輸油管道設(shè)計(jì)與管理(2011級(jí)第5次課)

1、1油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline上次課總結(jié)復(fù)習(xí)上次課總結(jié)復(fù)習(xí)重點(diǎn)：重點(diǎn)：n 翻越點(diǎn)及計(jì)算長(zhǎng)度翻越點(diǎn)及計(jì)算長(zhǎng)度n 泵站的布置（理論泵站數(shù)及化整，泵站的泵站的布置（理論泵站數(shù)及化整，泵站的布置方法）布置方法）n 泵站進(jìn)出口壓力校核泵站進(jìn)出口壓力校核n 動(dòng)、靜水壓力校核動(dòng)、靜水壓力校核第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu下坡段低點(diǎn)動(dòng)、靜水壓力超高。下坡段低點(diǎn)動(dòng)、靜水壓力超高。u管道下坡段的高處可能出現(xiàn)不滿流，造成液柱分離，管道下坡段的高處可能出現(xiàn)不滿流，

2、造成液柱分離，形成氣體段塞（氣袋），管道發(fā)生振動(dòng)，離心泵發(fā)生形成氣體段塞（氣袋），管道發(fā)生振動(dòng)，離心泵發(fā)生氣蝕甚至斷流，損壞站內(nèi)設(shè)備。氣蝕甚至斷流，損壞站內(nèi)設(shè)備。u氣袋降低壓力波的傳遞速度，使水擊分析和控制變得氣袋降低壓力波的傳遞速度，使水擊分析和控制變得復(fù)雜，水擊壓力增加使氣袋破滅，上下游液柱高速相復(fù)雜，水擊壓力增加使氣袋破滅，上下游液柱高速相遇，產(chǎn)生巨大的壓力而使管道超限，威脅管道安全。遇，產(chǎn)生巨大的壓力而使管道超限，威脅管道安全。第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算3油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu按按“等強(qiáng)度等強(qiáng)度”原

3、則，采用變壁厚管道設(shè)計(jì)，在低點(diǎn)處增原則，采用變壁厚管道設(shè)計(jì)，在低點(diǎn)處增加壁厚保證管道安全；加壁厚保證管道安全；u采用變徑管設(shè)計(jì)，在下坡段采用較小管徑，加大沿程摩采用變徑管設(shè)計(jì)，在下坡段采用較小管徑，加大沿程摩阻，降低低點(diǎn)處的動(dòng)水壓力，并減少管材的用量，降低阻，降低低點(diǎn)處的動(dòng)水壓力，并減少管材的用量，降低工程投資。工程投資。u在地勢(shì)陡峭的地區(qū)采用隧道敷設(shè)以降低下坡段的高差，在地勢(shì)陡峭的地區(qū)采用隧道敷設(shè)以降低下坡段的高差，同時(shí)縮短線路，降低投資及動(dòng)力費(fèi)用。同時(shí)縮短線路，降低投資及動(dòng)力費(fèi)用。u設(shè)置減壓站，運(yùn)行時(shí)減壓閥節(jié)流降低動(dòng)水壓力，停輸時(shí)設(shè)置減壓站，運(yùn)行時(shí)減壓閥節(jié)流降低動(dòng)水壓力，停輸時(shí)關(guān)閉減壓閥隔

4、斷靜壓。關(guān)閉減壓閥隔斷靜壓。第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算4油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu庫(kù)鄯線庫(kù)鄯線u蘭 成 渝 成 品蘭 成 渝 成 品油管道油管道第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算5油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算6油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算庫(kù)爾勒鄯善輸油管道805.3線路全長(zhǎng)：47

5、5km；管徑：610mm；設(shè)計(jì)輸量：500104t/a1000104t/a；管道設(shè)計(jì)院與意大利斯南普及提公司合作設(shè)計(jì)。7油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算1、除了粘度變化造成輸油工況變、除了粘度變化造成輸油工況變化外，還有些什么原因會(huì)導(dǎo)致工況化外，還有些什么原因會(huì)導(dǎo)致工況變化？變化？2、工況的變化過(guò)程工況的變化過(guò)程8油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.6 等溫輸油管道運(yùn)行工況分析與調(diào)節(jié)（等溫輸油

6、管道運(yùn)行工況分析與調(diào)節(jié)（P68）2.6.1中間站停運(yùn)工況分析中間站停運(yùn)工況分析 9油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算提問(wèn)：流量會(huì)怎么變？提問(wèn)：流量會(huì)怎么變？NZfLQBQANHmms2*2*1)(1(msfLBNZANHQ211*) 1() 1(Q Q*1sH)(2 mBQAmfLQ2Z*QQ 10油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算（1）停運(yùn)站前各站）停運(yùn)站前各站 ) 1(1),1(2) 2(21

7、)(2(cscmcmsHZQflBQAcH) 1(*1),1(2*)2(2*1)(2(cscmcmsHZQflBQAcH)() 2(2*2) 2() 1(*) 1(mmccscsQQflBcHH)1(*)1(cscsHH*QQ *) 1(*) 1(*) 1(cccscdHHH11油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline（2）停運(yùn)站后各站 思路：思路：由第c+1站進(jìn)口至末站油罐液面的能量平衡式求得。 第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算*QQ ) 1( ,22) 1()()(ckmcmcsZQlLfBQAcNH) 1( ,2*2*) 1(

8、*)()(ckmcmcsZQlLfBQAcNH)()(22*) 1(*) 1(mmccscsQQlLfcNBHH)1(*)1(cscsHH)2(*)1(),2(*)2(),1(*)1(csccccfcdHZhH12油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline（3）總結(jié)）總結(jié) 中間站停運(yùn)，中間站停運(yùn)，全線流量減少。全線流量減少。停運(yùn)站前停運(yùn)站前各站進(jìn)出口壓力均增加；各站進(jìn)出口壓力均增加；停運(yùn)站后各站進(jìn)出停運(yùn)站后各站進(jìn)出口壓力均降低，離停運(yùn)站越遠(yuǎn)，這種變化越口壓力均降低，離停運(yùn)站越遠(yuǎn)，這種變化越小。小。第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算13油

9、氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.6.2漏油工況分析漏油工況分析 n 流量的變化流量的變化（Q Q* Q*-q 之間的關(guān)系之間的關(guān)系 ？）？） *) 1(1),1(2*2*1)(cscmcmsHZQflBQAcH) 1( ,2*2*) 1()()()(ckmcmcsZqQlLfqQBAcNH怎么寫能量平衡方程怎么寫能量平衡方程 ？14油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算兩式相加兩式相加漏漏 油前，

10、全線能量平衡式：油前，全線能量平衡式： 對(duì)比兩式對(duì)比兩式 結(jié)論結(jié)論：干線漏油，漏點(diǎn)前面流量變大，漏點(diǎn)后面流量減小。干線漏油，漏點(diǎn)前面流量變大，漏點(diǎn)后面流量減小。mcmcsqQlLfBcNQflcBZNAH2*2*1)()()(ZfLQBQANHmms221)(mcmcmsQlLfBcNQflcBQfLNBZNAH2221)()()()(QQ *mcmcsQlLfBcNQflcBZNAH221)()()(mcmcsQlLfBcNQflcBZNAH2*2*1)()()(mcmcsqQlLfBcNqQflcBZNAH2*2*1)()()(qQ *15油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and

11、 Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算n進(jìn)出站壓力進(jìn)出站壓力 漏點(diǎn)前：第漏點(diǎn)前：第 C 站站 兩式相減：兩式相減：sccmcmsHZQflBQAcH1 ,2) 1(21)(1(*1 ,2*) 1(2*1)(1(sccmcmsHZQflBQAcH)() 1(2*2) 1(*mmcscscQQflBcHH0*scscHHccscdcHHH*16油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu 結(jié)論結(jié)論 中間站漏油，漏油點(diǎn)前流量增加，漏油點(diǎn)后流量降低。漏油點(diǎn)前后各站（全線各站）進(jìn)出口壓力均下降；離漏油點(diǎn)越遠(yuǎn)，這種變化越小。第

12、二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算*qiii17油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline輸油管道的調(diào)節(jié)輸油管道的調(diào)節(jié)2.6.3 輸油管道的調(diào)節(jié)輸油管道的調(diào)節(jié)n 改變泵的工作特性改變泵的工作特性(改變能量供應(yīng)改變能量供應(yīng))u改變運(yùn)行的泵站數(shù)和泵機(jī)組數(shù)u改變泵機(jī)組轉(zhuǎn)速u改變離心泵的葉輪直徑u離心泵撤級(jí)n改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的轉(zhuǎn)速 通過(guò)調(diào)整泵機(jī)組轉(zhuǎn)速，通過(guò)調(diào)整泵機(jī)組轉(zhuǎn)速，調(diào)整泵的工作特性。適用調(diào)整泵的工作特性。適用于輸量改變小的場(chǎng)合。對(duì)于輸量改變小的場(chǎng)合。對(duì)于串連泵機(jī)組全線可僅對(duì)于串連泵機(jī)組全線可僅對(duì)一臺(tái)泵實(shí)行調(diào)速；對(duì)并聯(lián)一臺(tái)泵實(shí)行調(diào)速；對(duì)并聯(lián)

13、泵機(jī)組，只需對(duì)部分泵機(jī)泵機(jī)組，只需對(duì)部分泵機(jī)組進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速通過(guò)調(diào)組進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速通過(guò)調(diào)整原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者調(diào)速器整原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者調(diào)速器來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。n 改變運(yùn)行的泵站數(shù)或泵改變運(yùn)行的泵站數(shù)或泵機(jī)組數(shù)機(jī)組數(shù) 調(diào)整范圍大，適合于輸調(diào)整范圍大，適合于輸量波動(dòng)較大的場(chǎng)合。對(duì)串連量波動(dòng)較大的場(chǎng)合。對(duì)串連泵機(jī)組，可以調(diào)整全線各站泵機(jī)組，可以調(diào)整全線各站運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)及大、小泵運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)及大、小泵的組合，或改變?nèi)€運(yùn)行的的組合，或改變?nèi)€運(yùn)行的泵站數(shù)；對(duì)并聯(lián)機(jī)組可以改泵站數(shù)；對(duì)并聯(lián)機(jī)組可以改變站內(nèi)運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)和全變站內(nèi)運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)和全線運(yùn)行的泵站數(shù)。線運(yùn)行的泵站數(shù)。n換用（切削）葉輪換用（切削）葉輪

14、直徑直徑 適用于輸量調(diào)整可持適用于輸量調(diào)整可持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的情況。切削續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的情況。切削葉輪有一定范圍。葉輪有一定范圍。n多級(jí)泵撤級(jí)多級(jí)泵撤級(jí) 輸量減少，需要揚(yáng)程輸量減少，需要揚(yáng)程減少剛好接近一級(jí)或多級(jí)減少剛好接近一級(jí)或多級(jí)的情況。的情況。18油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算n改變管道的工作特性改變管道的工作特性調(diào)節(jié)出口管路閥門調(diào)節(jié)出口管路閥門（節(jié)流調(diào)節(jié)）（節(jié)流調(diào)節(jié)） 管道投產(chǎn)后，改變管管道投產(chǎn)后，改變管道工作特性只能通過(guò)關(guān)小道工作特性只能通過(guò)關(guān)小干線閥門的開度，人為增干線閥門的開度，人為增

15、加閥門的局部阻力，從而加閥門的局部阻力，從而改變管道總的能量消耗。改變管道總的能量消耗。故稱為故稱為節(jié)流調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)節(jié)。簡(jiǎn)單易簡(jiǎn)單易行，但能耗大。行，但能耗大。19油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算保證完成任務(wù)輸量的前提下，全線能耗費(fèi)用最低；保證完成任務(wù)輸量的前提下，全線能耗費(fèi)用最低；對(duì)密閉輸送管道，全線綜合考慮，優(yōu)先改變泵站的能量對(duì)密閉輸送管道，全線綜合考慮，優(yōu)先改變泵站的能量供應(yīng)，使節(jié)流損失最??；供應(yīng)，使節(jié)流損失最小；對(duì)旁接油罐方式，管道調(diào)節(jié)主要是各站間的協(xié)調(diào)，原則對(duì)旁接油罐方式，管道調(diào)節(jié)主

16、要是各站間的協(xié)調(diào)，原則同上。當(dāng)流量波動(dòng)大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先改變運(yùn)行的泵站數(shù)或泵同上。當(dāng)流量波動(dòng)大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先改變運(yùn)行的泵站數(shù)或泵機(jī)組數(shù)，然后在小范圍調(diào)整各站參數(shù)。各站自行調(diào)節(jié)過(guò)機(jī)組數(shù)，然后在小范圍調(diào)整各站參數(shù)。各站自行調(diào)節(jié)過(guò)程中，盡量減少旁接油罐液位的變化。程中，盡量減少旁接油罐液位的變化。 20油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.7 等溫輸油管道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和工藝計(jì)算步驟等溫輸油管道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和工藝計(jì)算步驟2.7.1 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方法技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方法 可行性研究階段：可行性研究階段：對(duì)工程的各項(xiàng)

17、技術(shù)要求、經(jīng)濟(jì)條件做出詳細(xì)論證，提交可行性研究報(bào)告。 初步設(shè)計(jì)階段：初步設(shè)計(jì)階段： 從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行選擇，最終選定方案。 描述輸油管道的參數(shù)包括：D、P（H）、N、。這四個(gè)參數(shù)互有聯(lián)系，可以組成不同的方案。對(duì)這些方案進(jìn)行比較，選擇經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)的方案?？梢圆捎梅桨副容^法進(jìn)行評(píng)價(jià)。以年折合費(fèi)用作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。21油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.7.2 經(jīng)濟(jì)流速和經(jīng)濟(jì)管徑經(jīng)濟(jì)流速和經(jīng)濟(jì)管徑 最佳方案中的管徑即是設(shè)計(jì)條件下，該設(shè)計(jì)輸量所對(duì)應(yīng)的最佳管徑。換句話說(shuō)，該設(shè)計(jì)輸量就是所選管徑對(duì)應(yīng)

18、的經(jīng)濟(jì)輸量，此時(shí)管內(nèi)的流速即為對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)流速。 長(zhǎng)輸管道經(jīng)濟(jì)流速的變化范圍，一般為1.02.0m/s。 (表2.4)2.7.3 輸油管道的管材（輸油管道的管材（P64）22油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.7.4 輸油管道工藝計(jì)算步驟輸油管道工藝計(jì)算步驟 n 原始資料原始資料 1）輸送量（包括沿線分油或加油量）；）輸送量（包括沿線分油或加油量）； 2）管道起、終點(diǎn)，分油或加油點(diǎn)，及管道縱斷面圖；）管道起、終點(diǎn)，分油或加油點(diǎn)，及管道縱斷面圖； 3）可供選用的管材規(guī)格；）可供選用的管材規(guī)格； 4

19、）可供選用的泵、原動(dòng)機(jī)型號(hào)及性能；）可供選用的泵、原動(dòng)機(jī)型號(hào)及性能； 5）所輸油品的物性；）所輸油品的物性； 6）沿線氣象及地溫資料。）沿線氣象及地溫資料。 23油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算n 計(jì)算步驟計(jì)算步驟 1）計(jì)算年平均地溫；）計(jì)算年平均地溫； 2）計(jì)算年平均地溫下的密度；）計(jì)算年平均地溫下的密度； 3）計(jì)算年平均地溫下的粘度；）計(jì)算年平均地溫下的粘度； 4）換算流量）換算流量G-Q； 5）根據(jù)表（）根據(jù)表（2-4）初定管徑）初定管徑D0和工作壓力；和工作壓力； 6）根據(jù)管道規(guī)格，選

20、出與）根據(jù)管道規(guī)格，選出與D0 相近的三種管徑相近的三種管徑D1 、D2 、D3 ； 24油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算7）按任務(wù)輸量和初定工作壓力選泵，確定工作泵的）按任務(wù)輸量和初定工作壓力選泵，確定工作泵的臺(tái)數(shù)以及組合情況；臺(tái)數(shù)以及組合情況；8）作一個(gè)泵站的特性曲線，確定任務(wù)輸量下泵站提）作一個(gè)泵站的特性曲線，確定任務(wù)輸量下泵站提供的揚(yáng)程供的揚(yáng)程HC，然后據(jù)此壓頭確定計(jì)算壓力，然后據(jù)此壓頭確定計(jì)算壓力 9）求壁厚，并進(jìn)行強(qiáng)度校核，求出管道的內(nèi)徑；）求壁厚，并進(jìn)行強(qiáng)度校核，求出管道的內(nèi)徑；10）計(jì)算流速；）計(jì)算流速； 11）計(jì)算雷諾數(shù)，判定流態(tài)；）計(jì)算雷諾數(shù)，判定流態(tài)；12）計(jì)算水力摩阻系數(shù)，計(jì)算水力坡降；）計(jì)算水力摩阻系數(shù)，計(jì)算水力坡降；gHHPsc)(25油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計(jì)算等溫輸油管道的工藝計(jì)算13）縱斷面圖上判斷翻越點(diǎn)，確定計(jì)算長(zhǎng)度）縱斷面圖上判斷翻越點(diǎn)，確定計(jì)算長(zhǎng)度LP；14）計(jì)算輸油管道計(jì)算長(zhǎng)度全線的摩阻損失