輸油管道設(shè)計(jì)與管理2

1、輸油管道的運(yùn)輸特點(diǎn)：（1）運(yùn)輸量大，能耗少，運(yùn)費(fèi)低。（2）管道大部分埋設(shè)于地下，占地少，受地形地物限制少，可以縮矩運(yùn)輸距離。受惡劣自然氣候和災(zāi)害的影響小，無噪聲，油氣損耗少，對(duì)環(huán)境的污染少，密閉安全，能夠長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行。（3）適于大量、單向、定點(diǎn)運(yùn)輸石油及其產(chǎn)品，便于管理，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制，生產(chǎn)效率高。2、影響熱輸管道軸向溫降因素：（1）周圍介質(zhì)溫度T0：不同季節(jié)，管道埋深處地溫不同，T0不同，溫降情況亦不同，冬季T0低，溫降快。（2）油流至周圍介質(zhì)的總傳熱系數(shù)k：它對(duì)溫降的影響較大。k值增大時(shí)，溫降將顯著加快。因此進(jìn)行熱流計(jì)算時(shí)，要慎重確定k值。如果在兩個(gè)加熱站之間的管路上，k值有明顯的變化，則應(yīng)分段計(jì)算。（3）輸量G：在大輸量下，沿線溫度分布要比小輸量平緩的多。隨輸量的減小，終點(diǎn)油溫將急劇減小。3、熱油輸送管道的特點(diǎn)：（1）輸送過程中沿程的能量損失包括熱能損失和壓能損失兩部分。（2）輸送過程中的熱能損失和壓能損失相互聯(lián)系，且熱能損失起主導(dǎo)作用。設(shè)計(jì)熱油輸送管道時(shí)，要先做熱力計(jì)算，然后做水力計(jì)算。這是因?yàn)槟ψ钃p失的大小取決于油品的粘度等因素，而油品的粘度則取決于輸送溫度的高低。（3）輸送過程中管道沿線油溫變化，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常數(shù)。一個(gè)加熱站間，沿油流方向距加熱站越遠(yuǎn)，油溫越低，粘度越大，水力坡降越大。4、熱泵站先泵后爐流程的缺點(diǎn)：該流程的特點(diǎn)是泵的吸入管要短的多，有利于泵的正常工作，但進(jìn)泵油溫較低，降低了泵的效率，特別是溫度對(duì)粘度有顯著影響的原油影響更大，由于加熱設(shè)備承受高壓，除增加了鋼材消耗和投資外，還帶來不安全因素。5、與原油管道相比，成品油順序輸送管道有哪些特點(diǎn)：（1）產(chǎn)生混油（2）首、末站需要較大的油罐容量（3）輸送多種油品水力情況復(fù)雜需校核多種工況（4）需要較高的自控水平和可靠的檢測(cè)儀表（5）成品油管道設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中必須控制管道各時(shí)段沿線的分輸量和管輸量，以保證管道安全平穩(wěn)的運(yùn)行。（多種油品順序輸送時(shí)，運(yùn)行難度大）6、熱油管道在中等流量區(qū)時(shí)，為什么隨流量減小，摩阻反而增大？隨著Q的增加，Tz顯著上升，對(duì)于粘度隨溫度較大變化較大的油品，這將使得油流的粘度顯著下降，故可能出現(xiàn)粘度下降時(shí)對(duì)摩阻的降低作用超過流量增大時(shí)對(duì)摩阻的上升作用的情況，即流量增大摩阻反而下降，若流態(tài)為層流，因粘度對(duì)摩阻的影響較大，故出現(xiàn)流量增大摩阻反而下降的可能性更大。7、在熱油管道上采用“從泵到泵”密閉輸送流程時(shí)，常采用泵前加熱流程簡(jiǎn)答該流程的優(yōu)點(diǎn)：（1）使加熱爐處在低壓下工作，既省鋼材，又安全可靠。（2）使進(jìn)泵油的粘度降低，提高了泵的效率，節(jié)省了動(dòng)能。（3）改善罐內(nèi)管線的結(jié)蠟情況。8、怎樣用圖解法判斷翻越點(diǎn)？如圖所示，在管路縱段面圖右上角作水力坡降線的直角三角形，將水力坡降線向下平移，如果水力坡降線與終點(diǎn)相交之前首先與某高點(diǎn)F相切，則F為翻越點(diǎn)。由圖可知：水力坡降不一定先與管路上的最高點(diǎn)相切，所以翻越點(diǎn)不一定是管路上的最高點(diǎn)，而是靠近線路終點(diǎn)的某個(gè)高點(diǎn)。9、溫降曲線特點(diǎn)：（1）溫降曲線為一指數(shù)曲線，漸近線為T=T0（2）在兩個(gè)加熱站之間的管路上，各處的溫度梯度不同，加熱站出口處，油溫高，油流與周圍介質(zhì)的溫差大，溫降快，曲線陡。隨油流的前進(jìn)，溫降變慢，曲線變平。因此隨出站溫度的提高，下一站的進(jìn)站油溫Tz變化較小。一般如果TR提升10度，終點(diǎn)油溫Tz只提高5到7度，當(dāng)aLR較大時(shí)，Tz升高就更小。所以從減少熱損失的角度考慮，加熱站的出站油溫不宜過高。10、減少混油的措施：（1）在保證操作要求的前提下，盡量采用最簡(jiǎn)單的流程，以減少基建投資與混油損失。工藝流程應(yīng)做到盲、支管少，管路的掃線、放空沒有死角；線路上應(yīng)盡量少用管件，以減少可能積存的死油及增加混油的因素；轉(zhuǎn)換油罐或管路的閥門，應(yīng)安裝在靠近干線處，兵采用快速遙控的點(diǎn)動(dòng)液或液動(dòng)閥門，在不產(chǎn)生水擊的情況下開關(guān)時(shí)間越短越好，以減少切換油品時(shí)的初始混油。（2）順序輸送管道盡量不用副管，因?yàn)楦惫軙?huì)增加混油，尤其當(dāng)副管管徑和干管不同時(shí)，由于副管和干管內(nèi)液流的速度不同，在干管和副管的匯合處會(huì)造成激烈的混油。變徑管亦會(huì)使混油增加，但當(dāng)輸油管全線各管段輸量存在較大差別時(shí)，變徑管的使用是難以避免的。（3）當(dāng)管道沿線存在翻越點(diǎn)時(shí)，翻越點(diǎn)后自流管段內(nèi)油品的不滿流以及流速的陡增會(huì)造成混油，因而須采取措施盡可能消除不滿流管段。（4）確定輸送次序時(shí)，應(yīng)盡量選擇性質(zhì)相近的兩種油品相互接觸，以減少混油損失，簡(jiǎn)化混油處理工作。（5）應(yīng)盡量加大輸量，流速大時(shí)，相對(duì)混油體積要小一些，最好在大于臨界雷諾數(shù)的情況下切換油品。（6）最好不要停輸，如果必須停輸時(shí)，應(yīng)盡量做好計(jì)劃，使混油段停在平坦地段；若是高差起伏管道，應(yīng)考慮油品輸送順序，應(yīng)盡量使停輸時(shí)重油在下、輕油在上。（7）在起點(diǎn)、終點(diǎn)、分油點(diǎn)、進(jìn)油點(diǎn)儲(chǔ)罐允許的前提下，盡量加大每一種油品的一次輸送量。（8）混油頭和混油尾應(yīng)盡量收入大容量的純凈油品的儲(chǔ)罐中，以減少進(jìn)入混油罐的混油量。11、等溫輸油管道設(shè)計(jì)計(jì)算的基本步驟（1）確定管中心埋深處最冷月份的平均地溫，并作為設(shè)計(jì)計(jì)算的輸油平均溫度；（2）計(jì)算輸油平均溫度下原油的密度；（3）計(jì)算輸油平均溫度下原油的粘度；（4）換算流量（按350天/年計(jì)算，把年任務(wù)輸量換算成體積流量Q）；（5）根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速，初定管徑D；（6）按鋼管規(guī)格，選出與初定的管徑D0相近的三種管徑D1，D2，D3；（7）初定工作壓力；（8）按任務(wù)流量和初定的工作壓力選泵，確定工作泵臺(tái)數(shù)和工作方式（串、并聯(lián)）；（9）作一個(gè)泵站的特性曲線找出對(duì)應(yīng)于任務(wù)流量的泵站壓頭Hc，然后根據(jù)此壓頭確定計(jì)算壓力p=（Hc+△h）ρg；（10）跟據(jù)所求得的p對(duì)上面所選定的三種管子進(jìn)行強(qiáng)度校核，確定管材、管壁厚度及管內(nèi)徑；（11）計(jì)算流速；（12）求雷諾數(shù)；（13）確定流態(tài)；（14）計(jì)算水力坡降；（15）判斷翻越點(diǎn)，確定計(jì)算長(zhǎng)度；（16）計(jì)算輸油管線的總摩阻h；（17）確定管路全線所需的總壓頭；（18）求泵站數(shù)并化整；（19）分別計(jì)算出三種方案（三種管徑）的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)；（20）按經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)三種方案進(jìn)行比較，找出最優(yōu)方案；（21）根據(jù)最優(yōu)方案下的參數(shù)做所有泵站的總工作特性曲線和管道總特性曲線，求出系統(tǒng)工作點(diǎn)；（22）按工作點(diǎn)的流量計(jì)算水力坡降i；（23）按水力坡降i和工作點(diǎn)的壓頭在縱斷面圖上布置泵站；（24）檢查動(dòng)、靜水壓力，校核管道強(qiáng)度，泵站、管道系統(tǒng)在各種工況下的校核及調(diào)整。12.設(shè)全線有n個(gè)泵站，各站特性為Hc=A-BQ2-m且各站特性相同，管道計(jì)算長(zhǎng)度為L(zhǎng)J，管道計(jì)算高程差為ΔHsl為常數(shù)，請(qǐng)寫出第二站的進(jìn)出站壓力的表達(dá)式。答：分析題：1：為什么說串聯(lián)泵更適合于管路特性曲線較陡的情況？正常運(yùn)行時(shí)，串、并聯(lián)泵均需兩臺(tái)泵工作，工作點(diǎn)為A，流量為Q1，；當(dāng)需將輸量降為Q2=Q1/2時(shí)，串、并聯(lián)泵均只開一臺(tái)泵即可，工作點(diǎn)分別為B、C，串聯(lián)泵的節(jié)能損失為Δh1，并聯(lián)泵的節(jié)流損失為Δh2，顯然Δh1>Δh2，因此，采用并聯(lián)泵較經(jīng)濟(jì)，可適應(yīng)輸量的較大變化。:2：為什么并聯(lián)泵更適合于地形比較陡，高度差比較大的爬坡地段？此時(shí)站間管道較寬，管路特性曲線較平，泵所提供的能量主要用于克服很大的位差靜壓頭。正常運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)泵運(yùn)行，輸量為Q1，當(dāng)Q2=Q1/2時(shí)，并聯(lián)只需開一臺(tái)泵，節(jié)能損失Δh1。串聯(lián)需開兩臺(tái)泵，節(jié)能損失Δh2?！擀2>Δh1∴并聯(lián)更適應(yīng)流量的較大變化:3：從減阻的角度來看副管和變徑管哪個(gè)更好？若采用副管，流態(tài)處于水力光滑區(qū)，Df=D，m=0.25，w=0.297即副管段上單位長(zhǎng)度的摩阻，損失為原來的0.297倍。若采用變徑管，為使其單位長(zhǎng)度的摩阻損失也為原來的0.297倍，變徑管的直徑D0可由公式i0/i=(D/D0)5-m=(D/Do)4.75=0.297。即D0=1.29D即變徑管的直徑應(yīng)為干線直徑的1.29倍，為達(dá)到同樣的減阻效果副管所需鋼材為2πDδL,而變徑管1.29πDδL，變徑管可節(jié)約35%的鋼材。從施工角度看，副管的施工費(fèi)用也要高于變徑管:4：某導(dǎo)溫輸油管道，地形平坦沿線高程均相等三個(gè)泵站等間距布置，每站兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵并聯(lián)工作，輸量為Q現(xiàn)在由于油田來油量減少，輸量降為Q/2，問可對(duì)運(yùn)行的泵組合及泵站出口閥進(jìn)行哪些調(diào)節(jié)？哪種方案最好？說明理由（已知管線流態(tài)均為水力光滑區(qū)）設(shè)管線長(zhǎng)為L(zhǎng)，輸量為Q時(shí)各泵站的揚(yáng)程均為hc，輸量為Q/2時(shí)各泵站的揚(yáng)程均為hc1，輸量為Q時(shí)能量的平衡方程為：Hs1+3(hc-hm)=fLQ2-m+Ht①輸量為Q/2時(shí)能量的平衡方程為：Hs1+3(hc1-hm)=fL(Q/2)2-m+Ht②比較①，②可得hc1/hc=（1/2）2-m=0.2973所以，按題意可知只需一各泵站的一臺(tái)泵即可完成Q/2的輸量，當(dāng)然還可以把泵站出口關(guān)小節(jié)流調(diào)節(jié)泵機(jī)組的速度，換用離心泵的葉輪直徑等措施，但以全線能耗費(fèi)用最低為基礎(chǔ)原則考慮前者為最優(yōu)計(jì)算題：1.某埋地原油管道等溫輸送管線，任務(wù)輸量G=2500×104（t/a),管內(nèi)徑D=0.703（m);年平均地溫T0=19（℃）μ19=82.2×10-6（㎡/s)，油溫20℃時(shí)的密度874Kg/m3：鋼管絕對(duì)粗糙度e=0.1（mm）；全線長(zhǎng)L=176（Km）。求全線的沿程摩阻損失h1。解：（1）計(jì)算輸送溫度T的流量油品19℃時(shí)密度為ρ19=ρ20-α（T0-20）a=1.825-0.001315ρ20=1.825-0.01315×874=0.6757Kg/m3.c所以ρ19=874.68Kg/m3.c體積流量：計(jì)算雷諾數(shù)所以3000<Re<70300故流態(tài)為水力光滑區(qū)m=0.25用列賓宗公式計(jì)算沿程摩阻某管線D0=325mm，站間距32Km，總傳熱系數(shù)K=1.8W/m2.c,輸量G=98Kg/s,出站溫度65℃，沿線地溫T0=3℃，所輸油品物性為ρ20=852Kg/m3，C=2.0KJ/kg.℃，νTR=5.3×10-6m2/s，μ=0.036（粘溫系數(shù)），按平均溫度計(jì)算法求熱油管路的站間摩阻。（按水力光滑區(qū)計(jì)算，β=0.0246，m=0.25，α=1.825-0.001315ρ20，ρt=ρ20-α（t-20）。解：（1）計(jì)算平均溫度TZ=T0+(TR-T0)e-al=3+(65-3)e由平均溫度計(jì)算平均粘度νpj由粘溫指數(shù)公式：求站間摩阻hjρ54.3=ρ20-α（54.3-20）α=1.825-0.001315ρ20=0.70426Kg/m3.℃ρ54.3=827.8Kg/m31、輸油管道的運(yùn)輸特點(diǎn)：2、影響熱輸管道軸向溫降因素：3、熱油輸送管道的特點(diǎn)：4、熱泵站先泵后爐流程的缺點(diǎn)：5、與原油管道相比，成品油順序輸送管道有哪些特點(diǎn)：6、熱油管道在中等流量區(qū)時(shí)，為什么隨流量減小，摩阻反而增大？7、在熱油管道上采用“從泵到泵”密閉輸送流程時(shí)，常采用泵前加熱流程簡(jiǎn)答該流程的優(yōu)點(diǎn)：8、怎樣用圖解法判斷翻越點(diǎn)？9、溫降曲線特點(diǎn)：12.設(shè)全線有n個(gè)泵站，各站特性為Hc=A-BQ2-m且各站特性相同，管道計(jì)算長(zhǎng)度為L(zhǎng)J，管道計(jì)算高程差為ΔHsl為常數(shù)，請(qǐng)寫出第二站的進(jìn)出站壓力的表達(dá)式。分析題：1：為什么說串聯(lián)泵更適合于管路特性曲線較陡的情況？2：為什么并聯(lián)泵更適合于地形比較陡，高度差比較大的爬坡地段？3：從減阻的角度來看副管和變徑管哪個(gè)更好？4：某導(dǎo)溫輸油管道，地形平坦沿線高程均相等三個(gè)泵站等間距布置，每站兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵并聯(lián)工作，輸量為Q現(xiàn)在由于油田來油量減少，輸量降為Q/2，問可對(duì)運(yùn)行的泵組合及泵站出口閥進(jìn)行哪些調(diào)節(jié)？哪種方案最好？說明理由（已知管線流態(tài)均為水力光滑區(qū)）計(jì)算題：1.某埋地原油管道等溫輸送管線，任務(wù)輸量G=2500×104（t/a),管內(nèi)徑D=0.703（m);年平均地溫T0=19（℃）μ19=82.2×10-6（㎡/s)，油溫20℃時(shí)的密度874Kg/m3：鋼管絕對(duì)粗糙度e=0.1（mm）；全線長(zhǎng)L=176（Km）。求全線的沿程摩阻損失h1。2.某管線D0=325mm，站間距32Km，總傳熱系數(shù)K=1.8W/m2.c,輸量G=98Kg/s,出站溫度65℃，沿線地溫T0=3℃，所輸油品物性為ρ20=852Kg/m3，C=2.0KJ/kg.℃，νTR=5.3×10-6m2/s，μ=0.036（粘溫系數(shù)），按平均溫度計(jì)算法求熱油管路的站間摩阻。（按水力光滑區(qū)計(jì)算，β=0.0246，m=0.25，α=1.825-0.001315ρ20，ρt=ρ20-α（t-20）。1、輸油管道的運(yùn)輸特點(diǎn)：2、影響熱輸管道軸向溫降因素：3、熱油輸送管道的特點(diǎn)：4、熱泵站先泵后爐流程的缺點(diǎn)：5、與原油管道相比，成品油順序輸送管道有哪些特點(diǎn)：6、熱油管道在中等流量區(qū)時(shí)，為什么隨流量減小，摩阻反而增大？7、在熱油管道上采用“從泵到泵”密閉輸送流程時(shí)，常采用泵前加熱流程簡(jiǎn)答該流程的優(yōu)點(diǎn)：8、怎樣用圖解法判斷翻越點(diǎn)？9、溫降曲線特點(diǎn)：12.設(shè)全線有n個(gè)泵站，各站特性為Hc=A-BQ2-m且各站特性相同，管道計(jì)算長(zhǎng)度為L(zhǎng)J，管道計(jì)算高程差為ΔHsl為常數(shù)，請(qǐng)寫出第二站的進(jìn)出站壓力的表達(dá)式。分析題：1：為什么說串聯(lián)泵更適合于管路特性曲線較陡的情況？2：為什么并聯(lián)泵更適合于地形比較陡，高度差比較大的爬坡地段？3：從減阻的角度來看副管和變徑管哪個(gè)更好？4：某導(dǎo)溫輸油管道，地形平坦沿線高程均相等三個(gè)泵站等間距布置，每站兩臺(tái)相同型號(hào)的離心泵并聯(lián)工作，輸量為Q現(xiàn)在由于油田來油量減少，輸量降為Q/2，問可對(duì)運(yùn)行的泵組合及泵站出口閥進(jìn)行哪些調(diào)節(jié)？哪種方案最好？說明理由（已知管線流態(tài)均為水力光滑區(qū)）計(jì)算題：1.某埋地原油管道等溫輸送管線，任務(wù)輸量G=2500×104（t/a),管內(nèi)徑D=0.703（m);年平均地溫T0=19（℃）μ19=82.2×10-6（㎡/s)，油溫20℃時(shí)的密度874Kg/m3：鋼管絕對(duì)粗糙度e=0.1（mm）；全線長(zhǎng)L=176（Km）。求全線的沿程摩阻損失h1。2.某管線D0=325mm，站間距32Km，總傳熱系數(shù)K=1.8W/m2.c,輸量G=98Kg/s,出站溫度65℃，沿線地溫T0=3℃，所輸油品物性為ρ20=852Kg/m3，C=2.0KJ/kg.℃，νTR=5.3×10-6m2/s，μ=0.036（粘溫系數(shù)），按平均溫度計(jì)算法求熱油管路的站間摩阻。（按水力光滑區(qū)計(jì)算，β=0.0246，m=0.25，α=1.825-0.001315ρ20，ρt=ρ20-α（t-20）。1、輸油管道的運(yùn)輸特點(diǎn)：2、影響熱輸管道軸向溫降因素：3、熱油輸送管道的特點(diǎn)：4、熱泵站先泵后爐流程的缺點(diǎn)：5、與原油管道相比，成品油順序輸送管道有哪些特點(diǎn)：6、熱油管道在中等流量區(qū)時(shí)，為什么隨流量減小，摩阻反而增大？7、在熱油管道上采用“從泵到泵”密