输油管道设计管理复习资料.ppt

1、1,输油管道设计与管理复习答疑,安家荣,中国石油大学（华东）储运工程系,2,1、长距离输油管道的设计分几个阶段？,长距离输油管道的设计阶段一般分为可行性研究、初步设计和施工图设计三个阶段。,3,长输管道总是由输油站和线路组成。而首站、末站和中间站统称为输油站。,2、长输管道由哪几部分组成？,4,3、管道运输的特点有哪些？, 运量大，固定资产投资低； 受外界限制少，可长期稳定连续运行，对环境的污染小； 便于管理，易于实现集中控制，劳动生产率高； 运价低，耗能少； 占地少，受地形限制少； 管输适于大量、单向、定点的运输，不如铁路、公路运输灵活。,前5个特点是管道运输的优点，最后一个是其缺点。,5,

2、4、五大运输方式是指的是什么？,五大运输方式是指铁路、公路、航空、水路和管道运输。,6,在管道纵断面图上横坐标表示管道的实际长度，纵坐标表示管道的高程，即海拔高度。,5、在管道纵断面图上横坐标和纵坐标 的含义是什么？,7,管道输送中所遇到的流态一般为：热输含蜡原油管道为水力光滑区，小直径的轻质成品油管道为混合摩擦区，高粘原油和燃料油管道为层流。,6、管道输送中所遇到的流态有哪些？,8,优点：安全可靠，水击危害小，对自动化水平要求不高。 缺点：(1) 油气损耗严重； (2) 流程和设备复杂，固定资产投资大； (3) 全线难以在最优工况下运行，能量浪费大。,7、“旁接油罐”工作的输油系统的优缺点？

3、,9,8、“旁接油罐”工作的输油系统的工作特点是什么？,(1) 每个泵站与其相应的站间管路各自构成独立的水力系统 ； (2)上下站输量可以不等（由旁接罐调节）； (3)各站的进出站压力没有直接联系 ； (4) 站间输量的求法与一个泵站的管道相同 。,10,9、“从泵到泵”工作的输油系统的优缺点是什么？,(1) 全线密闭，中间站不存在蒸发损耗； (2) 流程简单，固定资产投资小； (3) 可全部利用上站剩余压头，便于实现优化运行。,优点：,缺点：,水击危害大，全线各站必须有可靠的水击自动保护系统。,11,(1) 全线为一个统一的水力系统，全线各站流量相同； (2) 输量由全线所有泵站和全线管路总

4、特性决定； (3) 各站进、出站压力相互影响。,10、“从泵到泵”工作的输油系统的工作特点是什么？,12,11、翻越点可采用哪两种方法判别？,翻越点可采用图解法和解析法判别。,13,有两种方法：(1)增大壁厚，(2)减压站减压。 对于局部动水压力超压，大都采用增大壁厚，提高承压能力的方法；如果超压的距离比较长，可采用设减压站减压的方法。但到底采用哪种方法，需要通过经济比较确定。,12、解决动水压力超压的方法有哪些？,14,有两种方法：(1)增大壁厚，(2)减压站减压。 对于这种超压情况，是采用增加壁厚还是采用设减压站的方法解决，需要通过经济比较确定。对于短距离超压一般采用增大壁厚的方法，对于长

5、距离（尤其是翻越点之后）超压一般采用减压站减压的方法。,13、解决静水压力超压的方法有哪些？,15,14、翻越点后管道存在不满流的危害有哪些？,(1)不满流的存在将使管道出现两相流动，当流速突然变化时会增大水击压力; (2) 对于顺序输送的管道还会增大混油。,16,(1) 在翻越点后采用小管径：使流速增大，这可能会产生静电危害，且对清管不利。 (2) 在中途或终点设减压站节流。,15、解决翻越点后管道不满流的措施有哪些？,17,16、线路上存在翻越点时，全线所需总压头应按什么计算？,线路上存在翻越点时，全线所需总压头应按翻越点与起点的高程差（计算高程差）及起点到翻越点的距离（计算长度）计算。,

6、18,17、选择输油泵机组的原则是什么？, 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（一般不超过四台）。,19,18、串联泵的优点有哪些？, 不存在超载问题； 调节方便； 流程简单； 调节方案多，有利于管道的优化运行。,20,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70%左右，而串联泵的效率可达90%。串联泵的特点是：扬程低、排量大、叶轮直径小、流通面积大，故泵损失小，效率高。 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，所以也可以说串联泵更适合于管路特性较陡的情况。 串联泵便于实现自动控

7、制和优化运行。,19、选择串、并泵联组合形式时应考虑那些问题？,21,长输管道停输的原因可分为计划停输和事故停输两类。,20、长输管道停输的原因分为哪几类？,22,21、长输管道工况变化的原因分为哪几类？,长输管道工况变化的原因可分为正常工况变化和事故工况变化两类。正常工况变化包括季节变化、油品性质变化引起的全线工况变化；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。事故工况变化主要有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；阀门误开关或管道某处发生堵塞；管道某处发生泄漏。,23,22、长输管道某中间站突然停运时 全线运行参数如何变化？,当长输管道某中间站突然停

8、运时，全线输量减小，停运站前各站的进、出站压力均升高，停运站后各站的进、出站压力均下降，距停运站越近的站进出站压力变化越大。,24,23、长输管道中间某处发生堵塞时 全线运行参数如何变化？,长输管道中间某处发生堵塞时，全线输量减小，堵塞点前各站的进、出站压力均升高，堵塞点后各站的进、出站压力均下降，距堵塞点越近的站进出站压力变化越大。,25,当管道中间某处发生泄漏时，泄漏点前输量增大，泄漏点后输量减小，泄漏点前后（即全线）各站的进、出站压力均下降，泄漏点后各站的进、出站压力均均下降。,24、长输管道中间某处发生泄漏时 全线运行参数如何变化？,26,当管道系统的工况发生变化时，调节措施可以从能量

9、供应（即改变泵站特性）和能量消耗（即改变管路特性）两方面考虑。,25、管道系统工况发生变化时，调节措施可从哪些方面考虑？,27,26、改变离心泵特性的主要方法有哪些？,改变离心泵特性的主要方法有切削叶轮、多级泵拆级、改变泵的转速。,28,27、长输管道稳定性调节的主要方法有哪些？,长输管道稳定性调节的主要方法有改变泵的转速、回流调节、节流调节。,29,28、长输管道输量调节的方法主要有哪些？,长输管道输量调节的方法主要有改变运行的泵站数、改变运行的泵机组数、改变泵的转速、更换直径不同的叶轮、多级泵拆级、节流调节。,30,29、影响等温输油管道水力坡降的主要因素是什么？,根据列宾宗公式，影响等温

10、输油管道水力坡降的主要因素有管道的输量、管道的直径、油品的粘度（环境温度）、管道的流态。,31,30、热油管不同于等温管的特点是什么？, 沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。 热能损失和压能损失互相联系，且热能损失起主导作用。 沿程水力坡降不是常数。,32,热油管道的摩阻计算不同于等温管路的特点就在于： (1) 沿程水力坡降不是常数。 由于热油沿管路的流动过程中，油温不断降低，粘度不断增大，水力坡降也就不断增大，所以热油管道的水力坡降线不是直线，而是一条斜率不断增大的曲线。 (2) 应按一个加热站间距计算摩阻。 因为在加热站进出口处油温发生突变，粘度也发生突变，从而水力坡降也发生突变，

11、只有在两个加热站之间的管路上，水力坡降i的变化才是连续的。,31、热油管道摩阻计算的特点是什么？,33,32、原油的高含蜡、高凝固点和高粘度给储运工作带来的问题有哪些？,(1) 由于原油的凝固点比较高，一般在环境温度下就失去流动性或流动性很差，因而不能直接常温输送。 (2) 在环境温度下，含蜡原油即使能够流动，其表观粘度也很高。对于稠油，虽然在环境温度下并不凝固，但其粘度很大。因此无论是高含蜡原油还是稠油，常温输送时摩阻损失都很大，是很不经济的。 (3) 易凝高粘原油给储运系统的运行管理也带来了某些特殊问题，主要有储罐和管道系统的结蜡问题 、管道停输后的再启动问题。,34,33、影响热油管道水

12、力坡降的主要因素是什么？,影响热油管道水力坡降的主要因素有：管道的输量、管道的直径、管道的进出站油温、管道的流态。,35,根据轴向温降公式，影响热油管道轴向温降的主要因素有管道的输量、管道的总传热系数、油品的比热、管道中心埋深处的自然地温、管道的直径、管道的出站油温。,34、影响热油管道轴向温降的主要因素是什么？,36,35、轴向温降公式的用途有哪些？, 设计时确定加热站间距(加热站数)； 运行中计算沿程温降, 特别是计算为保持要求的进站温度 TZ 所必须的加热站出站温度 TR ； 校核站间允许的最小输量Gmin； 运行中反算总传热系数 K 值。,37,热油管道摩阻计算的方法有平均温度计算法、

13、分段计算法、基于粘温关系的方法。,36、热油管道摩阻计算的方法有哪些？,38,管内壁石蜡沉积的机理有分子扩散、布朗运动、剪切弥散。,37、管内壁石蜡沉积的机理是什么？,39,38、影响管内壁石蜡沉积的主要因素有哪些？,影响管内壁石蜡沉积的主要因素有油温、油壁温差、流速、原油组成、管壁材质。,40,减少管内壁结蜡的主要措施有： (1) 保持沿线油温均高于析蜡点，可大大减少石蜡沉积; (2) 缩小油壁温差; (3) 保持管内流速在1.5m/s以上，避免在低输量下运行; (4) 采用不吸附蜡的管材或内涂层; (5) 化学防蜡; (6) 清管器清蜡。,39、减少管内壁结蜡的主要措施有哪些？,41,40

14、、热油管道出现不稳定区的条件是什么？,维持出站油温TR不变运行、层流、u(TR-T0)3 。,42,一旦发现管线进入不稳定区，要尽量使其回到稳定区(大流量区)，可采取的措施有： (1) 在管线允许和可能的情况下，尽量提高出站油温。 (2) 尽快提高输量（开启备用泵或未开的泵站）。 (3) 在上述两种措施都不行的情况下，输入轻质油品(或 热水)，用轻油(或热水)将重油从管道中置换出来。,41、当发现热油管道进入不稳定区时，可采取什么措施使其回到稳定区？,43,为确保热油管道的运行安全，应严格控制其输量大于管道允许的最小输量。,42、为确保热油管道的运行安全，应严格控制其输量大于什么输量？,44,

15、(1) 输送性质相近的成品油。如汽、煤、柴及各种重油、农用柴油和燃料油等。 (2) 输送性质不同的原油。如克拉玛依油田的低凝原油，可用于生产高质量的航空润滑油，若与油田所生产的高凝原油混合输送，就炼不出这种高级产品，因此需要分开输送，即采用顺序输送。,43、顺序输送的应用范围是什么？,45,44、沿程混油的机理是什么？,(1) 流速分布不均引起的几何混油； (2) 比重差引起的混油； (3) 紊流扩散混油。 一般情况下，紊流时，扩散混油是主要的；层流时，流速分布不均、形成楔形油头造成的混油是主要的；正常运行时比重差引起的混油要小得多，可以忽略不计。,46,45、影响管路终点纯A油罐中允许混入的

16、B油量的主要因素是什么？,在管道终点，A油罐中允许混入的B油量取决于两种油品的性质、油品的质量指标和油罐的容积。两种油品的性质和油品的质量指标决定了一种油品中允许混入的另一种油品的浓度。,47,46、混油段实现两段切割的充要条件是什么？,混油段实现两段切割的充要条件是：,从理论上讲， 也可以进行两段切割。但由于阀门的操作需要时间，不能瞬间完成，采用两段切割往往不能满足质量要求。,48,47、顺序输送中的起始接触面的性质是什么？,顺序输送中的起始接触面是两种油品刚接触时的平面，它以平均流速向前移动，在该面上A、B两种油各占一半。,49,48、混油段在管道终点的切割方法有那些？,混油段在管道终点的

17、切割方法有三段切割和两段切割。,50,49、顺序输送中混油在管道终点的处理方法有哪些？,(1) 将混油直接调和到两种油品中销售； (2) 将混油送回炼厂回炼； (3) 降级销售； (4) 在末站建分馏装置对混油进行分馏，然后调和到两种油品中销售。,51,50、热泵站上先炉后泵流程的优点,(1) 进泵油温高，泵效高； (2) 站内管道油温高，管内结蜡轻，站内阻力小； (3) 加热炉承受低压，投资小，运行安全。,52,51、热油管道运行过程中为什么会出现不稳定工作区 ？,维持出站油温TR一定时，摩阻随输量的变化趋势如下：,两方面因素引起的摩阻变化趋势正相反。一般在实际运行的输量范围内， QH的趋势

18、是主要的。但当Q较小、输送的油品粘度较大时，可能出现QH的反常现象，使热油管道进入不稳定工作区。,53,52、原油析蜡和管壁结蜡对轴向温降和摩阻的影响,管内壁结蜡后，由于结蜡层的导热系数较小，其作用相当于增加了一层热阻。由于结蜡层热阻的存在，使总传热系数值减小，从而使轴向温降减小，管线的散热量减小。当出站油温和输量不变时，下一站的进站油温将提高。 管壁结蜡对摩阻的影响表现为两个方面。一方面由于内壁结蜡，使流通面积减少，当输量不变时，摩阻升高。另一方面，由于结蜡层的保温作用，当维持TR不变运行时，沿线油温会升高，粘度减小，摩阻减小。当然结蜡层引起的摩阻升高还是主要的。,54,53、等温输油管道设

19、计计算的步骤, 选择泵机组型号及组合方式，根据经济流速初选2个管径； 由泵站工作压力确定管材及壁厚、管内径； 计算设计输油能力下的水力坡降，判断翻越点，确定计算长度； 计算全线所需压头，选泵，确定泵站数； 计算对应管径方案的费用现值； 判断是否得到最优管径方案，若已得到，转；否则，根据费用现值随管径的变化趋势选择下一个应计算的管径方案，转； 按所选方案的管径、泵机组型号及组合、泵站数等，计算工作点参数（流量、泵站扬程、水力坡降）； 在纵断面图上布置泵站； 泵站及管道系统各种工况的校核和调整。,55,由于没有考虑翻越点，设计的能量供应不足，管道投产后输量将达不到设计输量。可能会出现两种情况： (

20、1) 输量小于设计输量，这是通常的情况； (2) 输量等于0。这种情况只有在翻越点前面所有泵站的站 特性方程中的A值之和小于翻越点与起点高程之差时才 会出现。,54、如果一条长输管道存在翻越点但设计中没有考虑，投产后管道的输量会怎样变化？为什么？,56,55、热油管道为什么会存在最优运行温度？,热油管道的总能耗费用包括热能费用和动力费用两部分。热能费用随运行温度的升高而增大，动力费用随运行温度的升高而下降，因此总能耗费用随运行温度的变化曲线上必有极小点，该极小点对应的温度即为管道的最优运行温度。,57,56、确定加热站的进出站温度时应考虑哪些因素？,确定加热站的进、出站温度时，需要考虑三方面的

21、因素： 油品的粘温特性和其它的物理性质； 管道的停输时间，热胀和温度应力等因素； 经济比较，使总的能耗费用最低。,58,57、运行中反算总传热系数的目的是什么?如何根据总传热系数的变化判断管道散热和结蜡情况？,积累运行资料,为以后设计新管线提供选择K值的依据； 通过K值的变化,了解沿线散热及结蜡情况,帮助指导生产。 若K，如果此时Q，H，则说明管壁结蜡可能较严重，应采取清蜡措施。 若K，则可能是地下水位上升，或管道覆土被破坏、保温层进水等。,59,58、维持进站油温不变运行的管道会不会出现不稳定区，为什么？,对于维持进站油温不变运行的管道，Q变化时，影响摩阻H的因素有两个方面：,总的趋势是QH

22、，即H=f(Q)是单调上升的曲线，所以不会出现不稳定区。,60,59、在热油管道预热启动过程中，为了减少混油和保证管道投产的安全，管道投油后应注意哪些问题？,(1) 尽可能加大输油量，一般应大于预热输水量的一倍。 (2) 在油头前(即油水界面处)连续放入23个隔离器(清管器)。 (3) 首站油源和末站转运要衔接，投油后不得中途停输。 (4) 中间站尽可能采用压力越站流程。必须启泵时，要在混油段（含隔离器）过站后再启泵。 (5) 混油段进入末站后，要进专门的混油罐，混油进罐后，加温脱水，待含水合格后方允许外销。,61,60、热油管道的启动投产方法及其适用范围,热油管道的启动方法有三种： （1）冷

23、管直接启动。只适用在较短管道、土壤温度较高的季节。 （2）加稀释剂或降凝剂启动。对于不能进行冷管直接启动的管道，可以考虑将原油的粘度和凝点降至能够直接启动。这种方法受降凝剂或稀释剂的限制。 （3）预热启动。在上面两种启动方法不能采用的情况下，就只能用这种方法。这是目前大多数的热油管道最常用的启动方法。,62,61、顺序输送工艺的特点,(1) 产生混油； (2) 首、末站需要较大的油罐容量； (3) 需要较高的自控水平和可靠的检测仪表； (4) 批量和最优循环次数； (5) 混油的处理与销售； (6) 顺序输送时管道的水力特性不稳定。,63,(1)设计时使管线工作在紊流区，尽量不用副管，尽量采用

24、简单流程及先进的检测仪表、阀门等； (2)运行中避免不满流，采用合理的输送顺序，终点及时切换，油品交替时避免停输等； (3)采取隔离措施； (4)采用“从泵到泵”的输送工艺； (5)确定合理的油品循环周期。,62、顺序输送中减少混油的主要措施,64,63、顺序输送中为什么会存在最优循环次数？,顺序输送时，循环周期的长短(或循环次数的大小)直接影响首、末站油罐容量的大小及混油量的大小，循环周期长，循环次数就少，混油量就小，混油损失小，但油品输送间隔时间长，所需油罐容量大，投资费用高。总费用的大小与循环次数密切相关, 存在着总费用最小的经济循环次数。,65,例1：,某3257的等温输油管，管路纵断

25、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。,66,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：,按里程64km处计算输量：,67,按终点计算输量：,，故64km处不是翻越点，管道输量为475.4m3/h。,方法

26、二：先按终点计算输量，然后计算该输量下的水力坡降，然后分别计算该输量下从起点到64km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。,68,单位输量的水力坡降：,按终点计算输量：,水力坡降：,从起点到64km处的总压降：,69,从起点到终点的总压降：,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。,70,说明：,如果题目中未给出站特性，但给出了每个站的单泵特性，并告诉了泵的组合方式，在进行计算前需要先根据单泵特性求出泵站的站特性。 1、对于并联泵站：若单泵特性为：H=a-bQ1.75，n1台相同型号的泵 并联，则站特性为：,2、对于串联泵站：若单泵特性为：H=a-bQ1.75，n2台相同型号的泵串联，则站特性为：,71,例2,某3257的热油管道全线有5座热泵站，管道允许的最高、最低输油温度分别为65和30，管道中心埋深处自然地温为2，所输油品比热为210