种成品油管道输油方法，其特征在于，应用于成品油管道输油装置，所述成品油管道输油装置包括干线泵站(1)、干线管道(2)与多个支线单元(3)，所述干线泵站(1)与所述干线管道(2)的一端连通，所述干线管道(2)的另一端与多个所述支线单元(3)连通，

每个所述支线单元(3)均包括支线管道(31)、中间开关阀(32)、支线压力调节阀(33)与支线开关阀(34)，所述支线管道(31)一端与所述干线管道(2)连通，所述中间开关阀(32)、所述支线压力调节阀(33)与所述支线开关阀(34)依次设置在所述支线管道(31)上，且所述支线开关阀(34)位于所述支线管道(31)的另一端；

所述成品油管道输油方法包括：

调高第一支线管道上的支线压力调节阀(33)的压力至第一阈值压力，所述第一支线管道为当前正在输油的支线管道(31)；

关闭所述第一支线管道上的中间开关阀(32)，同时开启第二支线管道上的中间开关阀(32)，所述第二支线管道为待切换输油的支线管道(31)；

在所述第一支线管道上的中间开关阀(32)的阀门行程时间内，调节所述干线泵站(1)的输出油压至待输油压力，所述待输油压力根据所述第二支线管道的需求输出压力确定，同时开启所述第二支线管道上的支线开关阀(34)；

关闭所述第一支线管道上的支线开关阀(34)。

2.根据权利要求1所述成品油管道输油方法，其特征在于，所述第一支线管道上的中间开关阀(32)完全闭合的瞬时，与所述第一支线管道上的支线开关阀(34)完全闭合的瞬时之间的间隔时长，小于减压压力波的传输时间，

所述减压压力波为所述第一支线管道上的中间开关阀(32)完全闭合在所述第一支线管道内产生的压力波，所述传输时间为所述减压压力波由所述第一支线管道上的中间开关阀(32)传递至所述第一支线管道上的支线开关阀(34)的时间。

3.根据权利要求2所述成品油管道输油方法，其特征在于，所述成品油管道输油方法还包括：

根据如下公式确定减压压力波的传输时间，

其中，t为减压压力波传输时间；L_wd为第一支线管道上的中间开关阀(32)与第一支线管道上的支线开关阀(34)之间的管道的长度；a为减压压力波的波速。

4.根据权利要求2所述成品油管道输油方法，其特征在于，所述第一支线管道上的支线压力调节阀(33)的压力提高至第一阈值压力的瞬时与所述第一支线管道上的中间开关阀(32)完全闭合的瞬时之间的间隔时长，小于所述第一支线管道上的支线压力调节阀(33)因压力提高在所述第一支线管道内产生的增压压力波的传输时间，

所述增压压力波的传输时间为所述增压压力波由所述第一支线管道上的支线压力调节阀(33)传递至所述第一支线管道上的中间开关阀(32)的时间。

5.根据权利要求1～4任一项所述成品油管道输油方法，其特征在于，所述第一支线管道上的中间开关阀(32)完全闭合的瞬时，与所述第二支线管道上的支线开关阀(34)开始开启的瞬时之间的间隔时长，小于中间压力波的传输时间，

所述中间压力波为所述第一支线管道上的中间开关阀(32)完全闭合与所述第二支线管道上的中间开关阀(32)完全开启在所述第二支线管道内共同产生的压力波，所述传输时间为所述中间压力波由所述第二支线管道的中间开关阀(32)传递至所述第二支线管道的支线开关阀(34)的时间。

6.根据权利要求1～4任一项所述成品油管道输油方法，其特征在于，所述待输油压力根据以下公式确定：

P＝[fLQ^2-m+(Z_Z-Z_Q)+Nh_m+(P_i/ρg)-N(A-BQ^2-m)]ρg；

其中，P为干线泵站的待输油压力；f为成品油在单位流量下的水力坡降；L为干线管道的长度及第二支线管道的长度之和；Q^2-m为全线管道中的工作流量；Z_Z、Z_Q分别为干线管道的起点的高程及第二支线管道的终点高程；N为干线泵站与第二支线管道的另一端之间的泵站数；h_m为每个泵站的站内损失；P_i为第二支线管道的需求输出压力；A、B为常系数；ρ为成品油的密度；g为重力加速度。

7.根据权利要求1～4任一项所述成品油管道输油方法，其特征在于，所述成品油管道输油方法还包括：

调高第一支线管道上的支线压力调节阀(33)的压力至第一阈值压力的同时，调高所述第二支线管道上的支线压力调节阀(33)的压力至第二阈值压力。

8.根据权利要求1～4任一项所述成品油管道输油方法，其特征在于，所述成品油管道输油方法还包括：

使用密度检测仪检测所述第二支线管道流出的成品油的密度，将密度检测不合格的成品油存放至备用罐内直至所述第二支线管道流出的成品油的密度合格；

使所述第二支线管道流出的成品油为工作设备供油。

9.一种成品油管道输油系统，其特征在于，所述成品油管道输油系统包括成品油管道输油装置与控制器：

所述成品油管道输油装置包括干线泵站(1)、干线管道(2)与多个支线单元(3)，所述干线泵站(1)与所述干线管道(2)的一端连通，所述干线管道(2)的另一端与多个所述支线单元(3)连通，

每个所述支线单元(3)均包括支线管道(31)、中间开关阀(32)、支线压力调节阀(33)与支线开关阀(34)，所述支线管道(31)一端与所述干线管道(2)连通，所述中间开关阀(32)、所述支线压力调节阀(33)与所述支线开关阀(34)依次设置在所述支线管道(31)上，且所述支线开关阀(34)位于所述支线管道(31)的另一端；

所述控制器用于，

调高第一支线管道上的支线压力调节阀(33)的压力至第一阈值压力，所述第一支线管道为当前正在输油的支线管道(31)；

关闭所述第一支线管道上的中间开关阀(32)，同时开启第二支线管道上的中间开关阀(32)，所述第二支线管道为待切换输油的支线管道(31)；

在所述第一支线管道上的中间开关阀(32)的阀门行程时间内，调节所述干线泵站(1)的输出油压至待输油压力，所述待输油压力根据所述第二支线管道的需求输出压力确定，同时开启所述第二支线管道上的支线开关阀(34)；

关闭所述第一支线管道上的支线开关阀(34)。

10.根据权利要求9所述的成品油管道输油系统，其特征在于，所述干线泵站(1)包括定转速泵机组(11)与调速泵(12)，所述定转速泵机组(11)与多种种类的成品油的油罐连通，所述定转速泵机组(11)均与所述调速泵(12)连接，所述调速泵(12)与所述干线管道(2)连接。

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