管道运行工况分析及调节

1、 输油管道运行工况分析与调节输油管道运行工况分析与调节1 1、工况变化原因及运行工况分析方法、工况变化原因及运行工况分析方法 以以“密闭输送密闭输送”方式运行的输油管道，有许多因素可以引起方式运行的输油管道，有许多因素可以引起运行工况的变化，可将其分为正常工况变化和事故工况变化。运行工况的变化，可将其分为正常工况变化和事故工况变化。 (1) (1) 正常工况变化正常工况变化 季节变化、油品性质变化引起的全线工况变化，如油季节变化、油品性质变化引起的全线工况变化，如油品的品的、变化；变化； 由于供销的需要，有计划地调整输量、间歇分油或收由于供销的需要，有计划地调整输量、间歇分油或收油导致的工况变

2、化。油导致的工况变化。 (2) (2) 事故工况变化事故工况变化 电力供应中断导致某中间站停运或机泵故障使某台电力供应中断导致某中间站停运或机泵故障使某台泵机组停运；泵机组停运； 阀门误开关或管道某处堵塞；阀门误开关或管道某处堵塞； 管道某处漏油。管道某处漏油。 不论是正常工况变化还是事故工况变化，都会引起运行参不论是正常工况变化还是事故工况变化，都会引起运行参数的变化。这些参数主要包括输量，各站的进出站压力及数的变化。这些参数主要包括输量，各站的进出站压力及泵效等。严重时，会使某些参数超出允许范围。为了维持泵效等。严重时，会使某些参数超出允许范围。为了维持输送，必须对各站进行调节。为了对各站

3、进行正确无误的输送，必须对各站进行调节。为了对各站进行正确无误的调节，事先必须知道工况变化时各种参数的变化趋势。因调节，事先必须知道工况变化时各种参数的变化趋势。因此，掌握输油管运行工况的分析方法，对于管理好一条输此，掌握输油管运行工况的分析方法，对于管理好一条输油管道是十分重要的。油管道是十分重要的。 (3) (3) 运行工况的分析方法运行工况的分析方法 突然发生工况变化时（如某中间站停运或有计划地突然发生工况变化时（如某中间站停运或有计划地调整输量而启、停泵），在较短时间内全线运行参调整输量而启、停泵），在较短时间内全线运行参数剧烈变化，属于不稳定流动。我们这里不讨论不数剧烈变化，属于不稳

4、定流动。我们这里不讨论不稳定流动工况，只讨论变化前后的稳定工况。为此，稳定流动工况，只讨论变化前后的稳定工况。为此，我们假设在各种工况变化的情况下，经过一段时间我们假设在各种工况变化的情况下，经过一段时间后，全线将转入新的稳定工况。后，全线将转入新的稳定工况。 运行分析的出发点是能量供求平衡。运行分析的出发点是能量供求平衡。 2、几种事故工况下的运行参数变化趋势、几种事故工况下的运行参数变化趋势(1) (1) 中间泵站停运时的工况变化中间泵站停运时的工况变化对于密闭输送的长输管道，当中间某泵站停运时，管线的输量将减小，停运站前各站的进出站压力均升高，停运站后各站的进出站压力均下降，离停运站越近

5、的站进出站压力变化越大。对于以旁接油罐方式运行的长输管道，中间某站停运后，停运站后面一站的来油量将明显减小，具体表现是该站旁接油罐的罐位将不断下降，各个站的进出站压力无明显变化。密闭输送的长输管道发生泄漏后，漏点前的流量增大，密闭输送的长输管道发生泄漏后，漏点前的流量增大，漏点后流量减小，全线各站进出站压力均下降，且距漏漏点后流量减小，全线各站进出站压力均下降，且距漏点越近的站进出站压力下降幅度愈大。点越近的站进出站压力下降幅度愈大。根据进出站压力的变化可判断泄漏点的大体位置。但这根据进出站压力的变化可判断泄漏点的大体位置。但这种方法只能判断较大的泄漏量，因为小漏点引起的压力种方法只能判断较大

6、的泄漏量，因为小漏点引起的压力变化不明显。如果出现全线压力有较大下降、且全线各变化不明显。如果出现全线压力有较大下降、且全线各站输油泵运转正常这种情况，就可以断定管线某处发生站输油泵运转正常这种情况，就可以断定管线某处发生了较大的泄漏，此时应根据各站压力变化的幅度判断出了较大的泄漏，此时应根据各站压力变化的幅度判断出泄漏点所处的站间，然后排出巡线队伍查找漏点，同时泄漏点所处的站间，然后排出巡线队伍查找漏点，同时为了减少泄漏量，应降低管道的运行压力。为了减少泄漏量，应降低管道的运行压力。 (2) 干线泄漏后的工况变化干线泄漏后的工况变化 3、输油管道的调节、输油管道的调节 输油管道的调节是通过改

7、变管道的能量供应或改变管道输油管道的调节是通过改变管道的能量供应或改变管道的能量消耗，使之在给定的输量条件下，达到新的能量的能量消耗，使之在给定的输量条件下，达到新的能量供需平衡，保持管道系统不间断、经济地输油。供需平衡，保持管道系统不间断、经济地输油。(1) (1) 调节的分类调节的分类 管道的调节就是人为地对输油工况加以控制。从广义上说，管道的调节就是人为地对输油工况加以控制。从广义上说，调节分为输量调节和稳定性调节两种情况。调节分为输量调节和稳定性调节两种情况。 输量调节输量调节 首站从油田的收油是不均衡的，一年之内各季不均衡，甚首站从油田的收油是不均衡的，一年之内各季不均衡，甚至各个月

8、份也有差别；末站向外转油受运输条件或炼厂生至各个月份也有差别；末站向外转油受运输条件或炼厂生产情况的影响，有时出路不畅。这些来油和转油的不均衡产情况的影响，有时出路不畅。这些来油和转油的不均衡必然使管道的输量相应变化，这些输量的改变要靠调节来必然使管道的输量相应变化，这些输量的改变要靠调节来实现。实现。 旁接油罐输送的管道要求各泵站的排量接近一致，否则旁旁接油罐输送的管道要求各泵站的排量接近一致，否则旁接油罐容纳不了过大的输差量，而要保持各站排量一致也接油罐容纳不了过大的输差量，而要保持各站排量一致也要对全线进行调节。要对全线进行调节。 稳定性调节（即自动调节）稳定性调节（即自动调节） 密闭输

9、送的管道为了维持输油泵的正常工作和管道的安全密闭输送的管道为了维持输油泵的正常工作和管道的安全运行，要求中间站的入口压力不能过低，出口压力不能过运行，要求中间站的入口压力不能过低，出口压力不能过高。输送工况不稳定表现在泵站进出口压力的波动。当压高。输送工况不稳定表现在泵站进出口压力的波动。当压力波动超出规定值时，就要对管线进行调节。工况不稳定力波动超出规定值时，就要对管线进行调节。工况不稳定不包括前面所说的调节输量的情况，因调节输量产生的大不包括前面所说的调节输量的情况，因调节输量产生的大幅度工况变化是由计划产生的，并通过调整各泵站的输油幅度工况变化是由计划产生的，并通过调整各泵站的输油泵机组

10、工作状况加以实现；也不包括由于某个泵站突然中泵机组工作状况加以实现；也不包括由于某个泵站突然中断运行或管道阀门误动作突然关闭造成的突发性压力波动，断运行或管道阀门误动作突然关闭造成的突发性压力波动，这种突发性压力波动叫水击，对水击另行采取保护措施，这种突发性压力波动叫水击，对水击另行采取保护措施，不是调节解决的问题。不是调节解决的问题。 造成压力不稳定的原因有：各泵站泵机组运转台数或运转造成压力不稳定的原因有：各泵站泵机组运转台数或运转泵性能变动；泵站输油泵因调速使其工况变化；所输油品泵性能变动；泵站输油泵因调速使其工况变化；所输油品种类改变或因温度改变造成油品粘度变化；管道因结垢、种类改变或

11、因温度改变造成油品粘度变化；管道因结垢、气袋或其它原因造成一定程度的阻塞等。气袋或其它原因造成一定程度的阻塞等。 这些不稳定工况都发生在密闭输送管道上，旁接油罐管道这些不稳定工况都发生在密闭输送管道上，旁接油罐管道因旁接管的缓冲，进出站压力不会有大的波动，只要保持因旁接管的缓冲，进出站压力不会有大的波动，只要保持各站输量接近一致即可。各站输量接近一致即可。 (2) 输量调节方法输量调节方法 根据管道系统的能量供需特点，调节方法可以从两方面根据管道系统的能量供需特点，调节方法可以从两方面考虑：改变泵站特性：从能量供应方面考虑；改变管路考虑：改变泵站特性：从能量供应方面考虑；改变管路特性：从消耗方

12、面考虑。特性：从消耗方面考虑。 改变泵站特性改变泵站特性 A A、切削叶轮（或更换不同直径的叶轮）：、切削叶轮（或更换不同直径的叶轮）： DDQQ 2 DDHH3 DDNN即泵排量与叶轮直径成正比。通过对输油泵更换不同直即泵排量与叶轮直径成正比。通过对输油泵更换不同直径的叶轮可以在一定范围内改变输量，但泵的叶轮不能径的叶轮可以在一定范围内改变输量，但泵的叶轮不能切削太多，否则泵效下降较大，因此这种方法不适用于切削太多，否则泵效下降较大，因此这种方法不适用于大幅度改变输量的情况。大幅度改变输量的情况。 B、改变多级泵的级数，减小泵的扬程，从而降低管线输、改变多级泵的级数，减小泵的扬程，从而降低管

13、线输量。这种方法适用于装备并联离心泵的管道。要求降量。这种方法适用于装备并联离心泵的管道。要求降低输量时，拆掉若干级叶轮，而需要恢复大输量时则低输量时，拆掉若干级叶轮，而需要恢复大输量时则将拆掉的叶轮重新装上。将拆掉的叶轮重新装上。 C、改变运行的泵机组数，从而可大幅度改变输量。对于、改变运行的泵机组数，从而可大幅度改变输量。对于装备串联泵的管道，采用这种方法是很方便的。对于装备串联泵的管道，采用这种方法是很方便的。对于装备并联泵的管道，采用这种方法时经常还要改变运装备并联泵的管道，采用这种方法时经常还要改变运行的泵站数。行的泵站数。 D、改变运行的泵站数。输量大幅度变化时常采用这种方法。、改

14、变运行的泵站数。输量大幅度变化时常采用这种方法。 E、改变泵的转速、改变泵的转速 nnQQ 2 nnHH即泵的排量近似与转速成正比，扬程近似与转速的平方即泵的排量近似与转速成正比，扬程近似与转速的平方成正比。当离心泵的转速变化成正比。当离心泵的转速变化20%时，泵效基本无变化，时，泵效基本无变化，因此，调速是效率较高的改变输量的方法。因此，调速是效率较高的改变输量的方法。 但改变泵的转速往往受到现有设备条件的限制。在串联工但改变泵的转速往往受到现有设备条件的限制。在串联工作的泵站上，如果泵的原动机为燃气轮机或柴油机，则每作的泵站上，如果泵的原动机为燃气轮机或柴油机，则每台泵都可调速。如为电动机

15、，目前我国长输管道所使用的台泵都可调速。如为电动机，目前我国长输管道所使用的大多数为异步电动机，调速比较困难，一般在泵与电机之大多数为异步电动机，调速比较困难，一般在泵与电机之间加变速装置（如液力偶合器）或加串级调速装置，亦可间加变速装置（如液力偶合器）或加串级调速装置，亦可采用变频调速；若采用变速电机，目前我国变速电机还未采用变频调速；若采用变速电机，目前我国变速电机还未普遍使用，价格昂贵普遍使用，价格昂贵,这些设备都会使投资和维修费增加。这些设备都会使投资和维修费增加。为了节省投资，对于串联泵站，每座泵站可备有一台调速为了节省投资，对于串联泵站，每座泵站可备有一台调速机组。对于并联工作的泵

16、站则必须所有泵机组都可调速，机组。对于并联工作的泵站则必须所有泵机组都可调速，才能起到调节输量的作用。才能起到调节输量的作用。 改变管路特性改变管路特性 改变管路特性主要是节流调节。节流调节就是人为地调改变管路特性主要是节流调节。节流调节就是人为地调节泵站出口阀门的开度，增加阀门的阻力来改变管路特节泵站出口阀门的开度，增加阀门的阻力来改变管路特性以降低管道的输量。这是一种最简单易行的方法，但性以降低管道的输量。这是一种最简单易行的方法，但能量损失比较大（与调速相比）。这种方法一般用于输能量损失比较大（与调速相比）。这种方法一般用于输量变化不大的情况，当需要大幅度改变输量时，应首先量变化不大的情

17、况，当需要大幅度改变输量时，应首先考虑采用改变运行的泵机组数和泵站数的方法。考虑采用改变运行的泵机组数和泵站数的方法。 (3) 稳定性调节方法稳定性调节方法 稳定性调节（即自动调节）的目的是为了保障输油泵稳定性调节（即自动调节）的目的是为了保障输油泵的正常工作和站间管路的强度安全，调节实际上是对的正常工作和站间管路的强度安全，调节实际上是对管中油品压力的调节，其要求是能经常性工作，调节管中油品压力的调节，其要求是能经常性工作，调节机构的动作速度应使管道中压力的变化等于计算的扰机构的动作速度应使管道中压力的变化等于计算的扰动速度，以避免压力变化达到保护给定值而发生保护动速度，以避免压力变化达到保

18、护给定值而发生保护性停机。性停机。 改变泵机组转速改变泵机组转速 如果泵站上装有可调速泵机组，可以利用这种方法进行如果泵站上装有可调速泵机组，可以利用这种方法进行压力调节。从节省能量角度讲这是一种较好的方法。但压力调节。从节省能量角度讲这是一种较好的方法。但如果只从压力调节方面考虑采用调速泵机组一般是不合如果只从压力调节方面考虑采用调速泵机组一般是不合理的。理的。 稳定性调节方法有改变泵机组转速、节流和回流三种。稳定性调节方法有改变泵机组转速、节流和回流三种。 回流调节回流调节 回流可以单泵也可以全泵站进行。大型输油泵的特性曲线回流可以单泵也可以全泵站进行。大型输油泵的特性曲线比较平缓，为了调节不大的压力就需要大量回流，耗费较比较平缓，为了调节不大的压力就需要大量回