联合工况分析范文（精选7篇）
联合工况分析 第1篇
联合工况牵引力
所谓联合工况下牵引力,对于轮胎式装载机,是指装载机在进行满载最大牵引力测试时,驾驶员除了控制操作油门外,同时操作工作装置,即操作铲斗操纵手柄进行持续收斗,使液压系统完全溢流,即工作泵和变矩器同时工作在最大负荷下,此时拉力传感器上测试的数值结果即为联合工况下的牵引力。从专业角度讲,就是发动机的动力分配问题。发动机功率进行二次分配,由原来的全功率分配给传动系统工作状态,调整为一部分功率给传动系统(包括液力变矩器、变速器、传动轴、驱动桥等)提供动力,另外一部分给工作装置液压系统(包括工作泵、多路阀、铲斗缸等)提供动力,此时传动系统动力降低,而这正是实际作业过程中,铲装作业时轮胎式装载机应具备的最大牵引力,或者可以理解为装载物料时的最大掘起力。用户在使用装载机进行铲装作业时,操作机器有没有劲,能否轻松铲装上物料,主要是通过联合或间接性联合操作过程来体现,由此可见这一工况下牵引力的重要性。
通常所说的轮胎式装载机最大牵引力是在装载机携带额定载重量的物料,使发动机在全油门工况下低速1挡时,发动机提供的动力全部提供给传动系统,由液力变矩器、变速器,经传动轴,传递给前后驱动桥,从而获得此时的牵引力。然而,根据轮胎式装载机自身作业特点,实际绝大部分作业工况是在矿区或工地上进行短距离铲装运输,很少出现发动机动力全部提供给传动系统,也就是设备的运输状态,因此基本上不需要始终大油门情况下行驶。否则就属于动力浪费,无论燃油或燃气都会增加不必要的消耗量,同时也会加剧制动系统的磨损,影响整机的使用寿命。
测试方法
如何科学合理地获取轮胎式装载机联合工况下的牵引力,不论是站在用户角度,还是设计研发角度,均显得非常重要。下面结合通常的试验方法进行探讨。
试验场地
在材质均匀一致、干燥、清洁,保证一定粗糙度的混凝土或沥青路面,试验跑道的纵向坡度应不大于0.5%,横向坡度应不大于3%,跑道长度应不小于100m。
试验样机状态
试验装载机按规定注满冷却液、燃油、润滑油和液压油,并包括工具、备件、一名驾驶员(75kg左右)和其他附件,轮胎气压应符合使用说明书的规定,携带额定工作载荷的重块,处于运输状态。
试验仪器
选择匹配吨位的拉力传感器、。应变仪、发动机转速表以及温度计等。
试验工具
6～8m长强度匹配的钢丝绳、卸扣或连接板等连接件(依据测试样机具体情况而定)。
测试方法
先将选定的拉力传感器用卸扣或连接板固定在牢固可靠的立桩上(如果没有,可选择总质量大于试验样机总质量的负荷车,一般选用大于试验样机额定载重量的装载机做负荷车使用),然后将钢丝绳一端可靠连接在拉力传感器上,另一端连接在测试样机的牵引销位置,连接好后,指挥驾驶员挂低速挡缓慢行驶,直至钢丝绳拉直,如果钢丝绳处于水平状态,准备工作算是完成,否则,缓慢倒车,调节钢丝绳一端的受力点位置,尽可能使钢丝绳在受力情况下不产生纵、横向分力,测试示意图如图1、图2所示。
安全牢固连接好传感器后,根据现场指挥,由驾驶员操作试验样机,等钢丝绳缓慢拉直后,挂高速挡,缓慢加大油门,几分钟后变矩器及变速器油温达到正常作业温度。此时操纵铲斗操纵手柄,保持持续收斗(即液压阀溢流)状态,等液压油温处于正常后,挂低速I挡,先缓慢加大油门,直到油门最大(此时应变仪上显示的即为发动机全功率时,动力全部转化到传动系统的最大牵引力)。继续保持油门最大,同时缓慢操作铲斗操纵手柄进行收斗,使其液压阀溢流,等应变仪显示的数据稳定后,得到的是联合工况下的最大牵引力,如此连续平稳测试3次,取平均值作为试验结果。
通过上述方法,获取了联合工况下的牵引力之后,如何读懂或理解这个指标,也是一个非常重要的问题。通常工况的最大牵引力与联合工况下的最大牵引力,实际上反映的是发动机的功率分配问题。由于目前国内国际还没有相关的标准来确定联合工况下的牵引力指标的大小,因此还不能分析各载重量的轮式装载机在联合工况下牵引力至少达到多少合适,或者应该占通常情况下最大牵引力的百分之多少合适。但是我们通过大量的测试数据分析(见表1),得出了初步的结果。
通过对同一型号同一配置30机型的测试分析,联合工况下的牵引力是最大牵引力的49%左右,测量联合工况下的最大牵引力时,发动机的转速是测量最大牵引力工况时的发动机转速的70%.左右。最大牵引力一般出现在发动机最高转速的90%左右,联合工况下的最大牵引力一般出现在发动机最高转速的63%左右。
通过对同一型号同一配置50机型的测试分析,联合工况下的牵引力是最大牵引力的56%左右,测量联合工况下的最大牵引力时,发动机的转速是测量最大牵引力工况时的发动机转速的74%左右。从统计结果来看,5t车的最大牵引力一般出现在发动机最高转速的95%左右,也就是大体在发动机的额定转速时出现。而联合工况下的牵引力一般出现在发动机最高转速的70%左右,也就是在发动机额定转速的74%以上。
通过比较分析,50机型的最大牵引力较30机型最大牵引力时发动机转速偏高,联合工况下的牵引力与30机型联合工况下牵引力时发动机转速也偏高。
联合工况下的牵引力,不论是对装载机用户来讲,还是对于产品研发制造企业而言,均是一个非常重要的验证考核指标,尤其对于产品的设计研发测试人员,掌握第一手测试结果对于分析产品各项性能,确定产品的市场定位,都具有积极的指导意义。此外,对于将来有可能出台相关的牵引力企业标准、行业标准甚至国家标准,都积累了丰富的测试经验和依据。
联合工况分析 第2篇
草酸是化工生产及合成中常见的一种化工原料,在涉及草酸的化工生产过程中,势必将产生一定的草酸生产废水。其水质视不同的生产工艺而有所不同。但作为化工废水,往往有COD浓度高、色度高、酸性强等特点。笔者以草酸生产过程中的草酸生产废水为研究对象,以Fenton作为预处理手段,后续进入SBR系统,通过联合工艺处理,能取得满意的处理效果。
作为联用工艺,Fenton氧化和SBR能相互补充,但又有着相互矛盾的地方。Fenton氧化法能够有效提高废水的生化性,取得满意的COD去除率,因此在化工废水处理领域,被广泛用于包括SBR在内的生化工艺的预处理。但Fenton的应用范围较为苛刻,需在酸性情况下才能发挥理想的氧化效果,而理想的生化环境和出水均需要中性环境,碱回调必不可少。酸碱的同时消耗,是企业不容忽视的成本支出也是制约生化过程的重要因素;另外残留的双氧水具有一定的杀菌作用,将对生化系统形成一定的冲击。本文针对类似草酸化工废水类强酸性有机废水,重点从Fenton预处理和生化处理的关系上展开探讨,关注其相互影响,并综合考虑成本、运行管理等因素,以寻找其最佳结合点。
1 试验部分
1.1 实验用水及试剂
试验用水:取自某化工厂草酸生产车间,某化工厂用硝酸氧化法制草酸,在生产过程中,将产生一定的草酸生产废水。其主要来自反应釜的废弃母液及母液蒸发液。该废水外观水质呈淡黄色,加碱后色度加深呈金黄色p H 1~2,COD范围在4000~8000 mg/L,B/C=0.56。经检测,废水还含有高浓度的硫酸根离子、硝酸根离子和氯离子。这都给后续的废水处理带来相当的难度。
药品:过氧化氢(30%)、硫酸亚铁(Fe SO4·7H2O)、氢氧化钠(粉末)均为分析纯。
接种污泥:取自南通市污水处理中心,接种污泥浓度为3200 mg/L。污泥沉降比(SV30)为25%。
仪器:电子分析天平、恒温水浴锅、磁力搅拌器、自制SBR反应器。
1.2 实验方法
Fenton预处理:取一组500 m L的烧杯,首先投加300 m L均质水样,调节p H至合适范围后,然后先后加入适量的双氧水和硫酸亚铁,充分反应后,调p H值并沉淀,取上清液测水中COD,并计算COD去除率。
SBR好氧实验:取2个5 L的大烧杯作为模拟反应器,利用增氧泵曝气。控制反应器DO为2~3 mg/L。
2 结果与讨论
2.1 Fenton实验
过氧化氢和亚铁盐的混合物称为Fenton试剂,其发生的反应称为Fenton反应[1]。通过氧化作用和混凝沉淀作用,Fenton试剂能有效地提高难降解有机废水的生化性,降低废水的COD浓度。因此,Fenton法常用作高浓度废水的预处理[2]。针对强酸性有机废水,除需投加芬顿试剂外,还需要加碱。在草酸化工废水中共需投加两次碱,一次为调节p H到合适的Fenton反应范围,另外,芬顿反应结束后还需投加碱调节至合适的条件以确保芬顿后能发生混凝沉淀,和后续生化反应的顺利进行。
通过试验,在温度为40℃,加碱调节为p H=3,再投加2%的双氧水(2 m L/100 m L),双氧水和硫酸亚铁的摩尔比为1∶4。此时处理效果最好。针对进水COD为4876 mg/L的草酸化工废水,出水COD可降为1080 mg/L,COD总去除率可达到78%。芬顿反应结束后加碱调节至中性,供后续生化处理。
2.2 SBR驯化实验
采用传统接种污泥的方法培养驯化污泥[3,4]。SBR驯化实验的驯化共分为两个阶段,为驯化初期(适应阶段)和驯化后期(浓度驯化阶段)。考虑到草酸自身的生化性极好(该草酸化工废水的B/C=0.56),所以在SBR生化试验过程中,除了fenton预处理后的废水进生化系统(系统A)以外,尝试直接用原水稀释液(系统B)直接进行生化处理,以期与系统A作比较。
(1)适应阶段:
驯化初期,系统A仅仅投加按水体积分数为5%的fenton预处理出水,同时补充葡萄糖4.5 g,保持COD 500 mg/L左右,共一个星期。
驯化开始,系统A出现明显出水COD高于进水COD的现象,(见图1)同时污泥浓度大幅度降低,仅第一天污泥浓度由原先的3000 mg/L减少至2000 mg/L,SV30由25%降低至15%,出水略显浑浊,有细小的悬浮物。
图1 系统A适应阶段运行情况
在驯化初时,芬顿出水难为微生物所适应,可能因为芬顿有残余的双氧水,出现明显生物解体现象。解决方案:不断补充活性污泥,保持污泥浓度3000 mg/L左右。适应阶段后期,污泥解体现象明显好转。表现为污泥浓度逐步稳定,需补充活性污泥越来越少,三天后无须投加污泥。出水COD慢慢下降。一周适应期结束后,去除率也上升至73%。活性污泥由原来的灰褐色变土黄色,但污泥絮体相对小。
对比样系统B(原水稀释液直接进SBR),始终未出现明显的污泥解体现象,经过一段时间的驯化,COD去除率稳步上升至80%。在适应阶段,系统B较系统A更容易适应,活性污泥颜色也转黄褐色,但外观絮状结构更紧密,污泥沉降性更好。
(2)浓度驯化阶段:该试验尝试投加废水从低浓度到高浓度的逐级驯化,设计废水投加量按水体积分由5%依次提升到20%、50%、75%、100%,每个浓度梯度运行四天,共16天。进出水COD见图2。
图2 系统A浓度驯化期运行情况
浓度驯化期,COD去除率呈上升、下降、上升式波动,但整体趋势呈上升趋势,最终达到63%左右。实验过程中观察到系统A没有再出现明显污泥解体现象,污泥略显铁红色。但系统B逐步观察到污泥中夹有白色物质,越来越多,估计为微生物分泌的胞外多聚糖。但当进水废水浓度达到75%,出现大面积的污泥上浮,上浮污泥呈糊状,并且出水COD超过进水COD浓度。猜测系统B不能适应高浓度有毒有害物质,系统B宣告启动失败。
另外在驯化过程中观察到系统A和系统B中均出现出水p H较进水p H明显升高的现象(见图3)。当系统A进水在7左右,出水能升至8.2左右。而系统B较系统A p H升高现象更明显,出水接近9。
图3 系统A进出水p H值
这可能是因为草酸为中强酸,而碳酸为弱酸。无论是系统A还是系统B在在生化过程中,将部分草酸盐消耗,转化为碳酸盐。所以出现明显的p H现象。
这对工程调试有明显的意义:在小试中,尝试将fenton出水调为弱酸性(6左右),或以芬顿反应能沉淀为依据,该出水进SBR系统均能取得较理想的去除率。这将节约进水调碱或fenton碱回调所需的碱消耗。如果完全利用生化工艺处理,则可以考虑出水回流,不仅能有效能降低进水的有毒有害物质负荷,节约进水中的加碱量,
经过SBR驯化实验,确定了Fenton-SBR联合处理草酸化工废水工艺流程。相对比,系统B(即原液兑水后进SBR)直接进好氧系统虽然起初完全能实现去除率迅速下降,但后期因生物负荷过高或废水中有毒物质的影响导致系统运行失败,而且出水表现为色度也无法去除,兼考虑以上因素,舍弃用单纯的好氧生物处理法处理此草酸化工废水。
2.3 Fenton-SBR联合处理稳定性实验
SBR驯化稳定后,进行了联合系统稳定性试验,为期一周。进出水COD如图4。
图4 Fenton-SBR稳定性实验
从图4可以看出,在7天的稳定实验期间,Fenton-SBR联合处理草酸化工废水,进水水质略有波动,范围为4000~7000 mg/L。但COD的出水一直稳定在200 mg/L。总去除率稳定在95%以上,出水清澈,水质良好。
3 结论
(1)Fenton处理后残留的双氧水会对SBR产生一定的冲击,在驯化阶段出现明显的污泥解体现象,但经一定时间驯化后能适应Fenton预处理出水。因此在环保工程人员在调试运行中应注意及时补充菌种。有条件的企业在实际工程安装时还可通过架设填料等来增强微生物抗冲击能力。
(2)SBR出水会呈明显p H升高现象。进水调节为p H中性,则进入SBR系统后出水能达到8.2左右;纯生化工艺则p H上升更为明显。
(3)针对有机酸废水,无需让进水调节为中性,进水呈弱酸性对SBR系统影响较小,能取得理想的去除率。所以,预处理中,无需将Fenton的出水完全调至中性,降低Fenton的出水p H能节省碱回调,节约成本。这种现象针对强有机酸废水,均有一定的参考价值。
(4)采用Fenton-SBR联合处理草酸生产废水,针对进水4000~7000 mg/L的废水,出水COD浓度能稳定低于400 mg/L,能达到《综合排放标准》》(GB8978-96)三类标准。
摘要：利用Fenton-SBR工艺对草酸化工废水进行联合处理,研究表明:Fenton处理后残留的双氧水在驯化期会对SBR产生一定的冲击,经驯化后SBR能适应,SBR出水会呈明显p H升高现象。采用该联合系统处理草酸化工废水,针对进水4000~7000 mg/L的废水,出水COD浓度能稳定低于400 mg/L,总去除率稳定在95%以上,能达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的Ⅲ级标准。
关键词：草酸化工废水,Fenton氧化,SBR,废水处理
参考文献
[1]刘英艳,刘勇弟.Fenton氧化法的类型及特点[J].净水技术,2005,24(3):51-54.
[2]王安辉,姜艳芳.Fenton试剂处理难降解废水[J].科技创新导报,2009(7):113-116.
[3]扬晓瑞.SBR系统中活性污泥的驯化[J].创新技术,2008(6):9-10.
机械采油工况分析系统研究 第3篇
一、机械采油工况分析设备评价指标
现阶段关于机械采油工况分析已经开展了许多研究, 并且取得了很多成果, 工况分析主要的研究对象就是机械采油的过程中是否存在故障, 而对于工况指标各因素和规律的研究还需要进一步的加强。机械采油过程中设备的运行指标, 主要包括采油过程中的容积效率, 机械采油容积效率的影响因素很多, 主要包括机械采油的工作参数, 例如泵的深度、泵的冲程和频率、泵的直径等参数, 影响到机械采油容积效率影响因素还包括地层油气的参数, 例如地层压力、原油的性质、含气量等方面。
抽油机的在工作过程中, 影响到抽油泵性能的参数有泵的沉没深度, 当井下抽油泵的沉没深度确定后, 随着抽油泵不断的工作, 井下抽油泵的沉没压力不断的降低, 这样就会影响到泵的吸入量, 从而影响到抽油泵的工作效率, 以及抽油泵的举升高度。地层原油的粘度也会影响到泵的举升高度, 随着地层原油粘度的增大, 原油流动过程中的阻力增大, 这个阻力包括流动过程中原油和管壁之间的摩擦阻力, 还有原油内部之间流动的阻力, 原油流动的阻力增大后, 抽油泵的举升高度就要不断的下降。随着抽油泵下泵深度的增加, 地层原油进入到抽油泵的压力就越高, 这样就越容易流向抽油泵中, 从而提高了抽油泵的举升高度。当井口回压升高后, 井口到抽油泵之间的压差就会减小, 压差的减小会阻碍油气从井底向井口的流动, 从而降低了抽油泵举升高度。温度对于抽油泵的举升高度的影响, 主要是对于原油粘度的影响, 当井筒中原油的温度高时, 原油粘度对于温度的敏感性较大, 温度升高原油的粘度降低, 这样原油在井筒中的流动阻力就会降低, 泵的举升高度就会升高。
合理的沉没深度是机械采油重要的工况分析指标。合理的沉没深度能够促进地层中原油不断的向井筒中流动, 增加泵的吸入量, 减少气体对于泵工作效率的影响, 不断的提高泵的工作效率。合理的沉没深度和沉没压力, 还可以降低由于油套管在工作时的弹性伸缩, 对于抽油泵效率产生的影响, 而且沉没深度还会对油井的产液量产生影响。如果泵的沉没深度过低, 长时间工作后, 就会造成抽油泵的供液不足, 造成对于抽油泵额外的负载。泵的供液量不足, 还会造成原油在井筒内的脱气现象, 井筒中油气的粘度会不断的增加, 增加了抽油杆柱的负载, 影响到了抽油杆柱的工作寿命和性能。如果沉没深度过大, 超过合理的沉没深度后, 流体流动压力升高, 在一些低渗透油田中, 由于渗透率的原因, 相应层的供液量已经满足不了泵的要求, 从而加剧了油层之间的矛盾。而且一旦超过合理的沉没深度, 泵的吸入量是不会增加的, 泵的效率也不会增加。
二、机械采油工况分析经济评价指标
机械采油除了设备的工况分析指标外, 还有相应的工况分析经济指标。采油生产作业的检泵周期是非常重要的经济技术指标, 在油田采油过程中, 检泵周期也是非常重要的考核指标, 检泵周期可以有效的表示出机械采油的效率和管理水平。泵径是影响到抽油机检泵周期的重要因素。如果抽油泵的直径增大, 抽油杆柱底部受到的力就会增大, 当抽油杆柱受到的载荷超过杆柱的强度极限后, 就会造成抽油杆柱的弯曲甚至是损坏, 这样就会加剧采油设备的磨损, 从而减小泵的检修周期, 造成了机械采油成本的增加。机械采油泵的冲程和冲次, 也是影响到抽油机检泵周期的重要指标。抽油机在工作的过程中, 会产生周期性的负载的变化, 如果抽油泵的冲程和冲次选择不合理, 将会加剧周期性负载的影响, 从而对机械采油设备的寿命产生影响。机械采油产液量的多少也会影响到泵的检泵周期, 如果产液量过高, 地层中流体流向井筒中速度过大, 流体会携带砂粒和其他颗粒, 进入到井筒中, 从而造成油井的出砂, 油井的产液量越大, 油井越容易出砂, 而且容易造成对于地层的破坏, 长远来看, 会降低整口井的经济效益。如果抽油泵的产液量过低, 就会降低油井的产量, 这样也会影响到油井的经济效益, 因此需要合理的设计抽油泵的产液量。机械采油消耗的电量也是工况分析经济评价的重要指标。影响到抽油机耗电量的因素包括井口的回压、抽油杆柱的类型、泵的冲程、原油的性质等方面, 在井口回压方面, 如果井口的回压升高, 抽油机工作过程的阻力就会增大, 油井的产液量也会相应的增加, 油井生产消耗的电能就会增加。在原油的性质方面, 如果原油含蜡较多, 原油在流动的过程中会不断的析出蜡, 析出蜡后会加大原油的流动阻力, 增加抽油泵的压力, 从而增加油井电能的损耗。只有综合考虑影响到机械采油工况分析的各项经济指标, 才能更好地提高油井生产的经济效益。
摘要：在油田石油开采中, 机械采油是非常重要的采油方式, 在油田的稳产上产方面发挥着越来越重要的作用。如何实现油田机械采油安全、高效、稳定的运行, 已经成目前需要重点研究的问题。采用工况分析的方法是保证机械采油高效运行的重要方法。文章通过调研分析, 研究了机械采油工况分析的过程, 提出了工况分析需要用到的设备和经济性指标。通过研究提高了油田机械采油的效率和效益, 对于保障油田的稳产上产具有重要的作用。
关键词：机械采油,工况,分析,系统,指标,构建
参考文献
[1]韩修廷等.机械采油井管理水平宏观控制图[J].大庆石油地质与开发.1989, 8 (1) :63-68
输油管道投产工况分析研究 第4篇
随着国内油气管道的大发展, 新建管道面临投产, 投产过程中对于地形起伏较大的管道可能会出现翻越点, 使高点后的管段产生不满流, 从而使管内存气影响管线投产运行。同时管道投产由于流量计等设备处在投产调试阶段, 整条管线可能存在无流量显示, 以及投产过程中高点后水、油品及清管器流速需进行计算, 以指导下游排气、油头跟踪及清管器接收。所有需要对管道投产方式及投产过程不同工况进行分析处理, 以利于管道始终处在可控状态下, 使管道安全、顺利投产。
2 投产方式
管道投产方式会根据所投油品物性特点不同而不同, 成品油投产可采用先充氮气后注油, 管道部分充水、油顶水等方式;对于油品物性较差的原油多采用管道部分充热水, 以油顶水, 加热、热处理或综合热处理的投产方式, 同时沿线启加热炉。目前管道投产多采用管道部分充水、油顶水的投产方式。
管线采用部分充水、油顶水的投产方式, 主要有以下几个目的[1, 2]:
(1) 进一步对管道进行冲洗和清扫, 确保投油后管道中油品的质量;
(2) 进一步检验输油设备的技术性能和可靠性;
(3) 检验整个管道系统整体运行的可靠性;
(4) 检验整个管道系统自动调节的灵敏性和可靠性;
(5) 降低投产期间可能发生的管道破裂跑油的风险;
(6) 根据输水试运结果, 对管道系统 (包括硬件和软件) 进行整定调整;
(7) 水的比热容大, 粘度、凝点低, 且取材相对方便, 适于做预热介质。
此外, 管道投水还给中控充分的时间对SCADA系统、自控逻辑及相关远传数据点进行核实校对, 以满足管道投油时期系统的安全、稳定。
对于需要加热的原油管道采用沿线启加热炉, 预热投产具有如下优点:
(1) 使管线尽快建立温度场, 保证油头温度满足设计要求的进站温度, 并在输水期间试运沿线加热设施, 增加投油期间安全保障;
(2) 采用综合热处理输送方式可降低油品凝点, 增加投产期间安全保障。
3 投产不同工况的影响及处理
3.1 大落差对输油管道注水阶段的影响
大落差管道投产过程, 往往出现以下几种较复杂的情况[3]:
3.1.1 注水阶段水头翻越高点后对管道低点的冲击
水头翻越管道高点后, 由于自身动能和重力作用, 会在管内形成类似瀑布流的流动形态。对管道低点有一定的冲击。冲击力度同管段仰角a值 (管段高程差同管段长度的比值) 有关, 仰角a越大则冲击力越大。
3.1.2 油水清管器的下冲
投产方案中, 在管内放置皮碗式清管器进行油水隔离, 当清管器翻越高点后, 由于自身的重力作用, 会出现清管器下冲的现象。当下冲现象出现时, 清管器自身重力使其移动速度变快、动能增加, 为达到清管器受力平衡, 其上游压力将减小, 形成一个类似于抽拉的过程。在大落差管段, 清管器的下冲会变得十分明显, 由于下冲会使清管器上游压力减小, 因此有时会使清管器上游压力小于液体的饱和蒸汽压, 从而使液体汽化, 在高点形成不满流;并且, 随着上游压力的减小, 清管器下游空气的反窜量也会相应的增加, 进而加大了水段的进气量。
3.1.3 注水阶段由大落差带来的管内进气
虽然在投产方案中采用了皮碗式清管器来减少进气量, 但在实际投产过程中充水管段进气是不可避免的, 尤其在大落差管段, 水头翻越高点后管内会出现半管流, 导致积气量大增。
在大落差管段, 水头经过高点后会以非满管流的形态自流至管段低洼处形成积液, 此时, 一部分气体会被低洼处产生的积液密封在高点处, 这一部分气体就是投产时所产生的管内气体, 需及时排出。
3.2 管内存气对投产的影响
管道的排气工作是一条管道能否顺利投产的重要一环, 排气工作的好坏将直接影响到投产过程中水联运设备的调试、油顶水产生的混油量。
3.2.1 气体对设备的影响
如果管道内的气体不能及时排出, 残留在管道内的气体对管道系统中的设备会带来很大的危害。当管道内存在气体时, 聚集在高点处的气体会使泵站上游管段形成一个类似不满流的流动形态。其危害有以下几个方面。
(1) 由于管道中这种流态的存在, 当液流速度突然变化时, 若发生液柱的分离和撞击, 可能会增加水击压力, 高点后的事故反应会变慢, 汽泡的反复产生和溃灭会引起管段振荡, 对管路安全造成极大的破坏。
(2) 高点处气体的存在还会降低下游的压力, 有可能使泵站的进站压力不足.低于其最小汽蚀余量, 从而产生站内泵的汽蚀。
(3) 由于管内气体的存在, 在投产过程中管内有可能出现两相流。两相流的出现不仅会给输油泵带来类似汽蚀一样的危害, 还会对水联运过程中各种仪表的调试带来干扰。
3.2.2 气体对混油的影响
管道投产油顶水的过程中, 由于管道内存有气体, 将会明显增加其混油量。能够对其混油量产生明显影响的因素主要有以下两个方面。
(1) 地势起伏地区的管段, 可以理解为是由多个U形管组成的波形管段。地形起伏管内油水在低洼的“U”形段形成分层。在输量相对稳定时, 管道低洼“U”形内油水的扩散达到一个相对稳定的状态, 只要这个状态不被破坏, “U”形段的“水兜”就会长期存在。在这种情况下, 混油量增加不是很大, 但混油的尾部会被托的很长, 这一现象曾在克洛尼尔、兰成渝成品油和大西南成品油等管道的投产中出现过。
(2) 爬坡管段内若存有气体, 将会增加其混油量。例如, 在我国某成品油管道投产时, 70 km范围内混油体积增加了8040m, 其余各段总共增加了2957.88m。这是由于在投产过程中排气不当, 导致管段内存气, 再遇上一个爬坡段, 所以混油量在该阶段剧增。理论上说, 流体如果是完全充满管道的单相流并处于紊流状态, 就不会形成大量的混油。然而, 如果排气不当, 管道中存在着一些气体, 那么管道中不是单纯的单相流, 而是油水气体的三相流动。
当油与水的界面运动到爬坡段时, 会因气体的作用, 使得管道在大落差段出现重力分层, 水在重力的作用下沉降到管道低洼处, 使得油中含水不均匀, 混油量在爬坡段剧增。
投产中管内残存的气体, 由于密度和压力差异, 一般会向高处移动, 最终聚集在各个高点。在西部成品油管道投产中, 经过各点排气所残留的气体, 最终也会向高点聚集。气体虽然较易聚集在高程大的高点, 但并不是哪个高点高程大就会聚向哪个高点, 而是由管段的地形和压力等因素决定。输油管道地势起伏, 很难判断聚集点的位置, 但在停输一段时间后, 运用计算静压同实际静压相比较的方法大体可以判断出位置和存气量, 其方法如下。
式中:H为总高差, m;dr为油品密度;0H为油柱高度, m;aP为顶部气体压力, MPa;∆P为出站压力与静压差。
如果管道中的气体没有全部在管道顶部, 而是夹杂在油品里, 则气体体积将比估算值大。
3.3 管线无流量
管线投产过程中, 如果沿线没有流量显示可采用以下几种方法控制管线流量:
(1) 在投产初期可根据给油泵曲线进行估算[4], 并在一定时间内根据储罐液位进行校核。当管线启两台泵后, 该方法误差较大, 不推荐使用。
(2) 管线投产时发送清管器可通过清管器运行速度判断上一时间段管线输量, 并根据需要进行调整。
(3) 如果管线投产后存在两个压力远传点, 且可基本判断该管段为满管流, 应尽快通过清管器、首站储罐液位来建立一定流量, 计算出该管段摩阻, 用以指导整个管线输量。例如:通过清管器和首站储罐液位计算外输流量500 m³/h, A和B两地摩阻为1.5 MPa, 则当A、B两地摩阻大于1.5 MPa则流量高于500 m³/h, 反之小于。可通过几个流量算出不同摩阻, 指导运行。
投产初期为气液界面, 不应以出站压力为参考控制出站流量, 此时出站压力主要与管线高程变化有关。
3.4 高点后流速计算
管道投产时水头或油头过高点后属于自流, 根据高点后管线落差不同可形成半管流和段塞流等流型, 但基本都遵循高点后加速至匀速的过程, 即液体刚刚过高点后由于重力在管线方向的分力大于管线摩擦力, 使液体存在沿管线向下的加速度, 流速逐渐增大, 同时管线与液体的摩擦力也随之增大, 当重力分力等于摩擦力后, 液体恢复匀速流动。
参考文献
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提高注水井工况管理分析研究 第5篇
关键词：注水井工况,诊断模型,融合技术,配注
一、注水井发展现状
在我国油井开发的过程中, 油层所具有的能量会根据开采的时间不断增长而逐渐减少, 导致该油层的油压持续降低, 而且该地层的原油就会发生脱气现象, 致使原油的粘度不断增大, 出油量就会明显降低, 严重的时候会停产, 原油停喷, 地下大量的原油无法继续开采, 造成严重的经济损失。针对上述现象, 为了解决开采原油后地下形成的亏空, 增大原油的油压, 提高原油的采收率, 保证油田开发的经济效率, 提出油井注水开采方法。我国对油井注水技术还存在着不少问题, 例如成本比较高, 油井的经济效率低, 在注水过程中分注技术低, 水的注入量难以控制, 配注方法不完善等等, 这将对油井的开发产生严重的不利影响。因此如何提高油井注水工况管理就显得尤为重要。在针对油井注水工况管理的研究中, 首要的任务是如何保证注水质量, 提高油井注水工作的可靠性和高效性, 实现油井的稳定和高效开采, 降低生产成本。
此前在油田开发过程中, 对注水井工况的相关诊断与设计主要是依经验法来进行, 因此在实施过程中误差比较大, 注水质量比较低。经过各个领域的石油专家学者及工作人员的不断研究, 设计出注水井工况相关的系统模型及软件, 对注水进行实时的分析控制以及软件模拟。在注水井开采过程中, 对注水工况实现实时的分析诊断和优化管理, 并且对于复杂的地层, 注水井工况系统模型给出最优的数据参数, 利用模糊神经网络等信息融合技术确定合理的配注方法。
二、注水井工况分析研究
在油井注水工作过程中, 比较关键的两个参数是注水的体积量以及压力, 当二者处于平衡时, 上述两个参数如果改变其中一个, 就破坏原始的平衡状态, 此时会形成压力波, 该压力波与注水设备以及地层因素有关。在地面上的注水设备, 如注水泵、压力表、地面管线、流量计以及闸门等工作状态异常, 都会形成压力波动, 出现注水井工况异常情况。在井下的注水设备中, 如果注水器的水眼被堵住或者直径变大, 封隔器失去作用, 过滤网被堵塞, 水泥环中存在窜槽, 单向阀的密封性能达不到要求, 油管出现脱落现象, 也会引起注水压力波动。此外, 地层结构如果发生变化, 如地层渗透性改变, 原油油压发生变化, 地层被污染等等, 也会影响注水的压力波动。在油井注水过程中, 工况异常的情况主要有:注入水的排量变化异常;压力表检测的压力出现异常;堵住水眼;水眼直径增大;仪表读数异常;污染注水地层;地层渗透性发生较大变化;油管发生脱落;井下封隔器无法起到封隔作用等等。
对油井注水工况异常进行研究分析, 建立专门的系统模型进行诊断并制定相关的解决措施。该系统模型主要包括三个部分, 即模型融合、算法融合以及决策制定系统。针对在注水时经常遇到的异常问题, 将其进行系统化研究, 确定注水过程中的参数因素与异常工况存在的关系, 将各种信息进行融合, 建立相关的模型, 并对算法融合以及处理决策的制定建立理论基础。注水井工况诊断模型的建立, 需要融合的信息主要包括数据参数、工况特征以及处理决策。在模型的建立中, 首次利用模糊神经网络对异常工况进行诊断及分析, 在模糊神经网络的分层上, 第一层有6个神经元, 与规则前件对应, 称为模糊化;第二层有12个神经元, 与规则中间对应, 称为模糊推理;第三层有1个神经元, 与规则后件对应, 称为反模糊化。在使用之前, 必须对模糊神经网络进行相应训练, 利用在注水过程中出现的不同的异常工况, 对模糊神经网络的反应模式进行分类, 在正常工况与异常工况之间形成映射关系。
对注水井工况进行分析主要包括对水井的分析, 油管的力学分析以及地层状况的分析。通过记录油管内压力与注水量, 建立二者随时间的关系, 从而判断注水井是否工作正常;根据注入水的体积量与水的压力, 对井下管柱、水眼、单向阀、仪表以及封隔器的工作状况进行分析, 判断设备是否正常运行, 以此对注水井工况进行分析。对注水井油层管柱的分析主要是对管柱和封隔器的力学进行分析, 根据已有的数据, 理论计算出管柱在作业时所承受的载荷的变化规律、管柱在复杂情况下受力发生的形变大小、封隔器在解封以及坐封时发生的形变大小, 对下井管柱满足注水要求提供理论支持。在研究地层对注水工况的影响时, 根据试验井的数据资料, 确定压力与时间的规律曲线, 计算出地层的渗透率、地层具有的压力以及导压系数等数据, 准确的确定地层的吸水性能, 为注水的实时操作和油井的动态开发提供详细资料。
三、优化措施
1.
为了使管柱设计及配注情况达到所需要求, 注水井优化设计主要是根据对工况分析的结果, 主要从水井设计参数、管柱以及水眼进行优化设计的。在水井设计参数方面, 测定注水量以及水的比热参数, 并根据单相流原理, 预测在不同阶段下温度和压力的分布状况, 并在地层所具有的压力、管柱直径、井口施加压力不同的情况下, 研究注入液体的提及量与压力的关系, 从而确定注水的配注量以及管柱的最优直径。在管柱优化方面, 主要是根据目前井中的压力、管柱直径以及受到的复杂应力, 采用等应力范围和等安全系数法对管柱受力进行详细计算, 确定满足强度要求的管柱组合。在水眼优化方面, 主要是根据磨损曲线回归公式, 计算出沿程摩阻、井下液体静压以及液体流动压力等参数, 从而对水眼进行相关配置。
2.
提高注水井工况管理, 还需要确定合理的配注方法。在确定配注方法时必须遵循以下原则:地层压力的调整、含水上升速度的控制以及产液量的限制。配注方法是否合理是地层压力能否有效调整的关键;根据含水上升速度, 将含水上升的速率降到最低;根据产液量的限制条件, 来确定配注的注入量。确定配注方法时, 必须确定该区域的注采比、井的连通关系、劈分系数以及方向比例系数等。
结束语
在目前我国注水井开发过程中, 需要对工况进行分析以及诊断, 掌握实时的注水情况。通过建立相关的系统模型, 并且采用融合信息技术实现了对工况的详细分析研究;在理论研究的基础上, 确定了合理的配注方法, 满足了油田开发的稳产高产和稳油控水的需求。
参考文献
联合工况分析 第6篇
1 水力工况分析
在热水供暖系统运行过程中,往往会由于设计、施工、改建、扩建和调节等原因,使网路中流量分配与热用户所需流量不相符合,所以,各热用户或采暖房间就会出现冷热不均的热力失调现象。热水供暖系统对各热用户和各散热设备的实际分配流量与要求流量之间的不一致性,称为水力失调。水力失调的程度可用实际流量和规定流量的比值关系来表示,即:
其中,X为水力失调度;Vs为热用户或散热设备的实际流量;Vg为热用户或散热设备的规定流量。
当网路中各热用户或散热设备的水力失调X均大于1或均小于1时,则称网路或用户系统为一致失调。所有热用户或散热设备的X值都相等称等比失调,X值不等称不等比失调。
当网路中各热用户或散热设备的水力失调X有的大于1,有的小于1时,则称之为不一致失调。
解决水力失调的办法通常是用改变某些热用户进、出口阀门开度和调整、匹配循环水泵来完成。
当热力网路任一管段的阻力状态在运行中发生变化,如调整用户阀门或增加新用户等,即网路的水力工况改变了,则系统循环水泵的流量和扬程也随之改变,此时,不仅网路总流量和总压降发生变化,而且也要引起流量分配的变化。所以,在进行水力工况分析时,要对系统整体考虑。
1.1 热力网路水力工况的基本公式
任何网路都是由许多串联和并联管路组成的。而室外热水网路热媒流动状况一般处于紊流流动阻力平方区域。因此,其压力损失可用下式计算:
ΔP=R(l+ld)=SG2 (Pa) (2)
由式(2)可知:网路各管段的阻力数S仅取决于管段的直径和长度(d,l),管道内壁绝对粗糙度(K)以及管段局部阻力当量长度(ld)的大小,即网路各管段的阻力数S只与管段本身有关,而与流量无关。
对于串联管段(见图1):
S=S1+S2+S3 (4)
式(4)说明:在串联管段中,网路总阻力数为串联各管段阻力数之和。
对于并联管段,如图2所示:
式(5)说明:在并联管段中,网路总阻力数的平方根倒数为各并联管段阻力数的平方根倒数之和。
因为:
ΔP=SG2=S1G12=S2G22=S3G32。
所以:
由此可知:在并联管段中,各分支管段中的流量是按其阻力数的平方根倒数进行分配的。
根据上述推导分析可得:1)在并联管段中,各分支管段的阻力状况不变时,网路总流量在各分支管段中分配的比例不变。2)各分支管段的流量是按总流量的变化比例而(增加或减少)变化。3)当网路各并联管段中任一管段的阻力状况发生变化时,总阻力数S必然随之变化,网路总流量在各分支管段中的分配比例也都发生变化。4)当网路总阻力数S发生变化时,网路总流量和总阻力也要发生变化,即循环水泵的流量和扬程随之变化。
1.2 水泵运行工况分析
在热水供暖系统中,循环水泵选定后,其工作状况就决定于系统的阻力状况。换句话说,循环水泵型号一定,其性能已定。在运行过程中,水泵的工作点只能在其H—G特性曲线上变化。水泵的工作点是由系统网路特性曲线和自身特性曲线决定的,两条曲线的交点即为水泵的工作点,如图3所示。
如果网路的阻力减小(如增加新用户),即网路的总阻力数变小,则网路的特性曲线变得比较平坦,由曲线2变为区曲线3的状态,它与循环水泵的特性曲线1的交点由A点变为B点,工作点右移。
此时,网路的总流量增加,总阻力(即水泵的扬程)减小
反之,如果网路的阻力增大(如关小用户阀门),即网路的总阻力数变大,则网路的特性曲线变陡,由曲线2变为区曲线4的状态,随之,循环水泵的工作点由A点变为C点(左移)。所以,网路的总流量减小,总阻力(即水泵的扬程)增加。
一般情况下,选用循环水泵时应考虑以下因素:1)水泵样本,选用水泵的G—H特性曲线比较平坦一些。2)使水泵的工作点处于高效工作区偏左边。
2调节设施
1)集中量调节要求供暖系统循环流量实现无级调节,通常采用变频水泵。在本系统中将原有的两台普通水泵变成变频水泵。2)通过调节锅炉房、单体建筑供暖干管入口处的供暖系统阀门,可以调节整个供暖小区、单体建筑内所有房间的温度。在供暖系统的所有散热器上装恒温阀(单管系统应设旁通管),下班时,将温度调至值班温度,而供暖系统的热媒温度保持不变,流量可适当减小,这样,当个别房间需要使用时,仍可满足其温度要求。3)还有一种方法是在散热器上安装电磁阀。这种电磁阀有两种状态,一种是全开状态,此时不限制热媒的流量,室温达到使用温度;另一种状态为半开状态,此时限制热媒的流量,室温降至值班温度。
调节室温的供暖方式适用于间歇使用的建筑,如办公楼、礼堂,而不适用于连续使用的建筑,如医院病房。
应根据建筑的类型及其供暖设备的情况,确定适宜的值班温度,尽量保持较低的值班温度,但不宜低于5℃,以防止建筑发生冻害。
摘要：为使热水供暖系统各管段热媒流量符合要求,进行了热水供暖系统水力工况分析,并提出了相应的调节措施,以完善热水供暖系统设计,保证散热器的需要。
关键词：供暖系统,水力工况,调节设施
参考文献
联合工况分析 第7篇
热电联产既产电能又可供能[1], 实现高的功能效率;而通过对热电机组的热力系统进行分析, 可以寻找节能潜力所在。系统分析可以发现系统中能量利用率较低的薄弱环节, 对电厂的节能和运行优化更具有指导意义[2,3]。本文以300MW热电联产机组为研究对象, 对其热力系统进行不同工况的分析, 为系统的节能以及优化运行提供指导。
二、动力循环描述
本文所分析的机组热力系统如图1所示。给水由1点经锅炉被加热成为2点的高温高压过热蒸汽, 进入汽轮机各缸依次做功;供热蒸汽从4级抽汽抽出。
三、分析理论模型
对于稳定流动开口系统, 质量、能量和的平衡方程分别如式 (1) 、 (2) 和 (3) 表示[4]。
温度T下热量传递率计算公式:
焓计算公式为:φ=h-h0-T0 (s-s0) (5) 根据基本方程,
根据基本方程, 对各部件进行损分析。
四、结果与讨论
分析计算中环境参考温度和压力分别为298.15K和101.3k Pa;特定工况 (发电负荷283.03MW) 下主汽温度压力分别为525℃、15.7MPa (图中2点) , 流量为919kg/s。根据现场测量参数, 进行了损计算, 得到的各组件损及比率、效率如表1所示。
可见, 锅炉损比达86%, 是热力系统中损失最大的部件, 其中燃烧、传热以及排烟损失占主要部分;其次是汽轮机;各回热加热器损平均在2MW以下, 而热网加热器损达6MW以上。不同负荷工况下系统分析如表2所示。汽轮机损随负荷增大逐渐减小, 且变化幅度小;锅炉损随负荷增加而逐渐增大, 负荷每增10MW, 损失增大约7MW, 导致机组损随负荷的增大而增加;而锅炉效率也最低。
五、结论
所研究的热力系统效率为40%左右, 且随着负荷的增加有升高的趋势。锅炉是热力系统中损失最大的部位, 且其损失随着负荷的增加比较明显, 汽轮机损失随负荷变化不明显, 且随负荷增加略有下降。锅炉燃烧过程的损失、传热过程的损失以及排烟损失是锅炉主要损失所在。
参考文献
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