原油集输系统效率测试和单耗计算方法-于修宝

2013年油气集输大队

技术管理座谈会浅析原油集输系统效率测试和单耗计算方法完成单位：集输大队管理办撰稿人：于修宝完成时间：2013年6月21日浅析原油集输系统效率测试和单耗计算方法一、选题背景随着节能减排、降耗提速、高效运行的要求，在油气集输行业里的系统效率测试和单耗逐步受到重视。本文从桩西油气集输大队的实际出发，详细阐述了原油系统效率测试和单耗计算的准备工作、测试要求、计算过程以及测试报告的编写，为原油集输的系统效率测试作出了指导，创新性地用Excel表格地形式简化了计算过程。二、成果的内涵、理论依据及创新点1、成果的内涵：包括两个方面，一是适应了当前〃打造世界一流，实现率先发展〃的油田发展目标；二是拓展了“从创业走向创新，从胜利走向胜利〃的油田企业精神，不断提高油气集输大队创新创效能力。2、理论依据：石油天然气行业标准SY/T5246-1996。3、创新点：原油集输的系统效率测试创新性地用Excel表格采取内外引用的方法，简化了计算过程。三、主要内容原油集输的系统效率测试主要包括测试准备、数据测试要求、测试结果计算、测试报告编写等内容。（一）测试准备1、测试区选择本文就某接转站的系统效率测试和单耗进行分析。2、原始资料的收集及要求收集该接转站的原始资料，包括集油流程、输油管长度、管径、管道设计埋入深度，保温材料材质及保温厚度、施工投产日期、加热炉类型，输油、输水泵类型，在线仪表型号、准确度、检定日期，夕卜输管道起点和末点的高程等资料。3、制定测试方案，编制测试记录表格，组织测试力量，明确测试岗位，提前向生产调度、生产管理人员、测试人员介绍方案及协作要求。4、测试用设备、仪表、计量器具都要经检定合格。5、系统测试单元的确定。系统测试单元分为井口法兰处到接转站外输管道末端的接转站单元，脱水站进口到外输管道末端的脱水站单元，原油稳定进口到U外输管道油库进口的原油稳定单元。由于原油稳定与脱水站在一起，在实际选择的时候，仅选择脱水站单元，其中就包含了原油稳定。（二）数据测试要求1、在单元处于工况稳定后进行。输油干线压力波动在士5%范围内、温度波动在±1.0°C范围内。2、对本单元的测试在同一时间内进行，相同性质点测取数据的时间间隔要相同，并采取等时间间隔的方法，一般为5min,测试时间不少于30min。3、测试参数要求及测试仪表流量：采取站内已设的外输油流量计或液量，流量计必须在检定使用周期内，流量计准确度要求不低于0.2级。温度：站的各点采用分度值为0.KC的精密温度计，温度计在测温孔内停留时间不少于5min。压力：进出站输油、输水泵的进、出口压力，用准确度不低于1.5级压力表测试，读数读到0.01MPao(4)原油含水率：原油含水率测定时取样每个测试点取三个样测定，取其平均值作为该点的含水率。含水率Z60%的油样，每个油样不得少于300mL，含水率＜60%的油样，每个油样不得少于200mL,含水率修约到三位小数。(5)原油比热容可以实测，不具备实测条件的用下述公式计算：Cp=4.1868x(0.403+0.00081t)/(pi5/1000)i/2式中：P1515C时原油密度，kg/m3；Cp——等压比热容,kJ/(kg・C)精确到0.001kJ/(kg・C);t——输油管道起点、末点原油平均温度，C。(6)电量：耗电量测定使用站内电能表，kW・h。(7)原油密度：原油脱水化验室、海四交接油点测出的数据。(8)燃料油(气)消耗量：原油燃料采用准确度不低于1.0级的流量计测量，读数准确到0.1kg(L);气体燃料采用准确度不低于2.0级的流量计测量，读数准确到0.1kg(L)o测试结果计算1、计算参数基准温度：0°c；压力（表压）：0MPa;燃料发热值：燃料应用基低位发热值。2、通用计算公式原油集输系统效率计算公式：n=｛心.4传・。加.+w.-R）］/Z（B/Qv+w.・R）｝x100%sysiLiIDwiiiDwi（i=1~n）式中：nsy——原油集输系统效率，%;nsi——某站的站效，%；nLi——某站管道管效，%；Bi某站耗气（油）量，m3（kg）/h;QyDwi——某燃料基低位发热值，kJ/m3（kg）;wi——某站的耗电量，（kW・h）/h;R——电能折算系数（当量热值），R=3600kJ/kW・h;n―测站数，座。3、站效及平均站效计算站效计算公式：ns=［（Qsa-Qsb）/Qsb］x100%式中：Qsa—质从该站带出的能量（相对于计算参数基准），kJ/h;Qsb——该站供给介质的能量，kJ/h;Qsb—质带入该站的能量（相对于计算参数基准），kJ/h;其中：Q=ZG/C/t.x103+Q+Q(i=1~n)saiii56式中：Gj—别为各类站外输油或含水油量、采暖热水量、伴热总水量、掺液量，t/h；Ci——对应介质比热容，kJ/(kg・。。;t.—类站外输出站、采暖热水、伴热总水、掺液、稳定I炉出口温度，°C;n——管道种类数，种；Q5——一、二段脱水炉出口介质具有的热能，kJ/h;Q6——站内各类泵出口介质具有的压力能，kJ/h。其中：Q=(G-C-t+G’C’・弓)x103'5112114Q6=[ZG1.pi/pi+(G1-•pi/pi)]x103(i=1~n)式中：Gj.G]’一、二段脱水液量，t/h；C1,C[、二段脱水介质比^容,kJ/(kg.C);t2,t4、二段脱水炉出口温度，C;pi——'别是各类站外输泵出口压力、掺液出口汇管压力、二段脱水泵出口汇管压力、采暖热水泵出口汇管压力、原油稳定泵出口压力，MPa;pi——对应液体密度，t/m3;n——泵的种类数，种。Qsb=(£Gi・Ci・t'i)x103+Q5’+Q6’(i=1~n)式中：t；―类站外输炉进口、采暖回水、伴热回水、油进站I汇管（掺液流程）、稳定炉进口、夕卜输管末端温度，°c；n——管道种类数，种;Q5’、二段脱水炉进口介质具有的热能，kJ/h;Q6——站内各类泵进口介质具有的压力能，kJ/h。Q’=（G-C-t+G’C’・t.x103、5'1111137式中3、t3别为一、二段脱水炉的进口温度，c。Q’=[£G「p.’/p.+（G「・p./p.）]x103（i=1~n）61II1II式中：n——泵的种类数，种；p「一别为各类站外输泵、掺液泵、二段脱水泵、采暖热水泵、原油稳定泵进口外输管末端压力，MPa。Qsb=bQdw+w.r平均站效计算公式：1=机0知/8的（I=1~n）式中：ns——平均站效，%；气—某站的站效，%;Qsbi一某站的供给能量，kJ/h；n―测系统的站数，座。4、管效和平均管效计算计算公式：n=[(G.・C・t，.+G.p/p.)/(G.・C・t.+G.・p./p)]x100%'lIIIIIIIIIIII式中：孔某类管道管效，％。平均管效计算公式：n=[£(G・C巾+G・p'/p)/E(G・C・t+G・p，/p)]x100%lilliiiilliii(i=1~n)式中：％——平均管效，%；n―被测系统的某类管道总数或总管道数。5、原油集输系统的热能利用率计算站的热能利用率计算公式：n={[£G・C・(t-t)103+(Q-Q')]/BQ)x100%ysniiii55iDw(i=1~n)式中：nsh——站的热能利用率，％。站的平均热能利用率计算公式：nh=Z(n-B.-Qv,)/Z(B.-Qv)x100%(i=1~n)shshiiDwiiDwi式中：nsh一站的平均热能利用率，%；nshi——某站的热能利用率，%；n―测系统站数，座。6、原油集输系统的电能利用率计算公式站的电能利用率计算公式：nsw=[(Q6-Q6’)/W・R]x100%式中：nsw——站的电能利用率，％。站的平均电能利用率计算公式：nsw=I(nswi*wi)/Iwi

式中：nsw站的平均电能利用率，%;n.——某站的电能利用率，％；式中：nsw站的平均电能利用率，%;n.——某站的电能利用率，％；swi7、原油集输系统单耗计算燃料单耗计算原油集输系统每集输1t油，燃料气(油)单耗计算公式：Mb=M1b/(1-a)+M2b+M3b式中:Mb―测系统每集输1t油所耗燃料气油量，m3(kg)/t；M1b、M2b、M3b——分别是接转站单元、脱水站单元、原油稳定单元的燃料气(油)单耗量，t/h；a―被测各接转站外输含水油的综合含水率，以小数表示。M1b=ZB1|/ZG1|(i=1~n)接转站单元燃料气(油)单耗量，t/h;M2b=ZB2|/ZG2|(i=1~n)脱水站单元燃料气(油)单耗量，t/h;M3b=B3/G3(i=1~n)原油稳定单元燃料气(油)单耗量，t/h。原油集输系统每集输1t含水油，燃料气(油)单耗计算公式：Mb’=M1b+(1-a).(M2b+M3b)电能单耗计算原油集输系统每集输1t油，电能单耗计算公式：Mw=M1w/(1-a)+M2w+M3w式中：M1w、M2w、M3w——分别是接转站单元、脱水站单元、原油稳定单元的电能单耗量，(kW•h)/t;Miw=ZWi./ZG1i(i=1~n)n―测接转站数，座。M2w=IW2i/ZG2i(i=1~n)M3w=W3/G3原油集输系统每集输1t含水油，电能单耗计算公式：Mw’=M1w+(1-a).俱w+M3w)原油集输系统综合能耗计算原油集输系统每集输1t油，综合能耗计算公式：M=(Mb-QyDW+Mw-R)/R1式中：R1=29307kJ/kg，每千克标准煤的热当量原油集输系统每集输1t含水油，综合能耗计算公式：M’=(MbQDW+Mw’・R)/R1各类站外输管道的单耗计算各类站外输管道每输送1t液、距离1km的单耗计算公式：M=[1000*C*(t-t')+1000*(P-P')/p-(Z-Z)*g]/LLI'IIIII'12'Ml——原油外输管道每输送1t液、距离1km的耗能量，k・J/(t・km);g重力加速度，9.81m/s2;LI卜输管的长度，km。各类站外输管输送介质时每单位外表面积平均散热量计算公式:M=G*C*(t.-t；)/(n-D/L.)fIIIIIIMf一卜输管单位散热量，kJ/（m2・h）;D.卜输管外径，m。（四）主要耗能设备效率测试计算油田集输系统主要耗能设备包括泵、加热炉（锅炉）、电机等。1、输油泵、输水泵效率按GB/T3216进行测试，并与系统测试同时进行，抽样台数为运行的每种类型泵的70%以上；2、加热炉效率按SY7505测试（锅炉效率按GB10180进行测试），抽样台数为运行的每种型号70%，可以不与系统测试同时进行；3、电机效率按GB/T12497和GB/T8916的要求进行测试，抽样台数为运行的每种电机台数的70%。（五）测试报告编写格式测试报告应包括前言和正文两大部分。前言中包括：测试项目、测试地点（被测单位）、测试时间、测试人员、测试负责人（报告编写人）、报告审核人（签字）、报告批准人（签字）等。正文中包括：1、测试的目的和要求；2、测试概况、说明测试日期，测试工况及设备运行情况等；3、测试体系的选取及测试依据；4、测试用仪器仪表说明，应对测试用仪器仪表的名称（型号）、生产厂家、准确度等级、测量范围、用途及是否标定合格等列表说明；5、测试结果，将实测和计算中的主要数据及测试计算结果填入附表所示的表中;6、测试结果分析，根据测试结果，对系统用能情况进行分析，找出影响效率的主要因素，提出改进措施。四、以该接转站为实际案例的计算过程1、站效计算n=[(Q」Q'sb)/Qsb]x1。。%Q=EG*C*t.x103+Q+QcaIIIRsa56没有脱水，故Q5=0，得到:QsaFgWTQ=(£G*C*t)x103+(EG*p./p.、x103saiiiiii)=60093741.72(kJ/h)Q'=(£G*C*t')x103+(£G*P'/p)x103sbiiiiii=48540599.81(kJ/h)Qsb=B*QyDw+W*R=16618910(kJ/h)ns=[(Qsa-Q'sb)/Qsb]x100%=69.51804846%2、管效计算ni=[(ZG*C*t；+ZG*p；/p.)/(ZG*C*t.+ZG*p；/p.)]x100%lillIiIilliii=77.74841372%3、站的热能利用率计算qh=([ZG*C*(t.-t；)*103+(Q-Q')]/B*Qv)x100%shiiii55Dw没有脱水，故Q5=Q5=0=[ZG.*Cj*(tj-t'j)*103*102/B*QyDw]x100%=69.49367742%4、站的单耗计算（1）站每集输1t含水油的燃料单耗计算M'b=M1b+(1+a)*(M2b+M3b)由M2b=M3b=0得M'b=B/G=1.613776445m3/t(液)（2）站体系每集输1t油燃料单耗计算Mb=M1b*(1+a)+(M2b+M3b)由M2b=M3b=0得Mb=ZB/ZG*(1-a)vj=1.•.Mb=B/G*(1-a)=8.493560237m3/t(油)（3）站每集输1t含水油电能单耗计算M'w=M1w+(1+a)*(M2w+M3w)由M2w=M3w=0得M'w=IWii/IG.vi=1.•.M'w=W/G=0.460603032(kW・h)/t(