原油管道生产能耗理论计算过程分析 原油管道生产能耗理论影响因素提取
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·℃）;TR为管道起点油温，℃；TL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：
油气管道能效管理
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·℃）;TR为出站温度，℃；Tz为进站温度，℃；So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；Sop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：
油气管道能效管理
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：Zz为管段终点高程，m;ZQ为管段起点处高程，m;hf为沿程摩阻损失，m;hmi为各站站内摩阻，m。
泵的有效功率为
油气管道能效管理
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：SP为电耗，kW·h;SPP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。
原油管道生产能耗理论影响因素提取~
1.加热管道热能消耗的影响因素
燃料油单耗：
油气管道能效管理
将 代入上式得：
油气管道能效管理
从燃料油单耗的公式可以看出：在进站温度一定的前提下，油单耗正比于（TZ-TO），反比于加热炉的效率η，此外还受到输量的影响。对于已经投入运行的管道来说，影响油单耗的主要因素为输量、地温、加热炉效率。输量越大，地温越高，加热炉效率越大，油单耗越低。
1）输量变化对热能消耗的影响。规定进站油温为一定值，在其他参数不变的情况下，如果输量减少，出站油温变大，管路的热损失增加，加热炉的燃料油消耗量也会上升。
2）季节的变化对热能消耗的影响。随着季节的变化，管道埋深处的自然地温将会发生变化，这使得管道沿线的散热情况发生变化，最终导致管输能耗发生变化。在地温下降的月份里，管道的散热损失增大，管输热能消耗上升。当地温上升时，情况正好相反。
此外，原油物性（比热容等）、管线总传热系数也对管道的热能消耗有一定的影响。
2.原油管道动力消耗的影响因素
电单耗：
油气管道能效管理
考虑泵提供的能量和管道消耗的能量完全匹配的情况，将 代入电单耗的公式得：
油气管道能效管理
从该式可见，对于已经投入运行的水平管道来说，电单耗与流量Q2-m、粘度vm成正比，与泵效率η1和电机效率η2成反比，在水力光滑区m=0.25。相比之下，粘度对电单耗的影响比输量对电单耗的影响小得多。对于大落差管道，克服高差所消耗的电单耗近似为定值。
1）流量变化对动力消耗的影响。含蜡原油管道大都工作在湍流的水力光滑区，摩阻与流量Q1.75成正比，相应的泵电耗也会上升，且随着雷诺数的增大，输量对摩阻的影响愈来愈大。
2）油品物性对动力消耗的影响。粘度、密度等油品物性对管线动力消耗有较大影响。粘度的增大，使得摩阻损失增大，电力的消耗也就上升了。在管输原油过程中，普遍存在这样的规律：当输量一定时，摩阻损失的大小主要取决于油品的粘度；而粘度的大小，则取决于输送原油温度的高低；而输送原油温度的高低，又取决于输量的大小和地温的高低。
此外，泵机组效率对动力消耗也有较大的影响。
3.原油管道热力和动力总消耗的影响因素
生产单耗：
油气管道能效管理
考虑到油品的粘度受进出站温度影响较大，而在进站温度一定的前提下，出站温度主要受地温和输量的影响，因而在输送油品种类不变的前提下，不考虑粘度对电单耗的影响，而是将其转化为输量和地温的影响。
因此，影响生产单耗主要因素为输量、地温、加热炉效率、泵机组效率以及沿线节流损失。
1）输量变化对生产单耗的影响。规定进站油温为一定值，在其他参数不变的情况下，如果输量增加，一方面，管道沿线的热损失减小，出站油温变小，加热炉的燃料油消耗量下降；另一方面，随着流量的增加，摩阻损失增加，相应的泵电耗会上升，且随着雷诺数的增大，输量对摩阻的影响愈来愈大。因此，输量变化对生产单耗的影响比较复杂。从生产单耗的公式中不难看出，输量对热能消耗的影响出现在指数项上，说明其影响幅度更大，随着输量的增加，生产单耗下降的趋势更明显。
2）地温对生产单耗的影响。规定进站油温为一定值，在其他参数不变的情况下，如果地温增加，管道沿线的热损失减小，出站油温变小，加热炉的燃料油消耗量下降。另一方面，出站温度降低，油品的粘度增加，相应的泵电耗会上升，但由于地温引起的粘度变化对泵电耗的影响较小。因此地温增加时，生产单耗下降。
油气管道能耗检测一般依托管道SCADA系统。能耗数据自动采集是通过增加控制中心能耗统计、分析系统和现场主要能耗设备的计量仪表，利用SCADA 系统数据通道采集现场能耗数据，实现对管道能耗数据的自动采集、统计，构建真实、可靠、高效的能耗数据采集体系，实现能耗实时监测。油气长输管道主要耗能设备为压缩机、加热炉和输油泵，基础能耗数据为压缩机组耗气、耗电量，加热炉耗油、耗气量，以及输油泵耗电量。根据现场具体情况，可适当增加计量设备、通信接口，先将计量数据采集到站控系统，再上传到控制中心。
通过能耗基础数据的自动采集——量化分析——找出问题和差距——制定节能措施这一过程，形成有效的节能管理环节，实现管道运行能效数据采集、分析与评价的系统化与自动化。
管道能耗管理的总体技术路线是，将现场能耗数据采集到控制中心。根据油气管道现场运行实际情况，对不同的能耗数据采取定额估算、理论计算和数据采集3种统计方式。其中，油气管道站场主要能耗数据，如压缩机组能耗、泵机组能耗、加热系统能耗，通过SCADA系统采集到控制中心；辅助能耗数据，如生活和生产辅助系统的能耗、管道施工及维抢修过程中的天然气放空量、站场蒸汽用量、拔头装置耗油量等，仍通过电子报表系统MIS系统，以数据填报的方式采集到控制中心。
而要构建完整的能耗管理系统，需在控制中心设置能耗数据采集与统计分析系统（包括硬件、软件等），从而实现管道运行能效数据采集、分析与评价的系统化与自动化。能耗统计分析系统由系统硬件（统计分析服务器、历史服务器和操作员工作站等）、软件组成。能耗统计分析系统的数据来源有两个途径：一是站场主要能耗设备的耗能数据，通过SCADA系统采集到能耗统计分析系统；二是站场辅助能耗数据，仍通过电子报表MIS系统、采用数据填报的方式采集到能耗统计分析系统。因此，控制中心的能耗数据统计分析系统应具备与SCADA系统和MIS系统的通信功能。其中，SCADA系统需设置前置服务器，为能耗数据统计分析系统和在线仿真等其他高级应用系统提供实时数据；MIS系统需设置数据接口，为能耗数据统计分析系统提供辅助能耗数据。
在实现耗气量、耗电量、耗油量总站计量，机、泵、炉等工业耗能设备单独能耗计量后，可通过SCADA系统高级应用软件自动计算实物（Object）、强度（Intensity）、效率（Efficiency）、指数（Target）4个不同层级的能效指标，以实现自动化能耗监测。
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