第3章长距离输油管道系统

1、第三章 长距离输油管道22022-6-1主要内容u第一节第一节 概述概述u第二节第二节 等温输油管道的工艺设计等温输油管道的工艺设计u第三节第三节 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算u第四节第四节 顺序输送顺序输送u第五节第五节 输油站输油站u第六节第六节 易凝高粘原油输送工艺易凝高粘原油输送工艺32022-6-1一、输油管道的分类一、输油管道的分类企业内部输油管道企业内部输油管道长距离输油管道长距离输油管道经营方式经营方式用户用户炼油厂炼油厂矿场油库矿场油库转油站转油站联合站联合站计量站计量站油井油井矿场油气集输系统矿场油气集输系统长输管道长输管道原油管道原油管道成品油管道成品油管

2、道第一节第一节 概述概述42022-6-1油品种类油品种类是否加热是否加热常温（等温）输送管道常温（等温）输送管道加热输送管道加热输送管道原油管道原油管道成品油管道成品油管道n长距离成品油管道一般采用多种油品在管道输送中“顺序输送”的方式运行 n汽、煤、柴油等成品油以及低凝低粘轻质原油的输送一般不需加热；n易凝高粘原油或重质燃料油需加热输送。52022-6-1二、长距离输油管道的组成二、长距离输油管道的组成输油站输油站 首站首站 中间站中间站 末站末站 线路线路输油泵站输油泵站输油站功能：输油站功能： 加压加压 加热加热 计量计量（首、末站）（首、末站）加热站加热站62022-6-1三、长距离

3、输油管道的特点三、长距离输油管道的特点 与公路、铁路、水路运输相比，管道运输的与公路、铁路、水路运输相比，管道运输的优优点点为：为：1 1、运输量大、运输量大连续运行连续运行72022-6-12 2、运费低、能耗小、运费低、能耗小 原苏联管线运价约为铁路的原苏联管线运价约为铁路的1/2，美国约为铁路的，美国约为铁路的1/7-1/10 ，我国目前基本与铁路持平。我国目前基本与铁路持平。(基于合理输量基于合理输量)3 3、埋地管道受气候环境因素影响小，安全可靠；、埋地管道受气候环境因素影响小，安全可靠；密闭运输，损耗率低。密闭运输，损耗率低。4 4、建设投资小，占地面积小。、建设投资小，占地面积小

4、。82022-6-1管道运输的管道运输的局限性局限性适用于大量、单向、定点运输，不如车船灵活。适用于大量、单向、定点运输，不如车船灵活。有一经济、合理的输送量范围；有一经济、合理的输送量范围；有有极限输量极限输量的限制。最大输量受泵和管道限制；的限制。最大输量受泵和管道限制；对于对于加热管道加热管道，最小输量受加热设备的限制，输量，最小输量受加热设备的限制，输量减小、温降加快，当输量小到一定时，在下一站之减小、温降加快，当输量小到一定时，在下一站之前油品温度将降至安全极限。前油品温度将降至安全极限。92022-6-1n等温输送等温输送n加热输送加热输送n加剂输送加剂输送（添加降凝剂、减阻剂）（

5、添加降凝剂、减阻剂）n成品油顺序输送成品油顺序输送 原油改性输送原油改性输送 原油热处理输送原油热处理输送其它输送方式其它输送方式 原油液环输送原油液环输送 原油磁处理输送原油磁处理输送 原油稀释输送原油稀释输送 原油伴热保温输送原油伴热保温输送四、油品管道输送方式四、油品管道输送方式102022-6-1输油管道工艺计算的目的：输油管道工艺计算的目的： 2.确定确定管径管径、泵型号、泵机组数、泵型号、泵机组数、泵站泵站数和加热站数及沿线站场数和加热站数及沿线站场位置位置的最优组合方案，并为管道采用的控制和保护措施提供设的最优组合方案，并为管道采用的控制和保护措施提供设计参数。计参数。 1.妥善

6、解决沿线管内流体的妥善解决沿线管内流体的能量消耗能量消耗和和能量供应能量供应这对主要矛盾。这对主要矛盾。什么叫等温输油管道什么叫等温输油管道 ？输送轻质成品油或低凝点原油的长输管道，输送轻质成品油或低凝点原油的长输管道，沿线不需要加热，沿线不需要加热，油品从首站进入管道，经过一定距离后，管内油温就会等于油品从首站进入管道，经过一定距离后，管内油温就会等于管道埋深处的地温，故称为等温输油管道。管道埋深处的地温，故称为等温输油管道。 油温油温= =地温地温= =常数常数。第二节第二节 等温输油管道的工艺设计等温输油管道的工艺设计112022-6-1 l 输油泵站的任务就是不断向管道输入油品，并给油

7、流输油泵站的任务就是不断向管道输入油品，并给油流提供一定的压力能，以便维持管内流动。提供一定的压力能，以便维持管内流动。l 泵站工作特性泵站工作特性就是泵站输出的流量就是泵站输出的流量Q与压头与压头H之间变之间变化关系化关系H=f(Q) ，也就是，也就是泵机组的联合工作特性泵机组的联合工作特性。l 单台泵机组单台泵机组的工作特性取决于泵的类型和规格，还与的工作特性取决于泵的类型和规格，还与原动机的类型相关。原动机的类型相关。l 由于由于离心泵离心泵具有排量大、扬程高、效率高、流量调节具有排量大、扬程高、效率高、流量调节方便、运行可靠等优点，在长输管道上得到广泛应用。方便、运行可靠等优点，在长输

8、管道上得到广泛应用。 一、一、 输油泵站的工作特性输油泵站的工作特性122022-6-11、 离心泵的特性方程离心泵的特性方程 对于电动离心泵机组，目前原动机普遍采用异步对于电动离心泵机组，目前原动机普遍采用异步电动机，转速为常数。因此电动机，转速为常数。因此H=f(q)，扬程是流量的单，扬程是流量的单值函数，一般可用二次抛物线方程值函数，一般可用二次抛物线方程H=a-bQ2表示。表示。 对于长输管道，为便于工艺计算，离心泵特性常采对于长输管道，为便于工艺计算，离心泵特性常采用用H=a-bQ2-m的形式，其中的形式，其中a、b为常数，为常数，m与流态有关与流态有关;Q为单泵排量。为单泵排量。泵

9、的扬程与排量的变化关系称为泵的扬程与排量的变化关系称为泵的工作特性泵的工作特性，H-Q（一）（一） 离心泵的工作特性离心泵的工作特性132022-6-1H,N,%HNQ图图2-1 离心泵特性曲线离心泵特性曲线（1）工作特性工作特性：QH（2）效率特性效率特性： 最高量左右最高量左右7区域为区域为高效区高效区（3）功率特性功率特性：1000gQHN 特性曲线特性曲线142022-6-12、改变泵特性的方法、改变泵特性的方法 （1）切削叶轮）切削叶轮 mmQDDbDDaH2020mm,0变化前后的叶轮直径、式中：DD a、b与叶轮直径D0 对应的泵特性方程中的两个常系数。泵的比转数泵的比转数ns6

10、0120200300500(D0-D)/D00.200.150.110.090.07 离心泵叶轮的允许切割量离心泵叶轮的允许切割量152022-6-1mmqnnbnnaH 2020式中：式中： n调速后泵的转速，调速后泵的转速，r/min； n0调速前泵的转速，调速前泵的转速，r/min； a,b与转速与转速n0 对应的泵特性方程中的两个常系数。对应的泵特性方程中的两个常系数。 （2）改变泵的转速）改变泵的转速 调速措施：改变电动机转速； 原动机与泵之间的调速器（如液力耦合器）162022-6-1（3）进口负压调节）进口负压调节 泵泵进口在负压下运行进口在负压下运行, ,泵特性曲线降低泵特性曲

11、线降低；一般只用于小型离心泵，大型离心泵一般要求正压进泵。一般只用于小型离心泵，大型离心泵一般要求正压进泵。 （4）多级泵拆级）多级泵拆级 多级泵的扬程与级数成正比，拆级后，泵的扬程按比多级泵的扬程与级数成正比，拆级后，泵的扬程按比例降低。但级数不能拆得太多，否则，泵的效率会降低。例降低。但级数不能拆得太多，否则，泵的效率会降低。（5）改变油品的粘度）改变油品的粘度 泵样本是输送泵样本是输送20200 0C C清水的特性。一般当粘度大于清水的特性。一般当粘度大于60601010-6-6m m2 2/s/s时，泵的时，泵的H-Q H-Q 特性要进行换算。特性要进行换算。 172022-6-1 输

12、油泵站的工作特性输油泵站的工作特性是指泵站输出的流量是指泵站输出的流量Q与压头与压头H之间变化关系，可用之间变化关系，可用H=f(Q)表示表示, 即即:H=A-BQ2-m离心泵的操作方式有离心泵的操作方式有串联串联和和并联并联两种。两种。1、并联泵站的工作特性、并联泵站的工作特性并联泵站的特点并联泵站的特点 ： 泵站的泵站的流量流量等于正在运行的输油泵的流量之和，每台泵等于正在运行的输油泵的流量之和，每台泵的的扬程扬程均等于泵站的扬程。即：均等于泵站的扬程。即： mmcbqaBQAH 22nqqqQ.21（二）（二） 输油泵站的工作特性输油泵站的工作特性182022-6-12、串联泵站的工作特

13、性、串联泵站的工作特性 串联泵站的特点：串联泵站的特点： 各泵各泵流量流量相等，相等，q=Q，泵站，泵站扬程扬程等于各泵扬程等于各泵扬程之和，之和，Hc= 。 iH设有设有n2台型号相同的泵串联，则：台型号相同的泵串联，则： mcbQnanHnH2222bnBanA22，192022-6-13. 串、并联泵机组数的确定串、并联泵机组数的确定 选择泵机组数的原则选择泵机组数的原则主要有四条：主要有四条： 满足输量要求；满足输量要求；充分利用管路的承压能力；充分利用管路的承压能力；泵在高效区工作；泵在高效区工作；泵的台数符合规范要求（不超过四台）。泵的台数符合规范要求（不超过四台）。202022-

14、6-1并联泵机组数的确定并联泵机组数的确定qQn 其其中中 :Q为任务输量，为任务输量， q为单泵的额定排为单泵的额定排量。量。 显然显然 不一定是整数不一定是整数 ，这就是泵机组数的化整问题。，这就是泵机组数的化整问题。 n 如果管线的发展趋势是输量增加，则应向大化，否则向小如果管线的发展趋势是输量增加，则应向大化，否则向小化。一般情况下要化。一般情况下要向大化向大化。 并联泵的台数主要根据输量确定，而泵的级数（扬程）则并联泵的台数主要根据输量确定，而泵的级数（扬程）则要根据管路的允许工作压力确定。要根据管路的允许工作压力确定。 另外，根据规范规定，泵站至少设一台备用泵。另外，根据规范规定，

15、泵站至少设一台备用泵。 212022-6-1串联泵串联泵 HHn 其中：其中：H 为管路的许用强度（允许承压能力）为管路的许用强度（允许承压能力） H 为单泵的额定扬程。为单泵的额定扬程。 一般来说，一般来说，串联泵的应串联泵的应向小化向小化，如果向大化，则排出压力如果向大化，则排出压力可能超过管子的许用强度，是很危险的。可能超过管子的许用强度，是很危险的。串联泵的额定排量根据管线任务输量确定。串联泵的额定排量根据管线任务输量确定。222022-6-14. 串、并联组合形式的确定串、并联组合形式的确定 从经济方面考虑：从经济方面考虑：串联效率较高，比较经济。串联效率较高，比较经济。 我国并联泵

16、的效率一般只有我国并联泵的效率一般只有7070-80%-80%，而串联泵的效率可，而串联泵的效率可达达90%90%。串联泵的特点是：扬程低、排量大、叶轮直径小、。串联泵的特点是：扬程低、排量大、叶轮直径小、流通面积大，故泵内轮阻损失小，效率高。流通面积大，故泵内轮阻损失小，效率高。 从管特性和地形方面考虑从管特性和地形方面考虑: : 对于对于地形平坦的地区或下坡段地形平坦的地区或下坡段，站间管道较长，管路特，站间管道较长，管路特性较陡，泵所提供的能量主要用于克服摩阻损失，大幅度性较陡，泵所提供的能量主要用于克服摩阻损失，大幅度调整输量时，调整输量时，串联泵站串联泵站节流损失可能会小一些。节流损

17、失可能会小一些。232022-6-1（一）管路的压降计算（一）管路的压降计算根据流体力学理论，输油管道的总压降可表示为：根据流体力学理论，输油管道的总压降可表示为：QjLzzhhH其中其中： 为为沿程摩阻沿程摩阻； 为为局部摩阻局部摩阻； 为为计算高程差。计算高程差。 Lh h)(Qjzz 二、二、 输油管道的压能损失输油管道的压能损失242022-6-1（二）沿程摩阻损失与水力摩阻系数的计算（二）沿程摩阻损失与水力摩阻系数的计算 计算长输管道的摩阻损失主要是计算计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失沿程摩阻损失 hL 。达西公式达西公式 ：gVDLhL22 对于一条给定的长输管道，对于

18、一条给定的长输管道，L和和D都是已知的，输量（或流都是已知的，输量（或流速）也是已知的，现在的问题就是如何计算速）也是已知的，现在的问题就是如何计算水力摩阻系数水力摩阻系数 。 Def，Re 其中：其中：e为管壁的绝对粗糙度，为管壁的绝对粗糙度，D为管道内径。为管道内径。 D4QRe252022-6-1 （三）综合参数摩阻计算公式（三）综合参数摩阻计算公式 -列宾宗公式列宾宗公式 mARe DQ4Re 24DQV 代入达西公式代入达西公式、和和把把LDQgAhmmmmmL 52248 整理得整理得令令gAmm248LDvQhmmmL 52 得到列宾宗公式：得到列宾宗公式：262022-6-1

19、流态流态 A m 层流层流 64 1 4.15紊紊流流水力光滑区水力光滑区 0.3164 0.25 0.0246混合摩擦区混合摩擦区0.123 0.0802A粗糙区粗糙区 00.0826不同流态下得不同流态下得A、m、值值627. 0lg127. 010 deLDvQhmmmL 52 272022-6-1（四）管路的水力坡降（四）管路的水力坡降 定义：定义：管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。用用 i 表示：表示： mmmDQi 52 gVDi212 或或等温输油管的干线水力坡降等温输油管的干线水力坡降 水力坡降与管道长度无关，只随流量、粘度、管径和水力

20、坡降与管道长度无关，只随流量、粘度、管径和流态不同而不同流态不同而不同ABC hLLifmmDvf5mfQi2：Q=1时的水力坡降，即单位流量时的水力坡降，即单位流量下，单位管道长度上的摩阻损失下，单位管道长度上的摩阻损失,282022-6-1（五）管路工作特性（五）管路工作特性 已定管路（已定管路（D , L , Z 一定）输送某种已定粘度一定）输送某种已定粘度油品时，管路所需压头（即压头损失）和流量的关系油品时，管路所需压头（即压头损失）和流量的关系（H-Q关系）称为关系）称为管路工作特性。管路工作特性。ZhDLQHmmm 52/ZhfLQm 2292022-6-1ZHQ层层流流区区过过渡

21、渡区区紊流区紊流区QLJ输油管道的工作特性曲线输油管道的工作特性曲线302022-6-1分析：影响管路特性曲线的因素分析：影响管路特性曲线的因素1、起、终点高差的影响、起、终点高差的影响2、管径的影响、管径的影响（管径越小，曲线越陡）（管径越小，曲线越陡）3、管长度的影响、管长度的影响（管道越长，曲线越陡）（管道越长，曲线越陡）4、运动粘度的影响、运动粘度的影响（粘度越大，曲线越陡）（粘度越大，曲线越陡）5、输量的变化对管特性无影响输量的变化对管特性无影响312022-6-1泵站与管路的泵站与管路的工作点工作点的方法有两种的方法有两种: 图解法和解析法。图解法和解析法。 AHHAQAQ管路特性

22、曲线管路特性曲线泵站特性曲线泵站特性曲线三、泵站与管路的联合工作三、泵站与管路的联合工作322022-6-11、在泵站特性曲线的、在泵站特性曲线的最高效率区最高效率区内；内；2、工作压力必须在、工作压力必须在管道强度允许管道强度允许范围之内范围之内3、工作流量要、工作流量要满足输送满足输送任务。任务。为保证输油管道安全经济地工作，为保证输油管道安全经济地工作，工作点工作点的要求：的要求：332022-6-12、多泵站与管路的联合工作、多泵站与管路的联合工作 旁接油罐输油方式（旁接油罐输油方式（也叫也叫开式流程）开式流程） Q1 Q2工作特点工作特点每个泵站与其相应的站间每个泵站与其相应的站间管

23、路各自构成独立的水力系统管路各自构成独立的水力系统 ；上下站输量可以不等上下站输量可以不等（由旁接罐调节）；（由旁接罐调节）； 各站的进出站压力在短时间内没有直接影响各站的进出站压力在短时间内没有直接影响； 站间输量的求法与一个泵站的管道相同站间输量的求法与一个泵站的管道相同 。342022-6-1 密闭输油方式（密闭输油方式（也叫也叫泵到泵流程）泵到泵流程） QQ 工作特点工作特点 全线为一个统一的水力系统；全线为一个统一的水力系统；输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定。输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定。 各站的进、出站压力相互影响各站的进、出站压力相互影响；全线各站流量相同；全线各

24、站流量相同； 352022-6-1工艺计算解决的问题：工艺计算解决的问题：1、确定最优的设计参数：、确定最优的设计参数： 管径管径、出站压力、输油、出站压力、输油站数站数目、管道的壁厚目、管道的壁厚2、确定输油站的、确定输油站的位置；位置；3、输油工况的计算；、输油工况的计算；4、超压保护的计算；、超压保护的计算；5、提高输送能力的计算。、提高输送能力的计算。四、等温输油管道的工艺计算四、等温输油管道的工艺计算 362022-6-1 管道纵断面图管道纵断面图：在直角坐标上表示管道长度与沿线高程在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图形变化的图形横坐标：横坐标：表示管路的实际长度，即管路的里程

25、，常用比例表示管路的实际长度，即管路的里程，常用比例为为1：10 000到到1：100 000。 纵坐标：纵坐标：表示管路的海拔高度，即管路的高程，常用比例表示管路的海拔高度，即管路的高程，常用比例为为1：500到到1：1000。 管道的水力坡降线管道的水力坡降线是管内流体的能量压头（忽略动能压是管内流体的能量压头（忽略动能压头）沿管道长度的变化曲线。头）沿管道长度的变化曲线。 等温输油管道的水力坡降线是斜率等温输油管道的水力坡降线是斜率为为 i 的直线的直线 （二）（二） 管道的水力坡降线管道的水力坡降线372022-6-1fdei g ac bHdx摩阻摩阻损失损失动水动水压力压力LhL3

26、82022-6-1 纵断面图分析：纵断面图分析： 由纵断面图知：由纵断面图知：dfHd，为泵站的出站压力；，为泵站的出站压力；ixcb ，为，为x段上的摩阻损失；段上的摩阻损失；xdaZZZag ,为为x段的高差段的高差 xdZixHba ,为为a点液流的剩余压能，称点液流的剩余压能，称动水压力动水压力。 动水压力动水压力:它是管路沿线任一点水力坡降线与纵断面线之间它是管路沿线任一点水力坡降线与纵断面线之间的垂直距离。的垂直距离。 在在e点，其动水压力为点，其动水压力为0，需要重新加压才能使液体继续向前，需要重新加压才能使液体继续向前输送。输送。 392022-6-1 （三）（三）翻越点翻越点

27、和计算长度和计算长度 HHfFLf402022-6-11、翻越点的定义、翻越点的定义 如果使一定数量的液体通过线路上的某高点所需的如果使一定数量的液体通过线路上的某高点所需的压头比输送到终点所需的压头大，且在所有高点中该压头比输送到终点所需的压头大，且在所有高点中该高点所需的压头最大，那么此高点就称为高点所需的压头最大，那么此高点就称为翻越点翻越点。 根据该定义有：根据该定义有：上式表明，输量为上式表明，输量为 Q 的液体从翻越点自流到终点还的液体从翻越点自流到终点还有能量富裕。有能量富裕。 412022-6-1给出翻越点的另一个定义：给出翻越点的另一个定义： 如果一定输量的液体从某高点自流到

28、终点还有如果一定输量的液体从某高点自流到终点还有能量富裕，且在所有的高点中该高点的富裕能量最能量富裕，且在所有的高点中该高点的富裕能量最大，则该高点叫做大，则该高点叫做翻越点翻越点。 2、翻越点的确定、翻越点的确定 翻越点的确定可用图解法和解析法翻越点的确定可用图解法和解析法(略略)。 图解法：图解法： 管路纵断面图右上角作水力坡降线的直角三管路纵断面图右上角作水力坡降线的直角三角形，将水力坡降线向下平移，如果水力坡降线与终角形，将水力坡降线向下平移，如果水力坡降线与终点相交之前首先与某交点点相交之前首先与某交点F相切，则相切，则F点即为点即为翻越点翻越点。 422022-6-1 由图可知：水

29、力坡降线不一定先与管路上的最高点由图可知：水力坡降线不一定先与管路上的最高点相切，所以相切，所以翻越点不一定是管路上的最高点，而是靠翻越点不一定是管路上的最高点，而是靠近线路终点的某个高点。近线路终点的某个高点。 FLf i432022-6-13、翻越点后的流动状态、翻越点后的流动状态 管道上存在翻越点时，翻越点后的管内液流将有剩余能管道上存在翻越点时，翻越点后的管内液流将有剩余能量。如果不采用措施利用和消耗这部分能量，翻越点后管内量。如果不采用措施利用和消耗这部分能量，翻越点后管内将出现将出现不满流不满流，管段中压力为输送温度下油品的蒸气压。，管段中压力为输送温度下油品的蒸气压。 不满流的存

30、在将使管路出现不满流的存在将使管路出现两相流动两相流动，而且当流速突然，而且当流速突然变化时会增大水击压力。对于顺序输送的管道还会增大混油。变化时会增大水击压力。对于顺序输送的管道还会增大混油。措施措施 ：（1）在翻越点后采用小管径：使流速增大，）在翻越点后采用小管径：使流速增大， 可能会产生静电危害，且对清管不利可能会产生静电危害，且对清管不利; （2）在中途或终点设减压站节流）在中途或终点设减压站节流 。442022-6-14、计算长度、计算长度 管路起点与翻越点之间的距离管路起点与翻越点之间的距离称为称为管路的计算长度管路的计算长度 管路上存在翻越点时，管线所需的总压头不能按线路管路上存

31、在翻越点时，管线所需的总压头不能按线路起、终点计算，而应按起点与翻越点计算。起、终点计算，而应按起点与翻越点计算。 不存在翻越点时，管线计算长度等于管线全长。不存在翻越点时，管线计算长度等于管线全长。 )(QZZZiLH 存在翻越点时，计算长度为起点到翻越点的距离，计存在翻越点时，计算长度为起点到翻越点的距离，计算高差为翻越点高程与起点高程之差算高差为翻越点高程与起点高程之差 )(QfffZZiLHH 452022-6-1（四）泵站数的确定（四）泵站数的确定 原则是：原则是： 该压头要充分利用管路的强度，并使泵在高效区工作。该压头要充分利用管路的强度，并使泵在高效区工作。 将计算输量为将计算输

32、量为Q 的油品从起点输送到终点，所需压头为：的油品从起点输送到终点，所需压头为： ZiLH 式中：式中：L为计算长度为计算长度，Z为计算高程差。为计算高程差。 首先选择泵的型号和串并联泵机组数，确定泵站特性，首先选择泵的型号和串并联泵机组数，确定泵站特性， mcBQAH 2462022-6-1设全线站特性相同，计算输量下的扬程为设全线站特性相同，计算输量下的扬程为 Hc ，则，则全线所需泵站数为：全线所需泵站数为：)/()()/(cccchHZiLhHHn 其中其中 hc 为站内损失。为站内损失。 一般来说按照上式计算的一般来说按照上式计算的n 不是整数，还应把计算不是整数，还应把计算得到的得

33、到的n 值化整。值化整。 （1） n 化为较大整数化为较大整数（ 2）n 化为较小整数化为较小整数 1、n 化为较大整数化为较大整数 对应于计算值对应于计算值 n n 的工作点流量为的工作点流量为 Q Q0 0( (即计算输量），即计算输量），当当 n n 化为较大整数时，工作点流量为化为较大整数时，工作点流量为 Q Qb b， 显然显然 Q Qb b Q Q0 0 ，这时管道的输送能力大于计算输量，泵站投资增加。这时管道的输送能力大于计算输量，泵站投资增加。 如果想按计算输量（即规定输送能力）工作，可以采如果想按计算输量（即规定输送能力）工作，可以采取取更换小直径叶轮、开小泵（串联泵）、拆级

34、（并联泵）更换小直径叶轮、开小泵（串联泵）、拆级（并联泵）或大小输量交替运行或大小输量交替运行等措施。一般来说，计算的等措施。一般来说，计算的 n n 值接近值接近于较大整数或希望管道具有一定输送能力裕量时，将于较大整数或希望管道具有一定输送能力裕量时，将 n n 化化为较大整数。为较大整数。2022-6-1472、n 化为较小整数化为较小整数 当计算的当计算的n n值接近于较小整数且输送能力降低不大时，值接近于较小整数且输送能力降低不大时，将将n n值化为较小整数。此时，流量减小，泵机组的原动机值化为较小整数。此时，流量减小，泵机组的原动机功率也相应减小，不会造成过载，但要注意使泵机组在高功

35、率也相应减小，不会造成过载，但要注意使泵机组在高效区内工作。效区内工作。如果必须满足规定的输送能力，可以采用两种措施：如果必须满足规定的输送能力，可以采用两种措施： (1) 在管道上设置副管（等径）或变径管在管道上设置副管（等径）或变径管 (2) 提高每座泵站的扬程提高每座泵站的扬程 2022-6-148492022-6-1（五）泵站的布置（五）泵站的布置 确定泵站位置的步骤是：确定泵站位置的步骤是： 先在室内，用作图法，在线路纵断面图上，初步确定站先在室内，用作图法，在线路纵断面图上，初步确定站址或可能的布置区址或可能的布置区; 进行现场实地调查，与当地有关方面协商后，最后决定进行现场实地调

36、查，与当地有关方面协商后，最后决定站址站址;进行水力核算，站址适当调整。进行水力核算，站址适当调整。 布站作图法布站作图法 根据化整后的泵站数和管路实际情况，重新计算管道系统根据化整后的泵站数和管路实际情况，重新计算管道系统的工作点、水力坡降和每个泵站在工作点输量下的扬程：的工作点、水力坡降和每个泵站在工作点输量下的扬程： 502022-6-1泵站站址的确定方法泵站站址的确定方法： 无副管或变径管时的布站作图法无副管或变径管时的布站作图法（1）按纵横坐标比例画纵断面图；）按纵横坐标比例画纵断面图；（2）由泵站的出站扬程确定）由泵站的出站扬程确定a点；点；（3）由）由a 点做水力坡降线交于地形图

37、上点做水力坡降线交于地形图上b点；点；（4）考虑泵的吸入和泵站出口超压，确定泵站的）考虑泵的吸入和泵站出口超压，确定泵站的可能布置区；可能布置区；（5）确定第二泵站的）确定第二泵站的b 点，做水力坡降线，确定点，做水力坡降线，确定下一泵站的可能布置区。下一泵站的可能布置区。 无副管或变径管时的布站作图法无副管或变径管时的布站作图法 aHd1Hc-hcb1”bbb1b”a HsmaxHsmin由首站位置由首站位置a点向上作垂点向上作垂线线 aa, 使使aa 按纵断面按纵断面图纵向比例所取长度等图纵向比例所取长度等于 首 站 的 出 站 压 头 ，于 首 站 的 出 站 压 头 ，aa=Hd1=H

38、s1+Hc-hc，自自a 点向右作水力坡降线，点向右作水力坡降线，与纵断面线交于与纵断面线交于b点。如点。如果输油管道为旁接油罐果输油管道为旁接油罐流程，流程，b点即为第二泵站点即为第二泵站的位置。在该点处，动的位置。在该点处，动水压力为零。用同样的水压力为零。用同样的方法可求出第三泵站位方法可求出第三泵站位置。置。如果管道为密闭输送，如果管道为密闭输送，由于密闭输送所使用的由于密闭输送所使用的输油主泵要求有一定的输油主泵要求有一定的进泵压头，因此第二站进泵压头，因此第二站的位置不能定在的位置不能定在b点，而点，而应向左移动，以保留必应向左移动，以保留必要的剩余压头。要的剩余压头。一般来说，输

39、油泵有一般来说，输油泵有一个进口压力范围限一个进口压力范围限制制HsminHsHsmax,也也就是有一个布站范围，就是有一个布站范围，称为泵站的可能布置称为泵站的可能布置区，如图中阴影部分区，如图中阴影部分所示。所示。bb” 即为泵站即为泵站的可能布置区，一般的可能布置区，一般取取Hs =3080 m液柱。液柱。泵站可布置在泵站可布置在 b1 点。点。 从从 b1点 向 上 作 垂 线点 向 上 作 垂 线 b1b1” ，取取b1b1”=Hc-hc由由b1” 向右作水力坡向右作水力坡降线，同样的方法可降线，同样的方法可确定第三站及以后各确定第三站及以后各站的位置。由图可知，站的位置。由图可知，

40、不论第二站布置于何不论第二站布置于何处，均不影响第三站处，均不影响第三站的位置。的位置。b1512022-6-1522022-6-1 目前我国所产原油大多为：含蜡原油和稠油。目前我国所产原油大多为：含蜡原油和稠油。第三节第三节 热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算 含蜡原油含蜡原油的特点是含蜡量高、凝固点高、低温下粘度的特点是含蜡量高、凝固点高、低温下粘度高、高温下粘度低；高、高温下粘度低；稠油稠油的特点是凝固点很低，通常低的特点是凝固点很低，通常低于于0，但粘度很大。，但粘度很大。凝固点凝固点：指在规定条件下：指在规定条件下(热力和剪切条件热力和剪切条件)所测得的所测得的 油样不流动

41、的最高温度。油样不流动的最高温度。倾倾 点：点：指在规定条件下测得的油样刚开始流动的最指在规定条件下测得的油样刚开始流动的最 低温度。低温度。实际上，凝点是通过降温测量，而倾点是通过升温测实际上，凝点是通过降温测量，而倾点是通过升温测量。对于同一种原油，倾点一般比凝固点低量。对于同一种原油，倾点一般比凝固点低23。 532022-6-1（一）加热输送的特点（一）加热输送的特点 热油管道热油管道是指那些在输送过程中沿线油温高于地温是指那些在输送过程中沿线油温高于地温的输油管道。的输油管道。热油管道沿线的油温不仅高于地温而且还热油管道沿线的油温不仅高于地温而且还高于原油的凝点高于原油的凝点。与等温

42、管道相比，热油管道的特点是：与等温管道相比，热油管道的特点是： 沿程的能量损失包括沿程的能量损失包括散热损失散热损失和摩阻损失两部分；和摩阻损失两部分； 散热损失和摩阻损失互相联系，且散热损失起主导作用；散热损失和摩阻损失互相联系，且散热损失起主导作用； 沿程油温不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数，沿程油温不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数，Iconst 。一个加热站间，距加热站越远，油温越低，一个加热站间，距加热站越远，油温越低，粘度越大粘度越大 ，水力坡降越大。，水力坡降越大。 一、热油管道的温降计算一、热油管道的温降计算542022-6-100ln,RLTTKDKDLaL a

43、TTGCGC或或： aLRLeTTTT )(00上式即为轴向温降基本公式上式即为轴向温降基本公式 ，也就是著名的也就是著名的苏霍夫公式苏霍夫公式。 根据进入加热站间距根据进入加热站间距LR，可求得下一站的进站油温为：可求得下一站的进站油温为： RaLRZeTTTT 00 设有一条热油管道设有一条热油管道 ，管外径为，管外径为 D ，周围介质温度为周围介质温度为 T0 , 总传热系数为总传热系数为 K ，输量为输量为 G ，油品的比热为，油品的比热为 C ，出站油温，出站油温为为 TR ，加热站间距为，加热站间距为 LR，则，则L处的油温处的油温TL为：为：（二）热油管道沿程温降计算（二）热油管

44、道沿程温降计算 1 1、轴向温降基本公式、轴向温降基本公式（未考虑摩擦热）（未考虑摩擦热）552022-6-1 由图可知：由图可知： 温降曲线为一指数曲线，渐近温降曲线为一指数曲线，渐近线为线为 T=T0； 在两个加热站之间的管路上，各在两个加热站之间的管路上，各处的处的温度梯度不同温度梯度不同，加热站，加热站出口出口处，处，油温高，油流与周围介质的温差大，油温高，油流与周围介质的温差大，温降快，曲线陡温降快，曲线陡。 随油流的前进，温降变慢，曲线变平。因此，随出站温随油流的前进，温降变慢，曲线变平。因此，随出站温度的提高，下一站的进站油温度的提高，下一站的进站油温 TZ 变化较小。一般如果变

45、化较小。一般如果 TR 提提高高10，终点油温，终点油温 TZ 只升高只升高23 。因此为了减少热损。因此为了减少热损失，失，出站油温不宜过高出站油温不宜过高。T0TLdLTRT0562022-6-12 2、温度参数的确定、温度参数的确定加热站出站油温的选择加热站出站油温的选择加热温度一般不超过加热温度一般不超过100。如原油加热后进泵，则。如原油加热后进泵，则其加热温度不应高于初馏点，以免影响泵的吸入。其加热温度不应高于初馏点，以免影响泵的吸入。 重油管道的加热温度常较高，管外常敷设保温层重油管道的加热温度常较高，管外常敷设保温层。（确定出站温度时，还必须考虑由于运行和安装温度的温差而使管路

46、遭确定出站温度时，还必须考虑由于运行和安装温度的温差而使管路遭受的温度应力是否在强度允许的范围内，以及防腐保温层的耐热能力是受的温度应力是否在强度允许的范围内，以及防腐保温层的耐热能力是否适应等。）否适应等。） 含蜡原油加热温度不宜过高含蜡原油加热温度不宜过高。（高温时提高温度对摩阻的（高温时提高温度对摩阻的影响很小，而热损失却显著增大，故加热温度不宜过高。）影响很小，而热损失却显著增大，故加热温度不宜过高。）572022-6-1加热站进站油温的选择加热站进站油温的选择 加热站进站油温加热站进站油温首先考虑首先考虑油品的油品的性质（主要是凝固点），性质（主要是凝固点），必须满足管道的停输温降和

47、再启动的必须满足管道的停输温降和再启动的要求，但要求，但主要取决主要取决于经济比较，故其经济进站温度常略高于凝点。于经济比较，故其经济进站温度常略高于凝点。周围介质温度周围介质温度T0的确定的确定对于架空管道对于架空管道，T0 就是周围大气的温度；就是周围大气的温度； 对于埋地管道，对于埋地管道，T0 则取管道埋深处的土壤自然温度。则取管道埋深处的土壤自然温度。 设计热输管道时设计热输管道时，T0一般取管道埋深处的最低月平一般取管道埋深处的最低月平均地温均地温，运行时按当时的实际地温进行校核。运行时按当时的实际地温进行校核。582022-6-13 3、轴向温降公式的应用、轴向温降公式的应用 设

48、计时确定加热站间距设计时确定加热站间距(加热站数加热站数) 设计时设计时L、D、G、K、C、T0已定已定，按上述原则选定按上述原则选定 TR 和和 TZ ，则加热站间距为，则加热站间距为：lnKDGCLR 00TTTTZR 全线所需加热站数全线所需加热站数: RRLLn ，化整化整nR设计的加热站间距为设计的加热站间距为: RRnLL ，因此还要，因此还要反算反算TRaLRLeTTTT )(00592022-6-1 运行中计算沿程温降运行中计算沿程温降，特别是计算为保持要求特别是计算为保持要求的终点温度的终点温度 TZ 所必须的加热站出口温度所必须的加热站出口温度 TR 。 校核站间允许的最小

49、输量校核站间允许的最小输量Gmin。minmax,ZZRRTTTT 当当 及站间其它热力参数即及站间其它热力参数即T , D , K, LR 一定时，对应于一定时，对应于TRmax、Tzmin的输量即为该热力条的输量即为该热力条件下允许的最小输量：件下允许的最小输量：0min0maxminlnTTTTCLKDGZRR 602022-6-1 运行中反算总传热系数运行中反算总传热系数 K 值值 bTTbTTDLGCKZRR 00ln 由于温降公式是按照稳定工况导出的，因此反算由于温降公式是按照稳定工况导出的，因此反算K值时，应值时，应取水力和热力参数比较稳定情况下的数据。如果取水力和热力参数比较稳

50、定情况下的数据。如果输量波动较大输量波动较大，油温不稳定或有自然现象影响油温不稳定或有自然现象影响(如冷空气前后如冷空气前后,大雨前后等大雨前后等)，管，管线的传热相当不稳定，按稳定传热公式反算出来的线的传热相当不稳定，按稳定传热公式反算出来的K值误差较大。值误差较大。 通过通过K值的变化值的变化,了解沿线散热及结蜡情况了解沿线散热及结蜡情况,帮助指导生产。帮助指导生产。若若K，如果此时如果此时Q，H，则说明管壁结蜡可能较严重，则说明管壁结蜡可能较严重，应采取清蜡措施；若应采取清蜡措施；若K，则可能是地下水位上升，或管道，则可能是地下水位上升，或管道覆土被破坏、保温层进水等。覆土被破坏、保温层

51、进水等。612022-6-1（一）热油管道摩阻计算的特点（一）热油管道摩阻计算的特点 热油管道的摩阻计算与等温管路不同的特点在于：热油管道的摩阻计算与等温管路不同的特点在于： 1、沿程水力坡降不是常数。、沿程水力坡降不是常数。 T、 i，水力坡降线是一条斜率不断增大的曲线。，水力坡降线是一条斜率不断增大的曲线。 2、应按一个加热站间距计算摩阻。、应按一个加热站间距计算摩阻。 在加热站在加热站进出口进出口处油温发生突变，粘度也发生突变，从而处油温发生突变，粘度也发生突变，从而水力坡降水力坡降也发生突变，只有在两个加热站之间的管路上，水力也发生突变，只有在两个加热站之间的管路上，水力坡降坡降i的变

52、化才是连续的的变化才是连续的。二、热油管道的摩阻计算二、热油管道的摩阻计算622022-6-1（二）确定泵站数、布站（二）确定泵站数、布站热油管路泵站数的确定不同于等温管的特点：热油管路泵站数的确定不同于等温管的特点： 泵站数不仅取决于管径和泵站的工作压力，还取决于热泵站数不仅取决于管径和泵站的工作压力，还取决于热力条件。即必须在热力条件已定的基础上计算全线摩阻损力条件。即必须在热力条件已定的基础上计算全线摩阻损失以确定泵站数。失以确定泵站数。热油管道的泵站布置不同于等温管道。其特点是：热油管道的泵站布置不同于等温管道。其特点是：1. 加热站间管道的水力坡降是一条斜率不断增大的曲线。加热站间管

53、道的水力坡降是一条斜率不断增大的曲线。2. 在加热站处，由于进、出站油温突变，水力坡降线的在加热站处，由于进、出站油温突变，水力坡降线的斜率也会突变，而在加热站之间，水力坡降线斜率逐斜率也会突变，而在加热站之间，水力坡降线斜率逐渐变化，如下图所示。渐变化，如下图所示。632022-6-1投产程序一般包括：投产程序一般包括： 各站单体及整体冷热水试运。各站单体及整体冷热水试运。 冲洗清扫站间管路。冲洗清扫站间管路。 预热管路：一般采用热水预热。预热管路：一般采用热水预热。通油投产，管线预热达到要求并全面检查合格后便可投油。通油投产，管线预热达到要求并全面检查合格后便可投油。 热油管路的启动方法热

54、油管路的启动方法 1. 冷管直接启动冷管直接启动3. 加稀释剂或降粘剂启动加稀释剂或降粘剂启动 2. 预热启动预热启动 五、热油管道的启动投产五、热油管道的启动投产 642022-6-1（1）事故停输；）事故停输；停输分类：停输分类：（2）计划停输。）计划停输。 停输后，温度降低、粘度增大，管道的再启停输后，温度降低、粘度增大，管道的再启动压力增大。动压力增大。 管道的允许停输时间与许多因素有关，可以管道的允许停输时间与许多因素有关，可以根据经验和实验数据确定。根据经验和实验数据确定。六、热油管道的停输温降及再启动六、热油管道的停输温降及再启动652022-6-1 顺序输送顺序输送，也称为交替

55、输送，也称为交替输送 ，在同一条管道在同一条管道内，按一定批量和次序，连续地输送不同种类油品内，按一定批量和次序，连续地输送不同种类油品的输送方法。的输送方法。 顺序输送的应用范围：顺序输送的应用范围： 1输送性质相近的成品油。如汽、煤、柴及各输送性质相近的成品油。如汽、煤、柴及各种重油、农用柴油和燃料油等。种重油、农用柴油和燃料油等。 2输送性质不同的原油。输送性质不同的原油。 第四节第四节 顺序输送顺序输送662022-6-11、产生混油、产生混油 在两种油品的交界面处会产生混油，形成两在两种油品的交界面处会产生混油，形成两种油品的混油段。为了减少混油，输油顺序的安种油品的混油段。为了减少

56、混油，输油顺序的安排一般要考虑：排一般要考虑： 使使性质相近性质相近的两种油品的两种油品相邻相邻。如：汽煤。如：汽煤柴煤汽煤柴；柴煤汽煤柴； 油品互相油品互相不产生有害影响不产生有害影响 。 一、顺序输送工艺的特点一、顺序输送工艺的特点672022-6-12、混油段需要切割处理、混油段需要切割处理混油分为混油分为混油头混油头、混油尾混油尾和和混油段混油段。一般把混油头切入一般把混油头切入前行油品罐前行油品罐中，混油尾切入中，混油尾切入后行油品罐后行油品罐中，把中间的混油段切入中，把中间的混油段切入专门的混油专门的混油罐罐中。中。有时可以把混油分两段切割，分别切入两种纯有时可以把混油分两段切割，

57、分别切入两种纯油罐中，与两种纯净油品调和后出售。油罐中，与两种纯净油品调和后出售。682022-6-13、管线各站需要的罐容大、数量多、管线各站需要的罐容大、数量多 成品油管道分支多、出口多；成品油管道分支多、出口多； 调节供油、输油、用油之间的不平衡调节供油、输油、用油之间的不平衡 ； 首末站、分输站、注入站等收发作业；首末站、分输站、注入站等收发作业； 末站需考虑油品调和、混油的储存与处理等。末站需考虑油品调和、混油的储存与处理等。4、需要较高的自控水平和可靠的检测仪表。、需要较高的自控水平和可靠的检测仪表。 油品物性不同，分输或油品物性不同，分输或 注入后，流量变化；注入后，流量变化；注

58、油和卸油受市场变化，运行难度大，需要较高注油和卸油受市场变化，运行难度大，需要较高自控水平和检测仪表，确保安全平稳。自控水平和检测仪表，确保安全平稳。692022-6-15、批量和循环次数需要优化、批量和循环次数需要优化批量：批量：顺序输送管道，一次输送某种油品的量顺序输送管道，一次输送某种油品的量循环周期：循环周期：由不同的几种批量油品组成的一个由不同的几种批量油品组成的一个循环，完成一个循环所需要的时间。循环，完成一个循环所需要的时间。循环次数：循环次数：一年内完成的循环周期数一年内完成的循环周期数最优的循环次数：最优的循环次数：对于一条顺序输送的管道，对于一条顺序输送的管道，对应综合费用

59、最低的循环次数。对应综合费用最低的循环次数。702022-6-1混油类型混油类型面面处处的的混混油油沿沿程程混混油油：油油品品交交界界泵泵的的搅搅拌拌混混油油死死油油段段的的混混油油切切换换罐罐时时的的混混油油泵泵站站内内的的混混油油二、顺序输送中的混油及检测方法二、顺序输送中的混油及检测方法初始混油初始混油：在输油首站或中间输入点，两种油品交：在输油首站或中间输入点，两种油品交替时的流程切换将产生一定量的混油。替时的流程切换将产生一定量的混油。过站混油：过站混油：混油通过中间泵站或分输站时，由于站混油通过中间泵站或分输站时，由于站内管道的存油、站内管阀件的扰动以及泵的剪切等内管道的存油、站内

60、管阀件的扰动以及泵的剪切等影响，混油增加。影响，混油增加。712022-6-1二、顺序输送中的混油及检测方法二、顺序输送中的混油及检测方法初始混油初始混油在输油首站或中间输入点，两种油品交替时的在输油首站或中间输入点，两种油品交替时的流程切换将产生一定量的混油。流程切换将产生一定量的混油。过站混油过站混油混油通过中间泵站或分输站时，由于站内管道的存油、混油通过中间泵站或分输站时，由于站内管道的存油、站内管阀件的扰动以及泵的剪切等影响，混油增加。站内管阀件的扰动以及泵的剪切等影响，混油增加。沿程混油：沿程混油：油品交界面处的混油油品交界面处的混油停输混油：停输混油：地形起伏较大的管段，密度差引起