原油管道輸送技術(shù) 整理課件

1、原油管道輸送技術(shù)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程原油管道輸送技術(shù)目 錄一、輸油管道概況11、輸油管道發(fā)展概況22、長(zhǎng)輸管道的發(fā)展趨勢(shì)33、管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)44、我國(guó)輸油管道概況5二、輸油泵站的工作特性61、長(zhǎng)輸管道用泵62、離心泵的工作特性73、輸油泵站的工作特性8三、輸油管道的壓降計(jì)算111、輸油管道的壓降組成112、水力摩阻系數(shù)的計(jì)算113、流量壓降綜合計(jì)算公式列賓宗公式134、管路的水力坡降145、管路工作特性146、離心泵與管路的聯(lián)合工作15四、原油管道的溫降計(jì)算181、軸向溫降公式182、溫度參數(shù)的確定193、軸向溫降公式的應(yīng)用194、油流過(guò)泵的溫升225、熱力計(jì)算所需的主要物性參數(shù)226、熱油管道的總傳

2、熱系數(shù)K24五、輸油管道運(yùn)行工況分析與調(diào)節(jié)251、工況變化原因及運(yùn)行工況分析方法252、幾種事故工況下的運(yùn)行參數(shù)變化趨勢(shì)263、輸油管道的調(diào)節(jié)26六、熱油管道的日常運(yùn)行管理291、熱油管道的工作特性292、熱油管道經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案33七、含蠟原油管道的石蠟沉積341、原油析蠟和管壁結(jié)蠟過(guò)程342、析蠟與結(jié)蠟對(duì)沿程溫降及摩阻的影響383、防止結(jié)蠟和清蠟的措施39八、提高輸油系統(tǒng)效率的途徑411、提高輸油泵的效率412、提高電機(jī)的負(fù)載率413、利用變頻調(diào)速器改變輸油泵流量424、提高加熱系統(tǒng)的效率425、保證管道系統(tǒng)始終處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)426、減少管輸過(guò)程中原油泄漏及其對(duì)環(huán)境的污染42- 1 -原油管

3、道輸送技術(shù)一、輸油管道概況管道是石油生產(chǎn)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，是石油工業(yè)的動(dòng)脈。在石油的生產(chǎn)過(guò)程中，自始至終都離不開(kāi)管道。我們可以把石油的生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單的表示為：長(zhǎng)輸管道是長(zhǎng)距離輸油管道的簡(jiǎn)稱，它是指流量大，管徑大，運(yùn)距長(zhǎng)的自成體系的管道系統(tǒng)?？珊?jiǎn)單地表示為： 長(zhǎng)輸管道總是由輸油站和線路組成。首站、末站和中間站統(tǒng)稱為輸油站。 對(duì)于原油管道，首站一般在油田，末站一般為煉廠和港口。 為了保證管道的連續(xù)運(yùn)行，首、末站一般建有較大的庫(kù)容，而中間站一般只設(shè)一座旁接油罐或事故罐，用以調(diào)節(jié)流量的不平衡（旁接油罐流程）或事故泄壓（密閉流程）。輸油管道一般由離心泵提供壓能，電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)。對(duì)于加熱輸送的管道，由于沿程

4、散熱，為了保持油品的溫度，沿線還要設(shè)加熱站，所用燃料一般為所輸原油或渣油。為了保證管道的正常運(yùn)行，全線設(shè)有有效的通訊系統(tǒng)，以調(diào)度、指揮生產(chǎn)。通訊線路是長(zhǎng)輸管道的生命線，主要的通訊方式有：有線電話、微波通訊、衛(wèi)星通訊、網(wǎng)絡(luò)通訊、無(wú)線電通訊。通訊方式的選擇主要根據(jù)管線所處地區(qū)的環(huán)境和管線的具體情況確定，一般多采用微波通信系統(tǒng)。對(duì)于多霧山區(qū)，可采用網(wǎng)絡(luò)通訊為主、衛(wèi)星通訊為輔的通訊系統(tǒng)，以確保通訊的安全和暢通。之所以說(shuō)通訊線路是長(zhǎng)輸管道的生命線，是因?yàn)槿绻ㄓ嵪到y(tǒng)不暢通就會(huì)給管道造成重大安全事故。1、輸油管道發(fā)展概況管道工業(yè)有著悠久的歷史。中國(guó)是最早使用管道輸送流體的國(guó)家。早在公元前的秦漢時(shí)代，在四川

5、的自貢地區(qū)就有人用打通了節(jié)的竹子連接起來(lái)輸送鹵水，隨后又用于輸送天然氣。據(jù)考證，最早的輸氣管道是在1875年前后在中國(guó)四川建成的，當(dāng)時(shí)的人們?yōu)榱溯斔吞烊粴?，把竹子破成兩半，打通中央的竹?jié)再重新組合起來(lái)，并用麻布繞緊，石灰糊縫將其用做輸氣管道，長(zhǎng)達(dá)100多公里?，F(xiàn)代油氣管道始于19世紀(jì)中葉，1859年，在美國(guó)賓夕法尼亞州的泰特斯維爾油田打出了第一口工業(yè)油井，所生產(chǎn)的原油起初用馬車?yán)\(yùn)，導(dǎo)致了嚴(yán)重的交通擁擠。1865年，在該油田建造了第一條用于輸送原油的管道，管道直徑為50mm，長(zhǎng)約8km，輸量127 m3/d，用往復(fù)泵驅(qū)動(dòng)，每桶油的運(yùn)價(jià)由馬車運(yùn)輸時(shí)的2.55美元降至1美元 。美國(guó)在1879年建成

6、了泰德瓦特輸油管道(TideWater Pipeline)，被稱為全世界第一條長(zhǎng)距離輸油管。該管道從柯里亞爾通往威廉港，管道直徑152mm，全長(zhǎng)174km，年輸量50×104。 1886年，美國(guó)又鋪設(shè)了一條口徑為200mm，長(zhǎng)為139km的輸油管道。 1920年前，管道均采用絲扣連接，因此管徑較小。1920年，在管道鋪設(shè)中開(kāi)始采用氣焊，隨后又被電焊所取代。金屬焊接工藝的發(fā)展和完善促進(jìn)了大口徑、長(zhǎng)距離管道的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了新管材的使用。但真正具有現(xiàn)代規(guī)模的長(zhǎng)輸管道始于第二次世界大戰(zhàn)。當(dāng)時(shí)由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，美國(guó)急需將西南部油田生產(chǎn)的油運(yùn)往東海岸，但由于戰(zhàn)爭(zhēng)，海上運(yùn)輸常常被封鎖而中斷，這就

7、促使美國(guó)鋪設(shè)了兩條輸油管道。一條是原油管道，叫“Big Inch” ，管徑610mm，全長(zhǎng)2016km，日輸油能力47700m3，投資近1億美元，由德克薩斯到賓夕法尼亞。另一條為成品油管道，叫“Little Big Inch”，管徑500mm，全長(zhǎng)2640km，日輸能力為37360m3，政府投資7500萬(wàn)美元。其中原油管道于1943年建造投產(chǎn)，成品油管道1944年投產(chǎn)運(yùn)行。從20世紀(jì)60年代起，輸油管道向大口徑、長(zhǎng)距離的方向發(fā)展，并出現(xiàn)許多跨國(guó)管線。較著名的有： 1964年，原蘇聯(lián)建成了蘇聯(lián)東歐的“友誼”輸油管道，口徑為1020mm,長(zhǎng)為5500km。 1977年，建成了第二條“友誼”輸油管道

8、，在原蘇聯(lián)境內(nèi)與第一條管線平行，口徑為1220mm，長(zhǎng)為4412km，經(jīng)波蘭至東德。兩條管線的輸量約為1億噸/年。 1977年，美國(guó)建成了世界上第一條伸入北極圈的橫貫阿拉斯加管道，口徑為1220mm，全長(zhǎng)為1287km，其中900km管道采用架空保溫鋪設(shè)。年輸量約為1.2億m3，不設(shè)加熱站，流速達(dá)3m/s，靠摩擦熱保持油溫不低于60，投資77億美元。 1988年，美國(guó)建成了從西部圣巴巴拉至休斯頓的原油管道，管徑762mm，總長(zhǎng)2731km，年輸油能力約為1600萬(wàn)噸。 同時(shí)，成品油管道也獲得了迅速發(fā)展。典型的是美國(guó)的科羅尼爾成品油管道系統(tǒng)。干線口徑為750、800、900、1000mm，總長(zhǎng)為

9、8413km，輸油能力為1.4億噸/年，采用順序輸送，輸送的油品種類多達(dá)100多種。 2、長(zhǎng)輸管道的發(fā)展趨勢(shì) (1) 建設(shè)高壓力、大口徑的大型輸油管道；(2) 采用高強(qiáng)度、高韌性、可焊性良好的管材；(3) 采用新型、高效、露天設(shè)備； (4) 采用先進(jìn)的輸油工藝和技術(shù)；a.設(shè)計(jì)方面，采用航空選線； b.采用密閉輸送工藝流程，減少油氣損耗和壓能損耗； c.采用計(jì)算機(jī)自控、遙控技術(shù)； d.用化學(xué)藥劑（減阻劑、降凝劑）降低能耗。3、管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn) (1) 長(zhǎng)距離輸油管道分類 原油管道(crude oil trunk line)：特點(diǎn)是輸量大，運(yùn)距長(zhǎng)，管徑大，分輸點(diǎn)少。起點(diǎn)一般為油田，終點(diǎn)一般是煉廠或港

10、口。 成品油管道(products pipeline)：特點(diǎn)是所輸油品品種多，批量多，分油點(diǎn)多，采用順序輸送。起點(diǎn)一般為煉廠，終點(diǎn)一般為消費(fèi)地區(qū)的儲(chǔ)油庫(kù)和分配油庫(kù)。 (2) 管輸?shù)奶攸c(diǎn)下表是美國(guó)19751980年各年原油和成品油運(yùn)輸中各種運(yùn)輸工具所占的比例：（ ）年管道水運(yùn)公路鐵路總運(yùn)量(億噸)197548.0222.0628.421.5018.32197648.0221.8628.751.3719.45197747.9521.7228.941.3920.56197846.2423.6828.881.2021.24197946.6623.4528.681.2120.96198046.2125.

11、5727.041.1819.92由上表看出，管道運(yùn)輸是原油和成品油的主要運(yùn)輸方式。我國(guó)已把管道、鐵路、水路、公路和空運(yùn)并列為5種主要的運(yùn)輸方式。下表為我國(guó)19912000年原油運(yùn)輸中的各種運(yùn)輸工具所占的比例：（ ） 年份運(yùn)輸總量鐵路水運(yùn)管道年萬(wàn)噸%199118615.607.2026.90199218311.507.2026.2066.60199318309.139.1024.2066.70199417790.988.2825.2766.45199517507.099.8023.0067.20199617125.969.9021.1568.97199717037.0010.4019.3070.

12、20199818186.539.7117.5972.70199917811.2710.1415.1974.67200018911.288.9712.3678.67注: (1)1998-2000 年水運(yùn)不包括進(jìn)口運(yùn)量 390kt、2640kt和 16950kt。 (2) 運(yùn)輸總量均未包括汽車運(yùn)量 (每年3000kt5000kt) 。下表為2000年國(guó)內(nèi)成品油運(yùn)輸中各種運(yùn)輸方式比例：（ ）鐵路水運(yùn)公路管道%中國(guó)石油62.919.411.85.9中國(guó)石化61.623.914.51.8全國(guó)61.422.713.32.6管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)： 運(yùn)量大，固定資產(chǎn)投資?。ㄅc鐵路相比）。 受外界限制少，可長(zhǎng)期穩(wěn)定連

13、續(xù)運(yùn)行，對(duì)環(huán)境的污染小。 便于管理，易于實(shí)現(xiàn)集中控制，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。 運(yùn)價(jià)低，耗能少。 占地少，受地形限制小。 管道運(yùn)輸適于大量、單向、定點(diǎn)的運(yùn)輸，不如鐵路、公路運(yùn)輸靈活。 4、我國(guó)輸油管道概況1958年以前，我國(guó)輸油管道還是一個(gè)空白。1958年，我國(guó)修建了第一條長(zhǎng)輸管道：克拉瑪依獨(dú)山子原油管道。隨著我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代開(kāi)始興建大型輸油管道，我國(guó)管道工業(yè)進(jìn)入第一個(gè)發(fā)展高潮，建設(shè)的管道主要是原油管道。到目前為止，我國(guó)鋪設(shè)的百公里以上的原油長(zhǎng)輸管道60余條，管徑為159720，形成了具有一定規(guī)模的原油管網(wǎng)。我國(guó)管道工業(yè)繼第一個(gè)發(fā)展高潮之后，于20世紀(jì)90年代中期逐漸進(jìn)入第二個(gè)發(fā)展高

14、潮，而且目前已經(jīng)處在發(fā)展高潮之中。此次發(fā)展高潮以天然氣管道和成品油管道建設(shè)為主。近幾年來(lái)，我國(guó)已經(jīng)建成的或正在興建中的成品油管道有：1973年建成的跨越世界屋脊的格爾木-拉薩的成品油管道（也是我國(guó)的第一條成品油管道）、撫順至營(yíng)口的成品油管道、北京至塘沽的成品油管道、蘭州-成-渝成品油管道、鎮(zhèn)海至蕭山成品油管道、魯皖成品油管道（起點(diǎn)為青島大煉油）、珠江三角洲成品油管道、茂名至昆明成品油管道、烏魯木齊-蘭州的西部成品油管道、蘭州-鄭州-長(zhǎng)沙的成品油管道和在建的撫順-鄭州的成品油管道等，逐步形成了規(guī)模較大的成品油管網(wǎng)。已經(jīng)建成和正在興建的大型輸氣管道有：陜京輸氣管道、西氣東輸管道（正在建二線）、澀北

15、西寧蘭州天然氣管道、忠縣至武漢天然氣管道、安平-濟(jì)南-青島輸氣管道、川氣東送管道、環(huán)珠江三角洲液化天然氣管道、海南-香港天然氣管道、平湖至上海的海底天然氣管道等。正準(zhǔn)備興建的管道還有中俄天然氣管道、中俄原油管道(正在建設(shè))，遠(yuǎn)景規(guī)劃可能還有吐庫(kù)曼斯坦至中國(guó)的天然氣管道、西西伯利亞至中國(guó)天然氣管道，以及蘇里格氣田的外輸管道等。截止2003年底，我國(guó)油氣管道總長(zhǎng)45899km，其中大陸地區(qū)的原油管道總長(zhǎng)15915km，成品油管道共計(jì)6525km，海底管道2126km。加上近幾年修建的成品油和原油管道，總里程已超過(guò)55000km。二、輸油泵站的工作特性 1、長(zhǎng)輸管道用泵由于離心泵具有排量大、揚(yáng)程高、

16、效率高、流量調(diào)節(jié)方便、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)輸管道上得到廣泛應(yīng)用。長(zhǎng)距離輸油管道均采用離心泵，很少使用其他類型的泵。 離心泵的型式有兩種： (1)多級(jí)（高壓）泵：排量較小，又稱為并聯(lián)泵； (2)單級(jí)（低壓）泵：排量大、揚(yáng)程低，又稱為串聯(lián)泵。 一般來(lái)說(shuō)，輸油泵站上均采用單一的并聯(lián)泵或串聯(lián)泵，很少串并聯(lián)泵混合使用，有時(shí)可能在大功率并聯(lián)泵或串聯(lián)泵前串聯(lián)低揚(yáng)程大排量的給油泵，以提高主泵的進(jìn)泵壓力。 長(zhǎng)距離輸油管道是耗能大戶，而輸油主泵是輸油管道的主要耗能設(shè)備，因此提高輸油主泵的效率是提高輸油管道經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。如果將我國(guó)目前輸油管道的輸油主泵效率由70%左右提高85%左右，輸油電耗將減少20%以上。

17、因此，在輸油管道的日常管理中，加強(qiáng)對(duì)輸油主泵的維修保養(yǎng)，使其始終處于高效狀態(tài)，對(duì)提高輸油管道的經(jīng)濟(jì)效益非常重要。輸油泵原動(dòng)機(jī) 輸油泵的原動(dòng)機(jī)應(yīng)根據(jù)泵的性能參數(shù)、原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、能源供應(yīng)情況、管道自控及調(diào)節(jié)方式等因素決定。分為 ：(1) 電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)具有體積小、重量輕、噪音低、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于電力供應(yīng)充足的地區(qū)一般均采用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)。其缺點(diǎn)是調(diào)速困難，需要專門(mén)的調(diào)速裝置。但對(duì)于電網(wǎng)覆蓋不到的地區(qū)，是否采用電動(dòng)機(jī)要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。如果需要架設(shè)長(zhǎng)距離輸電線路，采用電動(dòng)機(jī)是不合適的。(2) 柴油機(jī)與電動(dòng)機(jī)相比，柴油機(jī)有許多不足之處：體積大、噪音大、運(yùn)行管理不方便、易損件多、

18、維修工作量大、需要解決燃料供應(yīng)問(wèn)題。其優(yōu)點(diǎn)是可調(diào)速。對(duì)于未被電網(wǎng)覆蓋或電力供應(yīng)不足的地區(qū)，采用柴油機(jī)可能更為經(jīng)濟(jì)。(3) 燃?xì)廨啓C(jī) 燃?xì)廨啓C(jī)單位功率的重量和體積都比柴油機(jī)小得多，可以用油品和天然氣作燃料，不用冷卻水，便于自動(dòng)控制，運(yùn)行安全可靠，功率大，轉(zhuǎn)速可調(diào)。一些退役的航空發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)改型后可用于驅(qū)動(dòng)離心泵。對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的大型油氣管線，采用燃?xì)廨啓C(jī)可能是比較好的選擇。如橫貫阿拉斯加管線采用的就是改型后的航空燃?xì)廨啓C(jī)。2、離心泵的工作特性 (1) 離心泵的特性方程 對(duì)于電動(dòng)離心泵機(jī)組，目前原動(dòng)機(jī)普遍采用異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為常數(shù)。因此H=f(q)，揚(yáng)程是流量的單值函數(shù)，一般可用二次拋物線方程H=a-b

19、q2表示。 對(duì)于長(zhǎng)輸管道，常采用H=a-bq2-m的形式，其中a、b為常數(shù)，可根據(jù)泵特性數(shù)據(jù)由最小二乘法求得；m與流態(tài)有關(guān)；q為單泵排量。采用上式描述泵特性，與實(shí)測(cè)值的最大偏差2%。(2) 改變泵特性的方法 改變泵特性的方法主要有： 切削葉輪 式中：D0、D 變化前后的葉輪直徑，mm ；a、b與葉輪直徑D0 對(duì)應(yīng)的泵特性方程中的常系數(shù)。改變泵的轉(zhuǎn)速 式中：n調(diào)速后泵的轉(zhuǎn)速，r/min；n0調(diào)速前泵的轉(zhuǎn)速，r/min；a、b與轉(zhuǎn)速n0 對(duì)應(yīng)的泵特性方程中的常系數(shù)。多級(jí)泵拆級(jí)多級(jí)泵的揚(yáng)程與級(jí)數(shù)成正比，拆級(jí)后，泵的揚(yáng)程按比例降低。但級(jí)數(shù)不能拆得太多，否則，泵的效率會(huì)降低。進(jìn)口負(fù)壓調(diào)節(jié) 進(jìn)口負(fù)壓調(diào)節(jié)一

20、般只用于小型離心泵。大型離心泵一般要求正壓進(jìn)泵，不能采用此方法。多數(shù)采用切削葉輪或改變泵的轉(zhuǎn)速（串級(jí)調(diào)速和液力藕合器等）。對(duì)于多級(jí)泵可首先考慮采用拆級(jí)的方法改變泵特性。油品粘度對(duì)離心泵特性的影響 一般當(dāng)粘度大于60×10-6m2/s時(shí)要進(jìn)行泵特性的換算。3、輸油泵站的工作特性 輸油泵站的工作特性可用 H=f(Q) 表示 。輸油泵的基本組合方式一般有兩種：串聯(lián)和并聯(lián) 。(1) 并聯(lián)泵站的工作特性 并聯(lián)泵站的特點(diǎn) ： 泵站的流量等于正在運(yùn)行的輸油泵的流量之和； 每臺(tái)泵的揚(yáng)程均等于泵站的揚(yáng)程。即： 設(shè)有n1臺(tái)型號(hào)相同的泵并聯(lián)，即 即： A=a 注意 ：泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，在改變運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)時(shí)，

21、要防止電機(jī)過(guò)載。 例如：兩臺(tái)泵并聯(lián)時(shí)，若一臺(tái)泵停運(yùn)，由特性曲線知，單泵的排量q>Q/2，排量增加，功率上升，電機(jī)有可能過(guò)載。(2) 串聯(lián)泵站的工作特性 串聯(lián)泵站特點(diǎn)： 各泵流量相等； 泵站揚(yáng)程等于各泵揚(yáng)程之和：即 q=Q設(shè)有n2臺(tái)型號(hào)相同的泵串聯(lián)，則： (3) 串、并聯(lián)泵機(jī)組數(shù)的確定 選擇泵機(jī)組數(shù)的原則主要有四條： 滿足輸量要求；充分利用管路的承壓能力；泵在高效區(qū)工作；泵的臺(tái)數(shù)符合規(guī)范要求（一般不超過(guò)四臺(tái)）。并聯(lián)泵機(jī)組數(shù)的確定其中: Q為設(shè)計(jì)輸送能力；q為單泵的額定排量 。顯然：不一定是整數(shù)，只能取與之相近的整數(shù)，這就是泵機(jī)組數(shù)的化整問(wèn)題。 如果管線的發(fā)展趨勢(shì)是輸量增加，則應(yīng)向大化，否則

22、向小化。一般情況下要向大化。 由此可見(jiàn)并聯(lián)泵的臺(tái)數(shù)主要根據(jù)輸量確定，而泵的級(jí)數(shù)（揚(yáng)程）則要根據(jù)管路的設(shè)計(jì)工作壓力確定。另外根據(jù)規(guī)范規(guī)定，泵站至少設(shè)一臺(tái)備用泵。 串聯(lián)泵其中：H 為管路的許用強(qiáng)度（或設(shè)計(jì)工作壓力）； H 為單泵的額定揚(yáng)程。 一般來(lái)說(shuō)，串聯(lián)泵的臺(tái)數(shù)應(yīng)向小化，如果向大化，則排出壓力可能超過(guò)管子的許用強(qiáng)度，是很危險(xiǎn)的。串聯(lián)泵的額定排量根據(jù)管線設(shè)計(jì)輸送能力確定。 (4)串、并聯(lián)組合形式的確定 從經(jīng)濟(jì)方面考慮，串聯(lián)效率較高，比較經(jīng)濟(jì)。我國(guó)并聯(lián)泵的效率一般只有70%-80%，而串聯(lián)泵的效率可達(dá)90%。串聯(lián)泵的特點(diǎn)是：揚(yáng)程低、排量大、葉輪直徑小、流通面積大，故泵損失小，效率高。串聯(lián)泵便于實(shí)現(xiàn)自

23、動(dòng)控制和優(yōu)化運(yùn)行。Ø 不存在超載問(wèn)題Ø 調(diào)節(jié)方便Ø 流程簡(jiǎn)單Ø 調(diào)節(jié)方案多目前國(guó)內(nèi)管線使用的基本上都是并聯(lián)泵組合形式，節(jié)流損失大，調(diào)節(jié)困難，不易實(shí)現(xiàn)密封輸送。因此，東部管線改造的一個(gè)重要任務(wù)是并聯(lián)泵改串聯(lián)泵，進(jìn)而改旁接油罐流程為密閉流程，實(shí)行優(yōu)化運(yùn)行。 三、輸油管道的壓降計(jì)算1、輸油管道的壓降組成根據(jù)流體力學(xué)理論，輸油管道的總壓降可表示為：其中：hL為沿程摩阻； h為局部摩阻； (zj-zQ) 為計(jì)算高程差。2、水力摩阻系數(shù)的計(jì)算 計(jì)算長(zhǎng)輸管道的摩阻損失主要是計(jì)算沿程摩阻損失hL。達(dá)西公式 ： 對(duì)于一條給定的長(zhǎng)輸管道，L和D都是已知的，輸量（或流速）也是

24、已知的，現(xiàn)在的問(wèn)題就是如何計(jì)算水力摩阻系數(shù) 。 根據(jù)流體力學(xué)理論 其中：e為管壁的絕對(duì)粗糙度；D為管道內(nèi)徑。 是Re和e/D 的二元函數(shù)，具體的函數(shù)關(guān)系視流態(tài)而定。流態(tài)：分為層流和紊流，中間還存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)。在解決工程實(shí)際問(wèn)題時(shí)，為了安全，一般盡量避開(kāi)過(guò)渡區(qū)，因該區(qū)的流態(tài)不穩(wěn)定。實(shí)在無(wú)法避開(kāi)時(shí)，該區(qū)的可按紊流光滑區(qū)計(jì)算。 (1) 流態(tài)劃分和輸油管道的常見(jiàn)流態(tài) 我國(guó)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的流態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)是： 層流：Re2000； 過(guò)渡流：2000<Re3000； 紊流光滑區(qū)：3000<ReRe1 （簡(jiǎn)稱光滑區(qū)）； 紊流混合摩擦區(qū)：Re1<ReRe2 （簡(jiǎn)稱混摩區(qū)）； 紊流粗糙區(qū)

25、：Re>Re2 （簡(jiǎn)稱粗糙區(qū)）。其中： 輸油管道中所遇到的流態(tài)一般為： 熱含蠟原油管道、大直徑輕質(zhì)成品油管道：水力光滑區(qū)；小直徑輕質(zhì)成品油管道：混合摩擦區(qū)；高粘原油和燃料油管道：層流區(qū)；長(zhǎng)輸管道一般很少工作在粗糙區(qū)。(2) 管壁粗糙度的確定 管壁粗糙度 ：相對(duì)粗糙度：絕對(duì)粗糙度與管內(nèi)徑的比值(e/d或2e/r)。絕對(duì)粗糙度：管內(nèi)壁面突起高度的統(tǒng)計(jì)平均值。紊流各區(qū)分界雷諾數(shù)Re1、Re2及水力摩阻系數(shù)都與管壁粗糙度有關(guān)。我國(guó)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的各種管子的絕對(duì)粗糙度如下： 無(wú)縫鋼管：0.06mm；直縫鋼管：0.054mm；螺旋焊縫鋼管：DN=250350時(shí)取0.125mm； DN&g

26、t;400時(shí)取0.1mm。(3) 水力摩阻系數(shù)的計(jì)算 我國(guó)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的各區(qū)水力摩阻系數(shù)的計(jì)算公式見(jiàn)下表： 流態(tài)劃分范圍 f(Re,)層流Re<2000 =64/Re紊 流水力光滑區(qū)3000<Re<Re1= 時(shí)混合摩擦區(qū)<Re<Re2粗糙區(qū)Re>Re2= 3、流量壓降綜合計(jì)算公式列賓宗公式 把 、和代入達(dá)西公式 整理得 令 即得到列賓宗公式： 不同流態(tài)下的A、m、值流態(tài)Am層流6414.15紊流水力光滑區(qū)0.31640.250.0246混合摩擦區(qū)0.1230.0802A粗糙區(qū)00.0826不論是采用列賓宗公式還是達(dá)西公式計(jì)算壓降，都必須先確定計(jì)算

27、溫度，以便計(jì)算油品粘度。計(jì)算溫度可根據(jù)管道的起、終點(diǎn)溫度（或加熱站間進(jìn)出站溫度）按加權(quán)平均法計(jì)算：4、管路的水力坡降 定義：管道單位長(zhǎng)度上的摩阻損失稱為水力坡降。用 i表示： 或 水力坡降與管道長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，只隨流量、粘度、管徑和流態(tài)不同而不同。在計(jì)算和分析中經(jīng)常用到單位輸量(Q=1m3/s)的水力坡降f，即單位流量下、單位管道長(zhǎng)度上的摩阻損失： 5、管路工作特性 定義：已定管路（D , L , Z一定）輸送某種已定粘度油品時(shí)，管路所需總壓頭（即壓頭損失）與流量的關(guān)系（H-Q關(guān)系）稱為管路工作特性。6、離心泵與管路的聯(lián)合工作 確定泵站與管路的工作點(diǎn)（即流量、泵站揚(yáng)程）的方法有兩種，即圖解法和解析法

28、。 圖解法：下面重點(diǎn)討論解析法。 (1) 一個(gè)泵站的管道 由斷面1-1到2-2列能量方程有：式中：HS1泵的吸入壓力，為常數(shù)；HC 泵站揚(yáng)程；hc 站內(nèi)損失；hL 沿程摩阻；Z2-Z1起、終點(diǎn)計(jì)算高差。即： (2) 多泵站與管路的聯(lián)合工作 旁接油罐輸油方式（也叫開(kāi)式流程） 優(yōu)點(diǎn)：水擊危害小，對(duì)自動(dòng)化水平要求不高。 缺點(diǎn)：油氣損耗嚴(yán)重；流程和設(shè)備復(fù)雜，固定資產(chǎn)投資大；全線難以在最優(yōu)工況下運(yùn)行，能量浪費(fèi)大 。工作特點(diǎn)：每個(gè)泵站與其相應(yīng)的站間管路各自構(gòu)成獨(dú)立的水力系統(tǒng)； 上下站輸量可以不等（由旁接罐調(diào)節(jié)）； 各站的進(jìn)出站壓力沒(méi)有直接聯(lián)系；站間輸量的求法與一個(gè)泵站的管道相同：式中： Lj、Zj第j站至

29、第j1站間的計(jì)算長(zhǎng)度和計(jì)算高差；Aj、Bj第 j站的站特性方程的系數(shù)。 密閉輸油方式（也叫泵到泵流程） 優(yōu)點(diǎn)：全線密閉，中間站不存在蒸發(fā)損耗； 流程簡(jiǎn)單，固定資產(chǎn)投資小； 可全部利用上站剩余壓頭，便于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。 缺點(diǎn)：要求自動(dòng)化水平高，要有可靠的自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。工作特點(diǎn) ：全線為一個(gè)統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，全線各站流量相同； 輸量由全線所有泵站和全線管路總特性決定； 設(shè)全線有n個(gè)泵站，各站特性相同，則輸量為：式中：Lj為管道計(jì)算長(zhǎng)度 Z為管道計(jì)算高程差 當(dāng)各站特性不同時(shí)：Ø 各站進(jìn)、出站壓力相互影響。首站： 第二站：由站間能量平衡方程 :第 j 站： 式中：Lj-1為第j -1站到第j 站

30、的管道長(zhǎng)度；Zj-1為第j站與第j -1站的高程差。四、原油管道的溫降計(jì)算 1、軸向溫降公式 設(shè)有一條熱油管道，管外徑為D ，周圍介質(zhì)溫度為T(mén)0，總傳熱系數(shù)為 K ，輸量為G ，油品的比熱為C ，出站油溫為T(mén)R，加熱站間距為L(zhǎng)R。則距加熱站為L(zhǎng)的地方的油溫為：式中 上式為考慮摩擦熱時(shí)的軸向溫降計(jì)算公式，又叫列賓宗溫降公式。右圖為軸向溫降曲線，其特點(diǎn)是： 溫降曲線為一指數(shù)曲線，漸近線為 T=T0+b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

31、果TR提高10，下一站進(jìn)站油溫TZ只升高23 。因此為了減少熱損失，出站油溫不宜過(guò)高。2、溫度參數(shù)的確定確定加熱站的進(jìn)、出站溫度時(shí)，需要考慮三方面的因素：油品的粘溫特性和其它的物理性質(zhì)； 管道的停輸時(shí)間，熱脹和溫度應(yīng)力等因素；經(jīng)濟(jì)比較，使總的能耗費(fèi)用最低。1 加熱站出站油溫的選擇考慮到原油中難免含水，加熱溫度一般不超過(guò)100。如原油加熱后進(jìn)泵，則其加熱溫度不應(yīng)高于初餾點(diǎn)，以免影響泵的吸入。含蠟原油在凝點(diǎn)附近粘度隨溫度變化很大，而當(dāng)溫度高于凝點(diǎn)30-40時(shí)，粘度隨溫度的變化很小，而且含蠟原油管道常在紊流光滑區(qū)運(yùn)行，摩阻與粘度的0.25次方成正比，高溫時(shí)提高溫度對(duì)摩阻的影響很小，而熱損失卻顯著增大

32、，故加熱溫度不宜過(guò)高。確定出站溫度時(shí)，還必須考慮由于運(yùn)行和安裝溫度的溫差而使管路遭受的溫度應(yīng)力是否在強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，以及防腐保溫層的耐熱能力是否適應(yīng)等。2 加熱站進(jìn)站油溫的選擇加熱站進(jìn)站油溫首先要考慮油品的性質(zhì)，主要是油品的凝固點(diǎn)，必須滿足管道的停輸溫降和再啟動(dòng)的要求，但主要取決于經(jīng)濟(jì)比較，故其經(jīng)濟(jì)進(jìn)站溫度常略高于凝點(diǎn)。3 周圍介質(zhì)溫度 T0的確定對(duì)于架空管道，T0 就是周圍大氣的溫度；對(duì)于埋地管道，T0則取管道埋深處的土壤自然溫度；設(shè)計(jì)原油管道時(shí)，T0取管道中心埋深處的最低月平均地溫，運(yùn)行時(shí)按當(dāng)時(shí)的實(shí)際地溫進(jìn)行計(jì)算。3、軸向溫降公式的應(yīng)用 設(shè)計(jì)時(shí)確定加熱站間距(加熱站數(shù))設(shè)計(jì)時(shí)，L、D、G

33、、K、C、T已定，按上述原則選定TR和TZ ，則加熱站間距為：全線所需加熱站數(shù): ，化整nR ；設(shè)計(jì)的加熱站間距為: ，然后重新計(jì)算TR。 運(yùn)行中計(jì)算沿程溫降，特別是計(jì)算為保持要求的進(jìn)站溫度TZ所必須的加熱站出站溫度TR 。 4 校核站間允許的最小輸量Gmin 當(dāng)及站間其它熱力參數(shù)即T0、D、K、LR一定時(shí)，對(duì)應(yīng)于TRmax、Tzmin的輸量即為該熱力條件下允許的最小輸量：5 運(yùn)行中反算總傳熱系數(shù)K值 總傳熱系數(shù)是熱油管線設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理中的重要參數(shù)，在管線的日常運(yùn)行管理中定期反算和分析管線的總傳熱系數(shù)不僅可為新建管線提供選擇總傳熱系數(shù)的依據(jù)，而且還可根據(jù)總傳熱系數(shù)的變化分析管線沿線的散熱和結(jié)蠟

34、情況，幫助指導(dǎo)生產(chǎn)：u 若K，如果此時(shí)Q，H，則說(shuō)明管壁結(jié)蠟可能較嚴(yán)重，應(yīng)采取清蠟措施。 u 若K，則可能是地下水位上升，或管道覆土被破壞、保溫層進(jìn)水等。 在熱油管道的運(yùn)行管理中，通常根據(jù)管線的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)（管線的輸量、站間起、終點(diǎn)溫度和壓力、管線中心埋深處的自然地溫等）利用軸向溫降公式來(lái)反算管道總傳熱系數(shù)。計(jì)算方法如下：式中：K 管線的總傳熱系數(shù)，W/m2； TR 管線起點(diǎn)油溫，； Tz 管線終點(diǎn)油溫，； G 原油質(zhì)量流量，kg/s； C 原油比熱，J/kg； T0 管線中心埋深處自然地溫，； i 管線的水力坡降； g 重力加速度，g=9.8m/s2； D 管線外徑，m； L 管線長(zhǎng)度，m。

35、管線的水力坡降可根據(jù)實(shí)測(cè)的站間壓降和站間高程差計(jì)算： 式中：P1 管線起點(diǎn)壓力，MPa； P2 管線終點(diǎn)壓力，MPa； z1 管線起點(diǎn)高程，m； z2 管線起點(diǎn)高程，m； 原油密度，kg/m3。由于軸向溫降公式的前提是穩(wěn)定運(yùn)行工況，因此管線運(yùn)行工況的穩(wěn)定性對(duì)總傳熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果有重大影響，運(yùn)行工況不穩(wěn)定可能會(huì)導(dǎo)致極不合理的總傳熱系數(shù)計(jì)算結(jié)果。因此，在反算總傳熱系數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選取管線穩(wěn)定運(yùn)行期間的運(yùn)行參數(shù)。由軸向溫降公式可知，影響總傳熱系數(shù)計(jì)算結(jié)果的運(yùn)行參數(shù)包括輸量、管線起終點(diǎn)壓力和溫度，其中影響最大、測(cè)量精度最難保證的是管線起、終點(diǎn)溫度。目前大多數(shù)輸油管線仍然采用套管中插玻璃溫度計(jì)的方法測(cè)量油溫，

36、由于套管熱阻、溫度計(jì)本身誤差和讀數(shù)誤差等原因，測(cè)量結(jié)果很難反映管線中的實(shí)際油溫，誤差常在1以上，當(dāng)站間溫降較小時(shí)，會(huì)給總傳熱系數(shù)測(cè)試結(jié)果帶來(lái)較大誤差。另外，站間溫降越小，抵抗運(yùn)行參數(shù)波動(dòng)和測(cè)量誤差的能力越差，總傳熱系數(shù)計(jì)算結(jié)果的誤差就越大。 輸油管線中心埋深處的自然地溫是影響總傳熱系數(shù)計(jì)算結(jié)果的重要因素。為了保證測(cè)量精度，必須選擇合適的測(cè)溫地點(diǎn)和測(cè)溫儀表。在某些管線上，目前測(cè)量地溫的方法仍然是在套管中懸掛玻璃地溫計(jì)的方法，由于地溫計(jì)不直接與土壤接觸，且讀數(shù)時(shí)常常需要將地溫計(jì)向上提升一段距離，測(cè)量結(jié)果與實(shí)際地溫有時(shí)偏差相當(dāng)大。例如對(duì)于東辛管線，夏季地溫計(jì)的讀數(shù)經(jīng)常高達(dá)2930，而氣象臺(tái)的測(cè)量結(jié)果

37、僅為2425。 4、油流過(guò)泵的溫升油流經(jīng)過(guò)泵時(shí)，由于流道、葉片摩擦、液體內(nèi)部的沖擊和摩擦，會(huì)產(chǎn)生能量損失，轉(zhuǎn)化為摩擦熱加熱油流。 輸油泵內(nèi)能量損失包括機(jī)械、水力、容積和盤(pán)面摩擦等多項(xiàng)損失，泵效p就是考慮了上述損失計(jì)算出來(lái)的。除機(jī)械損失所產(chǎn)生的熱量主要由潤(rùn)滑油和冷卻水帶走外，其余三部分能量損失大都轉(zhuǎn)化為摩擦熱加熱油流。 設(shè)泵效為p、揚(yáng)程為H、質(zhì)量流量為G、原油比熱為C，則油流過(guò)泵的溫升為：式中 對(duì)于揚(yáng)程為600m，p=70%的離心泵，原油過(guò)泵的溫升約為1。閥門(mén)節(jié)流引起的溫升可按同樣的方法計(jì)算： 5、熱力計(jì)算所需的主要物性參數(shù)(1)原油比熱我國(guó)含蠟原油的比熱容隨溫度的變化趨勢(shì)均可用下圖所示的曲線描

38、述，可將其分為三個(gè)區(qū):區(qū)：油溫T 高于析蠟點(diǎn)TsL，比熱容CLY 隨溫度升高而緩慢升高。在這個(gè)區(qū)，石蠟還未析出，可用下式表示: (kJ/kg)式中 ：d415為15時(shí)原油的比重 。區(qū): Tcmax<T<TsL。Tcmax為比熱容達(dá)到最大值時(shí)的溫度。在該區(qū)，隨油溫的降低，比熱容急劇上升。該區(qū)內(nèi)有大量石蠟析出，比熱容溫度關(guān)系可表示為: (kJ/kg)其中A、n為與原油有關(guān)的常數(shù)。區(qū): 0TTcmax。在該區(qū)內(nèi)，隨油溫的降低比熱容減小，其關(guān)系可表示為: (kJ/kg)式中B、m為與原油有關(guān)的常數(shù)。(2)原油導(dǎo)熱系數(shù)液態(tài)石油產(chǎn)品的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度而變化，可按下式計(jì)算式中：y油品在 T 時(shí)的導(dǎo)

39、熱系數(shù)，W/m；T 油溫，；d41515時(shí)原油的比重 。(3)原油粘度粘溫指數(shù)關(guān)系式式中：1、2溫度 T1、T2時(shí)油品的運(yùn)動(dòng)粘度；u 粘溫指數(shù)。該式適用于低粘度的成品油及部分重燃料油，不適用于含蠟原油。對(duì)于含蠟原油，采用該公式時(shí)可分段寫(xiě)出其粘溫指數(shù)方程。不同的油品有不同的u值，一般規(guī)律是低粘度的油u值小，約在0.010.03之間；高粘度的油u值大，約在0.060.10之間(4)原油品密度式中：T、20分別為T(mén) 和20時(shí)的密度。 6、熱油管道的總傳熱系數(shù)K 管道總傳熱系數(shù)K系指油流與周圍介質(zhì)溫差1時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管道單位面積所傳遞的熱量。它表示了油流向周圍介質(zhì)散熱的強(qiáng)弱 。 以埋地管道為例，管

40、道散熱的傳熱過(guò)程由三部分組成：即油流至管壁的放熱，鋼管壁、防腐絕緣層或保溫層的熱傳導(dǎo)，管外壁至周圍土壤的傳熱（包括土壤的導(dǎo)熱和土壤對(duì)大氣和地下水的放熱）。其總傳熱系數(shù)可用下式計(jì)算：在輸油管道的各層熱阻中，管內(nèi)油流至管內(nèi)壁的對(duì)流放熱熱阻占的比例很小，不到1%，鋼管壁的熱阻占的比例更小，這兩項(xiàng)熱阻通?？珊雎圆挥?jì)。對(duì)于埋地不保溫管道，防腐絕緣層的熱阻約占10%左右，管外壁至土壤的放熱熱阻約占90%左右。保溫管道的熱阻主要取決于保溫層。由于計(jì)算埋地管道的總傳熱系數(shù)時(shí)要用到土壤的導(dǎo)熱系數(shù)，而土壤的導(dǎo)熱系數(shù)受許多因素的影響，不同季節(jié)、不同地方的導(dǎo)熱系數(shù)相差很大，故在實(shí)際應(yīng)用中，一般不采用上述公式計(jì)算管道的

41、總傳熱系數(shù)，而是根據(jù)已有管道反算得到的總傳熱系數(shù)選取。五、輸油管道運(yùn)行工況分析與調(diào)節(jié)1、工況變化原因及運(yùn)行工況分析方法 以“密閉輸送”方式運(yùn)行的輸油管道，有許多因素可以引起運(yùn)行工況的變化，可將其分為正常工況變化和事故工況變化。 (1) 正常工況變化 季節(jié)變化、油品性質(zhì)變化引起的全線工況變化，如油品的、變化； 由于供銷的需要，有計(jì)劃地調(diào)整輸量、間歇分油或收油導(dǎo)致的工況變化。 (2) 事故工況變化 電力供應(yīng)中斷導(dǎo)致某中間站停運(yùn)或機(jī)泵故障使某臺(tái)泵機(jī)組停運(yùn)； 閥門(mén)誤開(kāi)關(guān)或管道某處堵塞； 管道某處漏油。 不論是正常工況變化還是事故工況變化，都會(huì)引起運(yùn)行參數(shù)的變化。這些參數(shù)主要包括輸量，各站的進(jìn)出站壓力及

42、泵效率等。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使某些參數(shù)超出允許范圍。為了維持輸送，必須對(duì)各站進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了對(duì)各站進(jìn)行正確無(wú)誤的調(diào)節(jié)，事先必須知道工況變化時(shí)各種參數(shù)的變化趨勢(shì)。因此，掌握輸油管運(yùn)行工況的分析方法，對(duì)于管理好一條輸油管道是十分重要的。 (3) 運(yùn)行工況的分析方法 突然發(fā)生工況變化時(shí)（如某中間站停運(yùn)或有計(jì)劃地調(diào)整輸量而啟、停泵），在較短時(shí)間內(nèi)全線運(yùn)行參數(shù)劇烈變化，屬于不穩(wěn)定流動(dòng)。我們這里不討論不穩(wěn)定流動(dòng)工況，只討論變化前后的穩(wěn)定工況。為此，我們假設(shè)在各種工況變化的情況下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，全線將轉(zhuǎn)入新的穩(wěn)定工況。 運(yùn)行分析的出發(fā)點(diǎn)是能量供求平衡。 2、幾種事故工況下的運(yùn)行參數(shù)變化趨勢(shì)(1) 中間泵站停運(yùn)時(shí)的工

43、況變化對(duì)于密閉輸送的長(zhǎng)輸管道，當(dāng)中間某泵站停運(yùn)時(shí)，管線的輸量將減小，停運(yùn)站前各站的進(jìn)出站壓力均升高，停運(yùn)站后各站的進(jìn)出站壓力均下降，離停運(yùn)站越近的站進(jìn)出站壓力變化越大。對(duì)于以旁接油罐方式運(yùn)行的長(zhǎng)輸管道，中間某站停運(yùn)后，停運(yùn)站后面一站的來(lái)油量將明顯減小，具體表現(xiàn)是該站旁接油罐的罐位將不斷下降，各個(gè)站的進(jìn)出站壓力無(wú)明顯變化。 (2) 干線泄漏后的工況變化 密閉輸送的長(zhǎng)輸管道發(fā)生泄漏后，漏點(diǎn)前的流量增大，漏點(diǎn)后流量減小，全線各站進(jìn)出站壓力均下降，且距漏點(diǎn)越近的站進(jìn)出站壓力下降幅度愈大。根據(jù)進(jìn)出站壓力的變化可判斷泄漏點(diǎn)的大體位置。但這種方法只能判斷較大的泄漏量，因?yàn)樾÷c(diǎn)引起的壓力變化不明顯

44、。如果出現(xiàn)全線壓力有較大下降、且全線各站輸油泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常這種情況，就可以斷定管線某處發(fā)生了較大的泄漏，此時(shí)應(yīng)根據(jù)各站壓力變化的幅度判斷出泄漏點(diǎn)所處的站間，然后排出巡線隊(duì)伍查找漏點(diǎn)，同時(shí)為了減少泄漏量，應(yīng)降低管道的運(yùn)行壓力。3、輸油管道的調(diào)節(jié) 輸油管道的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變管道的能量供應(yīng)或改變管道的能量消耗，使之在給定的輸量條件下，達(dá)到新的能量供需平衡，保持管道系統(tǒng)不間斷、經(jīng)濟(jì)地輸油。(1) 調(diào)節(jié)的分類 管道的調(diào)節(jié)就是人為地對(duì)輸油工況加以控制。從廣義上說(shuō)，調(diào)節(jié)分為輸量調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性調(diào)節(jié)兩種情況。 輸量調(diào)節(jié) 首站從油田的收油是不均衡的，一年之內(nèi)各季不均衡，甚至各個(gè)月份也有差別；末站向外轉(zhuǎn)油受運(yùn)輸條件或煉廠生

45、產(chǎn)情況的影響，有時(shí)出路不暢。這些來(lái)油和轉(zhuǎn)油的不均衡必然使管道的輸量相應(yīng)變化，這些輸量的改變要靠調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 旁接油罐輸送的管道要求各泵站的排量接近一致，否則旁接油罐容納不了過(guò)大的輸差量，而要保持各站排量一致也要對(duì)全線進(jìn)行調(diào)節(jié)。穩(wěn)定性調(diào)節(jié)（即自動(dòng)調(diào)節(jié)） 密閉輸送的管道為了維持輸油泵的正常工作和管道的安全運(yùn)行，要求中間站的入口壓力不能過(guò)低，出口壓力不能過(guò)高。輸送工況不穩(wěn)定表現(xiàn)在泵站進(jìn)出口壓力的波動(dòng)。當(dāng)壓力波動(dòng)超出規(guī)定值時(shí)，就要對(duì)管線進(jìn)行調(diào)節(jié)。工況不穩(wěn)定不包括前面所說(shuō)的調(diào)節(jié)輸量的情況，因調(diào)節(jié)輸量產(chǎn)生的大幅度工況變化是由計(jì)劃產(chǎn)生的，并通過(guò)調(diào)整各泵站的輸油泵機(jī)組工作狀況加以實(shí)現(xiàn)；也不包括由于某個(gè)泵站突然

46、中斷運(yùn)行或管道閥門(mén)誤動(dòng)作突然關(guān)閉造成的突發(fā)性壓力波動(dòng)，這種突發(fā)性壓力波動(dòng)叫水擊，對(duì)水擊另行采取保護(hù)措施，不是調(diào)節(jié)解決的問(wèn)題。 造成壓力不穩(wěn)定的原因有：各泵站泵機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)或運(yùn)轉(zhuǎn)泵性能變動(dòng)；泵站輸油泵因調(diào)速使其工況變化；所輸油品種類改變或因溫度改變?cè)斐捎推氛扯茸兓?；管道因結(jié)垢、氣袋或其它原因造成一定程度的阻塞等。 這些不穩(wěn)定工況都發(fā)生在密閉輸送管道上，旁接油罐管道因旁接管的緩沖，進(jìn)出站壓力不會(huì)有大的波動(dòng)，只要保持各站輸量接近一致即可。 (2) 輸量調(diào)節(jié)方法 根據(jù)管道系統(tǒng)的能量供需特點(diǎn)，調(diào)節(jié)方法可以從兩方面考慮：改變泵站特性：從能量供應(yīng)方面考慮；改變管路特性：從消耗方面考慮。 改變泵站特性 A、切

47、削葉輪（或更換不同直徑的葉輪）： 即泵排量與葉輪直徑成正比。通過(guò)對(duì)輸油泵更換不同直徑的葉輪可以在一定范圍內(nèi)改變輸量，但泵的葉輪不能切削太多，否則泵效率下降較大，因此這種方法不適用于大幅度改變輸量的情況。 B、改變多級(jí)泵的級(jí)數(shù)，減小泵的揚(yáng)程，從而降低管線輸量。這種方法適用于裝備并聯(lián)離心泵的管道。要求降低輸量時(shí)，拆掉若干級(jí)葉輪，而需要恢復(fù)大輸量時(shí)則將拆掉的葉輪重新裝上。 C、改變運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)，從而可大幅度改變輸量。對(duì)于裝備串聯(lián)泵的管道，采用這種方法是很方便的。對(duì)于裝備并聯(lián)泵的管道，采用這種方法時(shí)經(jīng)常還要改變運(yùn)行的泵站數(shù)。 D、改變運(yùn)行的泵站數(shù)。輸量大幅度變化時(shí)常采用這種方法。 E、改變泵的轉(zhuǎn)速

48、即泵的排量近似與轉(zhuǎn)速成正比，揚(yáng)程近似與轉(zhuǎn)速的平方成正比。當(dāng)離心泵的轉(zhuǎn)速變化20%時(shí)，泵效率基本無(wú)變化，因此，調(diào)速是效率較高的改變輸量的方法。但改變泵的轉(zhuǎn)速往往受到現(xiàn)有設(shè)備條件的限制。在串聯(lián)工作的泵站上，如果泵的原動(dòng)機(jī)為燃?xì)廨啓C(jī)或柴油機(jī)，則每臺(tái)泵都可調(diào)速。如為電動(dòng)機(jī)，目前我國(guó)長(zhǎng)輸管道所使用的大多數(shù)為異步電動(dòng)機(jī)，調(diào)速比較困難，一般在泵與電機(jī)之間加變速裝置（如液力偶合器）或加串級(jí)調(diào)速裝置，亦可采用變頻調(diào)速；若采用變速電機(jī)，目前我國(guó)變速電機(jī)還未普遍使用，價(jià)格昂貴，這些設(shè)備都會(huì)使投資和維修費(fèi)增加。為了節(jié)省投資，對(duì)于串聯(lián)泵站，每座泵站可備有一臺(tái)調(diào)速機(jī)組。對(duì)于并聯(lián)工作的泵站則必須所有泵機(jī)組都可調(diào)速，才能起到

49、調(diào)節(jié)輸量的作用。 改變管路特性 改變管路特性主要是節(jié)流調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)節(jié)就是人為地調(diào)節(jié)泵站出口閥門(mén)的開(kāi)度，增加閥門(mén)的阻力來(lái)改變管路特性以降低管道的輸量。這是一種最簡(jiǎn)單易行的方法，但能量損失比較大（與調(diào)速相比）。這種方法一般用于輸量變化不大的情況，當(dāng)需要大幅度改變輸量時(shí)，應(yīng)首先考慮采用改變運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)和泵站數(shù)的方法。 (3) 穩(wěn)定性調(diào)節(jié)方法 穩(wěn)定性調(diào)節(jié)（即自動(dòng)調(diào)節(jié)）的目的是為了保障輸油泵的正常工作和站間管路的強(qiáng)度安全，調(diào)節(jié)實(shí)際上是對(duì)管中油品壓力的調(diào)節(jié)，其要求是能經(jīng)常性工作，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作速度應(yīng)使管道中壓力的變化等于計(jì)算的擾動(dòng)速度，以避免壓力變化達(dá)到保護(hù)給定值而發(fā)生保護(hù)性停機(jī)。穩(wěn)定性調(diào)節(jié)方法有改變泵

50、機(jī)組轉(zhuǎn)速、節(jié)流和回流三種。 改變泵機(jī)組轉(zhuǎn)速 如果泵站上裝有可調(diào)速泵機(jī)組，可以利用這種方法進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。從節(jié)省能量角度講這是一種較好的方法。但如果只從壓力調(diào)節(jié)方面考慮采用調(diào)速泵機(jī)組一般是不合理的。 回流調(diào)節(jié) 回流可以單泵也可以全泵站進(jìn)行。大型輸油泵的特性曲線比較平緩，為了調(diào)節(jié)不大的壓力就需要大量回流，耗費(fèi)較多的能量?；亓骶褪峭ㄟ^(guò)回流管路讓泵出口的油流一部分流回入口，這種情況下泵的排量大于管路中的流量，靠泵排量的增加降低泵的揚(yáng)程，從而達(dá)到降低出站壓力的目的。采用這種方法時(shí)要防止原動(dòng)機(jī)過(guò)載，一般很少采用（該方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要自動(dòng)控制系統(tǒng)）。 節(jié)流調(diào)節(jié) 節(jié)流是人為地造成油流的壓能損失，降低節(jié)流調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

51、后面的壓力，它比回流調(diào)節(jié)節(jié)省能量。 輸油管道除非發(fā)生水擊或泵機(jī)組開(kāi)停等較大壓力波動(dòng)情況，一般情況下調(diào)節(jié)壓力的時(shí)間不超過(guò)全部輸送時(shí)間的35%，調(diào)節(jié)幅度不大于單泵揚(yáng)程的1025%。在這種情況下使用節(jié)流法調(diào)節(jié)是非常合適的。目前密閉輸送管道除了少數(shù)靠變速調(diào)節(jié)外，絕大多數(shù)使用節(jié)流法（通過(guò)自控系統(tǒng)控制出站調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)）。 六、熱油管道的日常運(yùn)行管理 1、熱油管道的工作特性 (1) 熱油管道工作特性的特點(diǎn)管道的工作特性是指管道壓降隨輸量的變化關(guān)系。對(duì)于熱油管道來(lái)說(shuō)，當(dāng)D、L、Z、T0、K及所輸油品物性已定時(shí)，摩阻損失H不僅是輸量Q的函數(shù)，還是粘度的函數(shù)，而又是溫度的函數(shù)，因此，對(duì)于熱油管道，H是Q和T

52、的二元函數(shù)，即：H=f1(Q,T)=f2(Q,TR)=f3(Q,TZ)對(duì)于一條確定的熱油管道，D、L、Z、T0、K一定，在某輸量Q下，當(dāng)TR已定時(shí)，由溫降公式知，TZ也就定了，反之亦然，即 TR 、TZ兩個(gè)熱力參數(shù)中只有一個(gè)是獨(dú)立的，它們要受沿線溫降規(guī)律的約束。設(shè)計(jì)時(shí)一般按維持TZ不變計(jì)算。運(yùn)行時(shí)，往往是控制TR ，這樣只需根據(jù)出站油溫TR來(lái)調(diào)節(jié)加熱爐的點(diǎn)爐臺(tái)數(shù)、火嘴數(shù)、送風(fēng)量及燃料油量，控制方便。(2) 熱油管道的工作特性在討論熱油管道的工作特性時(shí)，只有規(guī)定管道的熱力條件才有意義，一般有兩種情況： 維持出站油溫TR 一定運(yùn)行； 維持進(jìn)站油溫TZ一定運(yùn)行。 下面分別討論各種情況下的管路工作特性

53、。 A、維持進(jìn)站油溫TZ一定運(yùn)行的熱油管路的工作特性 維持TZ一定時(shí)的管路特性曲線如圖所示。TZ不同時(shí)，沿線油溫分布不同，特性曲線亦不同。TZ高則沿線油溫高，摩阻損失小，故HTz2-Q曲線總是在HTz1-Q曲線的下方。 下面分析一下維持TZ一定時(shí)特性曲線的變化趨勢(shì)。Q變化時(shí)，影響摩阻H的因素有兩個(gè)方面： 總的趨勢(shì)是QH，即H=f(Q)是單調(diào)上升的曲線。影響熱油管工作特性曲線的因素除了管線情況和油品粘度以外，還有管線沿線的散熱條件和油品的粘溫特性。當(dāng)溫降快、粘溫曲線較陡時(shí)，管路特性曲線變化也較劇烈，故散熱條件如T0、K及粘溫指數(shù)u等參數(shù)也會(huì)影響熱油管路的工作特性。 B、維持出站油溫TR一定運(yùn)行的熱油管路的工作特性 維持出站油溫TR一定時(shí)，摩阻隨輸量的變化趨勢(shì)與維持TZ一定時(shí)有所不同，定性分析如下： 兩方面因素引起的摩阻變化趨勢(shì)正相反。一般在實(shí)際運(yùn)行的輸量范圍內(nèi)，QH的趨勢(shì)是主要的。故隨著Q增大 ，摩阻H是增大的，但H隨Q的變化要平緩些。 (3) 熱油管路工作特性的不穩(wěn)定區(qū) 前面講過(guò)，維持TR一定運(yùn)行的熱油管道，在正常運(yùn)行的輸量范圍內(nèi)，QH的趨勢(shì)是主要的，但當(dāng)Q較小、輸送的油品粘度較大時(shí)，可能出現(xiàn)QH的反常現(xiàn)象，使熱油管道進(jìn)