第一篇:南华石油180CST燃料油的指标
180/380CST燃料油指标
南华石油目前销售的180/380CST燃料油,期质量标准按照普氏对燃料油的质量要求,具体指标如下:
180CST燃料油:指50℃时的粘度在80CST与180CST之间的油品。380CST燃料油:指50℃时的粘度在180CST与380CST之间的油品。普氏对燃料油的质量要求
180CST含硫量 2%MAX 3.5%MAX 4.0%MAX 运动粘度,50℃ 180CST 180CST 380CST 密度 0.991 0.991 0.991 闪点 倾点 灰分 0.15% 0.15% 0.15% 残碳 16% 16% 18% 矾 95PPM 200PPM 200PPM 钠 65PPM 100PPM 100PPM 铝+硅 80PPM含水量 0.50% 0.50% 0.50% 杂质 0.10% 0.10% 0.10%
:含硫2% 180CST66℃ 24℃、铝30PPM 80PPM:含硫3.5% 380CST:含硫3.5% 66℃ 66℃ 24℃ 24℃、铝30PPM 80PPM
第二篇:石油油品粘度指标研究
摘 要
粘度是石油产品的主要使用指标之一,特别是对各种润滑油分类、分级,质量鉴别和确定用途等有决定性的意义。在油品流动及输送过程中,粘度对压力降等起重要作用,因此又是计算、设计过程中不可缺少的物理常数。关键词:粘温特性,剪切力,摩擦力
目 录
第1章 前 言..............................................................1 第2章 粘度的度量方法.....................................................2 1.1 绝对粘度............................................................2 1.1.1 动力粘度........................................................2 1.1.2 运动粘度........................................................3 1.2 相对粘度............................................................3 1.2.1 恩氏粘度(°E).................................................3 1.2.2 雷氏粘度(Redwood).............................................3 1.2.3 塞氏通用粘度(Saybolt Universal Viscosity)....................3 1.3 几种粘度的换算......................................................3 1.3.1 恩氏粘度与运动粘度的换算........................................3 1.3.2 雷氏粘度与运动粘度的换算........................................4 1.3.3 赛氏粘度与运动粘度的换算........................................4 第3章 粘度的测定.........................................................5 3.1 动力粘度的测定 GB/506-65............................................5 3.1.1 测定原理........................................................5 3.1.2 注意事项及计算..................................................5 3.2 运动粘度的测定 GB/T 265—88.........................................6 3.2.1 测定粘度时对毛细管的要求........................................6 3.2.2 测定粘度时对温度的要求..........................................6 3.2.3 测定结果的处理..................................................7 3.3 恩氏粘度的测定 GB/T 266—77.........................................8 3.3.1 方法概要........................................................8 3.3.2 测定过程及计算..................................................8 第4章 影响粘度的因素....................................................11 4.1 粘度与化学组成的关系...............................................11 4.2 粘度与温度的关系...................................................11 结 论...................................................................12 参考文献.................................................................13 致 谢...................................................................14 附 录...................................................错误!未定义书签。
第1章 前 言
粘度是石油产品的主要的使用指标之一,特别是对各种油品分级,质量鉴别和确定用途等有决定性的意义。在油品流动及输送过程中,粘度对压力降等有重要的作用,因此又是计算,设计过程中不可缺少的物理常数。
粘度是用户选择油品主要依据之一。对于机械用油,选择粘度适宜的油品保证正常润滑,减少磨损和降低动力消耗方面的一个重要因素;润滑油粘度增大会增加动力消耗,适用于间隙大、负荷大、速度低、温度高的场合;粘度小则摩擦面不能形成正常油膜厚度,加速磨损甚至发生拉缸,适用于间隙小、负荷小、速度高、温度低的场合。
油品粘度随温度的变化而变化的性质称为粘温特性,一般采用粘度比和粘度指数表示。粘度指数越大,粘度比越小,油品对温度的敏感越小,即粘温性能越好。许多油品由于使用范围宽,需要使用粘温性能好的基础油。如发动机油,齿轮油,液压油等。
第2章 粘度的度量方法
1.1 绝对粘度
粘度就是液体的内摩擦力。油品受到外力作用发生相对运动时,油分子之间产生的阻力使油品无法顺利流动,其阻力的大小即为粘度。它是油品流动性能的主要技术指标。绝大多数的油品是根据其粘度大小划分牌号的。因此,粘度是各种机械设备选油的主要依据。
油品的粘度对油品的流动性和它在摩擦表面形成油膜的厚度有很大影响。粘度大的油品其流动性差,形成的油膜厚,在较大负荷的情况下润滑效果较好。粘度较大使油品的冷却和清洗较差,磨擦面温度较高。反之,油品粘度小,其流动性就好,容易流到间隙较小的磨檫面之间,可保证润滑效果,机械克服摩擦阻力消耗的功率较少,油品的冷却和冲洗较好。但是油品的粘度过小,在较大负荷下,油膜变薄而容易破坏,使摩擦面容易产生磨损和擦伤。因此,选择油品时首先考虑其粘度的大小是否合适。
粘度的度量方法分为绝对粘度和相对粘度两大类。绝对粘度分为动力粘度和运动粘度两种;相对粘度有恩氏粘度﹑赛氏粘度和条件粘度等几种表示方法。
1.1.1 动力粘度
在流体中取两面积各为1㎡,相距1 m,相对移动的速度为1m/s时所产生的阻力称为动力粘度。单位为Pa²s(帕²秒)。过去使用的的动力粘度单位为泊或厘泊,泊(Poise)或厘泊为非法定计量单位。
1pa²s=1N²s/㎡=10P(帕)=1000cP ASTM D445 标准中规定用运动粘度来计算动力粘度,即
η = ρ² v 式中: η----动力粘度,Pa²s;
ρ----密度,Kg/㎡; v----运动粘度,㎡/s。
我国国家标准GB/T506-82为油品低温动力粘度测定法。该法适用于测定润滑油和深色石油产品的低温(0~-60℃)动力粘度。在严格控制温度和不同压力条件下,测定一定体积的试样在已标定常数的毛细管粘度计内流过所需的时间。由试样在毛细管流过的时间和毛细管标定常数和平均压力的乘积,计算动力粘度,单位为Pa²s。1.1.2 运动粘度
流体的动力粘度与同温度下该流体的密度的比值称为运动粘度。它是这种流体在重力作用下流动阻力的量度。在国际单位制(SI)中,运动粘度的单位是㎡/s。过去通常有厘斯(cst)作运动粘度的单位,它等于10㎡/s,(即1 cst=1mm²/s)。
运动粘度通常用毛细管粘度计测定。在严格控制温度和可再现的驱动压头下,测定一定体积的液体在重力作用下流过标定好的毛细管粘度计的时间。运动粘度是所测得的流动时间与蒸馏水直接标定所得的粘度计标定常数的乘积。运动粘度测定法的国家标准为GB/T265—88,相当于ASTM D445--96/IP 71/75。
1.2 相对粘度
1.2.1 恩氏粘度(°E)
我国的国家标准为石油产品恩氏粘度测定法GB/T266—88。
这是一种过去常用的相对粘度,其定义是在规定温度下,2000ml液体流经恩氏粘度计所需时间(s),与同体积的蒸馏水在20℃时流经恩氏粘度计所需时间(s)之比称为恩氏粘度。
1.2.2 雷氏粘度(Redwood)
此种粘度主要在英国和日本沿用。其定义是以50ml试油在规定温度[60℃(140℉)98.9℃(210℉)]下流过雷氏粘度计所需要的时间,单位为s。
1.2.3 塞氏通用粘度(Saybolt Universal Viscosity)
美国多习惯用这种粘度单位,其定义是在某规定温度下从赛氏粘度计流出60ml液体所需要的时间,单位为s。美国标准方法为ASTM D88,以SUS(Saybolt Universal,Second)或SUV(Saybolt Universal Viscosity)来表示。
1.3 几种粘度的换算
在相同温度下,运动粘度﹑恩氏粘度﹑ 雷氏粘度﹑ 赛氏粘度可用公式进行换算,或用查表法直接换算:
1.3.1 恩氏粘度与运动粘度的换算
运动粘度 v(mm²)/s = 7.31°E-6.31/°E 1.3.2 雷氏粘度与运动粘度的换算
运动粘度 v(mm²)/s = 0.26R-172/R 当R﹥225S时,则用v(mm²/s)= 0.26R 1.3.3 赛氏粘度与运动粘度的换算
V(mm²/s)= 0.225S 当S﹥285s时用上式。
第3章 粘度的测定
3.1 动力粘度的测定 GB/506-65 3.1.1 测定原理
方法适用于测定润滑油和深色石油产品低温(0~60℃)动力粘度,以泊为单位,在温度t时,动力粘度的符号为η。
动力粘度,即面积为1平方厘米的两层液面,相距1厘米,以1厘米/秒的速度相对移动时所显示阻力为1达因的液体粘度。在严格控制温度和不同压力条件下,测定一定体积的试样在已标定常数的毛细管粘度计内流过的时间和毛细管标定常数和平均压力的乘积,计算动力粘度。单位为泊。
3.1.2 注意事项及计算
在测定动力粘度前,须将粘度计用石油醚或轻质汽油、铬酸洗液、蒸馏水仔细洗涤,最后用95﹪的乙醇洗一次并用清洁的空气吹干,或在温度约为100℃的烘箱烘干。同时仪器的装配不漏气的情况下测定粘度计常数。
若试样含水,需用滤纸滤掉机械杂质后,取50毫升注入烧杯中,然后将烧杯放入温度50±3℃的水浴中加热10分钟,同时用玻璃棒搅拌试样。然后将盛有试样的加热杯从水峪中取出,在不搅拌情况下使其自然冷却至20~25℃。再将试样注入洁净﹑干燥的粘度计中,并加入着色的95﹪乙醇溶液,然后将粘度计安在压力系统上,调整恒温器达到规定的温度,并恒定30分钟,用压力计检查装置的严密性。
温度在-30℃以上保持准确度为±0.1℃,在底于-30℃时保持准确度为±0.5℃。经过30分钟后注入一次试样,在同一压力下至少测定六次流动时间,可以用4次读数计算,但其结果与算术平均值之差不应超过±3﹪;试样在扩张部分的流动时间,必须在100~360秒的范围内。
如果重复测定10次流动时间后所得出连续4次测定的结果,其相互间的差数均超过算术平均值±3﹪时,即停止实验,则认为试样在该温度下其粘度不能进行测定。测定粘度在压力不底于100毫米汞柱的条件下进行。其流动时间要符合上述的规定范围。在试验时间内应注意保持温度不变。
重复测定时,许可改变压力,但不超过第一次压力数值的±10﹪。在温度t时,试样动力粘度,其单位为泊按式(2)计算:
η = C ² t ² p „„„„„„„„„„(2)式中: C----粘度计常数;t---试样在粘度计扩张部分2中的流出时间的算术平均值 p---压力的算术平均值,毫米汞柱。
在毛细管粘度计中得出的试样粘度,重复测定两个结果的差数,不应超过算术平均值的±5﹪。
取重复测定两个结果的算术平均值,作为试样在某温度的动力粘度。
3.2 运动粘度的测定 GB/T 265—88 测定不同温度时的运动粘度,要规定试样的流动时间的原因:在动力粘度及运动粘度测定中限制液体在毛细管中流动的速度,保证液体在毛细管内为层流状态,若液体流速过快,超过一定范围,使有规则的层流运动受到破坏,使流体质点交错而又混乱地向前运动变成紊流,这样就不符合层流状态的粘度测定公式,同时流动时间过短,读数也易出现误差,使计算结果偏差太大。如果液体在毛细管内流动时间过长,速度过慢,由于测定时间内不易保持恒温,往往由于温度的波动,而使测定结果不准。
3.2.1 测定粘度时对毛细管的要求
首先要正确的选择毛细管,即试样在毛细管内流动时间不能少于200秒。若流动时间过快液体在毛细管内流动时会变成湍流而不适用于伯努力方程(Poiseuille)造成计算公式的偏差。另一方面若流速过快易造成视觉的偏差,而影响了分析的精度。
粘度计必须干燥透明、无油污、无水垢,如连续使用沾有污垢时,要用铬酸洗液洗涤,再用水、蒸馏水、95%乙醇依次洗涤,然后放入烘箱中烘干或用通过棉花滤过的热空气吹干,方可使用,用后倒出试油,用汽油、石油醚细心洗涤,管外用自来水或洗衣粉冲洗,放入烘箱中烘干,备下次使用。粘度计安装时,必须把毛细管粘度计的扩张部分浸入一半以上,防止试油试验中露出恒温浴液面影响测定结果。并且用铅垂线调整成垂直状态,因为若粘度计倾斜时,就会改变液柱高度,使静压力减少及内摩擦力增大,影响测定结果的准确。
3.2.2 测定粘度时对温度的要求
因为温度是粘度测定重要条件之一,它随温度的增高而粘度减小。那怕是微小的温度的变化,也能导致粘度有较大的变化。因此在温度计的安装时,要使温度计水银球的位置接近粘度计毛细管中央点的水平面,并使温度计上要测温的刻度位于恒温浴液上10 毫米处,否则温度计读数t应减去液柱露出部分的补正数Δt,才能准确地量出液体的温度。
粘度测定时,试验温度不同,粘度计在恒温浴中恒温时间也不同: 例如:试验温度20℃恒温时间为10分钟;试验温度40℃、50℃时,恒温时间15分钟;试验温度100℃,恒温时间为20分钟。这是因为,与室内温度的温差越大,达到恒温时间越长,在测定粘度时,严格按规定恒温,是保证测定结果准确性的重要因素之一,因为液体石油产品的粘度随温度的升高而减少,随温度的下降而增大,哪怕是极微小的温度波动(超过±0.1℃)也会使粘度测定结果产生较大的偏差,因此在粘度测定中,必须严格按规定时间恒温。
3.2.3 测定粘度时对试样的要求
测定粘度的试油要先脱水,然后用滤纸过滤以除去机械杂质,这是因为水的存在不但占有试油体积,而且水的粘度小密度大,在较高的测定温度下,它会气化,低温时又凝结,影响液体石油产品在粘度计中的正常流动,使测定结果偏低或偏高,而机械杂质混入试油中哪怕微量也会粘附在毛细管内壁阻碍液体的正常流动,增长流动时间,使测定结果偏高,严重时堵塞毛细管,影响粘度测定,使平行测定结果不重复,所以必须进行脱水及过滤。同时 装入试样时不许有气泡存在,否则会形成“气阻”而增大试样的流动时间。
3.2.3 测定结果的处理
用秒表记录下来的流动时间,应重复测定至少四次,其中各次流动时间与算术平均值的差数应符合如下的要求:在温度100~15℃测定粘度时,这个差数不应超过算术平均值的±0.5%;在低于15~﹣30℃测定粘度时,这个差数不应超过算术平均数值的±1.5%;在低于﹣30℃测定粘度时,这个差数不应超过算术平均值的±2.5%。
然后,取不少于三次的流动时间所得的算术平均值,作为试样的平均流动时间。例:在试样在50℃时的流动时间为318.0,322.4,322.6和321.0秒,此流动时间的算术平均值为321.0秒,各次流动时间与平均流动时间的允许差数为321.0³0.5%=1.6秒。
因为318.0与平均流动时间之差超过1.6秒,所以这个数应弃取。计算平均流动时间时,只用322.4,322.6,和321.0的观察读数,他们与算术平均值之差,都没有超过1.6秒。于是平均流动时间为322.4,322.6和321.0三者的平均数。(1)重复性:
同一操作者,用同一试样重复测定的两个结果之差,不应超过下列数值: 测定粘度的温度,℃ 重复性,﹪
100~15 算术平均值的1.0 低于15~-30 算术平均值的3.0 低于-30~-60 算术平均值的5.0(2)再现性
由同不同操作者,在两个实验室提出的两个结果之差,不应超过下列数值:
测定粘度的温度 ℃ 重复性,﹪
100~15 算术平均值的2.2 3.3 恩氏粘度的测定 GB/T 266—77 3.3.1 方法概要
本方法适用与测定石油产品恩氏粘度。液体受外力作用移动时,在液体分子间发生的阻力称为粘度。
恩氏粘度是试样在某温度从恩氏粘度计流出200毫升所需要的时 间与蒸流水在20℃流出相同体积所需要的时间(秒)(即粘度计的水值)之比,在试验过程中,试样流出应成为连续的线状。温度t时的恩氏粘度,用符号°E表示,恩氏粘度的单位条件度,用符号代表。
流出200毫升蒸馏水的时间要连续测定四次。如果各次测定观察结果与算术平均值的差数不大于0.5秒,就用这个算术平均值作为第一次测定的平均流出时间。此外,以同样要求进行另一次平行测定,并计算符合要求的平均流出时间。如果重复测定的平均流出时间之差不大于0.5秒,就取这重复测定的两次结果的算术平均值作为仪器的水值,其符号为K。
3.3.2 测定过程及计算
标准粘度计的水值应等于51±1秒。如果水值不在范围内就不允许该仪器测定粘度。测定粘度前,用每一平方厘米有至少576个孔眼的金属滤网过滤试样。如果试样中含水,应假如新煅烧并冷却的食盐、硫酸钠或粒状的无水氯化钙进行摇动,经过静置沉降后才 用滤网过滤。每次测定粘度前,用滤过的清洁轻质汽油仔细洗涤粘度计的内容器及流出管,然后用空气吹干。内容器不准擦拭,只允许用剪齐边缘的滤纸吸去剩下的液滴。
测定试样在规定的温度的粘度时,先将木塞严密塞住粘度计的流出孔(但是不可用力过分压着木塞,以免木塞很快磨坏),然后将预先加热到稍高于规定温度的试样注入内容器中,这时试样不应产生气泡。注入的油面必须稍高于尖钉的顶端。
向粘度计的外容器注入水(测定温度在80℃以下时)或润滑油(测定温度在80~100℃时);这液体应预先加热到稍高于规定温度。为了使试样的温度在实验过程中能保持恒定并能符合规定温度,应使内容器中的试样温度恰好达到规定的温度;此时保持5分钟,内容器中试样温度应恒定到±0.2℃。然后记下外容器中液体的温度。在实验过程中要保持外容器的液体温度恒定到±0.2℃(可以用搅拌器搅拌外容器的液体,必要时可以用电加热装置稍微加热外容器)。
注:在控制温度时,外容器中保持液体的温度一般比内容器中的试样的温度高0.2~1℃。
试样中的温度计恰好达到规定温度时,再保持5分钟(但不进行搅拌),就迅速提起木塞,同时开动秒表。木塞提起的位置应保持与测定水值是相同(也不允许拔出木塞)。当接受瓶中的试样正好达到200毫升的标线时(泡沫不予计算)。立即停住秒表,并读取试样的流出时间,准确至0.2秒。
试样在温度t时恩氏粘度°E = t / K 式中: t---试样在试验温度t时从粘度计中流出200毫升所需的时间,秒;
K---粘度计的水值,秒
例:粘度计的水值 K =51.1秒。设燃料油在80℃时从粘度计流出200毫升的时间t = 472.8秒。
这燃料油在80℃时的恩氏粘度测定结果为
°E = t / K
= 472.8 / 51.1 = 9.2 条件度
在连续测定中的两个流出时间的差数不应超过下列数值: 流出时间,秒 允许差数,秒 250以下 1 251~500 501 ~1000 5 大于1000 10 取重复测定两个结果的算术平均值,作为试样的恩氏粘度。
第4章 影响粘度的因素
4.1 粘度与化学组成的关系
油品粘度与它的化学组成密切相关,它反映了油品烃类组成的特性,油品粘度通常随着它的馏程增高而增加。但同一馏程的馏分,因化学组成的不同,粘度大小也不同,烷烃粘度<异构烷烃<环烷烃;同一碳数时,烷烃粘度<环烷烃粘度;在单环和双环烃化合物中,环烷、环烷-芳烃的粘度>芳烃粘度,但在三环及三环以上的化合物中,芳烃的粘度确高于环烷烃及环烷-芳烃粘度,而且在环状化合物中随着侧链长度的增加及侧链数目的增加,粘度增加。润滑油中希望粘度大,而且随着温度的变化,而粘度变化较小的烃类。所以少环长侧链的烷烃-环烷烃、芳香烃,是润滑油的理想组分。而多环短侧链的稠环芳烃及胶质是润滑油的非理想组分,应在润滑油精制中除去。
4.2 粘度与温度的关系
粘度对油品的性能影响很大,而温度是影响粘度的一个重要参数。温度变化时,粘度也随着变化,温度升高则粘度变小,温度降低则粘度变大。为了使机器得到良好的润滑,就需要润滑油在机器的工作温度范围内保持合适的粘度,因此希望润滑的粘度受温度的影响尽可能地小。
石油产品粘度与温度的经验公式关系为;
lglg(v+0.6)=n-mlgT 式中 v-----运动粘度(TK时),单位mm²/s ; T---绝对粘度,单位K n,m---与油品温度有关的常数。
测定某一油品的两个不同温度下的粘度,带入上式,即可解得n,m值确定以后,即可由上式求得该油品在任何一温度下的粘度。但应注意,低温下的粘度不能用此公式计算,尤其是含有粘度指数改进剂的油品。评价油品的粘温特性常采用粘度指数(简写VI),这是润滑油的一项重要指标。粘度指数越高,表示油品的粘度受温度影响越小,其粘温性能越好。
结 论
粘度是油品重要的指标,正确选择一定粘度的油品,可保证发动机稳定可靠的工作状况。随着粘度的增大,会降低发动机的功率,增大燃料消耗;若粘度过大,会造成启动困难;若粘度过小,会降低油膜的支撑能力,使摩擦面之间不能保持连续的润滑层,增加磨损。
粘度又是油品储运输送的重要参数。当油的粘度由于温度的降低而增大时,会使泵的压力增大,管道输送困难。因此除了选择合适的粘度的油料外,通常在低温的情况下,要提高温度,降低油的粘度或压力增大,便于输送。
粘度又是工艺计算的重要参考数据之一。例如:计算流动在管线中的压力损失,需查雷诺数与动力粘度有关。
油品的粘度通常随着它的馏分的加重而增加。但是同一流程的馏分,因化学的组成而不同,其粘度也不同。因此,在生产上可以从粘度变化判断油品的精制深度。通常未精制的馏分油粘度大于经硫酸精制油的粘度大于用选择溶剂精制的馏分油的粘度。
参考文献
[1] 颜之光.润滑剂性能测试技术手册.中国石化出版社.1999 [2] 程玉明,方家乐.油品分析.中国石化出版社.1993.4(1998重印)
[3] 石油化工科学研究院.石油和石油产品试验方法.中国标准出版社出版.1985.12 [4] 油化工分析方法汇编.石油工业出版社.1983 [5] 欧风.石油产品应用技术.石油工业出版社.1983
致 谢
首先,要感谢的是我的指导老师****。****师傅平日里工作繁忙,但在我论文的每一次修改过程中,都给予我悉心的指导和帮助。没有****师傅的悉心指导和帮助我是不可能顺利完成我的转正论文。另外,他的工作严谨和刻苦专研的精神也是我永远学习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。
其次,论文中的不足之处希望您在百忙之中给予指导和纠正。
第三篇:对于国家石油钻井用重晶石粉的要求指标
重晶石是提取各种钡的原料。磨成粉可做油田钻探用的加重剂。
石油行业的作业生产危险程度高,国家对油田安全管理方面做了很多细致的工作,但仍然有事故发生。石油行业存在不稳定性质,所以只要有一个环节出现问题,就随时有可能发生事故。
因此对使用原料上的要求非常严格。
众所周知油田用的加重剂重要成分就是重晶石粉,所以对重晶石粉的使用标准也是很严格的。以下是国家对石油钻井用的重晶石粉的要求指标。
项 目 密度,g/cm 细度,—200目% —325目% 水溶物,% 粘土效应,Pa·s 硫酸钡含量,%
指 标 ≥4.2 ≥97 ≥85~90 ≤0.1 ≤0.125 ≥90
第四篇:库车石油气象预报服务指标分析和气象灾害防御对策[推荐]
摘 要:在库车将建成21世纪新疆重要的石油化工和能源基地的新形势下,针对石油生产、安全和防灾、减灾的气象服务需要,利用本站历年气候资料、灾害天气个例中的地面和高空实况资料及数值预报产品,利用天气学和气候学方法进行了分析,从提高对石油化工项目设计、施工、生产、安全方面有重大影响的灾害天气预报准确率和防灾、减灾对策方面进行了有益的积极探索,总结得出对石油生产、安全有重大危害的灾害性天气主要有大风、沙尘暴、大到暴雨等,找出了有指示意义的预报服务指标,并提出了防御对策和建议,以便拓宽气象服务领域、进一步提高石油气象服务水平和针对性。关键词:灾害天气;安全;预报指标;防御对策
随着西部大开发和产业结构的调整,库车将建成21世纪新疆重要的石油化工和能源基地的新形势下,以油、汽等优势资源开发和深加工为主的石油相关产业成为我区经济发展的亮点,这对气象服务提出了新的更高要求。由于石油化工生产各环节对气象服务的要求与以往农业气象服务模式很不相同,本文通过70年代以来的灾害天气个例分析,总结得出对石油生产、安全有重大危害的灾害性天气主要有大风、沙尘暴、大-到暴雨等,尤其大风较多且持续时间长,通常冷空气翻山后下滑等作用造成风速较大,影响范围广,对企业财产和人员、设备安全方面造成的灾害损失较严重。本文针对石油生产、安全和防灾、减灾的气象服务需要,从灾害天气对石油生产、安全的影响,及预报服务指标和防御对策等方面进行了有益的探索,以便拓宽气象服务领域、进一步提高石油气象服务水平和针对性。大风灾害给石油化工企业带来极大的破坏性和危险性
大风能刮断电线竿、折断树木,使围墙倒塌。大风还能吹倒井架及烟囱等细高直立的物体,它们在倒落的过程中可能发生砸伤人、砸毁房屋或设备,以及折断电线引发火灾等事故,更大的风力还能直接摧毁建筑物及大型设备,2003年春季4月塔化公司的冷却塔曾经被大风刮倒、歪斜,直接经济损失达几百万元。另外大风常常伴有强沙尘暴,吹翻汽车甚至运送油品的火车,将汽车挡风玻璃吹掉,大量吹起的沙砾将车体表面油漆磨光,沙尘暴较强时由于能见度极差而使交通中断。
另外,风对高架设备上的工作操作以及对工程技术人员的生命安全都构成很大的威胁。故不论在设备加固设计中还是在高空作业及平时设备维护中,大风危害都是值得重视的安全性因素。
1.1 大风灾害天气成因和预报指标
(1)强冷空气的入侵是造成大风的主要原因。大范围的强冷空气活动与大尺度的天气形势演变密切相关,要着眼于高空主导系统和地面气压场的演变特征。气压梯度是形成大风的根本动力,当气压梯度达到一定程度就容易产生大风天气,直接反映在地面实况图上就是沿天山一带的气压梯度明显加大。在中亚地区(主要是西方路径冷空气影响)和巴尔喀什湖(主要是西北或北方路径冷空气影响)等关键区有天气系统,地面图上形成北高南低或西高东低的气压场,就会有向南或向东的气压梯度,产生动力作用。另外还有热力原因,南疆热低压发展引起对流加强,导致局地大风。天山南北或帕米尔高原东西向的气压梯度达到15hPa,大多有大风天气,气压梯度达到25-30hPa,就会有较强大风。
(2)从冷空气移动路径及强度变化,结合新疆地形和本站要素来判断大风的强弱,看冷空气是主体进入南疆还是受小股扫尾的冷空气影响,当冷高中心移到北疆中部,南疆东灌天气开始。4月地面冷高中心数值最大,参考值1027.5-1045.0hPa,5月以后冷高中心数值逐渐减小。
(3)冷空气主体沿天山以北东移或东北上,主要影响北疆天气,主体冷空气没有翻天山进入南疆,天气不会太强,本地受扫尾的小股冷空气影响,则以阵性大风天气为主。如果本地受移动速度在10经度/天左右的移动性低槽影响,往往大风较强,持续时间也较长;而受移动速度<5经度/天的稳定性低槽影响,则天气较弱,多为阵性大风。
(4)本站要素反映,气压距平达-6hPa,预示1-2天以后天气有明显变化,一般大风为-7hPa,有强风时可达-8——10hPa左右,最强的寒潮大风,气压距平可达-10hPa以上。刮大风时气压上升较快,一般上升幅度2.5-3hPa/日,大风较强时气压上升更快,可达十几个hPa以上;由于近地面热低压发展产生扰动或层结不稳定,在17-23时内本站气压出现骤降骤升的情形,在气压上升过程中突然起风。
(5)库车偏北大风由较强的冷空气北翻造成,所以库车大风以偏北风为主,风速也比较大,跟踪服务时可根据风向判断能否达到大风。
(6)大风按地面冷高移动路径可分为西方路径、西北路径、北方路径和超极地路径类。
(7)移动性低槽天气较强,刮风时间长,风力也较大,为持续时间较长的系统性大风;稳定性低槽多为阵性大风,系统性大风天气很少。
1.2 防风对策
加强防风灾职能,提高防风灾意识。将平时防风对策和风时应急措施结合起来。有时大风、沙尘暴天气突然在夜间发生,如果事先不了解天气变化,可能无法预防。所以还应根据天气预报做好大风、沙尘暴的防御工作,以便减少灾害损失和安全事故的发生。
(1)钻井工地防风对策。
①如果发生大风刮倒井架事故,将会严重危害生命及财产安全,所以要从设计上提高井架的抗风能力,保证井架的安全度。在大风季节尤其要注意严格按井架设计要求安装井架、锚墩和绷绳。对于最大风速有可能超过设计标准的井架,在大风季节应增加抗风措施,如加拉绷绳等;
②大风季节,应注意收听气象局发布的大风预报,井队收听到当地气象部门发布的大风警报时,应迅速通知各施工现场采取全面的防风措施;
③合理安排施工,在大风到来之前,不安排下套管、电测、固井等大型施工,以免发生卡套管、固井套管“灌肠”等重大事故,在8级以上大风到来之后的上述施工一般停止,待大风过后再进行作业;
④正在钻井的井队,在遇到8级以上大风时,应停钻,将钻具提离井底25cm或提至技术套管内。对于裸眼井段较长的井,停钻后每隔15分或30分要活动一次钻具,每次下放钻0.5m,当钻具放到井底时,可采用2/3钻具悬重压弯钻杆,防止井下钻具粘附卡钻;
⑤对于已打开的油气层,在出现井涌等特殊情况下,遇有特强大风、强降温不能作业时,以保井下为主,关闭防喷器,观察井口压力变化,待大风过后处理;
⑥风后应对各种设备进行一次全面检查和维护,确认其处于完好状态后方可再进行作业;
⑦大风季节钻机搬迁时极易造成风灾事故,应特别注意防风问题,主要对策有:
6级以上风力应停止起放井架和高空作业,不得吊装列车房、机房保温块等受风面积大的物件,以避免吊车翻车;6级以上大风,应停止整体托运井架作业,并用4台拖拉机对角线绷紧固定井架;安装、整体托运井架中途过夜或暂停时,要拉好4条临时绷绳,用拖拉机作为锚墩,并刹车固定以防止突然起风;
(2)油田输配电线路防风对策: ①严格按防风标准设计施工;
②定期巡查检修输配电线路。暴雨洪水灾害对石油化工企业的安全影响
2.1 库车大到暴雨灾害天气成因和预报指标分析
根据库车历年大到暴雨降水个例分析情况,造成本地大降水天气影响系统主要有两类:一类是中亚槽(涡),另一类为巴尔喀什湖低槽。
(1)中亚槽的形成常是北支槽发展东南下,与原在中亚的弱槽结合而成。地面高压路径大多从北欧东南移至咸海,再从咸海沿45°N东移。另一种是黑海东移的南支槽在东移中得到北支冷空气的补充,而在中亚形成明显的槽。
(2)巴尔喀什湖低槽东南下为阿克苏东部大降水型:巴尔喀什湖低槽是北支锋区上的系统,低槽为东北-西南向,在有冷空气配合低槽东南移过我区时,常造成库、沙、新区域大降水。
(3)水汽输送及源地:①东方路径:即我国东部地区的水汽通过低层偏东风的输送,经河西走廊、东疆地区进入本地;②西方路径:即中亚地区的水汽被偏西风或西北风输送到本地上空;③偏南路径:一般是在500hPa上较明显,即中高层的水汽在西南风或偏南风引导下翻越青藏高原到我区上空。
(4)当云团的云顶亮温低于-30℃时,容易发生较大降水,云团分布较均匀时,造成的降水较小;当云团移速快,且云顶亮温随时间很快递减时,或者我区上空的云系为逗点涡旋云系,呈逆时针方向旋转时,造成的降水常常较大。
(5)乌拉尔山脊的存在是导致冷空气南下的重要环流系统。大降水落区在库、沙、新区域的影响系统中,巴尔喀什湖低槽(涡)占91.7%,中亚低槽(涡)占8.3%,大降水落区与天气系统的移动方向是一致的;切变线和风场辅合对我区夏季大降水落区有很好的指示作用。
(6)500hpa温度露点差≤4℃为湿区,≤2℃为饱和区,大降水落区就在湿区或饱和区内,500hpa高湿中心对大降水落区有很好的指示作用。
(7)垂直运动会引起水汽、热量、动量等的垂直输送,对大降水有重要的贡献,垂直上升运动强中心为大降水落区。影响系统的走向对大降水落区影响较大,大降水落区与天气系统的移动方向是一致的。
(8)850hpa或700hpa的偏东气流有利盆地水汽聚集,对流层中层500hpa的偏南气流和高层200hpa的偏西气流等三支气流互相配合,有利加强水汽辅合上升,对青藏高原的水汽向我区源源不断地输送起重要作用,有利于我区大到暴雨的发生。沙尘暴灾害天气成因、预报指标及其对生产的影响和预防措施
3.1 沙尘暴灾害天气成因和预报指标
沙尘暴灾害天气发生机制、影响因素及监测、预测问题一直是各部门关注的热点。由于沙尘暴的发生是气候和环境综合作用的结果,其成因主要有:(1)冷空气活动异常是沙尘暴发生、发展的重要动力条件,而乌拉尔山脊的存在是有利于冷空气南下的重要环流形势,乌拉尔山高压脊偏强,沙尘暴次数偏多,否则偏少;(2)本地沙尘暴主要受中亚和巴尔喀什湖关键区的低值系统影响,其中心如果有低层辐合、高层辐散的垂直结构,就容易产生近地面层大风和上升气流,加上冷空气移来时形成上冷下暖强烈的热力不稳定层结,和源区土壤干燥、疏松等原因,有利于地面起沙上扬,形成沙尘暴;(3)大风区与强涡度梯度带一致,强风速切变形成的涡度输送有利于加强低值系统,进而增强风场,对沙尘暴发生有利。
本地沙尘暴主要取决于沙源、下垫面的干湿状况和中强以上冷空气活动的频繁程度。库车地处全国最大的塔克拉玛干沙漠北缘,沙源非常充足,加上本地环境条件比较干燥,历年沙尘暴资料分析表明:(1)库车2-11月份无雨日数一般在15天以上;(2)中亚和巴尔喀什湖关键区有较强的低值系统,预示未来西方和北方有冷空气入侵本地;(3)风力达4-5级以上时可吹起大量的沙尘,风力达6级以上可造成沙尘暴,这3条可以作为日常业务中沙尘暴的预报指标。即:当地表干燥,中亚和巴尔喀什湖关键区有较强的低值系统,风力达到临界指标等导致沙尘暴灾害天气发生的条件具备时,是沙尘暴天气的预报依据。
3.2 沙尘暴灾害天气对生产的影响和预防措施
由于沙尘暴发生时能见度极差,污染严重,空气质量较差,对设备安全和人员健康有较大危害。对石油化工生产的不利影响主要反映在:产品质量下降,产品出率降低;大量沙尘易进入精密设备和仪器中,增大机器磨损,增加防尘、过滤设备投资。因此选购有效防尘设备时,为节约经费,应考虑本地历年大风、沙尘暴资料情况。
防御沙尘暴、扬沙、浮尘危害,要根据天气预报提前采取门窗密封措施,并调节室内温度,使各种精密设备保护完全。在住房和厂房设计方面,要能达到保证人体最舒适的室内小气候,以便提高工作效率。结论
本文通过对历年气候资料和各类灾害天气的分析总结,确定对石油化工项目建设、生产和安全有重大影响的各类气象服务指标和防御对策,不断提高大风、沙尘暴、暴雨等对石油化工项目设计、施工、生产、安全方面有重大影响的灾害天气预报准确率,做到提前防范,这也是减灾增效,提高气象服务能力、拓宽服务领域的有效途径。
参考文献
[1]张家宝,史玉光.新疆气候变化及短期气候预测研究[M].北京:气象出版社,2002.[2]手册编写组.新疆短期天气预报指导手册[M].乌鲁木齐:新疆人民出版社,1986.[3]28(2):10-12.彭江良,卢 英,杨志亭.库车一次寒潮天气分析[J],新疆气象,2005,