输油管道设计与管理2

1、 输油管道的运输特点：（1） 运输量大，能耗少，运费低。（2） 管道大部分埋设于地下，占地少，受地形地物限制少，可以缩矩运输距离。受恶劣自然气候和灾害的影响小，无噪声，油气损耗少，对环境的污染少，密闭安全，能够长期连续运行。（3） 适于大量、单向、定点运输石油及其产品，便于管理，易于实现远程集中控制，生产效率高。2、 影响热输管道轴向温降因素：（1） 周围介质温度T0：不同季节，管道埋深处地温不同，T0不同，温降情况亦不同，冬季T0低，温降快。（2） 油流至周围介质的总传热系数k：它对温降的影响较大。k值增大时，温降将显著加快。因此进行热流计算时，要慎重确定k值。如果在两个加热站之间的管路上，k值有明显的变化，则应分段计算。（3） 输量G：在大输量下，沿线温度分布要比小输量平缓的多。随输量的减小，终点油温将急剧减小。3、 热油输送管道的特点：（1） 输送过程中沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。（2） 输送过程中的热能损失和压能损失相互联系，且热能损失起主导作用。设计热油输送管道时，要先做热力计算，然后做水力计算。这是因为摩阻损失的大小取决于油品的粘度等因素，而油品的粘度则取决于输送温度的高低。（3） 输送过程中管道沿线油温变化，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数。一个加热站间，沿油流方向距加热站越远，油温越低，粘度越大，水力坡降越大。4、 热泵站先泵后炉流程的缺点：该流程的特点是泵的吸入管要短的多，有利于泵的正常工作，但进泵油温较低，降低了泵的效率，特别是温度对粘度有显著影响的原油影响更大，由于加热设备承受高压，除增加了钢材消耗和投资外，还带来不安全因素。5、 与原油管道相比，成品油顺序输送管道有哪些特点：（1） 产生混油（2） 首、末站需要较大的油罐容量（3） 输送多种油品水力情况复杂需校核多种工况（4） 需要较高的自控水平和可靠的检测仪表（5） 成品油管道设计和运行管理中必须控制管道各时段沿线的分输量和管输量，以保证管道安全平稳的运行。（多种油品顺序输送时，运行难度大）6、 热油管道在中等流量区时，为什么随流量减小，摩阻反而增大？随着Q的增加，Tz显著上升，对于粘度随温度较大变化较大的油品，这将使得油流的粘度显著下降，故可能出现粘度下降时对摩阻的降低作用超过流量增大时对摩阻的上升作用的情况，即流量增大摩阻反而下降，若流态为层流，因粘度对摩阻的影响较大，故出现流量增大摩阻反而下降的可能性更大。7、 在热油管道上采用“从泵到泵”密闭输送流程时，常采用泵前加热流程简答该流程的优点：：（1） 使加热炉处在低压下工作，既省钢材，又安全可靠。（2） 使进泵油的粘度降低，提高了泵的效率，节省了动能。（3） 改善罐内管线的结蜡情况。8、 怎样用图解法判断翻越点？如图所示，在管路纵段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点相交之前首先与某高点F相切，则F为翻越点。由图可知:水力坡降不一定先与管路上的最高点相切，所以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。9、 温降曲线特点：（1） 温降曲线为一指数曲线，渐近线为T=T0（2） 在两个加热站之间的管路上，各处的温度梯度不同，加热站出口处，油温高，油流与周围介质的温差大，温降快，曲线陡。随油流的前进，温降变慢，曲线变平。因此随出站温度的提高，下一站的进站油温Tz变化较小。一般如果TR提升10度，终点油温Tz只提高5到7度，当aLR较大时，Tz升高就更小。所以从减少热损失的角度考虑，加热站的出站油温不宜过高。10、 减少混油的措施：（1） 在保证操作要求的前提下，尽量采用最简单的流程，以减少基建投资与混油损失。工艺流程应做到盲、支管少，管路的扫线、放空没有死角；线路上应尽量少用管件，以减少可能积存的死油及增加混油的因素；转换油罐或管路的阀门，应安装在靠近干线处，兵采用快速遥控的点动液或液动阀门，在不产生水击的情况下开关时间越短越好，以减少切换油品时的初始混油。（2） 顺序输送管道尽量不用副管，因为副管会增加混油，尤其当副管管径和干管不同时，由于副管和干管内液流的速度不同，在干管和副管的汇合处会造成激烈的混油。变径管亦会使混油增加，但当输油管全线各管段输量存在较大差别时，变径管的使用是难以避免的。（3） 当管道沿线存在翻越点时，翻越点后自流管段内油品的不满流以及流速的陡增会造成混油，因而须采取措施尽可能消除不满流管段。（4） 确定输送次序时，应尽量选择性质相近的两种油品相互接触，以减少混油损失，简化混油处理工作。（5） 应尽量加大输量，流速大时，相对混油体积要小一些，最好在大于临界雷诺数的情况下切换油品。（6） 最好不要停输，如果必须停输时，应尽量做好计划，使混油段停在平坦地段；若是高差起伏管道，应考虑油品输送顺序，应尽量使停输时重油在下、轻油在上。（7） 在起点、终点、分油点、进油点储罐允许的前提下，尽量加大每一种油品的一次输送量。（8） 混油头和混油尾应尽量收入大容量的纯净油品的储罐中，以减少进入混油罐的混油量。11、 等温输油管道设计计算的基本步骤（1） 确定管中心埋深处最冷月份的平均地温，并作为设计计算的输油平均温度；（2） 计算输油平均温度下原油的密度；（3） 计算输油平均温度下原油的粘度；（4） 换算流量（按350天/年计算，把年任务输量换算成体积流量Q）；（5） 根据经济流速，初定管径D；（6） 按钢管规格，选出与初定的管径D0相近的三种管径D1，D2，D3；（7） 初定工作压力；（8） 按任务流量和初定的工作压力选泵，确定工作泵台数和工作方式（串、并联）；（9） 作一个泵站的特性曲线找出对应于任务流量的泵站压头Hc，然后根据此压头确定计算压力p=（Hc+Ah）pg；（10） 跟据所求得的p对上面所选定的三种管子进行强度校核，确定管材、管壁厚度及管内径；计算流速；求雷诺数；确定流态；(14)计算水力坡降；判断翻越点，确定计算长度；计算输油管线的总摩阻h；(17)确定管路全线所需的总压头；求泵站数并化整；分别计算出三种方案(三种管径)的经济评价指标；按经济评价指标对三种方案进行比较，找出最优方案；根据最优方案下的参数做所有泵站的总工作特性曲线和管道总特性曲线，求出系统工作点；(22)按工作点的流量计算水力坡降i；按水力坡降i和工作点的压头在纵断面图上布置泵站；检查动、静水压力，校核管道强度，泵站、管道系统在各种工况下的校核及调整。设全线有n个泵站，各站特性为Hc=A-BQ2-m且各站特性相同，管道计算长度为J管道计算高程差为△Hsl为常数，请写出第二站的进出站压力的表达式。H=const(一站进站压力)H；=H1+H1-h(一站出站压力)答：fLJQ2-m+AZ+H=H3站进：H=H-fLJQ2-m-AZ3站出：Hz=H+H-h分析题：1：为什么说串联泵更适合于管路特性曲线较陡的情况？正常运行时，串、并联泵均需两台泵工作，工作点为A，流量为Q，当需将输量降为Q=Q/2时，串、并联泵均只开一台泵即可，工作点分别为B、C，串 2 1 … -联泵的节能损失为Ah】，并联泵的节流损失为△h2，显然△h1>Ah2，因此，米用并联泵较经济，可适应输量的较大变化。：2：为什么并联泵更适合于地形比较陡，高度差比较大的爬坡地段？此时站间管道较宽，管路特性曲线较平，泵所提供的能量主要用于克服很大的位差静压头。正常运行时两台泵运行，输量为Q/当Q2=Q1/2时，并联只需开一台泵，节能损失Ah］。串联需开两台泵，节能损失Ah2oVAh2>Ah1A并联更适应流量的较大变化:3：从减阻的角度来看副管和变径管哪个更好？若采用副管，流态处于水力光滑区，Df=D，m=0.25，w=0.297即副管段上单位长度的摩阻，损失为原来的0.297倍。 若采用变径管，为使其单位长度的摩阻损失也为原来的0.297倍，变径管的直径D0可由公式io/i=(D/Do)5-m=(D/Do)4.75=0.297。即D°=1.29D即变径管的直径应为干线直径的1.29倍，为达到同样的减阻效果副管所需钢材为2nD6L,而变径管1.29nD6L，变径管可节约35%的钢材。从施工角度看，副管的施工费用也要高于变径管：4：某导温输油管道，地形平坦沿线高程均相等三个泵站等间距布置，每站两台相同型号的离心泵并联工作，输量为Q现在由于油田来油量减少，输量降为Q/2,问可对运行的泵组合及泵站出口阀进行哪些调节？哪种方案最好？说明理由(己知管线流态均为水力光滑区)设管线长为L，输量为Q时各泵站的扬程均为hc，输量为Q/2时各泵站的扬程均为输量为Q时能量的平衡方程为：Hsi+3(hc-hm)=fLQ2-m+Ht①输量为Q/2时能量的平衡方程为：Hsi+3(hc1-hm)=fL(Q/2)2-m+Ht②比较①，②可得hc1/hc=(1/2)2-m=0.2973所以，按题意可知只需一各泵站的一台泵即可完成Q/2的输量，当然还可以把泵站出口关小节流调节泵机组的速度，换用离心泵的叶轮直径等措施，但以全线能耗费用最低为基础原则考虑前者为最优计算题：1.某埋地原油管道等温输送管线，任务输量G=2500X104(t/a),管内径D=0.703(m);年平均地温T0=19(°C)K「82.2X10(m7s)，油温20°C时的密度874Kg/m3：钢管绝对粗糙度e=0.1(mm)；全线长L=176(Km)。求全线的沿程摩阻损失h1。解：(1)计算输送温度T的流量油品19C时密度为p19=p20-a(T0-20)a=1.825-0.001315p/1.825-0.01315X874=0.6757Kg/m3.c所以p19=874.68Kg/m3.c体积流量：q=——契0 =0.9452m3/s19pX8400X3600(2)计算雷诺数'94QRe= Q19 =20826nDp19Re=蛙=3■匹=70300e0.1x10-3所以3000<Re<70300 故流态为水力光滑区m=0.25用列宾宗公式计算沿程摩阻cQ2-mpm 0.94521.75X(82.2X10-6)0.25h=B%%L=0.0246x —_x176000=1992m1某管线D0=325mm，站间距32Km，总传热系数K=1.8W/m2.c,输量G=98Kg/s,出站温度65C，沿线地温T0=3C，所输油品物性为p20=852Kg/m3，C=2.0KJ/kg.C，vtr=5.3X10-6m2/s，p=0.036(粘温系数)，按平均温度计算法求热油管路的站间摩阻。(按水力光滑区计算，p=0.0246，m=0.25,a=1.825-0.001315p20，pt=p20-a(t-20)。解：(1)计算平均温度T=T+(T-T)e-ai=3+(65-3)e誓、3.14x0.325x32000=49rZ0R0 98x2.0x10312 1 2 一T=3Tr+3T=3X65+3X48.9=54.3C(2)由平均温度计算平均粘度vpj由粘温指数公式：M*-呻r%)得ppu=uemtr=7.8x10-6m2/s(3)求站间摩阻hjp543=p20-a(54.3-20)a=1.825-0.001315p2「0.70426Kg/m3.°Cp543=827.8Kg/imQ =-^=0.11838m3/s54.3p54.3h=P号4也L=0.0246X0.118381.75x(7.8x10-6)0.25x32000=207mI D5-m R 0.3254.7511、 输油管道的运输特点：2、 影响热输管道轴向温降因素：3、 热油输送管道的特点：4、 热泵站先泵后炉流程的缺点：5、 与原油管道相比，成品油顺序输送管道有哪些特点：6、 热油管道在中等流量区时，为什么随流量减小，摩阻反而增大？7、 在热油管道上采用“从泵到泵”密闭输送流程时，常采用泵前加热流程简答该流程的优点：8、 怎样用图解法判断翻越点？9、 温降曲线特点：12.设全线有n个泵站，各站特性为Hc=A-BQ站且各站特性相同，管道计算长度为J管道计算高程差为△Hsl为常数，请写出第二站的进出站压力的表达式。分析题：1：为什么说串联泵更适合于管路特性曲线较陡的情况？2：为什么并联泵更适合于地形比较陡，高度差比较大的爬坡地段？3：从减阻的角度来看副管和变径管哪个更好？4：某导温输油管道，地形平坦沿线高程均相等三个泵站等间距布置，每站两台相同型号的离心泵并联工作，输量为Q现在由于油田来油量减少，输量降为Q/2,问可对运行的泵组合及泵站出口阀进行哪些调节？哪种方案最好？说明理由(己知管线流态均为水力光滑区)计算题：某埋地原油管道等温输送管线，任务输量G=2500X104(t/a),管内径D=0.703(m);年平均地温T0=19(°C)K「82.2X10(E/s)，油温20°C时的密度874Kg/m3：钢管绝对粗糙度e=0.1(mm)；全线长L=176(Km)。求全线的沿程摩阻损失h1。某管线D「325mm，站间距32Km，总传热系数K=1.8W/m2.c,输量G=98Kg/s,出站温度65C，沿线地温T0=3C，所输油品物性为p20=852Kg/m3，C=2.0KJ/kg.C，vtr=5.3X10-6m2/s，p=0.036(粘温系数)，按平均温度计算法求热油管路的站间摩阻。(按水力光滑区计算，p=0.0246，m=0.25,a=1.825-0.001315p20，pt=p20-a(t-20)。1、 输油管道的运输特点：2、 影响热输管道轴向温降因素：3、 热油输送管道的特点：4、 热泵站先泵后炉流程的缺点：5、 与原油管道相比，成品油顺序输送管道有哪些特点：6、 热油管道在中等流量区时，为什么随流量减小，摩阻反而增大？7、 在热油管道上采用“从泵到泵”密闭输送流程时，常采用泵前加热流程简答该流程的优点：：8、 怎样用图解法判断翻越点？9、 温降曲线特点：12.设全线有n个泵站，各站特性为Hc=A-BQ2-m且各站特性相同，管道计算长度为J管道计算高程差为△Hsl为常数，请写出第二站的进出站压力的表达式。分析题：1：为什么说串联泵更适合于管路特性曲线较陡的情况？2：为什么并联泵更适合于地形比较陡，高度差比较大的爬坡地段？3：从减阻的角度来看副管和变径管哪个更好？4：某导温输油管道，地形平坦沿线高程均相等三个泵站等间距布置，每站两台相同型号的离心泵并联工作，输量为Q现在由于油田来油量减少，输量降为Q/2,问可对运行的泵组合及泵站出口阀进行哪些调节？哪种方案最好？说明理由(己知管线流态均为水力光滑区)计算题：某埋地原油管道等温输送管线，任务输量G=2500X104(t/a),管内径D=0.703(m);年平均地温T0=19(°C)K「82.2X10(E/s)，油温20°C时的密度874Kg/m3：钢管绝对粗糙度e=0.1(mm)；全线长L=176(Km)。求全线的沿程摩阻损失h1。某管线D「325mm，站间距32Km，总传热系数K=1.8W/m2.c,输量G=98Kg/s,出站温度65C，沿线地温T0=3C，所输油品物性为p20=852Kg/m3，C=2.0KJ/kg.C，vtr=5.3X10-6m2/s，p=0.036(粘温系数)，按平均温度计算法求热油管路的站间摩阻。(按水力光滑区计算，p=0.0246，m=0.25,a=1.825-0.001315p20，pt=p20-a(t-20)。1、 输油管道的运输特点：2、 影响热输管道轴向温降因素：3、 热油输送管道的特点：4、 热泵站先泵后炉流程的缺点：5、 与原油管道相比，成品油顺序输送管道有哪些特点：6、 热油管