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SPS在航煤管道事故分析及控制方案制定中的运用分析

摘 要 近年来随着机场业务量的增长，管道运输已经成为大型干线机场航煤保障的重要方式。航煤作为飞机的血液，其保障能力将对民航事业产生重要的影响。本文针对某机场航煤管道，采用SPS软件对航煤管道系统的事故工况进行分析，提出合理的管道应急预案。
关键词 SPS;航煤管道;事故工况;应急预案
引言
某机场航煤管道管径DN250，全长约190km，管线直径Φ273，设计压力10MPA，输送介质为3号喷气燃料（航空煤油），采用常温输送，管线起点高程701m，终点高程494m。本文采用SPS软件，对管道正常输送模式下的输送工艺进行事故工况模拟，通过对比输送参数，确定合理的管道应急预案。
1主要设计参数
1.1 油品数据
20摄氏度，0.101MPA下的密度、黏度及饱和蒸气压确定参数如下：密度：800 kg/m3;黏度：2.0mm2/s;饱和蒸气压：0.007MPA
1.2 管道数据
设计压力：10MPA;管线直径：Φ273;壁厚：8.8mm;管壁粗糙度：0.054mm
1.3 输油泵数据
转速：2980 r/min;功率：450kW;最佳效率点下的转速：2980 r/min;最佳效率点下的功率：444.6kW;最佳效率点下的压头：477.4 m;最佳效率点下的流量：260m3/h
1.4 ESD阀数据
阀门承压：10MPa;阀门行程时间：20～50s，取25s;阀门全开系数：4300m3/h-kpa.5
2工艺计算软件
本工程管道工艺计算采用德国STONER公司的SPS（Stoner Pipeline Simulator）软件进行计算、模拟及分析的，该软件是世界公认的长距离输油（输气）管道设计、计算以及全线自动化控制模拟的软件。
3事故分析及控制方案制定
3.1 事故及水击源汇总
本次针对典型的事故工况进行分析，如下：
事故及水击源列表
序号 事故源及水击源 序号 事故源及水击源
1 首站事故掉电 2 末站ESD阀门异常关闭
3.2 首站事故掉电
（1）水击超前保护程序
若首站发生事故掉电，则双泵同时停泵，经水力分析，如下：
①保护逻辑：当检测到两台泵同时停泵时：至少等待430秒，关末站进站阀门。②该保护逻辑可以保护管线安全。③至少等待430秒关末站进站阀门，以防止末站超压发生泄放。④检测到停泵后，如果不做任何动作，管线不会产生超压危险，只会造成管线局部不满流情况。⑤该保护过程20分钟达到稳定，管线稳定状态如图1：
⑥该过程稳定状态下，管线在115.5KM到117.5KM处发生不满流，管线气化率情况详见下图2：
过程中末站泄放为0，末站进站阀前最高压力为3.55MPA，稳定后压力为3.45MPa。
管线不满流点压力如下表：
不满流点情况表
位置（km） 115.73 117.09 117.85 120.37 136.9
过程最低压力（MPa） -0.082 -0.048 0.503 0.627 0.732
稳定压力（MPa） -0.082 -0.043 0.505 0.681 1.495
（2）事故后停输再启动
①启输操作：收到启输操作后：a.打开末站进站阀门;b.确认末站进站阀门打开后，启动1号泵;c.启动1号泵后10秒，启动2号泵。
②该过程60分钟达到双泵运行稳定工况。
3.3 末站ESD阀门异常关闭
（1）水击超前保护
①保护逻辑：当检测到末站ESD阀门离开全开位并保持2秒钟后：停2号泵;停1号泵。
②该水击保护逻辑可以保护管线安全。
③检测到末站ESD阀门离开全开位并保持2秒钟后，停泵动作最多等待360秒，否则末站ESD阀门处超压。
④该过程15分钟达到稳定，管线稳定状态如下图：
过程中末站泄放为0，末站ESD阀前最高压力为5.121MPA，
稳定后压力为5.112MPa。
管线不满流点压力如下表：
不满流点情况表
位置（km） 115.73 117.09 117.85 120.37 136.9
过程最低压力（MPa） 0.314 0.821 1.499 1.550 1.376
稳定压力（MPa） 1.102 1.676 2.393 2.569 3.369
（2）停输再启动
①启输过程：
确认启输后：
导通双流末站站内管线;
确认末站管线完全导通后，缓慢手动打开末站ESD阀门;
确认双流末站ESD阀门打开后，启动1号泵;
启动1号泵后10秒，启动2号泵;
启动2号泵后，调节末站调压阀进站压力至0.4MPa。
②由于在事故停输后末站ESD阀门阀前压力较大，全线启输前，如果不导通末站站内流程，则在打开末站ESD阀门的一瞬间，可能会导致末站压力瞬间超过站内设备的承压，并产生泄放，因此在打开末站ESD阀门前，建议先导通站内流程，启输之后再调整末站调压阀设定压力。同时，在打开末站ESD阀门时，应尽量选择手动缓慢打开，缓解末站ESD阀门下游压力瞬间超压的情况。
③该过程20分钟达到双泵运行稳定工况。
5结束语
本文经水力模拟计算，对管道事故工况下的水力数据进行了模拟，并提出了事故工况的保护逻辑以及停输在启动的处理措施。在管道的实际運行过程中，可以通过实际数据与理论结算数据相结合的方式，对保护逻辑进行修正，从而使得管道的事故工况应急预案更加贴合运行工程，从而有效的指导生产。
作者简介
靳健（1985-），男，甘肃玉门人;学历：本科，现就职单位：中国航空油料有限责任公司西南公司，研究方向：民航供油工程建设及运营管理。

-全文完-