第02章 等溫管道.ppt

1、CAUC輸油管道設(shè)計與管理輸油管道設(shè)計與管理Design and Management of Oil PipelineCAUC輸油泵站的工作特性輸油管道的壓能損失2等溫輸油管道的工藝計算3等溫輸油管道設(shè)計方案的經(jīng)濟比較4等溫輸油管線運行工況分析與調(diào)節(jié)5第二章 等溫輸油管道輸送技術(shù) 1CAUCCAUCCAUC第一節(jié) 輸油泵站的工作特性 二、泵站的工作特性v多臺泵機組并聯(lián)運行的泵站工作特性曲線，為同時工作的各泵機組特性曲線并聯(lián)相加。即在同一揚程下，將各機組的排量相加而得出泵站的特性曲線。v多臺泵機組串聯(lián)運行的泵站工作特性曲線，為同時工作的各泵機組特性曲線串聯(lián)相加。即在同一流量下，將各機組的揚程相加

2、而得出泵站的特性曲線。CAUC摩阻損失的計算沿程摩阻管道壓降的計算234泵站管道系統(tǒng)的工作點5第二節(jié) 輸油管道的壓能損失1管道的工作特性管道的水力坡降CAUC一、摩阻損失的計算摩阻損失沿程摩阻局部摩阻油流通過直管段所產(chǎn)生的摩阻損失油品通過各種閥門、管件所產(chǎn)生的摩阻損失長輸管道站間管道的摩阻損失主要是沿程摩阻，局部摩阻只占1%2%。 站場、罐區(qū)的站內(nèi)摩阻主要是局部摩阻 ，沿程摩阻只占小部分CAUC（一）沿程摩阻損失1、達西公式管道的沿程摩阻損失可按達西公式計算：2、列賓宗公式對達西公式中的各參數(shù)進行重新整理，可得到便于使用的綜合參數(shù)摩阻計算式，即列賓宗公式。gVDLhl22LdvQhmmml52

3、CAUC不同流態(tài)的值 流態(tài)劃分范圍層流紊流水力光滑區(qū)混合摩擦區(qū)粗糙區(qū))(Re,fRe6425. 0Re3164. 053. 1Relg8 . 1125. 0Re6811. 0de2)lg274. 1 (12000Re 155ReRe1010Re300027/8ReRe5 .592ReRe 7/815 .59Relg765665Re2注：CAUC不同流態(tài)區(qū)的A、m、值 流態(tài)Am m2/s層流641紊流水力光滑區(qū)0.31640.25混合摩擦區(qū)0.123粗糙區(qū)015. 4128g0246. 0482gAmmAgAmm0802. 04820826. 082g627. 0lg127. 010deCAUC

4、（二）管道壓降的計算對管內(nèi)徑和管長一定的管道，輸送一定量的某油品時，由起點至終點的總壓降H 計算如下：QZnimilZZhhH101. 1CAUC（二）管道壓降的計算對管內(nèi)徑和管長一定的管道，輸送一定量的某油品時，由起點至終點的總壓降H 計算如下：QZnimilZZhhH101. 1CAUC二、管道的工作特性 管道的工作特性是指管徑、管長一定的某管道，輸送性質(zhì)一定的某種油品時，管道壓降H隨流量Q的變化關(guān)系。其數(shù)學(xué)關(guān)系式為： QZnimimmmZZhQdLH12501. 1 QfH CAUC二、管道的工作特性流量摩阻CAUC二、管道的工作特性v管道的工作特性影響因素：管長、管徑、首末站高差、油品

5、流量摩阻v串并聯(lián)管道的工作特性CAUC三、管道的水力坡降（一）水力坡降管道的水力坡降就是單位長度管道的摩阻損失單位長度管道的摩阻損失，可表示為： 水力坡降與管道長度無關(guān)，只隨流量，粘度，管徑和流態(tài)不同而不同。對于長距離輸油管道，如果水力坡降已知，全線的壓頭損失可表示為：mmmldQLhi52ZfLQZiLHm2CAUC四、管道縱斷面圖v在直角坐標上表示管道長度與沿線高程變化的圖形稱為管道縱斷面圖。其橫坐標表示管道的實際長度，縱坐標表示沿線海拔高程。v實地測量的縱斷面圖是作泵站布置和管道施工圖的重要依據(jù)。v必須注意，縱斷面圖上的起伏情況與管道的實際地形并不相同。圖上的曲折線不是管道的實長，水平線

6、才是實長。在縱斷面圖上作水力坡降線，可以表示管道沿線的壓力變化。CAUCCAUCv 特殊情況下水力坡降線的變化有副管的管段管道變徑點注卸油點1. 混油界面位置三、管道的水力坡降CAUC某等溫輸油管線水力坡降如圖所示，試近似畫出A-B段加副管后水力坡降的趨勢變化，并簡要說明原因。 A BCAUC五、泵站管道系統(tǒng)的工作點v 在長輸管道系統(tǒng)中，泵站和管道組成了一個統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，管道所消耗的能量（包括終點所要求的剩余壓力）必然等于泵站所提供的壓力能，即二者必然會保持能量供求的平衡關(guān)系。管道的流量就是泵站的排量，泵站的總揚程就是管道所需要的總壓能。v 泵站管道系統(tǒng)的工作點是指在壓力供需平衡條件下，管道

7、的流量與泵站進出站壓力等參數(shù)之間的關(guān)系。v 泵站管道系統(tǒng)的工作點是指系統(tǒng)工作的流量Q和揚程H。CAUC五、泵站管道系統(tǒng)的工作點 摩阻（揚程） 流量（排量）QH在設(shè)計與管理中，常用作泵站和管道特性曲線，求二者交點的方法，來確定泵站的排量和進出站壓力。CAUC五、泵站管道系統(tǒng)的工作點v 解析法求工作點 管道能量平衡方程CAUC輸油方式v三種輸油方式： 從罐到罐方式 旁接油罐方式 從泵到泵方式CAUC某等溫輸油管道全長93公里，管材為1689，全線共有3個泵站，各站的泵機組型號及臺數(shù)相同，其泵站特性為 ，若第三站進站處發(fā)生泄漏，流量為q（設(shè)流態(tài)不變）。已知油品粘度為5 cs，漏油后在2#站測得的輸量

8、為88.5m3/h，首站至第三站距離為58公里，全線高程差為零，末站進罐余壓為零，忽略站內(nèi)摩阻，首站進站壓頭為30m，E=0.1mm。求q =？ mQH25102 . 1600CAUC第三節(jié) 等溫輸油管道的工藝設(shè)計一、工藝參數(shù)二、管子與管子的規(guī)格三、泵站數(shù)的確定四、泵站布置五、翻越點及計算長度六、設(shè)計方案的校核CAUC一、工藝參數(shù)v工藝設(shè)計中油品的選擇v計算溫度：管線埋深處平均地溫 v油品密度 v油品粘度 v計算輸量 每年輸油350天 20001315. 0825. 12020tt00ttuteCAUC西部成品油管道月平均地溫序號 月份地名 1234567891011121烏魯木齊4.93.3

9、2.84.68.512.215.317.317.215.111.57.92吐魯番8.06.18.09.313.617.2222120.319.015.010.73鄯善9.98.911.013.615.61922.824.023.822.217.512.34哈密5.84.33.86.612.116.119.521.120.517.913.59.15酒泉4.12.52.55.39.113.115.817.517.215.011.37.26張掖4.83.23.76.610.213.516.217.617.415.312.08.17山丹3.42.12.85.89.212.314.816.11613.9

10、10.56.58蘭州5.74.24.98.011.214.016.317.817.615.812.78.9（單位：，埋深平均值為1.6米 ）CAUC西部成品油管道月平均地溫序號 月份地名 1234567891011121烏魯木齊4.93.32.84.68.512.215.317.317.215.111.57.92吐魯番8.06.18.09.313.617.2222120.319.015.010.73鄯善9.98.911.013.615.61922.824.023.822.217.512.34哈密5.84.33.86.612.116.119.521.120.517.913.59.15酒泉4.12

11、.52.55.39.113.115.817.517.215.011.37.26張掖4.83.23.76.610.213.516.217.617.415.312.08.17山丹3.42.12.85.89.212.314.816.11613.910.56.58蘭州5.74.24.98.011.214.016.317.817.615.812.78.9（單位：攝氏度，埋深平均值為1.6米 ）CAUC西部成品油管道月平均地溫序號 月份地名 1234567891011121烏魯木齊4.93.32.84.68.512.215.317.317.215.111.57.92吐魯番8.06.18.09.313.61

12、7.2222120.319.015.010.73鄯善9.98.911.013.615.61922.824.023.822.217.512.34哈密5.84.33.86.612.116.119.521.120.517.913.59.15酒泉4.12.52.55.39.113.115.817.517.215.011.37.26張掖4.83.23.76.610.213.516.217.617.415.312.08.17山丹3.42.12.85.89.212.314.816.11613.910.56.58蘭州5.74.24.98.011.214.016.317.817.615.812.78.9（單位：

13、攝氏度，埋深平均值為1.6米 ）CAUC西部成品油管道油品物性項 目單 位90號汽油93號汽油0號柴油密度（20）kg/m3738745.4847.4粘度2mm2/s4.8104.1200.740.753.5400.620.64500.55CAUCCtc325. 482 . 41 . 22 . 35 . 23 . 49 . 81 . 63 . 332020325. 42020/53.84920325. 44 .847001315. 0825. 14 .84720325. 4001315. 0825. 120001315. 0825. 1mkgtt計算溫度下柴油密度CAUC計算溫度下柴油粘度01

14、582. 0105 . 31 . 4ln5 . 31 . 41020102010ueeuu00ttutesmmeeeu/485. 45 . 35 . 3201582. 0675.1501582. 0675.15325. 420325. 420325. 4CAUCCth05.1988 .171 .166 .175 .171 .210 .24213 .173202005.192020/81.7382005.19738001315. 0825. 17382005.19001315. 0825. 120001315. 0825. 1mkgtt計算溫度下汽油密度CAUC計算溫度下汽油粘度00885. 0

15、2062. 074. 0ln62. 074. 02040204020ueeuu00ttutesmmeeeu/746. 074. 074. 0200885. 095. 000885. 095. 005.192005.192005.19CAUC二、管子與管子的規(guī)格（一）管子類型 按照制管方法的不同劃分：（1）無縫鋼管（2）有縫鋼管 （直縫管、螺旋焊縫管）（二）管子規(guī)格（1）管子的直徑和壁厚（2）尺寸公差CAUC三、泵站數(shù)的確定v基礎(chǔ)：能量平衡 能量供應(yīng)能量消耗v泵站數(shù)的化整v泵站數(shù)化整后的處理：變徑管、副管長度的計算HcHn CAUC四、泵站布置v站址的確定要滿足水力條件的要求，即在規(guī)定流量下泵站

16、提供的能量要與站間管線所消耗的能量平衡。v必須考慮工程實踐上的許多要求，如工程地質(zhì)條件是否適于建站，交通、供水、供電、通訊、排污等是否方便等。v成品油管道線路選擇和布站 CAUC四、作圖法布置泵站Hs1Hc1-HmHd1Hs2Hc2-HmHd2Ht動壓CAUC五、翻越點v什么是在規(guī)定輸量下，根據(jù)相鄰泵站的高程繪制的沿線水力坡降線，可能會出現(xiàn)與中途的高點相交的情況，而在高點后，油品會借助于高差自流到終點，而且還有剩余能量。如不采取其它措施以利用或消耗這部分能量，則在高點以后的管段內(nèi)將發(fā)生不滿流現(xiàn)象，即通過局部流速變大來消耗剩余的能量。線路上的這種高點就稱為。 CAUC翻越點五、翻越點計算長度CA

17、UC五、翻越點有何危害n 浪費能量、增大水擊壓力如何避免n 減壓站n 變徑管n 安裝油流渦輪發(fā)電裝置 如何確定計算長度注意：n 翻越點不一定是管道沿線的最高點，往往是接近末端的某高點。CAUC【例】某等溫輸油管線，流態(tài)為水力光滑區(qū)，水力坡降為 i = 0.007，全長L40km，各點高程如圖所示，在距起點30km處的F點出現(xiàn)翻越點，泵站所提供的揚程Hc300米液柱，為保持流量不變，采用與主管同徑的副管克服翻越點，計算副管的長度至少要多長？ 30米40米 30千米10千米 122米CAUC六、設(shè)計方案的校核v站址確定后，需要對設(shè)計方案進行校核（難點） 進出站壓力的校核 動靜水壓力的校核CAUC進

18、出站壓力的校核L/4L/4L/4L/4CAUC進出站壓力的校核NLfBclfBNcZNAHZcAHHcscscs11 ,111NLclcNLclcNLclc1csH1csH1csHfCAUC進出站壓力的校核L/4L/4L/4L/4CAUC動壓的校核CAUC靜壓的校核CAUC第四節(jié) 等溫輸油管道設(shè)計方案的經(jīng)濟比較1、進行等溫管線工藝計算前應(yīng)掌握的基本數(shù)據(jù)和原始資料為：（1）年輸量（包括沿線分輸和注油量）（2）管道起終點，分油或注油點，管道縱斷面圖。（3）可供選用的管材數(shù)據(jù)（4）可供選用的泵型號及特性曲線（5）所輸油品的物性（6）沿線氣象及地溫資料 （7）其它參數(shù)：輸油壓力范圍、高低點允許壓力、末站剩余壓力、首站進站壓力、絕對粗糙度等CAUC設(shè)計計算的基本步驟為：（1）根據(jù)經(jīng)濟流速或表2-4中數(shù)據(jù)，初選34種相鄰的管徑，以下按34種方案分別計算（2）選擇泵機組型號及組合方式（3）由泵站工作壓力確定管材及壁厚、內(nèi)徑（4）計算任務(wù)流量下的水力坡降，判斷翻越點、確定計算長度（5）計算全線