输油管道设计与管理(2011级第2次课)

1、2021-11-131油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 2021-11-132油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 目前世界上已建成输气干线目前世界上已建成输气干线150万万km，并以并以1.4万万km /a的速度增的速度增长，现有输气管道主要分布在长，现有输气管道主要分布在，其中美国约，其中美国约46万万km，独联体近独联体近23万万km，分居世界前两位。分居世界前两位。 20世纪世纪70和和80年代是全球输气管道建设的高峰期，输气管道技术年代是全球输气管道建设的高峰期，输气管道技术在这一时期得到了飞速发展和提高，世界上几条著名的大型输气管道在这一时期得到了飞速发展和提高，世界上几条著名

2、的大型输气管道几乎都是这一时期建成的，如横贯地中海的阿几乎都是这一时期建成的，如横贯地中海的阿意输气管道、美加合意输气管道、美加合建的阿拉斯加公路输气系统、前苏联乌连戈伊建的阿拉斯加公路输气系统、前苏联乌连戈伊中央输气系统等。近中央输气系统等。近10年，随着电子计算机技术的迅速发展和推广应用，新材料、新工艺、年，随着电子计算机技术的迅速发展和推广应用，新材料、新工艺、新设备、新技术的开发与更新换代，国外长输天然气管道无论是设计、新设备、新技术的开发与更新换代，国外长输天然气管道无论是设计、施工、运营管理，还是管材、原动机、储库调峰技术都有了很大发展，施工、运营管理，还是管材、原动机、储库调峰技

3、术都有了很大发展，特别是大口径、高压干线输气管道的施工、运营管理技术发展更加迅特别是大口径、高压干线输气管道的施工、运营管理技术发展更加迅速，有许多好的经验和成熟技术可供我们借鉴。速，有许多好的经验和成熟技术可供我们借鉴。天然气管道输送概况天然气管道输送概况2021-11-133油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计1.1.9 管道技术的发展趋势，我国的差距和任务管道技术的发展趋势，我国的差距和任务u高压、大口径，管道建设向极地和海洋延伸；高压、大口径，管道建设向极地和海洋延伸；u采用高强度、韧性及可焊性良好的管材采用高强度、韧性及可焊

4、性良好的管材 ；u高度自动化；高度自动化；u不断采用新技术（安全及经济）：不断采用新技术（安全及经济）：设计方面，采用遥感设计方面，采用遥感和数据成像技术、和数据成像技术、GIS、GPS系统，优选线路系统，优选线路 ；管道的；管道的在线自动检测技术不断改进；在线自动检测技术不断改进；u应用现代安全管理体系和安全技术，持续改进管道的安应用现代安全管理体系和安全技术，持续改进管道的安全（风险及完整性管理）；全（风险及完整性管理）；u重视管道建设的前期工作。重视管道建设的前期工作。2021-11-134油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 u我国输油管道存在的问题我国输油管道存在的问题 我国管道工业

5、与发达国家相比还存在一定的差距。我国管道工业与发达国家相比还存在一定的差距。俄俄罗斯的管道运价约为铁路的罗斯的管道运价约为铁路的1/21/4，美国约为，美国约为1/10，而我国与铁路运价差不多，甚至有些管线还高于铁路而我国与铁路运价差不多，甚至有些管线还高于铁路运价。运价。 原因原因:一方面是由于我国原油多数为易凝或高粘原油，一方面是由于我国原油多数为易凝或高粘原油，必须采用加热输送，能耗大；另一方面是我们的管输必须采用加热输送，能耗大；另一方面是我们的管输技术与发达国家相比还比较落后，管理水平较低。技术与发达国家相比还比较落后，管理水平较低。 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况

6、和勘察设计2021-11-135油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计u我国管道技术发展的任务：我国管道技术发展的任务： 针对我国原油的特点，研究管输工艺技术；提针对我国原油的特点，研究管输工艺技术；提高管道的自动化水平；在产量递减的情况下对老管高管道的自动化水平；在产量递减的情况下对老管网的改造和运行优化问题；西部地区管道的建设问网的改造和运行优化问题；西部地区管道的建设问题；输油管道改造成输气管道等。题；输油管道改造成输气管道等。2021-11-136油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 欧洲油气管道2021-11-137油气管道输

7、送油气管道输送梁光川梁光川 以乌连戈依气田为起点所形成第一大系统 “乌连戈依-中央输气管道系统”，干线管道总长210104 4kmkm多公里； 以亚姆堡气田为起点形成另一输气系统。莫斯科乌连戈依亚姆堡俄罗斯输气管网2021-11-138油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 4578910136注：十大输气通道分别是：西南注：十大输气通道分别是：西南-东南；西南东南；西南-东北；西南部东北；西南部-中西部；西中西部；西南南Pandandle-中西部；西南部中西部；西南部-西部部；加拿大西部部；加拿大-中西部；加拿大中西部；加拿大-东北部；东北部；加拿大加拿大-西部；洛基山西部；洛基山-西部；洛基

8、山西部；洛基山-中西部。资料来源：美国能源信息署。中西部。资料来源：美国能源信息署。27天然气干天然气干线管道总线管道总长超过长超过3010104 4kmkm2021-11-139油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 美加联盟美加联盟(Alliance)输气管道输气管道阿尔伯达省阿尔伯达省芝加哥芝加哥美国加拿大1）起自加拿大阿尔伯达省，终止于美国芝加哥；2）干线长2990km；3）设计输量136108m3/a170108m3/a ；4）全线共设压气站14座；5）管径914mm/1067mm；6）管材X70；7）设计压力12MPa；8）投产时间2001年。2021-11-1310油气管道输送油气

9、管道输送梁光川梁光川 英国天然气管网National and Area Control CenterArea Control Center干线管道长：干线管道长：0.610104 4kmkm输气量：输气量：78078010108 8m m3 3/a/a2021-11-1311油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计n1.2 输油管道的勘察设计输油管道的勘察设计u1.2.1输油管道的建设程序输油管道的建设程序根据资源条件和国民经济长期规划、地区规划、行业规根据资源条件和国民经济长期规划、地区规划、行业规划的要求，对拟建的输油管道进行可行性研

10、究，并在可划的要求，对拟建的输油管道进行可行性研究，并在可行性研究的基础上编制和审定设计任务书。行性研究的基础上编制和审定设计任务书。根据批准的设计任务书，按初步设计（或扩大初步设根据批准的设计任务书，按初步设计（或扩大初步设计）、施工图两个阶段进行设计。初步设计必须有概算，计）、施工图两个阶段进行设计。初步设计必须有概算，施工图设计必须有预算。施工图设计必须有预算。工程完毕，必须进行竣工验收，做出竣工报告（包括竣工程完毕，必须进行竣工验收，做出竣工报告（包括竣工图）和竣工决算。工图）和竣工决算。2021-11-1312油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计

11、输油管道概况和勘察设计勘察和设计的关系：勘察和设计的关系： 勘察是广义设计工作的一部分，它不仅勘察是广义设计工作的一部分，它不仅为设计准备资料，也参与设计方案的确定。勘察与设计两者为设计准备资料，也参与设计方案的确定。勘察与设计两者需密切配合进行。勘察工作必须走在设计的前面（必要时可需密切配合进行。勘察工作必须走在设计的前面（必要时可有合理交叉），及时为设计提供资料。有合理交叉），及时为设计提供资料。勘察设计的程序：勘察设计的程序：勘察分为勘察分为踏勘踏勘、初步设计勘察（初测）初步设计勘察（初测）、施工图勘察（定测）施工图勘察（定测）三个阶段。较小的管道或沿线自然条件三个阶段。较小的管道或沿线

12、自然条件简单或工期紧迫时也可简化为踏勘与详细勘察两个阶段。设简单或工期紧迫时也可简化为踏勘与详细勘察两个阶段。设计可分为计可分为可行性研究可行性研究、初步设计（扩大初步设计）初步设计（扩大初步设计）、施工图施工图设计设计三个阶段。三个阶段。 2021-11-1313油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计u1.2.2 选线原则选线原则 选线是输油管道勘察设计中的一项重要工作。线路的走选线是输油管道勘察设计中的一项重要工作。线路的走向、长短和通过的难易程度，对整个输油管道工程的材料消向、长短和通过的难易程度，对整个输油管道工程的材料消耗、投

13、资和施工都有很大影响。耗、投资和施工都有很大影响。 大型穿（跨）越地点和输油站址的确定是选线中最重要大型穿（跨）越地点和输油站址的确定是选线中最重要的工作之一。的工作之一。可以认为，可以认为，一条输油管线路就是起点、终点、一条输油管线路就是起点、终点、输油站址和各穿（跨）越点之间的连线。输油站址和各穿（跨）越点之间的连线。所以，大型穿（跨）所以，大型穿（跨）越点和输油站址的选择应服从线路的总走向，在这个前提下，越点和输油站址的选择应服从线路的总走向，在这个前提下，线路的局部走向应服从穿（跨）越点和站址的确定。线路的局部走向应服从穿（跨）越点和站址的确定。2021-11-1314油气管道输送油气

14、管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计u1.2.3 勘察的程序和要求勘察的程序和要求目的目的: 通过调查研究，选择一条技术上可行、经济上合理、通过调查研究，选择一条技术上可行、经济上合理、政策上允许的线路和站址，并为设计提供基础资料。政策上允许的线路和站址，并为设计提供基础资料。任务：任务：包括地形测量、水文地质和工程地质勘察包括地形测量、水文地质和工程地质勘察资料收集：资料收集： （1）地理、气象及水文地质方面；）地理、气象及水文地质方面； （2）经济建设方面。）经济建设方面。步骤：步骤：按照踏勘、初步设计勘察、施工图勘察按照踏勘、初步设计勘察、施工

15、图勘察2021-11-1315油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计踏勘踏勘 踏勘是在正式设计任务书下达之前进行的，是为进行可行性踏勘是在正式设计任务书下达之前进行的，是为进行可行性研究或编制方案设计提供资料。分室内和室外两部分进行。要求研究或编制方案设计提供资料。分室内和室外两部分进行。要求提交踏勘报告。提交踏勘报告。 初步设计勘察（初测）初步设计勘察（初测） 它是在设计任务书下达以后，初步设计开始之前，根据踏勘它是在设计任务书下达以后，初步设计开始之前，根据踏勘报告选择几个线路方案，加深勘察，为技术经济比较确定最优线报告选择几个线路

16、方案，加深勘察，为技术经济比较确定最优线路方案提供资料。初步选择首、末站和中间站站址，确定穿（跨）路方案提供资料。初步选择首、末站和中间站站址，确定穿（跨）越点。输油管道初步设计勘察可以不写专门的综合报告书，有关越点。输油管道初步设计勘察可以不写专门的综合报告书，有关内容可编在初步设计的总说明部分。内容可编在初步设计的总说明部分。2021-11-1316油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计施工图勘察（定测）施工图勘察（定测） 它是在初步设计批准后，施工图设计前进行。主要是根它是在初步设计批准后，施工图设计前进行。主要是根据批准的初步设

17、计和上级审批意见，对全线进行复查、修改、据批准的初步设计和上级审批意见，对全线进行复查、修改、定线和地形测量，并做工程地质和水文地质勘察，尤其要进定线和地形测量，并做工程地质和水文地质勘察，尤其要进行输油站和穿（跨）越点的地形测量和地质勘察，取得有关行输油站和穿（跨）越点的地形测量和地质勘察，取得有关资料，作为施工设计的依据。资料，作为施工设计的依据。 勘察之后应交付综合勘察报告，主要内容包括：带状地勘察之后应交付综合勘察报告，主要内容包括：带状地形图、管道及穿跨越点的纵断面图、大型油罐罐区工程地质形图、管道及穿跨越点的纵断面图、大型油罐罐区工程地质勘察报告以及输油站的地形图等。勘察报告以及输

18、油站的地形图等。2021-11-1317油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计带状地形图带状地形图2021-11-1318油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计u带状地带状地形图形图线路纵断面图线路纵断面图2021-11-1319油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计u1.2.4 设计阶段及主要内容设计阶段及主要内容可行性研究可行性研究 可行性研究是分析、评价各种建设方案和生产经营决策的一种可行性研究是分析、评价各种建设方

19、案和生产经营决策的一种科学方法。它要对新建、扩建项目的一些主要问题，如市场需要，科学方法。它要对新建、扩建项目的一些主要问题，如市场需要，资源条件，燃料、动力供应条件，建设规模，以及设备选型等，从资源条件，燃料、动力供应条件，建设规模，以及设备选型等，从技术、经济和工程等方面进行调查研究，分析比较，并对项目建成技术、经济和工程等方面进行调查研究，分析比较，并对项目建成后可能取得的技术经济效果进行预测。从而提出该项目可否建设和后可能取得的技术经济效果进行预测。从而提出该项目可否建设和如何进行建设的意见，为项目决策提供可靠的依据。如何进行建设的意见，为项目决策提供可靠的依据。 要求提交可行要求提交

20、可行性研究报告。性研究报告。 根据可行性研究报告及其审批意见编制设计任务书。设计任务根据可行性研究报告及其审批意见编制设计任务书。设计任务书是编制设计文件的主要依据。书是编制设计文件的主要依据。 2021-11-1320油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计初步设计初步设计 初步设计是在工程项目确立后，根据设计任务书的要求，初步设计是在工程项目确立后，根据设计任务书的要求，结合实际条件所做的工程具体实施方案。它是安排建设项目和结合实际条件所做的工程具体实施方案。它是安排建设项目和组织工程施工的主要依据。深度应满足项目投资包干、招标承组织

21、工程施工的主要依据。深度应满足项目投资包干、招标承包、材料与设备订货、土地征购和施工准备等要求，并能据以包、材料与设备订货、土地征购和施工准备等要求，并能据以编制施工图和总概算。编制施工图和总概算。 初步设计编制的总概算是控制工程项目总投资的主要依据。初步设计编制的总概算是控制工程项目总投资的主要依据。设计单位应严格保证设计质量，每项设计要作多方案比较，合设计单位应严格保证设计质量，每项设计要作多方案比较，合理地确定设计方案；设计必须有充分和准确可靠的基础资料。理地确定设计方案；设计必须有充分和准确可靠的基础资料。 2021-11-1321油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第一章第一章 输

22、油管道概况和勘察设计输油管道概况和勘察设计施工图设计施工图设计 根据批准的初步设计和主要设备订货情况即可进行施根据批准的初步设计和主要设备订货情况即可进行施工图设计。设计人员应根据初步设计及其审批意见所确定工图设计。设计人员应根据初步设计及其审批意见所确定的方案，利用勘察及调研所搜集的资料，遵照有关标准、的方案，利用勘察及调研所搜集的资料，遵照有关标准、规范，绘出正确、详细并符合规定的图纸，满足施工、非规范，绘出正确、详细并符合规定的图纸，满足施工、非标准设备制造的需要。标准设备制造的需要。2021-11-1322油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 输油管道设计与管理输油管道设计与管理第二章

23、第二章等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算第一部分第一部分2021-11-1323油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算n 工艺计算的任务：工艺计算的任务： 就是要妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能就是要妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应之间的平衡。量供应之间的平衡。n 工艺计算的内容：工艺计算的内容： 包括四大部分：水力计算、强度计算、包括四大部分：水力计算、强度计算、 热力计算、技术经济计算。热力计算、技术经济计算。2021-11-1324油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输

24、油管道的工艺计算什么是等温输送什么是等温输送 ？等温输送工艺计算要解决什么问题？等温输送工艺计算要解决什么问题？2021-11-1325油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算2.1 工艺计算所需原始资料（工艺计算所需原始资料（P45）（1）计算温度）计算温度 年平均温度年平均温度 t0cp（2）油品密度）油品密度 )(12101202010ttttcp)20(20tt2021-11-1326油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算(3) 油品的粘度油品的粘度 n 适用于轻质油的公式

25、适用于轻质油的公式 n 式中式中 运动粘度，运动粘度， 106m2/s （厘沱）；（厘沱）； T绝对温度，绝对温度，K； a，b常数，根据两个不同的温度下的粘度求得。常数，根据两个不同的温度下的粘度求得。)ln(11001ttttuTbalg)8 . 0lg(lg0()0u t tte2021-11-1327油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 （4）输量）输量 Q （5）管材的机械性质及主要设备的规格型号）管材的机械性质及主要设备的规格型号 指所选管材钢号的指所选管材钢号的强度极限强度极限和和屈服极限屈服极限，以进行强度计算和，以进行强度计算和校核，从而确定和校核管子的壁厚。校核，从而确定和

26、校核管子的壁厚。（6）技术经济指标）技术经济指标 输油管道的费用主要包括输油管道的费用主要包括投资投资K和和运行管理费用运行管理费用E。 运行管理费用决定了输油的成本：运行管理费用决定了输油的成本： hmGQCP/,84003smGQCP/,360084003第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算GLE元元/(/(吨吨. .公里公里) ) 2021-11-1328油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 （7）线路纵断面图）线路纵断面图 表示已选定的，经过实际测定的输油管路长表示已选定的，经过实际测定的输油管路长度与沿线高程按一定比例画在直角坐标系上的图度与沿线高程按一定比例画

27、在直角坐标系上的图形。形。纵断面图反映管道长度与沿线高程之间的一纵断面图反映管道长度与沿线高程之间的一一对应关系，其纵坐标表示输油管线各特征点的一对应关系，其纵坐标表示输油管线各特征点的高程，其横坐标为管路的实际长度。高程，其横坐标为管路的实际长度。 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算管段纵断面图管段纵断面图2021-11-1329油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算2.2 输油泵站的工作特性输油泵站的工作特性（P23） Hc=f（Q）2.2.1 离心输油泵的工作特性离心输油泵的工作特性（1）固定转速离心泵的工

28、作特性）固定转速离心泵的工作特性 在恒定转速下，泵的扬程与排量（在恒定转速下，泵的扬程与排量（HQ）的变）的变化关系称为泵的工作特性。另外，泵的工作特性还化关系称为泵的工作特性。另外，泵的工作特性还应包括功率与排量（应包括功率与排量（NQ）特性和效率与排量）特性和效率与排量（Q）特性。）特性。 2021-11-1330油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算 对固定转速的离心泵机组，可以由实测的几对固定转速的离心泵机组，可以由实测的几组扬程、排量数据，用最小二乘法回归泵机组的组扬程、排量数据，用最小二乘法回归泵机组的特性方程特性方程H=f

29、（Q）。）。 为便于长输管道的应用，可近似表示为为便于长输管道的应用，可近似表示为mbQaH22021-11-1331油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算(2)调速泵的工作特性调速泵的工作特性 根据离心泵的相似原理，转速变化后的泵特根据离心泵的相似原理，转速变化后的泵特性可用下式描述性可用下式描述 2021-11-1332油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算(3)叶轮直径变化后的泵特性叶轮直径变化后的泵特性 在一定转速下，采用不同直径的叶轮，可以得到不同的在一定转速下，采用不

30、同直径的叶轮，可以得到不同的泵特性。根据离心泵的切割定律，叶轮直径变化后的泵特性泵特性。根据离心泵的切割定律，叶轮直径变化后的泵特性可用下式表示可用下式表示 叶轮切割量不能太大。否则切割定律失效，切割效率明叶轮切割量不能太大。否则切割定律失效，切割效率明显下降。显下降。（P26，表，表21） 000HHQQDD343.65sn QnH2021-11-1333油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算(4)流体粘度对离心泵工作特性的影响流体粘度对离心泵工作特性的影响n 影响趋势影响趋势 v H Q N h(xu) n 换算准则和方法换算准则和

31、方法当运动粘度在当运动粘度在20106m2/s以内时，不需要换算以内时，不需要换算;当运动粘度大于当运动粘度大于20106m2/s时，泵的效率需要换算时，泵的效率需要换算;当运动粘度大于当运动粘度大于60106m2/s时，各项特性均需换算。时，各项特性均需换算。2021-11-1334油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算Pipeline transportation of oil and natural gas35油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算(5)离心泵的允许汽蚀余量（

32、离心泵的允许汽蚀余量（NPSHR, h(xu) ）n 汽蚀余量与吸上高度汽蚀余量与吸上高度n 油品蒸汽压的影响油品蒸汽压的影响 试验表明，离心泵所要求的允许汽蚀余量，不仅决定于试验表明，离心泵所要求的允许汽蚀余量，不仅决定于泵的结构特征，还和所输液体的组成及热力学性质密切相关。泵的结构特征，还和所输液体的组成及热力学性质密切相关。对同一结构的泵，所输液体的蒸气压愈高，泵所要求的允许对同一结构的泵，所输液体的蒸气压愈高，泵所要求的允许汽蚀余量愈低。汽蚀余量愈低。 Pipeline transportation of oil and natural gas36油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第

33、二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算2.2.2 泵站的工作特性泵站的工作特性泵站的工作特性泵站的工作特性 由多台泵机组共同工作的泵站，其工作特性由多台泵机组共同工作的泵站，其工作特性根据机组的组合情况，由各台泵机组的工作特性曲线并联或串联根据机组的组合情况，由各台泵机组的工作特性曲线并联或串联相加而得。相加而得。并联机组并联机组：由并联泵机组特性并联相加，即同一扬程下，流量相由并联泵机组特性并联相加，即同一扬程下，流量相加而得出泵站的特性曲线。加而得出泵站的特性曲线。串联机组串联机组：同一流量下各串联机组扬程相加得到泵站特性。同一流量下各串联机组扬程相加得到泵站特性。既串联

34、又并联既串联又并联：同样根据上述的串并联的方法组合相加而得到泵同样根据上述的串并联的方法组合相加而得到泵站的特性曲线。站的特性曲线。Pipeline transportation of oil and natural gas37油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算Pipeline transportation of oil and natural gas38油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算泵站的工作特性方程泵站的工作特性方程串联串联： 如果如果Ns台相同型号的泵串联台相同型号

35、的泵串联:并联并联：如果如果NP台相同型号的泵并联台相同型号的泵并联PPNiiiiNiiicHQHQ11ssNiiiNiicHH11Pipeline transportation of oil and natural gas39油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算2.3 输油管道的压能损失输油管道的压能损失（管道的工作特性）（管道的工作特性） 压力能的消耗包括两部分压力能的消耗包括两部分:克服地形高差所需的位能克服地形高差所需的位能克服摩阻损失克服摩阻损失2.3.1 摩阻损失摩阻损失 摩阻损失包括两部分，摩阻损失包括两部分，一是一是油流

36、通过直管段所产生的摩油流通过直管段所产生的摩阻损失阻损失hl，简称沿程摩阻；简称沿程摩阻；二是二是油流通过各种阀件、管件所油流通过各种阀件、管件所产生的摩阻损失，简称局部摩阻产生的摩阻损失，简称局部摩阻 。hhhhlPipeline transportation of oil and natural gas40油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算n 沿程摩阻沿程摩阻 达西公式达西公式: 雷诺数：雷诺数： 相对相对当量粗糙度：当量粗糙度： e管壁的绝对当量粗糙度管壁的绝对当量粗糙度 （1）绝对当量粗糙度）绝对当量粗糙度 指管内壁凸起高度的

37、统计平均值。指管内壁凸起高度的统计平均值。 )(Re,fPipeline transportation of oil and natural gas41油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算42油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算（2）不同流态区水力摩阻系数的计算）不同流态区水力摩阻系数的计算(P34, 表表2-2)2)lg274. 1 (1粗糙区粗糙区2ReRe 43油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算几点说明几点说明

38、：1）管内壁绝对（当量）粗糙度）管内壁绝对（当量）粗糙度e 无缝钢管无缝钢管 e= 0.06mm； 螺旋缝钢管螺旋缝钢管 DN250DN350： e= 0.125mm， DN400以上：以上： e= 0.10mm。 直缝钢管直缝钢管 e=0.054mm。2）临界雷诺数临界雷诺数 Re1 由光滑区向混合区过渡的临界雷诺数；由光滑区向混合区过渡的临界雷诺数； Re2 由混合区向粗糙区过渡的临界雷诺数。由混合区向粗糙区过渡的临界雷诺数。3）当）当2000Re3000 时，按水力光滑区计算时，按水力光滑区计算44油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工

39、艺计算（3）沿程摩阻公式分析）沿程摩阻公式分析 列宾宗公式列宾宗公式 代入达西公式得代入达西公式得 其中其中mARePipeline transportation of oil and natural gas45油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算 不同流态的不同流态的A、m、 （临界雷诺数近期计算公式） Pipeline transportation of oil and natural gas46油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算 摩阻公式分析：摩阻公式分析：哪个参数影响最

40、大？哪个参数影响最大？Pipeline transportation of oil and natural gas47油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算 热原油管道上最常见的流态是水力光热原油管道上最常见的流态是水力光滑区；轻质油管道也多在水力光滑区；输滑区；轻质油管道也多在水力光滑区；输送低粘油品的较小直径管道可能进入混合送低粘油品的较小直径管道可能进入混合摩擦区；热重油管道则以层流的情况居多。摩擦区；热重油管道则以层流的情况居多。Pipeline transportation of oil and natural gas48油气管

41、道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算n局部摩阻局部摩阻（1）计算公式）计算公式 式中式中管件或阀件的局部阻力系数；管件或阀件的局部阻力系数； V流速，一般取阀件下游管内的平均流速。流速，一般取阀件下游管内的平均流速。 管路系统中某些设备（如流量计、加热炉、换热器等）管路系统中某些设备（如流量计、加热炉、换热器等）可视为局都阻力源。可视为局都阻力源。（2）长输管道的站场（泵站、计量站、清管站或加热站等）长输管道的站场（泵站、计量站、清管站或加热站等）相对于整个管道系统也可视为局部阻力。相对于整个管道系统也可视为局部阻力。由于站场局部阻力由于站场

42、局部阻力相对于沿程摩阻较小，工艺计算时可以取一定值。相对于沿程摩阻较小，工艺计算时可以取一定值。242282QgdgVhmhPipeline transportation of oil and natural gas49油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算n 管道的压降计算管道的压降计算 对管内径对管内径d和管长和管长L一定的某管道，当输送一定量的某油一定的某管道，当输送一定量的某油品时，由起点至终点的总压降品时，由起点至终点的总压降H可计算如下可计算如下2.3.2 管道的工作特性管道的工作特性 系指管径、管长一定的某管道，输送性质一定

43、的某种油品时，系指管径、管长一定的某管道，输送性质一定的某种油品时，管道压降管道压降H随流量随流量Q变化的关系。变化的关系。 其数学关系式为：其数学关系式为： Pipeline transportation of oil and natural gas50油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算管道的工作特性曲线管道的工作特性曲线 一条管道（一条管道（d、L、Z 一一定），输送一种油品（定），输送一种油品（一定）时，有一条一定的一定）时，有一条一定的特性曲线。当特性曲线。当d、L、和和中有一参数发生变化时，中有一参数发生变化时，就有另一条特

44、性曲线。就有另一条特性曲线。摩阻损失越大，曲线越陡。摩阻损失越大，曲线越陡。图图2-8 管道工作特性曲线管道工作特性曲线Pipeline transportation of oil and natural gas51油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算 串连、并联管路的特性曲线串连、并联管路的特性曲线 串联管道特性曲线串联管道特性曲线并联管道特性曲线并联管道特性曲线Pipeline transportation of oil and natural gas52油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输

45、油管道的工艺计算2.3.3 水力坡降和水力坡降线水力坡降和水力坡降线 定义：定义：单位长度管道的摩阻损失单位长度管道的摩阻损失 管道全线压头损失可表示为管道全线压头损失可表示为令：令： 式中式中 f 单位流量下，单位管道长度上的摩阻损失单位流量下，单位管道长度上的摩阻损失。 全线压头损失为全线压头损失为 mmdf5Pipeline transportation of oil and natural gas53油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川（1）副管的水力坡降）副管的水力坡降 副管段：副管段： 前后主管段：前后主管段： 第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算21QQQm

46、mfddQQ2512mfQQii21mfQQQii2121mmmffddii2251mmfddQQ2512mmfQQQQQii21221211mmmffddii2251iifmmmfdd22511Pipeline transportation of oil and natural gas54油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川（1）副管的水力坡降）副管的水力坡降 如果如果 df=d，则，则第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算iifmmmfdd22511mfii22Pipeline transportation of oil and natural gas55油气管道输送油

47、气管道输送梁光川梁光川（2）变径管的水力坡降）变径管的水力坡降 设变径管的水力坡降为设变径管的水力坡降为 i0，则有则有 若主管和变径管流态相同，则若主管和变径管流态相同，则 同样可写成同样可写成第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算Pipeline transportation of oil and natural gas56油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川第二章第二章 等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算（3）水力坡降线水力坡降线 (P46) 在纵断面图上，管道的水力坡降线是管内流体的能量在纵断面图上，管道的水力坡降线是管内流体的能量压头（忽略动能压头）沿管道长度的变化曲线。压头（忽略动能压头）沿管道长度的变化曲线。 等温输油管道的水力坡降线是斜率为等温输油管道的水力坡降线是斜率为(-i)的直线。的直线。如果影响水力坡降的因素（流量、粘度、管径）之一发生变化，水力坡降线的斜率就会改变，但仍为直线。 怎么作水力坡降线？怎么作水力坡降线？ 副管与变径管的水力坡降线)(1ZZixhxx)(1ZZixHhHHxxxPipeline transportation of oil and natural gas57油气管道输送油气管道输送梁光川梁光川水力坡降线的意义与作法水力坡降线的意义与作法mC