成品油管道建设中路由变化造成翻越点后的应对措施和影响
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【摘要】成品油管道建设过程中路由改线发生翻越点后，校核上一站的出站压力无法满足油品能够有足够的压头通过翻越点，分析如何根据现有的条件增加上一站的出站压头，以及出站压头增加后的对管道运行的影响。
【关键词】成品油管道 路由改线 翻越点 输油泵 压头
1 如何避免翻越点对管道运行产生的影响
成品油长输管道设计的前期，当线路地形起伏大的情况下，在绘制水力坡降线时，会发现两个输油站之间会有翻越点。故在设计过程中通常需要采取提高上一站的出站压力，此时在规定的输量下，液流不仅可以从高峰自流到终点，而且还有剩余的能量。如不采用其他措施以利用或消耗这部分剩余能量，则在高峰以后的管段内将发生不满流，即通过局部流速变大来消耗剩余的能量。不满流管段中的压力为输送温度下油品的蒸汽压。线路上的这种高峰就称为翻越点。
不满流的存在不仅浪费了能量，而且可能在液流速度突然变化时增大水击压力，在顺序输送的管道上则会增大混油量。
为了满足正常输油的使油品能够越过高点，且避免管道运行中产生不满流和油品汽化的情况，故一般按照输油管道设计规范上规定，最高点处的压力计算值至少比设定值高0.2MPa。由于成品油管道输送介质一般为汽油和柴油两种，密度分别为0.73t/m3和0.84t/m3，设计时以汽油通过最高点的压头通过计算一般取28m来校核上一站的出站压力，以避免有翻越点的产生影响。
2 成品油管道项目的建设模式
在成品油管道工程初步设计阶段工艺计算时，通过绘制管道沿线的水力坡降线理论上来确定首站的出站压力，通过验算和优化选型来确定上站输油泵的扬程及流量。此时设计方需要和厂家进行技术交流并签订技术协议，最终厂家通过签订协议来进行本工程输油泵的生产。
由于泵的生产、试验、到最终的出厂安装整个周期较长，一般国产输油泵为5-6个月，进口输油泵为8个月以上。
当进入成品油管道施工阶段时，管道敷设时是以初步设计阶段的线路走向图和经沿线有关主管部门报批线路具体路由为基础绘制的线路施工图为依据，进行施工。在施工过程中，管线由于通过地段的情况比较复杂，常常因为当地与居民的协调，避让国家重点的保护区、矿场，地形、地貌险恶无法施工等很多客观情况的影响，常常使得管线在施工期间导致线路不得不进行改线。
3 线路路由变化造成影响
当管线路由的在施工过程中因为客观原因必须进行调整时，且调整后的管线路由后经过的地形落差较大时，此时对调整后的高程通过绘制水力坡降线重新进行校核。如校核后发现出现新的翻越点时，而且上一站的外输泵已经订货生产，此时就造成了管线在后期运行时无法将油品输送至下一站或造成翻越点后不满流的现象，从而对管线的生产运行造成了极大的影响，甚至会造成重大的事故。
4 产生翻越点后采取的措施
如线路路由发生调整产生翻越点时，为了保证管线今后能够正常运行。一般可以做出如下措施：
4.1 提高现有输油泵的扬程
为了使油品经过翻越点，可以提高上一站的出站压头。当外输泵已经生产完成后，可以通过提高泵的扬程以提高出站的压头。
由于离心泵具有结构简单、体积小、重量轻、操作平稳、流量稳定、性能参数范围广、易于制造和便于维修等优点，我国国内成品油管线输油泵一般选用采用卧式水平中开离心泵。
根据离心泵的性能曲线图，在一定的范围内，泵的扬程H增加，流量Q将会减少，这就导致生产运行时管道输量的减少，无法达到管道的设计输量，对成品油覆盖的周边地区每年将会有大量的油品损失。而且从图上可以看出扬程H浮动的范围较小，如果经过翻越点所需的压头较大时通过牺牲输油泵的流量来提高扬程的方法是不可行的，一般不建议采用。
4.2 通过更换输油泵的叶轮来提高输油泵的扬程
离心泵的工作原理如下，离心泵一般由电动机带动，在启动泵前，泵体及吸入管路内充满液体。当叶轮高速旋转时，叶轮带动叶片间的液体一道旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘（流速可增大至15～25m/s），动能也随之增加。当液体进入泵壳后，由于蜗壳形泵壳中的流道逐渐扩大，液体流速逐渐降低，一部分动能转变为静压能，于是液体以较高的压强沿排出口流出。与此同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空，而液面处的压强Pa比叶轮中心处要高，因此，吸入管路的液体在压差作用下进入泵内。叶轮不停旋转，液体也连续不断的被吸入和压出。
输油泵的主要的依靠叶轮的来获得能头，在输油泵制造过程中，叶轮的切割制造工艺影决定着泵的扬程、流量及效率。为了提高输油泵的扬程，可以对叶轮进行更换，但是由于输油泵的外壳的限制，通过更换叶轮来提高扬程的范围也是有限的，采用此方法也有一定的局限性，仅仅适用于通过翻越点所需的出站压头增加不大时。
4.3 增加输油泵的台数
国内一般输油泵运行时主要采用串联运行的方式，两台输油泵串联运行时，扬程为为两台输油泵的叠加，当通过翻越点需要更高的出站压头时，无法通过更换叶轮满足时，此时应该考虑在上一站增设一台输油泵以提高出站的扬程。同时需要增加一定的投资。
4.4 通过降低管道沿线的高程
管道改线发现新的翻越点时，也可以通过降低高程来避免翻越点的产生，采用定向转来增加管线的埋深，此种方法不仅增加了管道建设的成本，而且还增加的施工的难度，管线埋深而且还无法控制，所以此种方法不可行。
5 产生新翻越点后对管道的影响
（1）当管道沿线产生新的翻越点后，当使用适当的措施使得油品能够以正常的工况通过翻越点时。则会造成下站的进站压力过高，成品油管道进站一般都设计进站调节阀，由于进站的压头升高需要对调节阀的设定值进行一定修整，以避免进站的压力过高对站内的设备造成影响。
（2）成品油管道运行时，会出现停输的现象，需要校核翻越点后的管道最低点的静水压力是否超过管线的设计的压力，如超压需要更换此段管线，避免发生事故。
6 结束语
成品油管道在施工过程改线造成翻越点时，需要通过更换叶轮、增加输油泵的台数等方式来保证油品能够有足够的压力通过翻越点。而且要对下一站的进站调节阀进行调整，以及对翻越点后的最点的静水压力进行计算校核管线的设计压力。保证管道的生产运行。
参考文献
[1] 杨筱蘅.输油管道设计与管理[M].石油大学出版社 2006-05
[2] 锡俊，陈弘.泵和压缩机[M].中国石油大学出版社（东营） 2007-03
作者简介
钱国梁，1987-1，男，江苏灌云，中石化管道储运公司华东管道设计研究院，本科，工学学士，研究方向长输管道工艺设计。