新型油槽车定量装车工艺计算研究

周志强, 刘德俊, 关 丽 , 梅宏林

(1. 辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺 113001; 2. 辽河油田油建二公司，辽宁盘锦 124000)



新型油槽车定量装车工艺计算研究

周志强1, 刘德俊1, 关 丽1, 梅宏林2

(1. 辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺 113001; 2. 辽河油田油建二公司，辽宁盘锦 124000)

根据新型油槽车定量装车系统中鹤管分布不同的工艺特点，建立了满足传统油槽车装车时间要求的油槽车定量装车时间的数学模型。讨论了新型油槽车定量装车系统水力计算的数值求解方法，应用数学迭代的方法求解管路系统计算方程，求解出集油管、鹤管段的流量。应用VC++6.0高级语言编制了定量装车系统的计算程序，求得了各鹤管流量，进而求出装车时间。该数学模型可用于油槽车定量装车系统的设计、改造和运行管理，为计算、分析、优化和运行管理等环节提供理论支撑。

定量装车； 流量； 鹤管； 装车时间

传统油槽车定量装车分布于栈桥的两侧，存在自动化水平普遍不高，可靠性、安全性设计不理想，受人为因素的影响较大等缺点。而新型油槽车定量装车系统中鹤管的分布与传统油槽车装车系统不同，它的鹤管分布于栈桥的一侧，且具有精度高、技术先进、结构合理、操作方便、运行稳定可靠、减少环境污染、高效节能、经济效益十分显著的特点[1-3]，这样设计便于管理、减少人工成本。根据新型油槽车定量装车系统的工艺特点，建立了油槽车定量装车系统水力计算和装车时间计算的模型，讨论了此计算模型的数值解法。并且应用了VC++6.0语言编制了油槽车定量装车系统计算程序，利用该程序对算例进行计算与分析。

1 定量装车系统相关参数的确定

1.1 装车流量的确定

油槽车定量装车系统中，首先需要确定装车流量，计算公式为:

(1)

式中：Q为装车流量，m3/s；Vc为油罐车有效容积，m3；n为鹤管数，个；tm为原装车方式装车时间，s；n/m为每组最多开m根鹤管，取整。

1.2 管径的确定

油库装卸中，集油管管径都是通过经济流速来计算的，而经济流速的取值主要决定于油品的黏度和管径，查表选择出相应的经济流速[4]，然后根据装车流量Q，求得管径，并选取标准管径，计算公式为:

(2)

式中：d为计算管径，mm；V为经济流速，m/s；Q为装车流量，m3/s。

1.3 流态确定

通过雷诺数的计算得出集油管和鹤管中油品的流态，从而查表得出流态指数[5]。计算公式为:

(3)

式中：υ为油品的运动黏度，m2/s；Q为油品在管路中的体积流量，m3/s。

流态判断[6]：

(1)Re<2 000时，层流；

(2) 3 000

(3)Re

(4)Re>Re2时，阻力平方区或粗糙区。

1.4 管路的沿程摩阻计算

要获得摩阻较为精确的计算结果，关键在于选择正确的摩阻计算公式。理论和实验都证明了列宾宗公式准确、可靠。计算公式为：

(4)

式中：h为管路的水力摩阻，m；β为流态系数，m/s2；Q为流量，m3/s；ν为油品运动黏度,m2/s;d为管线直径，mm；L为管线长度，m；m为流态指数。

2 定量装车系统数学模型及算法

油槽车定量装车系统流程如图1所示，设装车流量为Q。开n个鹤管，各鹤管流量依次为q1,q2,…，qn，鹤管摩阻损失为hf,i，集油管摩阻为Hf,i。数学模型为：

(5)

图1 油槽车定量装车系统流程图

Fig.1Theflowchartoftrainquantitativeloadingsystem

2.1 数学模型求解

将式(4)带入式(5)，得:

(6)

因此，问题变为对n个未知量解q1，q2,…,qn解n-1个如式(6)形式的方程，采用常规解法相对困难，因此，采用计算机编程对上述方程进行迭代方法求解。对于式(6)，i=n-1时，只有qn-1,qn两个未知量，可用qn表示qn-1，当i=n-2时，可用qn表示qn-2，如此从后至前，依次递推，q1,q2,…,qn-1都可用qn表示，由公式(5)即可解出qn[7-8]。

2.2 模型求解

3 新旧油槽车定量装车算例分析

某油库的油槽车定量装车系统如图1所示。油库油料为车用汽油，操作条件下车用汽油的黏度为1.05×10-6m2/s，槽车容积约为50m3，栈桥共有车用汽油鹤管8根，每组装车最多同时开4个鹤管，每组装车时间不超过40min[9-10]，鹤位间距为12m，

鹤管计算长度12m，鹤管内径100mm。

图2 油槽车定量装车时间数学模型求解程序框图

Fig.2Thetrainquantitativeloadingtimemathematicalmodelsolvingprogramblockdiagram

根据上述给定的已知条件，运用已编制的油槽车定量装车系统计算程序，计算新型油槽车定量装车时间与传统油槽车定量装车时间，计算对比结果如表1所示。

从表1中可以看出，以2组8根鹤管为例，两种

装车方式均满足装车时间约束条件，但新型油槽车定量装车时间明显优于传统油槽车定量装车。即可以为新型油槽车定量装车的设计提供理论参考。

表1 计算结果

4 结论

新型油槽车定量装车系统中，在不同鹤管和集油管中，其流量是不同的。根据油槽车定量装车系统的工艺特点，建立了油槽车定量装车系统的水力计算模型，综合分析了算例中油槽车装车系统工艺计算中各个变化的参数对装车时间的影响，以使理论研究更接近实际运行工况，从而为油槽车装车工艺的研究、优化提供理论依据。

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(编辑 王亚新)

Study on Quantitative Loading Process Calculation of Oil Tanker

Zhou Zhiqiang1, Liu Dejun1, Guan Li1, Mei Honglin2

(1.CollegeofPetroleumEngineering,LiaoningShihuaUniversity,FushunLiaoning113001，China; 2.LiaoheOilfieldConstructionCompany,PanjinLiaoning124000,China)

According to the process feature of different distribution of the hoses in the quantitative of loading system, the mathematical model was built for the calculations of loading time in the quantitative loading system. Furthermore the numerical method for solving the hydraulic calculation of ration loading system and the basic idea was discussed, then the flow rates in collecting pipeline and the hose at a certain liquid level were obtained by using iterative method. The flow of each hose was calculated by applying the procedure of quantitative loading system in VC++6.0 high-level language, and the loading time was got. The model can be applied to quantitative tank car loading system design, transformation, and operational management which provides theoretical support with calculation, analysis, optimization and operation management, etc., of the quantitative tank car loading system.

Quantitative loading; Flow rates; Hose; Loading time

1006-396X(2015)04-0091-03

2014-09-22

2014-10-25

辽宁省教育厅资助项目(L2011054)。

周志强(1988-)，男，硕士研究生，从事储运工艺与设备研究；E-mail：443436880@qq.com。

刘德俊(1967-)，男，硕士，副教授，从事原油及成品油管道输送技术、油品储存技术研究；E-mail:ldj88@163.com。

TE832.2

A

10.3969/j.issn.1006-396X.2015.04.019