【文章內(nèi)容簡介】 E——系統(tǒng)有效利用的能量之和；有 效——系統(tǒng)的各項損失能量之和。損 失物料平衡方程：輸入物料＝輸出物料＋中間損失物料上述能量平衡方程是建立能量平衡分析模型、能耗分析與效率計算的理論依據(jù) [3]。 集輸系統(tǒng)的能量平衡模型原油集輸系統(tǒng)本身可以看作是一個巨大的能量耗散系統(tǒng)，可將其分解為若干個子系統(tǒng)，如聯(lián)合站子系統(tǒng)、轉(zhuǎn)油站子系統(tǒng)、集輸管網(wǎng)子系統(tǒng)等，然后分別對各個子系統(tǒng)進行能量分析，最后分析整個原油集輸系統(tǒng)。對于各子系統(tǒng)的能量分析，可根據(jù)各子系統(tǒng)的特點，分別選用黑箱模型、灰箱模型進行計算 [4]。 聯(lián)合站對整個聯(lián)合站系統(tǒng)，考慮站進出口能量變化，采用黑箱模型進行能量平衡分析；考慮站內(nèi)設(shè)備進出口狀態(tài)參數(shù)已知時，采用灰箱分析模型。其聯(lián)合站子系統(tǒng)黑箱分析模型如圖 所示。EeEowEfEwEoE1圖 聯(lián)合站子系統(tǒng)黑箱分析模型圖中：E ow——來液帶入能；Eo——外輸原油帶出能；Ew——污水帶出能；以上各項均包括熱能和壓能，即 Ei＝E hi＋E pi。Ef——聯(lián)合站供給燃料能；Ee——聯(lián)合站供給電能；E1——聯(lián)合站總能耗。由上述黑箱模型得：供給能量：E sup＝E f＋E e有效能量：E ef＝E o＋E w－E ow系統(tǒng)能損：E 1＝E sup－E ef聯(lián)合站能量利用率及能損系數(shù)分別為：能量利用率：η e＝E ef/Esup＝(E o＋E w－E ow)/(Ef＋E e)能損系數(shù)：K e＝E 1/Esup其聯(lián)合站子系統(tǒng)灰箱分析模型如圖 所示。圖 聯(lián)合站系統(tǒng)灰箱分析模型圖中：E o、E w、E ow—意義同上；Ef1～E f3—加熱爐供給燃料能；Ege1～E ge2—泵供給電能；E11～E 15—各設(shè)備能損值。由上述灰箱模型得：供給能量：E SUP＝E f1＋E f2＋E f3＋E ge1＋E ge2＋E ge3 總損失能量：E 1＝E 11＋E 12＋E 13＋E 14＋E 15＋E 16＋E 114 式中：E 114—為站內(nèi)罐與管網(wǎng)能損之和。有效能量：E ef＝E SUP－E 1 各耗能設(shè)備能損系數(shù)為：K e，i ＝E 1,i/ESUP 系統(tǒng)的能量利用率為：η e＝1－∑K e,I 轉(zhuǎn)油站由于轉(zhuǎn)油站系統(tǒng)內(nèi)部各節(jié)點狀態(tài)參數(shù)無法全部采集，因此采用黑箱—灰箱模型?？紤]轉(zhuǎn)油站進出口能量變化，對整個轉(zhuǎn)油站系統(tǒng)采用黑箱模型進行能量平衡分析；考慮轉(zhuǎn)油站內(nèi)設(shè)備如加熱爐、泵時，設(shè)備進出口狀態(tài)參數(shù)已知時，采用灰箱分析模型。 轉(zhuǎn)油站子系統(tǒng)黑箱分析模型如圖 所示。圖 轉(zhuǎn)油站子系統(tǒng)黑箱分析模型圖中：E ow1——油井來液帶入能；Eow2——外輸液帶出能；Ew1——循環(huán)水帶入能；Ew2——循環(huán)水帶出能；以上各項均包括熱能和壓能，即 Ei＝E hi＋E pi。Ef——供給燃料能；Ee——供給電能；E1——系統(tǒng)總能耗。由上述黑箱模型得：供給能量：E sup＝E f＋E e有效能量：E ef＝E ow2－E ow1＋E w2－E w1系統(tǒng)能損：E 1＝E sup－E ef轉(zhuǎn)油站能量利用率及能損系數(shù)分別為：能量利用率：η e＝E ef/Esup＝(E ow2－E ow1＋E w2－E w1)/(Ef＋E e)能損系數(shù)：K e＝E 1/Esup 轉(zhuǎn)油站系統(tǒng)灰箱分析模型如圖 所示。Ew2Eow1Ef EeE1Eow2Ew1圖 5 集 油 小 站 子 系 統(tǒng) 灰 箱 分 析 模 型EW2O11Ef32GE12OW1圖 轉(zhuǎn)油站系統(tǒng)灰箱分析模型圖中：E ow EowE wE w2——意義同上；Ef1—加熱爐供給燃料能；Ege1—泵供給電能；E1E 12—各設(shè)備能損值。由上述灰箱模型得：供給能量：E SUP＝E f1＋E ge1 總損失能量：E 1＝E 11＋E 12＋E 13 式中：E 13—為站內(nèi)罐與管網(wǎng)能損之和。有效能量：E ef＝E SUP－E 1 各耗能設(shè)備能損系數(shù)為：K e，i ＝E 1,i/ESUP 系統(tǒng)的能量利用率為：η e＝1－∑K e,I 管道管道能量分析采用黑箱模型，如圖 所示。E1 E2E3圖 管道子系統(tǒng)黑箱分析模型圖中：E 1－管道進口流體帶入能； E2－管道出口流體帶出能；E3－管道能損。由上述黑箱模型得出：供給能量：E SUP= E1 總損失能量：E s＝E 3 有效能量：E ef= E2 管道能損系數(shù)：K e＝E s/ESUP 管道能量利用率：η e＝1－ ∑Ke 主要計算方法 相關(guān)術(shù)語(1) 原油集輸系統(tǒng)：原油從油井產(chǎn)出后，經(jīng)計量、接轉(zhuǎn)、脫水、穩(wěn)定、外輸?shù)接蛶斓恼麄€工藝處理系統(tǒng)。(2) 原油集輸系統(tǒng)效率：被測系統(tǒng)各站站效與其管效乘積的加權(quán)平均值。(3) 站效：介質(zhì)進、出該站具有的能量的差值與該站供給介質(zhì)能量比值的百分數(shù)。(4) 管效：介質(zhì)在各管道 (外輸、摻液、熱水伴隨、采暖、二段脫水、原油穩(wěn)定)末端具有能量與介質(zhì)在該管道首端具有的能量比值的百分數(shù)。(5) 站的熱能利用率：介質(zhì)進、出該站具有的熱能的差值與該站供給介質(zhì)熱能比值的百分數(shù)。(6) 站的電能利用率：介質(zhì)進、出該站具有的壓力能的差值與該站供給介質(zhì)電能比值的百分數(shù)。(7) 原油集輸系統(tǒng)的單耗：被測系統(tǒng)每集輸 1t 液體所消耗的各種能量。(8) 外輸管道單耗：外輸管道每輸 1t 液體、距離 1km 時所消耗的各種能量。(9) 外輸管道單位散熱：外輸管道在輸送液體時管道的單位外表面積的平均散熱量。(10) 加熱爐效率：加熱爐有效供給能量與總供給能量比值的百分數(shù) [5]。 主要計算公式(1) 站效計算公式如表 [6]：表 站效計算公式類別 公式 說明%10]/)[(????sbsasQ?站效3561niiGCt???——介質(zhì)從該站帶出的能量(相對于計算saQ參數(shù)基準) 站效計算 39。39。35214()t?——一、二段脫水爐出口介質(zhì)具有的熱能 5續(xù)表 類別 公式 說明39。 3611[(//)]0niiiiQGp???????——站內(nèi)各類泵出口介質(zhì)具有的壓力能 6Q39。 39。339。39。560sbiiCt??——介質(zhì)帶入該站的能量(相對于計算39。sb參數(shù)基準)39。 39。39。3511()t?——一二段脫水爐進口介質(zhì)具有的熱能 39。539。 39。39。39。61[//]10niiiiQGp?????——站內(nèi)各類泵進口介質(zhì)具有的壓力能 39。6Q站效計算 ysbDWBR——該站供給介質(zhì)的能量sb平均站效計算 11/nnssibisbii Q??????平均站效(2) 管效計算公式如表 ：表 管效計算公式管效計算 39。39。[(/)(/)]10liiiiiiiiGCtpGCtp???????????說明 ——某類管道管效平均管效計算 39。39。1 1[(/)(/)]n niiiiiiiilit t?? ??????說明 ——平均管效l?——被測系統(tǒng)的某類管道總數(shù)或總管道數(shù)n(3) 原油集輸系統(tǒng)單耗計算公式如表 [7]：表 原油集輸系統(tǒng)單耗計算公式類別 公式 說明123()bbbM????——被測系統(tǒng)每集輸 1tbM油所耗燃料氣(油)量11/niiiBG??——轉(zhuǎn)油站單元的燃料1氣(油)單耗量原油集輸系統(tǒng)每集輸1t 油燃料氣(油) 單耗計算 221/nbiii——脫水站單元的燃料2b氣(油)單耗量原油集輸系統(tǒng)每集輸1t 含水油燃料氣(油)單耗計算39。 23()bMM???——原油集輸系統(tǒng)每集39。b輸 1t 含水油燃料氣(油)單耗續(xù)表 類別 公式 說明123()wwM????——被測系統(tǒng)每集輸 1t 油所1wM耗電量 11/niiiG??——轉(zhuǎn)油站單元的電能單耗量 ——被測某轉(zhuǎn)油站的耗電量i1(包括井口電加器的耗電) 221/nwiiiM?——脫水站單元的電能單耗2w量 ——被測某脫水站的耗電量 i原油集輸系統(tǒng)集輸 1t油電能單耗計算 33/G——原油穩(wěn)定廠單元的電能3wM單耗量 ——原油穩(wěn)定廠耗電量 原油集輸系統(tǒng)每集輸1t 含水油電能單耗39。123())ww????——原油集輸系統(tǒng)每集輸 1t39。w含水油所耗電量 (4) 原油集輸系統(tǒng)綜合能耗計算公式如表 ：表 原油集輸系統(tǒng)綜合能耗計算公式類別 公式 說明原油集輸系統(tǒng)每集輸 1t 油綜合能耗計算 1ybDWwMQR???——被測系統(tǒng)每集輸 1t 油標準煤耗量——1kg 標準煤的熱當量值1原油集輸系統(tǒng)每集輸 1t 含水油綜合能耗計算39。 39。39。 1yb?——被測系統(tǒng)每集輸 1t 含水油標準煤耗量 39。(5) 站外輸管道的單耗計算公式如表 [8]：表 站外輸管道的單耗計算公式站外輸管道每輸送1t 液、距離 1km 的單耗計算339。 39。 312{10()[()/]0()}/Liiiii iMCtpZgL????????說明 ——原油外輸管道每輸送 1t 液、距離 1km 的耗能量 L——外輸管的長度i站外輸管輸送介質(zhì)時每單位外表面積平均散熱量計算39。()/)liiiGtDL?????說明 ——外輸管道單位散熱 lM(6) 系統(tǒng)效率計算公式如表 ：表 系統(tǒng)效率計算公式系統(tǒng)效率計算 1 1[()/()]10n ny ysysiliDWiiiDWiii iBQwRBQwR?? ???????????說明 ——原油集輸系統(tǒng)效率——某站管道管效li——某站站效si——某站的耗氣(油)量iB——某燃料基低位發(fā)熱值yDWiQ——某站的耗電量iw——電能折算系數(shù)(當量熱值 )R——被測站數(shù)n(7) 機泵效率計算公式如表 ：表 機泵效率計算公式類別 公式 說明泵輸出功率計算 )(12???QPNu——泵輸出功率 Nu——泵進口壓力 1P——泵出口壓力 2電機輸入功率計算 0/cos?IV——電機輸入功率 c——電機線電流 I——電機線電壓V——功率因數(shù)?os泵輸入功率計算 motHN??——電機效率mt——泵輸入功率 Nn泵效率計算 %10/up?泵效率機組效率計算 gr 泵機組效率(8) 加熱爐效率計算公式如表 ：表 加熱爐效率計算公式類別 公式 說明加熱爐熱負荷計算()outinQDh??——加熱爐熱負荷 Q——被加熱介質(zhì)流量 D——被加熱介質(zhì)出口質(zhì)量焓 outh 續(xù)表 類別 公式 說明加熱爐正平衡率 1()10%outinYDWhBQ????? ——加熱爐正平衡率1?加熱爐反平衡率 22340q?——加熱爐反平衡率2——排煙熱損失q——氣固體未完全燃燒熱損失3——散熱損失4(9) 井口管網(wǎng)效率計算公式如表 [9]：表 井口管網(wǎng)效率計算公式集油管道效率計算????? ?%10/ ???????? iiiii39。i39。iilo /pGtCpGtC???說明 —集油管道管效l—集油管道輸液量i， —集油管道進、出口溫度it39。i， —集油管道進、出口壓力ip39。i摻水管道效率計算????? ?%10/w ???????? iiiii39。i39。il /pGtCpGtC???說明 —摻水管道管效l—摻水管道輸液量i， —摻水管道進、出口溫度it39。i， —摻水管道進、出口壓力ip39。i井口總管網(wǎng)效率計算??? ?iiiiiiiii39。i39。l /ρPGtC/ρPGtC/ρPGtCη 22211 ??????????說明 —集油管網(wǎng)總管道管效l??， ， —分別為集油管網(wǎng)總管道輸液量、井口產(chǎn)液量、摻水管道輸液量ii1i2—集油管網(wǎng)總管道出口溫度39。t—集油管網(wǎng)總管道出口壓力39。P， —分別為井口溫度、摻水管道進口溫度it1i2， —分別為井口壓力、摻水管道進口壓力ii第 3 章 系統(tǒng)詳細設(shè)計詳細設(shè)計階段的根本任務(wù)是如何具體的實現(xiàn)要求的目標系統(tǒng)，此階段要設(shè)計出程序的“藍圖” ，開發(fā)人員根據(jù)這個藍圖寫出實際的程序代碼。因此，詳細設(shè)計的結(jié)果基本決定了最終程序代碼的質(zhì)量。除了應(yīng)該保證程序的可靠性之外，也應(yīng)保證編寫的程序可讀性好，易于理解、測試、修改和維護，這一點是詳細設(shè)計的最重要的目標與任務(wù)。 總體設(shè)計思路 該項目的總體