等温输油管道

1、作业内容：拟建一条长690公里，年输量为600万吨的轻质油管线。已知原始资料： 管路埋深1.5米处的月平均地温：月份123456789101112地温6.355.910.314.917.419.821.120.818.313.58.6 油品密度20=867.5kg/m3 油品的粘温特性：温度（）510152025粘度（10-6米2/秒）30.222.618.815.813.5 可选用的离心泵型号规格：(p24)或按照最新的泵机组样本进行选择(网上搜索或图书馆查阅相关手册)。 首站进口压头取h1=45m，站内摩阻取15m。 管材选用见p64和附录一、附录二。 线路高程：桩号12345678910

2、11里程（km）019124190290335438484554635696高程（km）51760874559640751353635331717设计要求：（提示：先采用手算，步骤熟悉后再采用电算。作业本中要体现手算过程。）1）合理选择泵型号和泵站的组合方式，并查有关资料作所选型号的泵在输此油品时特性数据的换算；2）选取合适的管径，计算壁厚并取整，然后计算管道的承压能力和对应的允许最大出站压头；3）取管道的当量绝对粗糙度e=0.03mm，计算所需的泵站数；4）将计算的泵站数取大化整，然后提出三项经济可行的措施使输量保持不变，并对每种措施作相应的计算（双号学生选作）。5）将计算的泵站数取小化整，

3、分别计算所需副管的长度（管径与主管相同）、大一个等级的变径管长度、大两个等级的变径管长度，并进行管材耗量的比较（单号学生选作）6）校核:夏季高温时和冬季低温时各站的进、出站压力,并调整站址；7）设副管敷设在首站出口位置，求第一站间动水压头hx的表达式，并检查全线动水压头和静水压头；8） 求管道系统的最大和最小输量及相应的电机的总输出功率。计算分析过程：1. 计算年平均地温故有 平均地温t=13.52计算油品密度根据20时油品密度按下式换算成计算温度下的密度。式中 、温度为t及20时油品密度，； 温度系数，=1.825-0.001315，已知油品密度：20 =867.5kg/m3 即=1.825

4、-0.001315867.5=0.68423753计算年平均温度下油品的粘度。根据油品粘温特性表求出粘温特性方程 及得u=0.0368186 4换算流量g-q根据年输量任务为600万吨求流量：5.初定流速,计算管径。初定流速为1.5m/s,则6根据管道规格，选出与d0 相近的三种管径d1 、d2 、d3 。选用l360螺旋焊缝钢管，规格为：d1=457mm; d2=508mm; d3=559mm7. 按任务输量和初定工作压力选泵，确定工作泵的台数以及组合情况。根据流量q=0.23=819.182，和初定的工作压力6mpa，确定选dz250x340x4型输油泵（因为在此流量下该型号输油泵效率相对

5、较高）1台作一个泵站，该型泵的性能参数如图：8.作一个泵站的特性曲线，确定任务输量下泵站提供的扬程，然后据此压头确定计算压力 。在819.182,查得h=520m液柱。管道压力按下式计算p=(+)g式中 任务输量下单个泵站提供的扬程520m；为首站辅助泵的扬程45m。求得p=（520+45）*871.95*9.8=4.83mpa，确定设计压力为6mpa.冬季：油品密度877.70，管道最大压力p=(+)g=（520+45）*877.70*9.8=4.86mpa9求壁厚，并进行强度校核，求出管道的内径。输油管道的壁厚按下式计算许用应力，, mpa；最低屈服强度，mpa；k一般站外输油管道系数：k

6、=0.72焊缝系数,对于以上三种管径求壁厚:d1=457mm; d2=508mm; d3=559mm；=5.3mm ； =5.9mm ； =6.5mm。查附录一国产螺旋缝埋弧焊钢管规格，取大于上述数值的最相近的壁厚，得=5.6mm ； =6.0mm ； =7.0mm。求内径：d=d-2=445.8mm; =496.0mm; =545.0mm。校核各管径的壁厚在设计压力下是否满足要求，求输油管所受最大应力得：=244.82mpa；=254mpa；=239.57mpa。均小于许用应力：=259.2mpa10计算流速得：=m/s；=m/s；=m/s。11. 计算雷诺数，判断流态re雷诺数； q流量，

7、； d管道内径，m； 油品动力粘度，；求得第一种管径dn4575.6的雷诺数re=。绝对粗糙度e取0.03mm，第一临界雷诺数=59.5/=1579444。由3000re判断流态在水力光滑区。对于第二种管径dn5086.0有re= 绝对粗糙度e取0.03mm，第一临界雷诺数=59.5/=1784292由3000re判断流态在水力光滑区。对于第三种管径dn5597.0有re= 绝对粗糙度e取0.03mm，第一临界雷诺数=59.5/=1987128由3000re il+=h起点首站压头作图如下图所示，蓝色各线条分别代表水力坡降分别为、时的水力坡降线，初步判断没有翻越点。高程（m）800700600

8、50040030020010000 100 200 300 400 500 600 700 里程（km）14计算输油管道计算长度全线的沿程摩阻损失 ；三种不同管径的沿程压头损失上面已求得，考虑到还有一部分局部阻力损失，将压头损失再乘上1.01作为全线的压头损失。15确定全线需要的总压头。 末站剩余压力10m。16按d508求泵站数，并化整；泵站数n： 任务输量下单个泵站提供的扬程，m；泵站内摩阻损失取15m。综上三组数据分析，在完成全年输量任务的前提下，考虑管径材料投资，能量耗费，泵站建设方便经济，应取dn508管径设泵站。17.将泵站数化小，n取3，敷设副管，主管与副管直径相同。副管长度计算

9、公式：x所需副管的长度，km; w副管水力坡降与单管主管水力坡降的比值，对于主管与副管直径相同：故有18.将泵站数化大，n=4。 一个泵站的性能方程：=a-b采用最小二乘法，取一组流量值，查出对应的扬程值，使用excel里的计算功能slope是计算斜率，intercept是计算截距。y为hc，x为q1.75。f=0.046 a= b=1193采取三项使流量保持不变的措施如下：（1）将部分管径换小 x所需变径管的长度，km; 变径管水力坡降与单管主管水力坡降的比值， 式中，n=3.84 =4 =520m =15m ，m=0.25变径管换为 dn457的管子 所以（2） 调节泵的转速 要保持流量不

10、变，则需要使提供的能量保持不变 所以，令 式中，a=652.43 b=1193 q=819.182 m=0.25 所以可以解得=0.994 （3）改变叶轮的直径 要保持流量不变，则需要使提供的能量保持不变 所以，令 式中，a=652.43 b=1193 q=819.182 m=0.25 所以可以解得= 0.99419按最优方案的参数作全线泵站总特性曲线和管路总特性曲线，以此求得全线的工作点 ；已求得f=0.046 a= b=1193工作流按工作点流量求水力坡降19分别求夏季最高温和冬季最低温时的工作点，按水力坡降和工作点的压头在纵断面图上布站确定中间站的布站范围，并布置中间站。根据粘温特性方程

11、：，求得冬季最低气温下的粘度夏季最高气温下的粘度：冬季最低气温下工作点的流量水力坡降和单个泵站的扬程：=0.226m/s= 652.43-1193 =564 m夏季最高气温下工作点的流量水力坡降和单个泵站的扬程：=0.229m/s= 652.43-1193 =562 m中间泵站需有一定的进站压力范围30m到80m液柱，如下图所示高程m里程km20求第一站间动水压力的表达式，并校核出站压力，全线动水压力和静水压力。 按最不利的情况校核，即冬季。第一站间动水压力表达式（按第一站间铺设一段变径管算）第一站出站压力为550m液柱校核动水压力：从纵断面图上可求得最大动水压力为：hmax =653.4mpmax =*g* hmax=5.62mpa6mpa所以全线的动水压力都在管道的设计承受压力范围之内。校核静水压力：各站间高点的高程。第一站和第二站间的最大静水压力：185m第二站和第三站间的最大静水压力：338m第三站和第四站间的最大静水压力：519m所以站间的最大静水压力为：hmax=519m 液柱即pmax =*g* hmax=4.46mpa6mpa,所以停输时静水压力不会对管道造成破坏。20.电机总输出功率在最大最小数量时的总输出功率计算 冬季出现最小输量：n泵=（877.261*9.8*523*0.2262）/1