2010等温输油管路实验指导书

1、实验一等温输油管道实验指导书一、实验目的(1) 学习测定管道的 H-Q特性曲线和用图解法求管道与泵站配合工作时的工作点，了解以“密 闭输送”工艺运行的输油管道各站协调工作的情况；(2) 观察管道发生异常工况或突然事故时(如某泵站突然停电等)全线运行参数的变化，学会根据运行参数变化，分析事故原因、事故发生地点及应采取的处理措施，在实验中加以验证；(3) 观察翻越点后的流动状态， 分析影响翻越点的因素和消除翻越点的措施，在实验中加以验证；(4) 学习清管器的收发球操作方法，观察清管器在管道中的运动情况；(5) 了解计算机数据采集系统的组成及运行情况。、实验原理在密闭输送的多泵站等温输油管道系统中，

2、泵站和管道组成一个统一的水力系统，管道所消耗 的能量(包括摩阻损失、高程差、站内局部摩阻和终点所要求的剩余压力)等于泵站所提供的能量, 二者必然保持能量供需的平衡关系。全线的能量供需平衡关系式如下：Hsi n（A BQ2） he = fLQ2 nh .:Z Ht式中：Q 道的工作流量，m3/s；n线运行的泵站数;f闻位流量的水力坡降；Hs1管道首站进站压头，m液柱;Ht管道终点剩余压头，m液柱；L管道总长度，m; Z管道起终点高程差，m；he 个泵站的站内损失， m液柱。根据上述能量平衡方程，可以确定管道的输量和各个站的进出站压力，分析事故工况时运行参 数的变化趋势。三、实验架流程实验管道采用

3、不锈钢管材，全线建有四个泵站，每泵站设有两台离心泵，站内采用串联方式, 全线采用密闭输送。实验中1-4站的1#泵同时运行为正常工况，1#泵为变频调速泵。1各站离心泵工作参数全线各站离心泵型号相同，额定转速下的工作参数见表1。表1各站离心泵工作参数流量，m3/h36.39151718扬程，m282726242322.52、站内及站间流程设置等温输油管道实验架有首站1座，中间泵站3座，末站1座，全线采用密闭输送方式工作，实验架工艺流程图见图 1。首站流程：正输、站内泵串联；中间泵站流程：正输、压力越站、站内泵串联。在第2站间，设有清管器收发装置和用于观察清管器在管道内运行情况的有机玻璃管，并设有

4、清管切换流程和清管器收发流程；在第4站间(最后一个站间)，设有观察翻越点后流动状态的透明管段和相应的切换、调节流程；模拟管道堵塞和泄漏的控制阀门设在第2站间。四、实验内容和步骤给实验架操作控制台送电，开启泵站总电源，打开计算机数据采集系统，做好准备工作。根据输油管道设计与管理课程的要求，确定的实验内容如下：1、学习管道正常启动、正常启停泵站的操作方法(1) 按下1#站1#泵的启动开关，启动 1#泵站1#泵，缓慢打开1#站出站阀；(2) 待压力、流量稳定后，启动3#站1#泵，缓慢打开3#站出站阀；(3) 待压力、流量稳定后，启动2#站1#泵，缓慢打开2#站出站阀； 待压力、流量稳定后，启动4#站

5、1#泵，缓慢打开4#站出站阀。管道正常启动时记录各站进出站压力和管道流量，分析压力参数的变化情况。停运时的操作顺 序与启动时相反。全线以四个泵站的1#泵全部投入运行作为正常运行工况，规定各站进站压力不得低于-10kPa，出站压力不得咼于 230kPa。2、管道工作特性测定管道工作特性是指管道压降与流量之间的关系。测定管道特性的实验步骤如下:(1) 启动1#站 1#泵,流量；(2) 启动3#站 1#泵,流量；(3) 启动2#站 1#泵,流量；(4) 启动4#站 1#泵, 流量；。(5) 启动1#站 2#泵, 流量。缓慢打开1#站出站阀,缓慢打开3#站出站阀,缓慢打开2#站出站阀,缓慢打开4#站出

6、站阀,缓慢打开2#泵出口阀,待压力、流量稳定后， 待压力、流量稳定后， 待压力、流量稳定后， 待压力、流量稳定后， 待压力、流量稳定后，记录各站进出站压力和管道 记录各站进出站压力和管道 记录各站进出站压力和管道 记录各站进出站压力和管道 记录各站进出站压力和管道3、异常工况及事故分析处理(1) 模拟泵站突然停电停2#泵站，模拟突然停电。记录各站进出站压力和流量。理论分析应采取什么调节措施才能使管道重新恢复正常工作(即各站的进出站压力处于规定范围)，列出调节步骤并在实验中加以验证。调节好管道运行参数后，记录各站的进出压力、流量。(2) 模拟管道堵塞实验架恢复到正常工作状态，关小堵塞阀门模拟管道

7、堵塞情况。理论分析应采取什么措施才能 使管道恢复正常工作，列出调节步骤并加以验证。调节好管道运行参数后，记录各站进出站压力和 流量。等温输油管道模拟实验装置流程图流量计21.正输流程:罐-1泵站1#泵- 流量计-2泵站1#泵-3泵站1#泵-4泵站1#泵- 罐2.收发球工艺流程顺序打开Q40-2. Q40-& Q40-11 和Q40-3,导通发球流程，关闭Q40-1。流动稳定后，投入球，打开Q40-7.Q40-9. Q40-12. Q40-10,关闭Q4O8和Q4G11。球到达收球装置时，打开Q40-11。关闭Q40-12和Q4G10,取球。3.翻越点流程打开Q40-4Q40-6,关闭Q40-5

8、,调节流量，观察翻越点1 1 上“一9110111收发球区 1-873工泄漏阀堵塞阀172过滤器2过滤器i-10曲9单向阀单向阀- 7-泵站泄漏阀泵站6泵站流量计i压力表压力表anoA r-j：-泄漏阀Kb13单向阀-158mQf5I I 6图1等温输油管道实验装置流程图(3) 管道泄漏检测实验实验装置恢复到正常运行工况，打开泄漏阀，记录泄漏后各站进出站压力和漏点前后流量。4、清管球收发图2清管球收发系统流程图(该图阀门编号不清楚，请更换)操作步骤：(1) 如图2所示，打开阀 Q40-2、Q40-8、Q40-11和Q40-3，运行稳定后，关闭阀D40-17,将流程切换到清管球收发实验流程，记录

9、管道流量和各站的进出站压力；(2) 打开发球筒快速盲板，将清管球放入到发球筒中，依次打开阀Q40-7、Q40-9、Q40-12和Q40-10，关闭阀Q40-8和Q40-11，发球开始，记录管道流量和各站进出站压力的变化；(3) 记录发球时间，观察清管球在管内的运行情况；(4) 当清管球进入收球筒后，记录收球时间；(5) 打开阀Q40-11，关闭阀Q40-12和Q40-10，打开收球筒快速盲板，将清管球从收球筒中取 出，然后关好收球筒快速盲板；(6) 打开阀D40-17，关闭阀Q40-2和Q40-3，流程恢复到正常工况流程。(请核对阀门编号是否正确？)5、翻越点及翻越点后的流动状态观察操作步骤：

10、(1) 打开阀Q40-7和阀Q40-6，关闭阀Q40-5，将流程切换到翻越点观察流程；(2) 若此时透明管的最高点不是翻越点(即最高点后无不满流现象发生)，请分析如何才能使最高点变为翻越点？(3) 通过调节使透明管的最高点变为翻越点，并观察翻越点后的流动状态，记录管道的流量和各站的进出站压力；(4) 分析消除不满流的措施并在实验中加以验证；(5) 若要将翻越点处的动水压力提高到0.2MPa以上，分析应采取的措施并在实验中加以验证；(6) 打开阀Q40-5，关闭阀Q40-7和阀Q40-6，将流程恢复到正常工况流程。(请核对阀门编号是否正确？)6、全部实验完成，按合理顺序停泵，关闭应当关闭的阀门和

11、电源。五、数据采集系统数据采集系统软件用组态软件编制，硬件采用西门子S7-200PLC。在每个泵站布置有 3个压力变送器，分别测量泵站入口、1#泵出口和泵站出口的压力。在1#泵站出口后和4#泵站出口后各安装有1台流量计，用于测量管道泄漏点前后的流量。所有的压力和流量信号均为标准420mA信号，传入数据采集箱供计算机采集。1研华采集卡PCI仃13选用研华PCI1713作为数据采集模块，32路模拟量输入模块，配接端子，接入压力和流量传感 器。2、涡轮流量计该流量计由涡轮流量变送器、前置放大器、数字积算器、瞬时流量（频率）指示表组成。当流体流过变送器时，变送器的涡轮旋转，将流体动能转化成电能输出，产

12、生电脉冲信号，输出的电脉冲频率f与流量Q之间成线性关系：Q=f，其中E是涡轮流量计每流过单位体积液体所发出的电脉冲数（脉冲次数/升）,称为涡轮流量计的平均常数。3、压力传感器在实验装置中，泵站的进站压力有时会低于大气压或者为真空，因此需要选用绝压传感器，其压力零点为真空；泵站的出站压力一般要高于大气压，只需选用表压传感器，压力零点为大气压。实验装置管道中最高压力为0.5MPa。本实验装置共安装了 13个压力传感器，其中 Pi、P4、P7、P10四个传感器为绝压传感器，接在各泵站的进口处，其余传感器为表压传感器，接在各站1#泵的出口和泵站出口处。各传感器相对于起点的位置见表2。表2压力传感器位置

13、传感器标号首站2#站P1P3P4P6距起点的位置（m）00.85252.8传感器标号3#站末站P7P9P10P12P13距起点的位置（m）104.8105.6157.6158.4210.4六、实验报告要求1、将实验数据整理列表表3实验数据记录表状态P1P2P3P4P5P6P7P8P9P10P11P12P13Q1Q22、绘制管道工作特性曲线，求正常工况下的工作点流量（1）计算出每个流量下各个站间的摩阻损失，并数据整理列表；（2）在直角坐标纸上作出每个站间的管道工作特性曲线和相应的泵站特性曲线;(3) 在直角坐标纸上作出总管道工作特性曲线和总泵站特性曲线，求出管道系统正常工况下的工作点流量；(4)

14、 在每个站间的工作特性曲线图上求出每个站正常工况下的进出站压力；(5) 用公式(解析法)计算出正常工况下的管道流量和各个站的进出站压力；(6) 将图解法结果和解析法计算结果与实验实测结果进行对比，分析产生偏差的原因。3、比较各种事故工况和正常工况的数据，根据运行参数的变化判断事故发生的站间，分析各种 事故工况下运行参数的变化趋势，并与理论分析结果进行比较，讨论可采取的调节措施；从能量供 求关系的角度讨论事故工况 1和2的运行参数有什么相同和不同之处。4、比较清管球发送前后管道流量和各站进出站压力的变化，分析清管过程的能耗情况。5、描述翻越点后的流动状态，分析影响翻越点的因素，给出消除翻越点后不满流以及将翻越点 处动水压力提高到 O2.MPa以上应采取的措施。6、实验的收获及改进建