输油管道设计与管理PPT课件

1、1、输油管道的发展历史1879年，在美国的宾夕法尼亚铺设了一条口径为150mm，长为17.4km的输油管道。 1886年，美国又铺设了一条口径为200mm，长为139km的输油管道。 管道工业有着悠久的历史。中国是最早使用管道输送流体的国家。早在公元前的秦汉时代，就有人用打通了节的竹子连接起来输送卤水，随后又用于输送天然气。现代管道始于19世纪中叶，1859年，美国宾夕法尼亚打出了第一口油井，所生产的原油起初用马车拉运，从而导致了严重的交通拥挤。直到1865年，才建造了第一条用于输送原油的管道。直径为50mm，长为10km，输量为2.8 m3/h,用往复泵驱动。 第1页/共95页 1920年前

2、，管道均采用丝扣连接，因此管径较小。1920年，在管道铺设中开始采用气焊，随后又被电焊所取代。金属焊接工艺的发展和完善促进了大口径、长距离管道的发展，同时也促进了新管材的使用。但真正具有现代规模的长输管道始于第二次世界大战。当时由于战争的需要，美国急需将西南部油田生产的油运往东海岸，但由于战争，海上运输常常被封锁而中断，这就促使美国铺设了两条输油管道。一条是原油管道，口径为600mm，长度为2158km，输量为47700m3/d(1500万吨/年)，由德克萨斯到宾夕法尼亚。另一条为成品油管道，口径为500mm，包括支线全长为2745km，输量为3760m3/d(1300万吨/年)，由德克萨斯到

3、新泽西，同时还铺设了一条输气管道，口径为600mm，长为2035km，由西南部到东海岸。第2页/共95页从60年代起，输油管道向大口径、长距离的方向发展，并出现许多跨国管线。较著名的有： 1964年，原苏联建成了苏联东欧的“友谊”输油管道，口径为1020mm,长为5500km。 1977年，建成了第二条年，建成了第二条“友谊友谊”输油管道，在原苏联境内与输油管道，在原苏联境内与第一条管线平行，口径为第一条管线平行，口径为1220mm,长为长为4412km,经波兰至东经波兰至东德。两条管线的输量约为德。两条管线的输量约为1亿吨亿吨/年。年。 1977年，美国建成了世界上第一条伸入北极的横贯阿拉斯

4、加管道,口径为1220mm，全长为1287km，其中900km管道采用架空保温铺设。年输量约为1.2亿m3，不设加热站，流速达3m/s，靠摩擦热保持油温不低于60，投资77亿美元。 第3页/共95页1988年，美国建成了从西部圣巴巴拉至休斯顿的原油管道，管径762mm,总长2731km，年输油能力约为1600万吨。同时，成品油管道也获得了迅速发展。典型的是美国的科罗尼尔成品油管道系统。干线口径为750、800、900、1000mm,总长为8413km,输油能力为1.4亿吨/年。 第4页/共95页2、长输管道的发展趋势 (1) 高压力、大口径的大型输油管道 (2) 采用高强度、高韧性、可焊性良好

5、的管材 (4) 采用先进的输油工艺和技术 (3) 采用新型、高效、露天设备 a. 设计方面，采用航空选线. b.采用密闭输送工艺流程，减少油气损耗和 压 能损耗。 c.采用计算机自控、遥控技术。 d.用化学药剂（减阻剂、降凝剂）降低能耗。 第5页/共95页 3、管道运输的特点 运量大，基建费用低（与铁路相比） 。 管输适于大量、单向、定点的运输，不如铁路、公路运管输适于大量、单向、定点的运输，不如铁路、公路运输灵活。输灵活。 占地少，受地形限制少。 运价低，耗能少。 便于管理，易于实现集中控制，劳动生产率高。 受外界限制少，可长期稳定连续运行，对环境 的污染小。输油管道概况输油管道概况一条72

6、0管线的输量约等于一条单线铁路的运量，但造价不如铁路的1/2。管线埋于地下，基本不受恶劣气候的影响，油气污染和噪声污染都比铁路小得多。原苏联管线运价约为铁路的1/2，美国约为铁路的1/7-1/10 ，我国目前基本与铁路持平。管线埋于地下，地面仍可耕种。铁路的坡度一般不能超过30度，而管线不受坡度的限制，有利于翻山越岭，取捷径，起终点相同的两地间，管线的长度一般要比铁路短30%。第6页/共95页4、我国输油管道概况 1958年以前，我国输油管道还是一个空白。1958年，我国修建了第一条长输管道：克拉玛依独山子原油管道。随着我国石油工业的发展，20世纪70年代开始兴建大型输油管道，我国管道工业进入

7、第一个发展高潮,建设的管道主要是原油管道。到目前为止,我国铺设的百公里以上的原油长输管道40余条,管径为159720,形成了具有一定规模的原油管网(见全国油气管线分布图)。第7页/共95页我国管道工业继第一个发展高潮之后，于20世纪90年代中期逐渐进入第二个发展高潮，而且目前已经处在发展高潮之中。此次发展高潮以天然气管道和成品油管道建设为主。近几年来，我国已经建成的或正在兴建中的管道有，西气东输管道、涩北西宁兰州天然气管道、兰州成都重庆成品油管道、茂名至昆明成品油管道、忠县至武汉天然气管道、宁波上海南京进口原油管道、环珠江三角洲液化天然气管道、镇海至萧山成品油管道，以及平湖至上海的海底天然气管

8、道等。正准备兴建的管道还有中俄天然气管道、中俄原油管道，远景规划可能还有吐库曼斯坦至中国的天然气管道、西西伯利亚至中国天然气管道，以及苏里格气田的外输管道等。第8页/共95页返回返回阿尔善-赛汉塔拉原油管道在东北和华北地区，先后建成了庆铁线、铁大线、铁秦线、秦京线、铁扶线、抚鞍线和任京线，形成了规模较大的东北管网，担负了大庆油田、辽河油田、华北油田的原油外输任务。在华东华北地区，先后建成了鲁宁线、濮临线、沧临线、中洛线、东临线、东黄线、东黄复线、东辛线、临济线，形成了规模较大的华东原油管网，担负了胜利油田、中原油田的原油外输任务。另外，已经停止运行的任沧线实际上已将东北和华东两大管网连为一体。

9、在华中地区，魏荆线担负了河南油田的原油外输任务。在华南地区，湛茂线担负了茂名石化的供油任务。在内蒙境内阿赛线担负了二连油田的原油外输任务。在西北地区，克独线、克乌线担负了克拉玛依油田的原油外输任务；花格线担负了青海油田的原油外输任务；马惠宁线、靖咸线担负了长庆油田的原油外输任务；库鄯线担负了塔里木油田的原油外输任务。四川油田管网马惠宁线花格线魏荆线第9页/共95页二、二、 输油泵站的工作特性输油泵站的工作特性 1、长输管道的泵机组类型 输油泵站的作用:由于离心泵具有排量大、扬程高、效率高、流量调节方便、运行可靠等优点，在长输管道上得到广泛应用。 不断向油流提供一定的压力能，以便其能继续流动。第

10、10页/共95页 长距离输油管道均采用离心泵，很少使用其他类型的泵。 离心泵的型式有两种： 多级（高压）泵:排量较小,又称为并联泵； 单级（低压）泵:排量大，扬程低，又称为串联泵。 (1) 长输管道用泵长输管道用泵 一般来说，输油泵站上均采用单一的并联泵或串联泵，很少串并联泵混合使用，有时可能在大功率并联泵或串联泵前串联低扬程大排量的给油泵，以提高主泵的进泵压力。 串联泵具有排量大、扬程低、效率高的特点。我国试制的KS型串联泵比并联泵效率高10%左右，而国外生产的串联泵比国内多数管道采用的并联泵效率高出18%左右。第11页/共95页 长距离输油管道是耗能大户，而等温输油管道的耗能设备主要是输油

11、主泵，因此提高输油主泵的效率是提高等温输油管道经济效益的主要途径。如果将我国目前输油管道的输油主泵效率由70%左右提高85%左右，输油电耗将减少20%以上。因此，在成品油管道的日常管理中，加强对输油主泵的维修保养，使其始终处于高效状态，对提高输油管道的经济效益非常重要。第12页/共95页(2) 原动机原动机 电动机电动机 柴油机柴油机 燃气轮机燃气轮机 输油泵的原动机应根据泵的性能参数、原动机的特点、能源供应情况、管道自控及调节方式等因素决定。分为 ：电动机具有体积小、重量轻、噪音低、运行平稳可靠、便于实现自动控制等优点，对于电力供应充足的地区一般均采用电动机作为的原动机。其缺点是调速困难，需

12、要专门的调速装置。但对于电网覆盖不到的地区，是否采用电动机要进行经济比较。如果需要架设长距离输电线路，采用电动机是不合适的。与电动机相比，柴油机有许多不足之处：体积大、噪音大、运行管理不方便、易损件多、维修工作量大、需要解决燃料供应问题。其优点是可调速。对于未被电网覆盖或电力供应不足的地区，采用柴油机可能更为经济。燃气轮机单位功率的重量和体积都比柴油机小得多，可以用油品和天然气作燃料，不用冷却水，便于自动控制，运行安全可靠，功率大，转速可调。一些退役的航空发动机经改型后可用于驱动离心泵。对于偏远地区的大型油气管线，采用燃气轮机可能是比较好地选择。如前面提到的横贯阿拉斯加管线采用的就是改型后的航

13、空燃气轮机。第13页/共95页2、离心泵的工作特性 对于电动离心泵机组，目前原动机普遍采用异步电动机，转速为常数。因此H=f(q)，扬程是流量的单值函数，一般可用二次抛物线方程H=a-bq2表示。 对于长输管道，常采用H=a-bq2-m的形式，其中a、b为常数，可根据泵特性数据由最小二乘法求得；m与流态有关;q为单泵排量。采用上式描述泵特性，与实测值的最大偏差 2%。第14页/共95页3、改变泵特性的方法、改变泵特性的方法 改变泵特性的方法主要有： (1) 切削叶轮 mmqDDbDDaH 2020a,b与叶轮直径与叶轮直径D0 对应的泵特性方程中对应的泵特性方程中的两个常系数的两个常系数mm,

14、0变化前后的叶轮直径变化前后的叶轮直径、式中：式中：DD第15页/共95页(2) 改变泵的转速 mmqnnbnnaH 2020n调速后泵的转速，r/min n0调速前泵的转速，r/mina,b与转速与转速n0 对应的泵特性方程中的两个对应的泵特性方程中的两个常系数常系数式中：第16页/共95页4、输油泵站的工作特性 输油泵站的工作特性可用H=f(Q)表示 输油泵的基本组合方式一般有两种：串联和并联 (1) 并联泵站的工作特性并联泵站的工作特性QHc q2 q1第17页/共95页并联泵站的特点 ：泵站的流量等于正在运行的输油泵的流量之和，每台泵的扬程均等于泵站的扬程。即： mmcbqaBQAH

15、22 qQ第18页/共95页设有n1台型号相同的泵并联，即 1/nQq mmmcQnbanQbaH 22121 A=a bnBm 211注意 ：泵并联运行时，在改变运行的泵机组数时，要防止电机过载。则：第19页/共95页例如两台泵并联时，若一台泵停运，由特性曲线知，单泵的排量qQ/2，排量增加，功率上升，电机有可能过载。H管路单泵并联QqQ/2第20页/共95页(2) 串联泵站的工作特性串联泵站的工作特性 Q Hc q2,H2 q1,H1第21页/共95页 各泵流量相等，各泵流量相等，q=Q icHH设有n2台型号相同的泵串联，则： mcbQnanHnH 2222bnBanA22 ， 泵站扬程

16、等于各泵扬程之和：特点：第22页/共95页(3) 串、并联泵机组数的确定串、并联泵机组数的确定 选择泵机组数的原则主要有四条： 满足输量要求；充分利用管路的承压能力；泵在高效区工作；泵的台数符合规范要求（不超过四台）。第23页/共95页 并联泵机组数的确定并联泵机组数的确定qQn 其中 :Q为任务输量， q为单泵的额定排量 显然 不一定是整数 ，只能取与之相近的整数，这就是泵机组数的化整问题。 n如果管线的发展趋势是输量增加，则应向大化，否则向小化。一般情况下要向大化。 由此可见并联泵的台数主要根据输量确定，而泵的级数（扬程）则要根据管路的允许工作压力确定。另外根据规范规定，泵站至少设一台备用

17、泵。 第24页/共95页串联泵串联泵 HHn 其中：H 为管路的许用强度（允许承压能力） H 为单泵的额定扬程。 一般来说，串联泵的应向小化，如果向大化，则排出压力可能超过管子的许用强度，是很危险的。而且向大化后，泵站数将减少，开泵方案少，操作不灵活。串联泵的额定排量根据管线任务输量确定。第25页/共95页(4) 串、并联组合形式的确定串、并联组合形式的确定 从管特性和地形方面考虑，串联泵更适合于地形平坦的地从管特性和地形方面考虑，串联泵更适合于地形平坦的地区和下坡段，这种情况下管路特性较陡，所以也可以说串区和下坡段，这种情况下管路特性较陡，所以也可以说串联泵更适合于管路特性较陡的情况。这一点

18、可以用如图所联泵更适合于管路特性较陡的情况。这一点可以用如图所示的特性曲线解释。示的特性曲线解释。 从经济方面考虑，串联效率较高，比较经济。我国并联泵从经济方面考虑，串联效率较高，比较经济。我国并联泵的效率一般只有的效率一般只有70%左右，而串联泵的效率可达左右，而串联泵的效率可达90%。串。串联泵的特点是：扬程低、排量大、叶轮直径小、流通面积联泵的特点是：扬程低、排量大、叶轮直径小、流通面积大，故泵损失小，效率高。大，故泵损失小，效率高。第26页/共95页 Q1 Q2ABC h1h2并联串联并联单泵串联单泵HQ平坦地区或下坡段串联泵与并联泵的比较第27页/共95页 如图所示，正常运行时，串、

19、并联泵均需两台泵工作，工作点为A ，流量为Q1。当需将输量降为Q2=1/2Q1时，串、并联泵均只开一台泵即可。工作点分别为B、C。串联泵的节流损失为 ，并联泵的节流损失为 ，显然 ，因此采用串联泵较经济，可适应输量的较大变化。1h 2h 12hh 第28页/共95页 并联泵更适合于地形比较陡、高差比较大的爬坡地区，此时站间管道较短，管路特性较平，泵所提供的能量主要用于克服很大的位差静压头。 第29页/共95页 Q2 Q1ABC h1 h2并联串联并联单泵串联单泵HQ上坡段串联泵与并联泵的比较第30页/共95页如图所示，正常运行时两台泵运行，输量为Q1，当输量需降为Q2=1/2Q1时，并联泵只开

20、一台泵即可，节流损失为 ，而串联泵仍需开两台泵，节流损失为 ，显然 。因此，对于管路特性较平（地形较陡）的情况，并联泵更能适应流量的较大变化。1h 2h 12hh 第31页/共95页 串联泵便于实现自动控制和优化运行。 目前国内管线使用的基本上都是并联泵组合形式，而我国大部分管线处于平原地带，高差很小，因而造成节流损失大，调节困难，不易实现密封输送。因此，东部管线改造的一个重要任务是并联泵改串联泵，进而改旁接油罐流程为密闭流程，实行优化运行。 A、不存在超载问题B、调节方便C、流程简单D、调节方案多第32页/共95页1、管路的压降计算根据流体力学理论，输油管道的总压降可表示为： QjLzzhh

21、H 其中：hL为沿程摩阻 h为局部摩阻 (zj-zQ) 为计算高程差 三、输油管道的压能损失三、输油管道的压能损失第33页/共95页2、水力摩阻系数的计算 计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失 hL 。达西公式 ：gVDLhL22 对于一条给定的长输管道，L和D都是已知的，输量（或流速）也是已知的，现在的问题就是如何计算水力摩阻系数 。 第34页/共95页根据流体力学理论 Def，Re 其中：e为管壁的绝对粗糙度，D为管道内径。 是Re和e/D 的二元函数，具体的函 数关系视流态而定。在解决工程实际问题时，为了安全，一般尽量避开过渡区，因该区的流态不稳定。实在无法避开时，该区的按紊流光

22、滑区计算。 流态：分为层流和紊流，中间还存在一个过滤区。第35页/共95页(1) 流态划分和输油管道的常见流态流态划分和输油管道的常见流态 层流：层流：Re2000 过渡流：过渡流：2000Re3000 紊流光滑区：紊流光滑区：3000Re Re1 （简称光滑区）（简称光滑区） 紊流混合摩擦区：紊流混合摩擦区：Re1Re Re2 （简称粗糙区）（简称粗糙区）我国输油管道工程设计规范规定的流态划分标准是：第36页/共95页其中：输油管道中所遇到的流态一般为： 热含蜡原油管道：水力光滑区 小口径轻质成品油管道：混合摩擦区 高粘原油和燃料油管道：层流区 长输管道一般很少工作在粗糙区。7817 .59

23、Re lg765665Re2 De2 第37页/共95页(2) 管壁粗糙度的确定管壁粗糙度的确定 管壁粗糙度 ：相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或2e/D)。 绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。紊流各区分界雷诺数Re1、Re2及水力摩阻系数都与管壁粗糙度有关。我国输油管道工程设计规范中规定的各种管子的绝对粗糙度如下： 无缝钢管：0.06mm直缝钢管：0.054mm 螺旋焊缝钢管：DN=250350时取0.125mm DN400时取0.1mm第38页/共95页(4) 水力摩阻系数的计算水力摩阻系数的计算 我国常用的各区水力摩阻系数的计

24、算公式见下表。 流态流态 划分范围划分范围 f(Re,) 层流层流 Re2000 =64/Re紊紊流流水力光滑区水力光滑区 3000ReRe1=混合摩擦区混合摩擦区 ReRe2=7/87 .597/85 .59 lg765665 51.2Relg21 25. 0Re3164. 0 时时当当510Re 11. 14 . 7Re8 . 6lg8 . 11 lg274. 11 第39页/共95页3、流量压降综合计算公式列宾宗公式 (1) 列宾宗公式列宾宗公式 LDQvhmmmL 52 mARe DQ4Re 24DQV 代入达西公式、和把令gAmm 248 LDQgAhmmmmmL 52248 整理得

25、即得到列宾宗公式：第40页/共95页 627. 0lg127. 010 de 流态流态Am 层流层流 64 1 4.15紊紊流流水力光滑区水力光滑区 0.3164 0.25 0.0246混合摩擦区混合摩擦区 0.123 0.0802A粗糙区粗糙区00.0826不同流态下的A、m、值第41页/共95页4、管路的水力坡降 定义：管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。用 i 表示： mmmDQi 52 gVDi212 或单位输量的水力坡降单位输量的水力坡降: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。mmDvf 5 mfQi 2Q=1时的水力坡降，即单位流量下，单位管道长度上的摩时

26、的水力坡降，即单位流量下，单位管道长度上的摩阻损失，用阻损失，用f表示表示第42页/共95页5、管路工作特性 定义： 已定管路（D , L , Z 一定）输送某种已定粘度油品时，管路所需压头（即压头损失）和流量的关系（H-Q关系）称为管路工作特性。ZhDLQHmmm 52/ZhfLQm 2第43页/共95页ZHQ层 流区过 渡区紊流区QLJ输油管道的工作特性曲线第44页/共95页6、离心泵与管路的联合工作 泵站与管路的工作点的方法有两种，即图解法和解析法。 AHHAQAQ管路特性曲线泵站特性曲线图解法：下面重点讨论解析法。第45页/共95页(1) (1) 一个泵站的管道 1122)(121ZZ

27、hhHHLccs 由断面1-11-1到2-22-2列能量方程有：式中：HS1泵的吸入压力为常数。HC 泵站扬程 hc 站内损失 hL 沿程摩阻 Z2-Z1起终点计算高差 第46页/共95页即： ZfLQhBQAHmcms 221mcsfLBhZAHQ 21mcBQAH 2第47页/共95页(2) 多泵站与管路的联合工作 旁接油罐输油方式（也叫开式流程）旁接油罐输油方式（也叫开式流程） Q1 Q2优点安全可靠，水击危害小，对自动化水平要求不高。缺点 流程和设备复杂，固定资产投资大油气损耗严重 全线难以在最优工况下运行，能量浪费大 第48页/共95页工作特点每个泵站与其相应的站间管路各自构成独立的

28、水力系统 上下站输量可以不等（由旁接罐调节） 各站的进出站压力没有直接联系 站间输量的求法与一个泵站的管道相同 mjjjcjsjjfLBZhAHQ 2Lj、Zj第 j 站至第 j 1 站间的计算长度和计算高差Aj、Bj第 j 站的站特性方程的系数式中：第49页/共95页 密闭输油方式（也叫泵到泵流程）密闭输油方式（也叫泵到泵流程） QQ优点 全线密闭，中间站不存在蒸发损耗；全线密闭，中间站不存在蒸发损耗； 流程简单，固定资产投资小； 可全部利用上站剩余压头，便于实现优化运行。 缺点：要求自动化水平高，要有可靠的自动保护系统。第50页/共95页工作特点 全线为一个统一的水力系统，全线各站流量相同

29、； 输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定； 设全线有n个泵站，各站特性相同，则输量为：mJcsfLnBnhZHnAQ 21式中： LJ为管道计算长度 Z为管道计算高程差 第51页/共95页当各站特性不同时，输量计算公式为：mJnjjcsnjjfLBnhZHAQ 2111Aj、Bj为第j座泵站特性方程中的两个系数。第52页/共95页各站进、出站压力相互影响 首站： constHs 1ccsdhHHH 111第二站：由站间能量平衡方程 :12121dsmHHZQfL 12112ZQfLHHmds ccsdhHHH 222第53页/共95页第 j 站： jmjsjdjZQfLHH 21ccjdjs

30、jhHHH 式中： Lj-1为第 j -1 站到第 j 站的管道长度， Zj-1为第 j 站与第 j -1站的高程差 1211 jmjdjsjZQfLHH第54页/共95页 7、翻越点和计算长度 HHfFLf第55页/共95页(1) 翻越点的定义翻越点的定义 如果使一定数量的液体通过线路上的某高点所需的压头比输送到终点所需的压头大，且在所有高点中该高点所需的压头最大，那么此高点就称为翻越点。 根据该定义有：QzQFFfZZiLZZiLHH 0)()( FzFLLiZZ上式表明，输量为 Q 的液体从翻越点自流到终点还有能量富裕。第56页/共95页由此可给出翻越点的另一个定义：如果一定输量的液体从

31、某高点自流到终点还有能量富如果一定输量的液体从某高点自流到终点还有能量富裕，且在所有的高点中该高点的富裕能量最大，则该裕，且在所有的高点中该高点的富裕能量最大，则该高点叫做翻越点。高点叫做翻越点。(2) 翻越点的确定翻越点的确定 翻越点的确定可用图解法和解析法。 图解法图解法 在管道纵断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点即为翻越点。 第57页/共95页 FLf i由图可知：水力坡降线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。第58页/共95页 解解 析析 法法 在线路

32、上选若干个高点进行计算，一般选最高点及最高点在线路上选若干个高点进行计算，一般选最高点及最高点之后的高点进行计算。计算方法有两种：之后的高点进行计算。计算方法有两种：A、计算从起点到高点、计算从起点到高点 j 所需的总压头所需的总压头Hj , 并与从起点到并与从起点到终点所需的总压头终点所需的总压头H比较，如果有若干个高点的比较，如果有若干个高点的Hj 都都大于大于H，则，则Hj 最大者为翻越点。若所有的最大者为翻越点。若所有的Hj 都小于都小于H，则不存在翻越点。则不存在翻越点。QjjjZZiLH QzZZiLH 式中：Lj、Zj 分别为高点 j 的里程和高程。 第59页/共95页B、计算计

33、算 )()(jZjjLLiZZH 如果有若干个点的 Hj 均大于零，则其中最大者为翻越点。若所有点的 Hj 均小于零，则不存在翻越点。管线设计和运行时，无论是旁接油罐流程还是密闭流程，翻越点均只有一个，且确定方法相同。但翻越点会随水力坡降的变化而变化。第60页/共95页(3) 翻越点后的流动状态翻越点后的流动状态 管道上存在翻越点时，翻越点后的管内液流将有剩余能量。如果不采用措施利用和消耗这部分能量，翻越点后管内将出现不满流。不满流的存在将使管道出现两相流动，而且当流速突然变化时会增大水击压力。对于顺序输送的管道还会增大混油。措施 ：1.在翻越点后采用小管径：使流速增大，这可在翻越点后采用小管

34、径：使流速增大，这可能会产生静电危害，且对清管不利。能会产生静电危害，且对清管不利。 2.在中途或终点设减压站节流。第61页/共95页(4) 计算长度计算长度 管道起点与翻越点之间的距离称为管道的计算长度 管道上存在翻越点时，管线所需的总压头不能按线路起、终点计算，而应按起点与翻越点计算。 不存在翻越点时，管线计算长度等于管线全长。 )(QZZZiLH 存在翻越点时，计算长度为起点到翻越点的距离，计存在翻越点时，计算长度为起点到翻越点的距离，计算高差为翻越点高程与起点高程之差算高差为翻越点高程与起点高程之差 )(QfffZZiLHH 第62页/共95页例题：某3257的等温输油管，原设计为一个

35、泵站。管路纵断面数据见下表。全线设有两座泵站，以“从泵到泵”方式工作。试计算该管线的输量为多少？ 已知：全线为水力光滑区，油品计算粘度=4.210-6m2/s，首站泵站特性方程：H370.5-3055Q1.75中间站泵站特性方程：H516.7-4250Q1.75 （Q：m3/s）首站进站压力：s120米油柱，站内局部阻力忽略不计。 测点测点 12345里程里程(km) 026556476.4高程高程(m) 0839412264.2第63页/共95页解：方法一：根据纵断面数据，只有64km处可能为翻越点，为此，分别按64km和终点分别计算输量，其中最小者即为管道应达到的输量。 单位输量的水力坡降

36、： 2858. 0311. 0102 . 40246. 075. 425. 06 f按里程64km处计算输量： /hm6.491/sm1365.01000642858.042503055)0122(207.5165.3703375.11 Q第64页/共95页按终点计算输量：/hm4 .475/sm1321. 010004 .762858. 042503055)02 .64(207 .5165 .3703375. 12 Q12QQ ，故64km处不是翻越点，管道输量为475.4m3/h。 方法二：方法二：先按终点计算输量，然后计算该输量下的水力坡降，先按终点计算输量，然后计算该输量下的水力坡降，

37、然后分别计算该输量下从起点到然后分别计算该输量下从起点到64km处和到终点的总压降，处和到终点的总压降，判断翻越点，然后计算管道所达到的输量。判断翻越点，然后计算管道所达到的输量。 第65页/共95页单位输量的水力坡降： 2858. 0311. 0102 . 40246. 075. 425. 06 f按终点计算输量：/hm4 .475/sm1321. 010004 .762858. 042503055)02 .64(207 .5165 .3703375. 10 Q水力坡降： 00827.01321.02858.075.175.1 fQi从起点到64km处的总压降：3 .651012210006

38、400827. 01 H第66页/共95页从起点到终点的总压降：0 .69602 .6410004 .7600827. 02 H21HH 故64km处不是翻越点，线路上不存在翻越点，Q0=475.4m3/h即为管道的输量。 第67页/共95页四、等温输油管道运行工况分析与调节四、等温输油管道运行工况分析与调节1、工况变化原因及运行工况分析方法 “从泵到泵”运行的等温输油管道，有许多因素可以引起运行工况的变化，可将其分为正常工况变化和事故工况变化。 (1) 正常工况变化正常工况变化 季节变化、油品性质变化引起的全线工况变化，如油季节变化、油品性质变化引起的全线工况变化，如油品的品的、变化；变化；

39、 由于供销的需要，有计划地调整输量、间歇分油或收由于供销的需要，有计划地调整输量、间歇分油或收油导致的工况变化。油导致的工况变化。 第68页/共95页(2) 事故工况变化事故工况变化 电力供应中断导致某中间站停运或机泵故障使某台泵电力供应中断导致某中间站停运或机泵故障使某台泵机组停运；机组停运； 阀门误开关或管道某处堵塞； 管道某处漏油。 不论是正常工况变化还是事故工况变化，都会引起运行参数的变化。这些参数主要包括输量，各站的进出站压力及泵效等。严重时，会使某些参数超出允许范围。为了维持输送，必须对各站进行调节。为了对各站进行正确无误的调节，事先必须知道工况变化时各种参数的变化趋势。因此，掌握

40、输油管运行工况的分析方法，对于管理好一条输油管道是十分重要的。 第69页/共95页(3) 运行工况的分析方法运行工况的分析方法 突然发生工况变化时（如某中间站停运或有计化地调整输量而启、停泵），在较短时间内全线运行参数剧烈变化，属于不稳定流动。我们这里不讨论不稳定流动工况，只讨论变化前后的稳定工况。为此，我们假设在各种工况变化的情况下，经过一段时间后，全线将转入新的稳定工况。 运行分析的出发点是能量供求平衡。 第70页/共95页 2、某中间泵站停运时的工况变化 Lc-1，ZcLc， Zc+11c-1cc+1nLc-2, Zc-1L，Z设有一条密闭输送的长输管道，长度为L，有n座泵站，正常工况下

41、输量为Q，各站的站特性相同，Hc=A-BQ2-m，假设中间第 c 站停运。第71页/共95页(1) 输量变化输量变化 c 站停运前输量： mszcsfLnBHnhZHnAQ 21 c 站停运后输量变为： msZcsfLBnHhnZHAnQ 21) 1() 1() 1(由于 c 站停运，全线泵站所提供的总能量减小，所以输量减下，即： QQ 第72页/共95页 (2) c 站前面各站进出站压力的变化站前面各站进出站压力的变化 列首站入口到 c-1 站进口的能量平衡方程： c 站停运前： )(2(21msBQAcH csccmchcHZQfL) 2(1122 c 站停运后： )(2(2*1msBQA

42、cH csccmchcHZQfL) 2(*112*2 两式相减得： )() 2(2*221*1mmcscscQQfLBcHH 由上式可知： 01*1 scscHH即 1*1 scscHH第73页/共95页 结 论： c 站停运后，其前面一站站停运后，其前面一站(c-1站站)的进站压力上升。停运站的进站压力上升。停运站愈靠近末站愈靠近末站( c 越大越大)，其前面一站的进站压力变化愈大。，其前面一站的进站压力变化愈大。 利用同样的方法，我们可以得出结论：利用同样的方法，我们可以得出结论：c 站停运后，其前面站停运后，其前面各站的进站压力均上升。距停运站越远，变化幅度越小。各站的进站压力均上升。距

43、停运站越远，变化幅度越小。 出站压力的变化 *1*1cscdcHHH *1*1dccscHHHQ，即停运站前各站的出站压力均升高，距停运站越远，变化幅度越小。 第74页/共95页 (3) c 站后面各站进出站压力的变化站后面各站进出站压力的变化 列 c+1 站入口到末站入口的能量平衡方程： c站停运前： )(21mscBQAcnH cszczmchcnHZZQLLf)()()(12 c站停运后： cszczmchcnHZZQLLf)()()(12* )(2*1mscBQAcnH 两式相减得： 0)()()(2*2*11 mmcscscQQLLfBcnHH第75页/共95页 分 析 ： 由上式知

44、：由上式知： , 即即 c 站后面一站的进站压力下降，站后面一站的进站压力下降，且停运站愈靠近首站且停运站愈靠近首站(c越小越小)，其后面一站的进站压力，其后面一站的进站压力 变化愈大。变化愈大。 1*1 scscHH*1 scH c站停运后，站停运后，c站后面各站的进站压力均下降，且距停运站后面各站的进站压力均下降，且距停运站愈远，其变化幅度愈小。站愈远，其变化幅度愈小。 出站压力的变化 *2122*1*1)()( scccmccdcHZZQLLfH *1*2dcscHHQ，即停运站后面一站的出站压力下降。同理可得出停运站后各站的出站压力均下降，且变化趋势与进站压力相同。第76页/共95页

45、3、干线漏油后的工况变化 1cc+1c+2nQ*Q*-qqLcL-Lc 设某条长输管道有 n 座泵站，在 c+1 站进口处发生漏油，漏油量为 q ，漏油前全线输量为 Q ，漏油后漏点前输量为 Q* ，漏点后输量为 Q* -q。第77页/共95页(1) 输量变化输量变化 漏油前全线能量平衡方程为： cszmmsnhHZfLQBQAnH 221)(漏油后分段写出能量平衡方程： 首站至漏点： cscQcmcmschHZZQfLBQAcH *112*2*1)()(漏点至末站： mscqQBAcnH 2*1)()(cszcZmchcnHZZqQLLf)()()(12 第78页/共95页上面两式相加并整理

46、得：cszsnhHZnAH 1 mcmcqQLLfBcnQfLcB 22*)()()( 由式两式得： mmcmcQfLnBqQLLfBcnQfLcB 222*)()( )()()(根据式上式，必有 QQqQ)(第79页/共95页(2) 漏点前各站进出站压力的变化漏点前各站进出站压力的变化 列首站入口至 c 站入口的能量平衡方程： 漏油前： cscQcmchcHZZQfL)1()(21 )(1(21msBQAcH 漏油后： cscQcmchcHZZQfL) 1()(*2*1 )(1(2*1msBQAcH 两式相减得： 0)() 1(22* mmcscscQQfLBcHH第80页/共95页也就是说

47、漏点前各站的进站压力下降。 *scscHH 又 *dcsccHHHQ，*cscdcHHH 结论： 漏油后，漏点前各站的进出站压力均下降，且距漏点越远的站变化幅度越小。漏点距首站越远，漏点前面一站的进出站压力变化愈大。即：第81页/共95页(3) 漏点后各站进出站压力的变化漏点后各站进出站压力的变化 利用上述同样的方法可以得到（分别列出漏油前后利用上述同样的方法可以得到（分别列出漏油前后c+1站入站入口至终点的能量平衡方程，然后整理得）：口至终点的能量平衡方程，然后整理得）： 0)()(2*2*11 mmcscscqQQLLfBcnHH 即 1*1 scscHH*21221*1)()( sccc

48、mccdcHZZqQLLfH *1*2)(dcscHHqQ，第82页/共95页由此可知： 漏点后各站的进出站压力均下降，且漏点距首站愈近，其后面一站的变化幅度愈大。总之，管道漏油后，漏点前的流量增大，漏点后流量减小，全线各站进出站压力均下降，且距漏点越近的站进出站压力下降幅度愈大。漏点距首站愈远，漏点前一站的压力变化愈大，反之漏点后面一站的进出站压力变化愈大。根据进出站压力的变化即可确定泄漏点的位置。但这种方法只能确定较大的泄漏量，因为小漏点引起的压力变化不明显，仪表无法检测。 第83页/共95页 4、输油管道的调节 输油管道的调节是通过改变管道的能量供应或改变管道的能量消耗，使之在给定的输量

49、条件下，达到新的能量供需平衡，保持管道系统不间断、经济地输油。(1) 调节的分类调节的分类 管道的调节就是人为地对输油工况加以控制。从广义上说，调节分为输量调节和稳定性调节两种情况。 输量调节 首站从油田的收油是不均衡的，一年之内各季不均衡，甚至各个月份也有差别；末站向外转油受运输条件或炼厂生产情况的影响，有时出路不畅。这些来油和转油的不均衡必然使管道的输量相应变化，这些输量的改变要靠调节来实现。 第84页/共95页旁接油罐输送的管道要求各泵站的排量接近一致。否则旁接油罐容纳不了过大的输差量。而要保持各站排量一致也要对全线进行调节。 稳定性调节（即自动调节） 密闭输送的管道为了维持输油泵的正常

50、工作和管道的安全运行，要求中间站的入口压力不能过低，出口压力不能过高。输送工况不稳定表现在泵站进出口压力的波动。当压力波动超出规定值时，就要对管线进行调节。工况不稳定不包括前面所说的调节输量的情况，因调节输量产生的大幅度工况变化是由计划产生的，并通过调整各泵站的输油泵机组工作状况加以实现；也不包括由于某个泵站突然中断运行或管道阀门误动作突然关闭造成的突发性压力波动，这种突发性压力波动叫水击，对水击另行采取保护措施，不是调节解决的问题。 第85页/共95页造成压力不稳定的原因有：各泵站泵机组运转台数或运转泵性能变动；泵站输油泵因调速使其工况变化；所输油品种类改变或因温度改变造成油品粘度变化；管道因结垢、气袋或其它原因造成一定程度的阻塞等。 这些不稳定工况都发生在密闭输送管道上，旁接油罐管道因旁接管的缓冲，进出站压力不会有大的波动，只要保持各站输量接近一致即可。 第86页/共95页(2) 输量调节方法输量调节方法 根据管道系统的能量供需特点，调节方法可以从两方面考根据管道系统的能量供需特点，调节方法可以从两方面考虑：虑：改变泵站特性：从能量供应方面考虑；改变管路特改变泵站特性：从能量供应方面考虑；改变管路特性