原油管道生产能耗理论计算过程分析

1.热油管路的稳态轴向温降

管道沿程的温度分布可表示为：

油气管道能效管理

式中：G 为原油的质量流量，kg/s;c为平均温度下原油的比热容，J/（kg·℃）;D为管道外径，m;L为管道加热输送的长度，m;K为管道的总传热系数，W/（m²·℃）;T_R为管道起点油温，℃；T_L为距起点为L处的油温，℃；T₀为周围介质温度，埋地管道则为管中心埋深处的自然地温，℃；i为油流的水力坡降，g为重力加速度。

在推导上式时，假定水力坡降i为定值，实际上热油管道的水力坡降沿程是变化的。水力坡降要由管道的摩阻计算得出，在进行温度分布计算时，它还未精确给出，只能近似取值计算或迭代求解；也可以将管路分段，然后对每一段同步进行水力和热力计算即可。

忽略摩擦热的影响，令b=0，代入上式，得到苏霍夫公式：

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2.热能消耗的计算

加热站的有效热负荷：

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t小时内，燃料油消耗量：

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t小时内，输送1万t原油1km的距离所消耗的燃料：

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式中：q为加热炉有效热负荷，kW;G 为油流质量流量，kg/s;c为平均温度下的油品比热容，kJ/（kg·℃）;T_R为出站温度，℃；T_z为进站温度，℃；S_o为加热用燃料油消耗量，kg;E为燃料油低位热值，kJ/kg；η为加热系统效率；S_op为燃料油单耗，kg/（10⁴t·km）;L为管长，km。

3.热油管道的摩阻计算

列宾宗公式：

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其中，

式中：Q为体积流量，m³/s;v为油品运动粘度，m²/s;d为管道内径，m;L为管线长度，km。达西参数A、β、m是随流态变化而变化的，它们的值与各流态区沿程摩阻的计算式如表3-1所示。

表3-1 不同流态时A、m、β值

其中：

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式中：e为管面平均绝对当量粗糙度，m；￡为管面相对粗糙度，ε＝2e/d。水力坡降按下式计算：

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4.动力消耗

机械能消耗为克服高差和克服原油输送时的摩阻损失。泵提供给单位质量原油的有效能头（扬程）为：

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式中：Z_z为管段终点高程，m;Z_Q为管段起点处高程，m;h_f为沿程摩阻损失，m;h_mi为各站站内摩阻，m。

泵的有效功率为

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式中：N_有效为泵的有效功率，kW;p为原油密度，kg/m³;H为扬程，m;Q为泵排量，³m/s。

再计入泵和电机的效率，则有：

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式中：N_电为电动机的输入功率，kW；η₁为泵机组效率；η₂为电动机效率。

所以t小时消耗的电量为

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t小时内，输送1万t原油1km的距离所消耗的电量：

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式中：S_P为电耗，kW·h;S_PP为电单耗，kW·h/（10⁴t·km）;H为扬程，m;L为管长，km。

从上式可知，由于周转量只与输量、距离有关，单位周转量电耗与运行时间无关。