原油集输系统效率测试和单耗计算方法于修宝.docx

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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，外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±5%范围内、温度波动在±1.0℃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

（1）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。

（2）温度：

站的各点采用分度值为0.1℃的精密温度计，温度计在测温孔内停留时间不少于5min。

（3）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0.01MPa。

（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≥60%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=4.1868×（0.403+0.00081t）/（ρ15/1000）1/2

式中：

ρ15——15℃时原油密度，kg/m3；

Cp——等压比热容，kJ/（kg·℃），精确到0.001kJ/（kg·℃）；

t——输油管道起点、末点原油平均温度，℃。

（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）。

（三）测试结果计算

1、计算参数基准

温度：

0℃；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：

ηsy={[Σηsi·ηLi·（Bi·QyDwi+wi·R）]/Σ（Bi·QyDw+wi·R）}×100%

（i=1~n）

式中：

ηsy——原油集输系统效率，%；

ηsi——某站的站效，%；

ηLi——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——被测站数，座。

3、站效及平均站效计算

站效计算公式：

ηs=[（Qsa-Q'sb）/Qsb]×100%

式中：

Qsa——介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；

Q'sb——介质带入该站的能量（相对于计算参数基准），kJ/h；

其中：

Qsa=ΣGi·Ci·ti×103+Q5+Q6（i=1~n）

式中：

Gi——分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·℃）；

ti——各类站外输出站、采暖热水、伴热总水、掺液、稳定炉出口温度，℃；

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：

Q5=（G1·C1·t2+G1’·C1’·t4）×103

Q6=[ΣG1·pi/ρi+（G1’·pi/ρi）]×103（i=1~n）

式中：

G1，G1’——一、二段脱水液量，t/h；

C1，C1’——一、二段脱水介质比热容，kJ/（kg·℃）；

t2，t4——一、二段脱水炉出口温度，℃；

pi——分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；

ρi——对应液体密度，t/m3；

n——泵的种类数，种。

Q'sb=（ΣGi·Ci·t'i）×103+Q5’+Q6’（i=1~n）

式中：

t'i——各类站外输炉进口、采暖回水、伴热回水、油进站汇管（掺液流程）、稳定炉进口、外输管末端温度，℃；

n——管道种类数，种；

Q5’——一、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。

Q5’=（G1·C1·t1+G1’·C1’·t3）×103

式中：

t1、t3——分别为一、二段脱水炉的进口温度，℃。

Q6’=[ΣG1·pi’/ρi+（G1’·pi/ρi）]×103（i=1~n）

式中：

n——泵的种类数，种；

pi’——分别为各类站外输泵、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=B·QyDw+W·R

平均站效计算公式：

ηs=Σηsi·Qsbi/ΣQsbi（i=1~n）

式中：

ηs——平均站效，%；

ηsi——某站的站效，%；

Qsbi——某站的供给能量，kJ/h；

n——被测系统的站数，座。

4、管效和平均管效计算

计算公式：

ηl=[（Gi·Ci·t'i+Gi·p'i/ρi）/（Gi·Ci·ti+Gi·pi/ρi）]×100%

式中：

ηl——某类管道管效，%。

平均管效计算公式：

ηl=[Σ（Gi·Ci·t'i+Gi·p'i/ρi）/Σ（Gi·Ci·t'i+Gi·p'i/ρi）]×100%

（i=1~n）

式中：

ηl——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：

ηsh={[ΣGi·Ci·（ti-t'i）·103+（Q5-Q5'）]/Bi·QyDw}×100%

（i=1~n）

式中：

ηsh——站的热能利用率，%。

站的平均热能利用率计算公式：

ηsh=Σ（ηshi·Bi·QyDwi）/Σ（Bi·QyDwi）×100%（i=1~n）

式中：

ηsh——站的平均热能利用率，%；

ηshi——某站的热能利用率，%；

n——被测系统站数，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：

ηsw=[（Q6-Q6’）/w·R]×100%

式中：

ηsw——站的电能利用率，%。

站的平均电能利用率计算公式：

ηsw=Σ（ηswi·wi）/Σwi

式中：

ηsw——站的平均电能利用率，%；

ηswi——某站的电能利用率，%；

n——被测系统站数，座。

7、原油集输系统单耗计算

（1）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-α）+M2b+M3b

式中：

Mb——被测系统每集输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；

α——被测各接转站外输含水油的综合含水率，以小数表示。

M1b=ΣB1i/ΣG1i（i=1~n）接转站单元燃料气（油）单耗量，t/h；

M2b=ΣB2i/ΣG2i（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-α）·（M2b+M3b）

（2）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-α）+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；

M1w=ΣW1i/ΣG1i（i=1~n）n——被测接转站数，座。

M2w=ΣW2i/ΣG2i（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-α）·（M2w+M3w）

（3）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’=（Mb’·QyDW+Mw’·R）/R1

（4）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：

ML=[1000*Ci*（ti-t'i）+1000*（Pi-P'i）/ρi-（Z1-Z2）*g]/L

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——外输管的长度，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：

Mf=Gi*Ci*（ti-t'i）/（π·Di·Li）

Mf——外输管单位散热量，kJ/（m2·h）；

Di——外输管外径，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

η=[（Qsa-Q'sb）/Qsb]×100%

Qsa=ΣGi*Ci*ti×103+Q5+Q6（i=1~n）

没有脱水,故Q5=0,得到:

XX文库-让每个人平等地提升自我

XX文库-让每个人平等地提升自我Qsa=（ΣGi*Ci*ti）×103+Q6

Qsa=（ΣGi*Ci*ti）×103+（ΣGi*pi/ρi）×103

=60093741.72（kJ/h）

Q'sb=（ΣGi*Ci*t'i）×103+（ΣGi*p'i/ρi）×103

=48540599.81（kJ/h）

Qsb=B*QyDW+W*R

=16618910（kJ/h）

ηs=[（Qsa-Q'sb）/Qsb]×100%

=69.51804846%

2、管效计算

ηl=[（ΣGi*Ci*t'i+ΣGi*p'i/ρi）/（ΣGi*Ci*ti+ΣGi*p'i/ρi）]×100%

=77.74841372%

3、站的热能利用率计算

ηsh={[ΣGi*Ci*（ti-t'i）*103+（Q5-Q5'）]/B*QyDw}×100%

没有脱水,故Q5=Q5'=0

=[ΣGi*Ci*（ti-t'i）*103*102/B*QyDw]×100%

=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+α）*（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+α）+（M2b+M3b）

由M2b=M3b=0

得Mb=ΣB/ΣG*（1-α）

∵i=1

∴Mb=B/G*（1-α）

=8.493560237m3/t（油）

（3）站每集输1t含水油电能单耗计算

M'w=M1w+（1+α）*（M2w+M3w）

由M2w=M3w=0

得M'w=∑W1i/∑Gi

∵i=1

∴M'w=W/G

=0.460603032（kW·h）/t（液）

（4）站每集输1t油电能单耗计算

Mw=M1w/（1-α）+M2w+M3w

由M2w=M3w=0

得Mw=∑W1i/[∑Gi*（1-α）]

∵i=1

∴Mw=W/[G*（1-α）]

=2.424226483（kW·h）/t（油）

5、原油集输系统综合能耗计算

（1）站每集输1t油的综合能耗计算

M=（Mb*QyDW+Mw*R）/R1

R1=29307kJ/kg，每千克标准煤的热当量

=12.42937342kg/t（油）

（2）站每集输1t含水油标准煤耗量计算

M'=（M'b*QyDW+M'w*R）/R1

=2.36158095kg/t（液）

6、原油外输管道每输送1t液、距离1km的单耗计算

ML=[1000*Ci*（ti-t'i）+1000*（Pi-P'i）/ρi-（Z1-Z2）*g]/L

=1546.352967kJ/（t·km）

7、外输管输送介质时单位外表面积平均散热量计算

Mf=Gi*Ci*（ti-t'i）/（π·D·L）

=399.5460296kJ/（m2·h）

五、结束语

本文对原油集输系统效率测试和单耗计算方法进行了阐述，在Excel表格中，通过大量引用，以某接转站为例进行了计算，目的在于通过本文的介绍，把计算方法牢记心中，扩展职工的知识面，并把联合站的系统效率和单耗通过以上讲的方法解出来，对照有关标准检查存在的问题和不足，及时查找原因，采取有效措施，为集输大队的节能降耗、高效运行做出贡献。