输油管道设计与管理第02章等温管道

输油管道设计与管理第02章等温管道第一页，共60页。DesignandManagementofOilPipeline第二页，共60页。输油泵站的工作特性输油管道的压能损失2等温输油管道的工艺计算3等温输油管道设计方案的经济比较4等温输油管线运行工况分析与调节51第三页，共60页。第四页，共60页。第五页，共60页。二、泵站的工作特性多台泵机组并联运行的泵站工作特性曲线，为同时工作的各泵机组特性曲线并联相加。即在同一扬程下，将各机组的排量相加而得出泵站的特性曲线。多台泵机组串联运行的泵站工作特性曲线，为同时工作的各泵机组特性曲线串联相加。即在同一流量下，将各机组的扬程相加而得出泵站的特性曲线。第六页，共60页。摩阻损失的计算——沿程摩阻管道压降的计算234泵站—管道系统的工作点51管道的工作特性管道的水力坡降第七页，共60页。摩阻损失沿程摩阻局部摩阻油流通过直管段所产生的摩阻损失油品通过各种阀门、管件所产生的摩阻损失长输管道站间管道的摩阻损失主要是沿程摩阻，局部摩阻只占1%～2%。站场、罐区的站内摩阻主要是局部摩阻，沿程摩阻只占小部分第八页，共60页。1、达西公式管道的沿程摩阻损失可按达西公式计算：2、列宾宗公式对达西公式中的各参数进行重新整理，可得到便于使用的综合参数摩阻计算式，即列宾宗公式。第九页，共60页。流态划分范围层流紊流水力光滑区混合摩擦区粗糙区注：第十页，共60页。流态Amβm2/s层流641紊流水力光滑区0.31640.25混合摩擦区0.123粗糙区λ0第十一页，共60页。对管内径和管长一定的管道，输送一定量的某油品时，由起点至终点的总压降H计算如下：第十二页，共60页。对管内径和管长一定的管道，输送一定量的某油品时，由起点至终点的总压降H计算如下：第十三页，共60页。

管道的工作特性是指管径、管长一定的某管道，输送性质一定的某种油品时，管道压降H随流量Q的变化关系。其数学关系式为：

第十四页，共60页。流量摩阻第十五页，共60页。管道的工作特性影响因素：管长、管径、首末站高差、油品流量摩阻串并联管道的工作特性第十六页，共60页。（一）水力坡降管道的水力坡降就是单位长度管道的摩阻损失，可表示为：

水力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。对于长距离输油管道，如果水力坡降已知，全线的压头损失可表示为：第十七页，共60页。在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图形称为管道纵断面图。其横坐标表示管道的实际长度，纵坐标表示沿线海拔高程。实地测量的纵断面图是作泵站布置和管道施工图的重要依据。必须注意，纵断面图上的起伏情况与管道的实际地形并不相同。图上的曲折线不是管道的实长，水平线才是实长。在纵断面图上作水力坡降线，可以表示管道沿线的压力变化。第十八页，共60页。第十九页，共60页。特殊情况下水力坡降线的变化有副管的管段管道变径点注卸油点混油界面位置三、管道的水力坡降第二十页，共60页。某等温输油管线水力坡降如图所示，试近似画出A-B段加副管后水力坡降的趋势变化，并简要说明原因。

A

B第二十一页，共60页。在长输管道系统中，泵站和管道组成了一个统一的水力系统，管道所消耗的能量（包括终点所要求的剩余压力）必然等于泵站所提供的压力能，即二者必然会保持能量供求的平衡关系。管道的流量就是泵站的排量，泵站的总扬程就是管道所需要的总压能。泵站—管道系统的工作点是指在压力供需平衡条件下，管道的流量与泵站进出站压力等参数之间的关系。泵站—管道系统的工作点是指系统工作的流量Q和扬程H。第二十二页，共60页。摩阻（扬程）流量（排量）QH在设计与管理中，常用作泵站和管道特性曲线，求二者交点的方法，来确定泵站的排量和进出站压力。第二十三页，共60页。解析法求工作点管道能量平衡方程第二十四页，共60页。三种输油方式：从罐到罐方式旁接油罐方式从泵到泵方式第二十五页，共60页。某等温输油管道全长93公里，管材为Φ168×9，全线共有3个泵站，各站的泵机组型号及台数相同，其泵站特性为，若第三站进站处发生泄漏，流量为q（设流态不变）。已知油品粘度为5cs，漏油后在2#站测得的输量为88.5m3/h，首站至第三站距离为58公里，全线高程差为零，末站进罐余压为零，忽略站内摩阻，首站进站压头为30m，E=0.1mm。求q=？

第二十六页，共60页。一、工艺参数二、管子与管子的规格三、泵站数的确定四、泵站布置五、翻越点及计算长度六、设计方案的校核第二十七页，共60页。工艺设计中油品的选择计算温度：管线埋深处平均地温

油品密度油品粘度计算输量每年输油350天第二十八页，共60页。序号月份地名1234567891011121乌鲁木齐4.93.32.84.68.512.215.317.317.215.111.57.92吐鲁番8.06.18.09.313.617.2222120.319.015.010.73鄯善9.98.911.013.615.61922.824.023.822.217.512.34哈密5.84.33.86.612.116.119.521.120.517.913.59.15酒泉4.12.52.55.39.113.115.817.517.215.011.37.26张掖4.83.23.76.610.213.516.217.617.415.312.08.17山丹3.42.12.85.89.212.314.816.11613.910.56.58兰州5.74.24.98.011.214.016.317.817.615.812.78.9（单位：℃，埋深平均值为1.6米）第二十九页，共60页。序号月份地名1234567891011121乌鲁木齐4.93.32.84.68.512.215.317.317.215.111.57.92吐鲁番8.06.18.09.313.617.2222120.319.015.010.73鄯善9.98.911.013.615.61922.824.023.822.217.512.34哈密5.84.33.86.612.116.119.521.120.517.913.59.15酒泉4.12.52.55.39.113.115.817.517.215.011.37.26张掖4.83.23.76.610.213.516.217.617.415.312.08.17山丹3.42.12.85.89.212.314.816.11613.910.56.58兰州5.74.24.98.011.214.016.317.817.615.812.78.9（单位：摄氏度，埋深平均值为1.6米）第三十页，共60页。序号月份地名1234567891011121乌鲁木齐4.93.32.84.68.512.215.317.317.215.111.57.92吐鲁番8.06.18.09.313.617.2222120.319.015.010.73鄯善9.98.911.013.615.61922.824.023.822.217.512.34哈密5.84.33.86.612.116.119.521.120.517.913.59.15酒泉4.12.52.55.39.113.115.817.517.215.011.37.26张掖4.83.23.76.610.213.516.217.617.415.312.08.17山丹3.42.12.85.89.212.314.816.11613.910.56.58兰州5.74.24.98.011.214.016.317.817.615.812.78.9（单位：摄氏度，埋深平均值为1.6米）第三十一页，共60页。项目单位90号汽油93号汽油0号柴油密度（20℃）kg/m3738745.4847.4粘度2℃mm2/s－－4.810℃－－4.120℃0.740.753.540℃0.620.64－50℃0.55－－第三十二页，共60页。第三十三页，共60页。第三十四页，共60页。第三十五页，共60页。第三十六页，共60页。（一）管子类型按照制管方法的不同划分：（1）无缝钢管（2）有缝钢管（直缝管、螺旋焊缝管）（二）管子规格（1）管子的直径和壁厚（2）尺寸公差第三十七页，共60页。基础：能量平衡

——能量供应＝能量消耗泵站数的化整泵站数化整后的处理：变径管、副管长度的计算第三十八页，共60页。站址的确定要满足水力条件的要求，即在规定流量下泵站提供的能量要与站间管线所消耗的能量平衡。必须考虑工程实践上的许多要求，如工程地质条件是否适于建站，交通、供水、供电、通讯、排污等是否方便等。成品油管道线路选择和布站

第三十九页，共60页。Hs1Hc1-HmHd1Hs2Hc2-HmHd2Ht动压第四十页，共60页。什么是翻越点在规定输量下，根据相邻泵站的高程绘制的沿线水力坡降线，可能会出现与中途的高点相交的情况，而在高点后，油品会借助于高差自流到终点，而且还有剩余能量。如不采取其它措施以利用或消耗这部分能量，则在高点以后的管段内将发生不满流现象，即通过局部流速变大来消耗剩余的能量。线路上的这种高点就称为翻越点。第四十一页，共60页。翻越点计算长度第四十二页，共60页。有何危害浪费能量、增大水击压力如何避免减压站变径管安装油流涡轮发电装置如何确定计算长度注意：翻越点不一定是管道沿线的最高点，往往是接近末端的某高点。第四十三页，共60页。【例】某等温输油管线，流态为水力光滑区，水力坡降为i=0.007，全长L＝40km，各点高程如图所示，在距起点30km处的F点出现翻越点，泵站所提供的扬程Hc＝300米液柱，为保持流量不变，采用与主管同径的副管克服翻越点，计算副管的长度至少要多长？

30米40米

30千米10千米

122米第四十四页，共60页。站址确定后，需要对设计方案进行校核（难点）进出站压力的校核动静水压力的校核第四十五页，共60页。L/4L/4L/4L/4第四十六页，共60页。第四十七页，共60页。L/4L/4L/4L/4第四十八页，共60页。第四十九页，共60页。第五十页，共60页。1、进行等温管线工艺计算前应掌握的基本数据和原始资料为：（1）年输量（包括沿线分输和注油量）（2）管道起终点，分油或注油点，管道纵断面图。（3）可供选用的管材数据（4）可供选用的泵型号及特性曲线（5）所输油品的物性（6）沿线气象及地温资料（7）其它参数：输油压力范围、高低点允许压力、末站剩余压力、首站进站压力、绝对粗糙度等第五十一页，共60页。设计计算的基本步骤为：（1）根据经济流速或表2-4中数据，初选3～4种相邻的管径，以下按3～4种方案分别计算（2）选择泵机组型号及组合方式（3）由泵站工作压力确定管材及壁厚、内径（4）计算任务流量下的水力坡降，判断翻越点、确定计算长度（5）计算全线所需的压头，确定泵站数（6）根据技术经济指标，计算基建投资及输油成本等费用；基建投资包括管线投资、站场建设费用等；输油成本包括电力费用、管理费用等。（7）综合比较总费用，考虑管道可能的发展情况，选出最佳方案（8）按照所选方案的管径、泵机组型号及组合形式、泵站数等，计算工作点参数、流量、