《输油管道设计与管理》课程教学大纲

《输油管道设计与管理（英）》教学大纲一、课程基本信息课程名称输油管道设计与管理（英）DesignandManagementofOilPipeline(Uk)课程编码PLC224111020开课院部储运与建筑工程学院课程团队输油管道设计与管理课程团队学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业本研一体化班（石油工程类）授课语言中文先修课程工程流体力学理论与进展（2-1）、传热学、泵与压缩机课程简介（必修）“输油管道设计与管理”是为油气储运工程专业本科生开设的一门专业必修课程，要求学生已修读过流体力学、传热学、储运油料学、泵与压缩机等学科基础课程。本课程其主要授课内容包括：输油管道概况和勘察设计、等温输油管道的工艺计算、加热输送管道的工艺计算、原油流变学及其应用、热油管道的运行管理、顺序输送、输油站及其主要设施、输油管道瞬变流动与控制、输油管道完整性管理，旨在培养学生综合运用相关理论知识和方法，开展长距离输油管道设计与管理工作的基本能力。Thecoursenamed“DesignandOperationofOilPipeline”isacompulsorymajorcoursesetupforthecollegestudentsmajoringinOil-GasStorage&TransportationEngineering.StudentsarerequiredtohavestudiedbasiccoursesincludingFluidDynamics,HeatTransfer,oilphysicalproperty,PumpandCompressor,etc.Themaincontentsofthecourseinclude:overviewofoilpipeline,calculationofisothermaloilpipeline,calculationofhotoilpipeline,operatingmanagementofhotoilpipeline,batchtransportation,oiltransportstationanditsmainfacilities,transientflowandcontrolofoilpipeline,oilpipelineintegritymanagement.Theteachingsubjectofthecourseaimstocultivatestudents'basicabilitytocarryoutlong-distanceoilpipelinedesignandoperationthroughthecomprehensiveuseofrelevanttheoreticalknowledgeandmethods.负责人大纲执笔人、、审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握输油管道专业知识及其数学模型方法，全面考虑油品市场需求、油品种类与物性、管道沿线地质、土壤、气候等因素，完成输油管道设计方案与运行管理的对比分析。是1.32M2目标2：熟悉输油工艺原理、热泵站确定与布置等管道设计方法，能够根据用户需求运用计算工具完成相关工艺计算，确定输油管道设计及运行管理方案。是3.1,5.33M3目标3：了解输油管道输送工艺、原油流变学、管道蜡沉积、停输再启动等相关领域的发展趋势及研究热点。是4M4目标4：掌握输油管道完整性管理体系与经济决策方法，能够运用费用现值法确定经济管径。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第1章第1章输油管概况和勘察设计/////21.1第一节输油管道概况教学目的：该节内容是介绍性质，主要向学生阐述长距离输油管道的优势和不足、长距离输油管道的组成；长输管道国内外发展概况和发展趋势；我国输油管道的发展现状、存在的问题及未来发展方向。通过本节介绍，使学生了解长距离输油管道的主要组成，了解和认识到原油/成品油等油品管道输送的原因和必要性，了解世界油气管道的发展历程与发展方向，了解我国油气管道的发展历程与发展方向。（指标点10.2）授课过程中融入思政教育：介绍世界最早的管道（秦朝），增强学生文化自信和理论自信；讲述管道人艰苦奋斗的石油精神，激发学生吃苦耐劳精神；展示新世纪管道工业卓越成就，体现我国集中力量办大事的优越性，激发学生道路自信和制度自信，实现思政教育润物无声。重点难点：本节为介绍性内容，难点较少，学生重点掌握输油管道的特点和发展趋势。教学准备：我国油气管道的分布图，长距离输油管道发展案例等。练习设计：线上课程题库。M51讲授、讨论/线上课程题库31.2第二节输油管道勘察设计概述教学目的：该节内容是介绍性质的，主要向学生阐述大型长距离输油管道建设所遵循的具体程序，重点介绍大型输油管道设计的三个重要阶段：可行性研究、初步设计、施工图设计。要求学生了解设计三阶段的作用和主要内容。（指标点1.3、3.1）重点难点：本节为介绍性内容，难点较少，学生重点掌握输油管道设计三阶段及其内容。教学准备：设计三阶段的主要步骤及内容。练习设计：线上课程题库。M10.5讲授、讨论/线上课程题库4第2章第2章等温输油管道的工艺计算/////52.1第一节输油泵站的工作特性教学目的：主要向学生介绍长输管道中给油流提供能量（扬程）的离心泵机组特点、工作特性。包括长输管道用泵机组的类型介绍，离心泵机组的特点、原动机和辅助设备，离心泵的工作特性方程，离心泵特性的改变方法，由多台离心泵串联、并联组成的输油泵站的工作特性，泵机组输量的确定以及串并联方式的选择。（指标点1.3，3.1）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握改变离心泵特性的方法，离心泵与输油泵站的工作特性，输油泵站串并联组合方式的选择等。教学准备：收集各种不同类型的泵特性资料，改进教学模式，通过引入工程实例阐明离心泵的特点、优势及其在输油管道中的应用性能。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设计和毕业设计。M1,M21讲授2线上课程题库、工艺分析作业，程序作业62.2第二节输油管道的压能损失教学目的：主要向学生介绍长输管道中压能损失的组成部分与计算方法。包括管路压降的组成部分（沿程摩阻损失和局部摩阻损失），水力摩阻系数的计算方法，流态的划分方法，列宾宗压降计算公式、水力坡降，管路的工作特性等。（指标点1.3，3.1）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握沿程摩阻损失和局部摩阻损失的概念，沿程摩阻损失的计算方法，流态的划分方法，副管与变径管的水力坡降变化规律，管路的工作特性等。教学准备：该部分授课内容与流体力学课程（学生们已修完该门课程）部分内容密切相关，通过对两门课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设计和毕业设计。M1,M21讲授2线上课程题库、工艺分析作业，程序作业72.3第三节等温输油管道的工艺计算教学目的：主要向学生介绍长输管道工作点流量的计算方法。包括计算所需参数的介绍，管道纵断面对图介绍，翻越点定义与确定方法，泵站数的确定与布置、泵站及管道工况校核等内容。（指标点1.3，3.1）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握如何将泵站特性和管路特性联立求解工作点流量，掌握翻越点定义与确定方法等。教学准备：该节内容与前两节内容密切相关，需要从能量供应与消耗两个角度解释工作点的确定方法，以便于学生理解。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设计、毕业设计。M1,M22讲授2线上课程题库、工艺分析作业，程序作业82.4第四节等温输油管设计方案的经济比较教学目的：主要向学生介绍如何选择经济合理的管道直径。包括经济评价指标的选择，费用现值的定义及选择该指标的原因，影响费用现值的因素，费用现值与最优管径的关系，经济流速与经济输量选取，最优管径的确定及步骤。（指标点11.1）重点难点：本节内容涉及经济性评价与最优化问题，难度较大，学生重点掌握费用现值的定义及选择该指标的原因，利用费用现值求解最优管径的方法和步骤。教学准备：查阅经济性评价与最优化书籍，了解费用现值的意义和计算方法。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设计和毕业设计。M61讲授2线上课程题库、工艺分析作业，程序作业92.5第五节等温输油管运行工况分析与调节教学目的：主要向学生介绍输油管道运行工况变化的原因和变化类型，并通过能量供应与消耗平衡计算分析停泵、泄露、管道局部堵塞等事故情况下管道工况变化规律，介绍管道的两种调节方法（稳定性调节和输量调节）。（指标点4.1，4.4）重点难点：学生重点掌握事故工况下管道工况变化的分析方法，并能够通过工况分析确定管道工况变化规律。教学准备：通过理论授课与实验相结合的方式，促进学生的理解。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业。M32讲授4线上课程题库、工艺分析作业，程序作业10第3章第3章加热输送管道的工艺计算/////113.1第一节热油管道的温降计算教学目的：主要向学生介绍加热输送的特点、热油管道轴向温降公式（苏霍夫公式与列宾宗公式）的推导及应用、热力计算主要物性参数的计算与选取、热油管道的散热特点以及总传热系数K值的计算。（指标点1.3，3.1，5.3）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握两种热油管道轴向温降公式的推导过程及应用，总传热系数K值的计算方法，相关热力计算参数的意义与选取。教学准备：该部分授课内容与传热学课程（学生们已修完该门课程）部分内容密切相关，通过对两门课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库、程序作业、课程设计和毕业设计。M1,M22讲授4线上课程题库、程序作业123.2第二节热油管道的摩阻计算教学目的：主要向学生介绍热油管道沿程摩阻计算的特点与计算方法，摩阻计算过程中流型和流态的变化规律，存在流态、流型变化时沿程摩阻的计算方法。（指标点1.3，3.1，5.3）重点难点：学生重点掌握热油管道沿程摩阻计算的特点，摩阻的平均温度计算法，管道内油流流型、流态的划分标准，不同流型、流态下摩阻的计算方法。教学准备：该部分授课内容涉及原油流变学的部分内容，通过对两门课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设计和毕业设计。M1,M21.5讲授4线上课程题库、程序作业133.3第三节确定和布置加热站、泵站教学目的：主要向学生介绍热油管道运行所需热站、泵站数的确定与布站，热、泵站合并的原则与条件，热油管道设计计算的基本步骤。（指标点1.3，3.1）重点难点：学生重点掌握热油管道热、泵站合并的原则与条件，热油管道设计计算的基本步骤。教学准备：该节内容与前两节内容密切相关，需要从热能、动能供应与消耗两个角度解释热站、泵站数的确定与布站，以便于学生理解。练习设计：线上课程题库、程序作业、课程设计和毕业设计。M1,M21.5讲授/线上课程题库、程序作业14第4章第4章原油流变学简介教学目的：主要向学生介绍原油流变特性分类与影响因素，牛顿/非牛顿原油流变性对管道设计与运行的影响。（指标点10.2）重点难点：明确原油的基本流变特性，明确原油流变性对管道设计与运行的影响规律。教学准备：结合原油流变学知识（选修课，已修读）深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库、程序作业、课程设计、毕业设计。程序作业：利用计算机编制程序，计算不同输油条件下热油管道的轴向温降，确定热站数量和间距，然后通过分段计算法计算热油管道的沿程摩阻损失。（指标点5.3）M2,M53讲授、讨论4线上课程题库、程序作业15第5章第5章热油管道运行管理/////165.1第一节热油管道的运行特性教学目的：主要向学生介绍热油管道的工作特性，不稳定工作区的产生条件与预防措施，影响热油管道温降的因素，热油管道经济运行方案的确定方法。（指标点1.3、11.1）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握分析热油管道工作特性的方法，不稳定工作区产生的原因与条件，热油管道经济运行方案的确定原则。教学准备：该节内容与第三章内容密切相关，需结合第三章内容详细阐述不稳定工作区概念。练习设计：线上课程题库、课程设计和毕业设计。M1,M61讲授/线上课程题库175.2第二节热油管道的投产教学目的：主要向学生介绍热油管道试运投产步骤，埋地热油管道启动过程的特点，热油管道的启动方法，热油管道预热启动过程的计算与预热时间的估算，投油时需要注意的问题。（指标点1.3、4.1）重点难点：学生重点掌握埋地热油管道启动过程的特点，热油管道的启动方法，热油管道预热启动过程的计算与预热时间的估算。教学准备：本节内容与传热学部分内容密切相关，通过对两门课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库。M1,M51讲授/线上课程题库185.3第三节含蜡原油管道的蜡沉积及清管教学目的：主要向学生介绍原油析蜡特性，管壁结蜡的组成，结蜡机理与影响因素，析蜡与结蜡对沿程温降与摩阻的影响，热输含蜡原油管道工艺设计时流型与流态的变化规律，清蜡与防蜡措施。（指标点4.1、10.2）重点难点：学生重点掌握原油析蜡规律，管壁结蜡机理及相关影响因素，析蜡与结蜡对沿程温降与摩阻的影响，管内流型与流态的变化规律。教学准备：结合石蜡的组成特性、析蜡照片等促进学生对结蜡规律和机理的认识。练习设计：线上课程题库。M1,M51讲授/线上课程题库195.4第四节热油管道的停输再启动教学目的：主要向学生介绍热油管道停输原因，架空及水中管道停输后的温降计算（包括重油管道和热含蜡原油管道的温降计算），埋地管道停输温降计算，停输后再启动压力的计算。（指标点4.1、10.2）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握热含蜡原油架空及水中管道停输后的温降计算，埋地管道停输温降计算。教学准备：本节内容与传热学部分内容密切相关，通过对两门课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库。M1,M51讲授/线上课程题库20第6章第6章顺序输送/////216.1第一节顺序输送工艺的特点教学目的：主要向学生介绍顺序输送的定义、特点，循环周期与循环次数的定义，循环次数与罐容的优化设计，顺序输送的热力特性与水力特性。（指标点1.3，3.1）重点难点：学生重点掌握循环周期与循环次数的定义，油品排列次序的确定原则，循环次数与罐容的优化设计步骤，顺序输送的摩擦温升计算，顺序输送的水力特性。教学准备：本节内容与流体力学部分内容密切相关，通过对两门课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库。M1,M21.5讲授/线上课程题库226.2第二节顺序输送管道的混油教学目的：主要向学生介绍沿程混油的机理，纵向混油扩散的特点及混油浓度微分方程的推导与求解（得到混油浓度计算公式），有效扩散系数的计算方法，混油量的计算公式推导，影响混油的因素及规律，预防混油的措施。（指标点1.3，3.1）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握沿程混油的机理，纵向混油浓度微分方程的推导与求解，混油量的计算公式推导，影响混油的因素及规律。教学准备：以前节内容为基础。练习设计：线上课程题库。M1,M21.5讲授/线上课程题库236.3第三节混油界面检测与混油处理教学目的：主要向学生介绍混油浓度的检测方法，管道终点油罐内的允许混油量，管道终点混油段的切割量计算与切割方式，混油的处理方法。（指标点1.3，3.1）重点难点：学生重点掌握管道终点油罐内的允许混油量，管道终点混油段的切割量计算与切割方式。教学准备：以前节内容为基础。练习设计：线上课程题库。M1,M21讲授/线上课程题库24第7章第7章输油站教学目的：主要向学生介绍输油站的各种工艺流程（来油与计量流程、站内循环流程、正输流程、反输流程、压力越站流程、热力越站流程、全越站流程等）与流程图，热油管道埋深、保温、加热系统的选择与运行工艺参数的优化。（指标点1.3、3.1）重点难点：学生重点掌握各种流程的特点和适用条件。教学准备：收集输油站现场照片，通过图文介绍加深学生对各种工艺流程的理解。练习设计：线上课程题库、课程设计和毕业设计。M1,M21讲授/线上课程题库25第8章第8章输油管道的瞬变流动与控制教学目的：主要向学生介绍管道瞬变流动产生的原因，瞬变流基本公式，瞬变流动过程与特征线解法，输油管道水力瞬变流动的特点与控制。（指标点3.1，4.1）重点难点：学生重点掌握管道瞬变流动产生的原因，瞬变流基本公式，输油管道水力瞬变流动的特点与控制。教学准备：结合管道瞬变流动知识深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库。M2,M33讲授/线上课程题库26第9章第9章输油管道的完整性管理教学目的：主要向学生介绍输油管道完整性管理概念、内容、特点、过程及评价方法，我国完整性管理发展概况；腐蚀与防护简介。（指标点11.1）重点难点：学生重点掌握输油管道完整性管理概念、内容、特点、过程及评价方法。教学准备：结合相关国内外管道完整性管理案例，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库、完整性管理作业。M44讲授、讨论16线上课程题库、完整性管理作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1过程考核1.利用智慧树设展过程考核，成绩采用百分制，其中平时成绩占40%，章节测试占10%，以主观题为主的在线测试占50%。2.考核学生对输油管道专业基础知识的了解和掌握能力。20%2程序作业1.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。2.要求学生能够运用管道基本原理，自主编程开展工艺计算，利用软件分析呈现计算结果，考核学生自主编写程序解决输油管道复杂工程问题能力。15%3工艺分析作业1.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。2.考核学生基于输油管道专业知识及其数学模型方法，对输油管道设计方案与运行管理对比分析的掌握能力。5%4完整性管理作业1.要求学生从4个题目中任选1题，调研文献，综述相应技术方法种类、实施原理、优缺点等内容；2.根据学生报告内容的完整性、准确性等方面评分；3.考查学生对油气储运工程专业相关的技术标准体系、法律法规、智慧管道等领域国际发展趋势和研究热点的了解与把握能力。10%5期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.按照OBE理念和要求，知识和能力考核并重，考查学生对基础知识、基本理论的掌握程度和对各种工艺问题的综合分析能力，题型主要有简答题、分析题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1过程考核20%见智慧树评分标准2M2程序作业15%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、