集輸技師培訓(xùn)課件

1、熱 烈 歡 迎 未 來 的 技 師 們?nèi)f 世 清第六章 輸油工藝流程圖 第一節(jié) 油氣輸送方式一、各種輸送方式的特點輸油的方式有：公路、鐵路、管道、水運1、水運的特點優(yōu)點：大運量時運費低，與運輸距離的變化關(guān)系不大缺點：需要有港口，受氣候影響大，航道、及國際形勢（戰(zhàn)爭）等影響。2、管道輸送優(yōu)點：輸量大；運費低，能耗少；運行可靠，一般埋在地下，受氣候影響少，油氣損耗少，對環(huán)境污染少；投資少，占地面積少；缺點：適用于大量、單向、定點運輸，不靈活；一定直徑的管道有一定的經(jīng)濟合理的輸送范圍。二、輸油管道的組成及運行方式 1、輸油管道的分類（1）、按長度和經(jīng)營方式分類 企業(yè)內(nèi)部的輸油管道。如油田內(nèi)部的集輸管

2、道，煉油廠油庫的管道。一般不是獨立經(jīng)營的管道。 長輸管道。管徑可以很大，運距長，是獨立經(jīng)營的管道。（2）按照所輸油品的種類 原油管道 成品油管道2、長輸管道的組成輸油站 線路3、長輸管道的經(jīng)濟性輸量越大，管徑越大，輸送成本也低；當管道輸送距離較遠時，必須要有足夠大的輸量才能使輸送單價成本達到合理的水平。4、輸油管道的發(fā)展概況 最早的一條原油輸送管道，是美國于1865年10月在賓夕法尼亞州修建的一條管徑50毫米長，9756米從油田輸送原油到火車站的管道，從此開始了管道輸油工業(yè)。但油氣管道運輸是從1928年電弧焊技術(shù)問世，以及無縫鋼管的應(yīng)用而得到發(fā)展和初具規(guī)模的。管道輸送技術(shù)的第一次飛躍是在第二次

3、世界大戰(zhàn)期間，由于德國潛艇對油輪的襲擊，嚴重威脅了美國的油料供應(yīng)，美國于1942年初開始僅用一年多的時間就緊急建成了一條全長2018千米，管徑分別為600毫米（當時最大的）和500毫米的原油管道，保障了原油的供應(yīng)。半年之后又投用了一條長2373千米、管徑為500毫米的成品油管道。對保證盟國的戰(zhàn)爭勝利起了重要作用。 第二次世界大戰(zhàn)以后，管道運輸有了較大的發(fā)展。目前世界上比較著名的大型輸油管道系統(tǒng)有： （1）前蘇聯(lián)的“友誼”輸油管道。它是世界上距離最長、管徑最大的原油管道，其北、南線長度分別為4412千米和5500千米，管徑為4261220毫米，年輸原油量超過1億噸，管道工作壓力49628兆帕。

4、（2）美國阿拉斯加原油管道。其全長1287千米，管徑1220毫米，工作壓力823兆帕，設(shè)計輸油能力1億噸年。 （3）沙特阿拉伯的東一西原油管道。其管徑1220毫米，全長1202千米，工作壓力588兆帕，輸油能力1.37億立方米年。（4）美國科洛尼爾成品油管道系統(tǒng)。該管道系統(tǒng)干線管徑為7501020毫米，總長4613千米，干線與支線總長8413千米，有10個供油點和281個出油點，主要輸送汽油、柴油、燃料油等100多個品級和牌號的油品。全系統(tǒng)的輸油能力為14億噸年。我國是世界上最早使用管子輸送流體的國家，秦漢時代已經(jīng)用竹子連接起來輸送鹵水及天然氣，然而現(xiàn)代輸油管道工業(yè)起步較晚。 解放后1958年

5、建成了第一條長距離輸油管道克拉瑪依一獨山子輸油管道，全長147千米，管徑150毫米。60年代后，隨著大慶、勝利、華北、中原等油田的開發(fā)，興建了貫穿東北、華北、華東地區(qū)的原油管道網(wǎng)。東北地區(qū)的大慶一鐵嶺（復(fù)線）、鐵嶺一大連、鐵嶺一秦皇島4條干線管徑均為720毫米，總長2181千米，形成了從大慶到秦皇島和大慶到大連的兩大輸油動脈，年輸油能力4000萬噸。到1995年底，我國共有9272千米的干線原油管道，年輸送原油量約12億噸。 1997年，我國還建成了具有國際先進技術(shù)水平的、常溫輸送的庫爾勒一鄯善原油管道。 長距離輸油管道的發(fā)展趨勢是:采用高強度、高韌性和可焊性好的鋼材，提高管道的工作壓力，以減

6、小建設(shè)投資和運行成本?，F(xiàn)代化的輸油管道均采用計算機監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 第四章 等溫和熱油管路等溫輸送的定義 低粘、低凝原油常溫下一般不加熱就可輸送。在沿管道輸送過程中，原油的溫度接近于周圍土壤溫度，油流與土壤之間很少有熱量交換。一、輸油泵站的能量供給 輸油泵站的輸量 = 并聯(lián)泵機組排量的總和； 工作壓力 = 串聯(lián)泵機組給出壓力的總和 能量供給之和 = 全線管道的能量消耗之和。 第一節(jié) 原油等溫輸送工藝計算(1)固定轉(zhuǎn)速離心泵的工作特性在恒定轉(zhuǎn)速下，泵的揚程與排量(H-Q)的變化關(guān)系稱為泵的工作特性。另外，泵的工作特性還應(yīng)包括功率與排量(N-Q)特性和效率與排量(-Q)特性。對固定轉(zhuǎn)速的離心泵

7、機組，可以由實測的幾組揚程、排量數(shù)據(jù)，用最小二乘法回歸得到泵機組的特性方程。式中 H離心泵揚程，m液柱； Q離心泵排量，m3h； a.b常數(shù)； m管道流量壓降公式(列賓宗公式)中的指數(shù)；在水力光滑區(qū)內(nèi)m=0.25，混合摩擦區(qū)中m=0.123。對于目前長輸管道上常用的離心泵機組，在水力光滑區(qū)或混合摩擦區(qū)計算中，上式的回歸結(jié)果與實測特性曲線的誤差一般小于2。(2)調(diào)速泵的工作特性調(diào)節(jié)離心泵的轉(zhuǎn)速，可以改變泵的工作特性，從而調(diào)節(jié)泵的排量和揚程。泵機組的調(diào)速措施可分為兩類：一類是通過改變原動機的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)泵機組調(diào)速。如柴油機、燃氣輪機都具有調(diào)速功能，電動機可以采用變頻方法改變轉(zhuǎn)速。另一類是通過安裝在原動

8、機與離心泵之間的調(diào)速器改變泵的轉(zhuǎn)速。根據(jù)離心泵的相似原理，轉(zhuǎn)速變化后的泵特性可用下式描述式中 n調(diào)速后泵的轉(zhuǎn)速，rmin； 調(diào)速前泵的轉(zhuǎn)速，rmin；a、b對應(yīng)轉(zhuǎn)速，泵特性方程中的兩個常系數(shù)； (3)葉輪直徑變化后的泵特性在一定轉(zhuǎn)速下，采用不同直徑的葉輪，可以得到不同的泵特性。根據(jù)離心泵的切割定律，葉輪直徑變化后的泵特性可用下式表示式中 D0、D變化前后的葉輪直徑，mm； a、b對應(yīng)D0葉輪直徑，泵特性方程中的兩個常系數(shù)；其它符號意義同前。2、泵站的工作特性泵站的工作特性系指泵站的排量與揚程間的相互關(guān)系。根據(jù)泵機組的組合方式，一般泵站的QH特性也可以用類似于描述泵特性的二次方程來描述式中 泵站

9、揚程，m液柱； Q泵站排量， ； A、B由離心泵特性及組合方式確定的常數(shù)。 (1)多臺泵串聯(lián)的泵站特性根據(jù)離心泵串聯(lián)組合的特點，即通過每臺泵的排量相同，均等于泵站排量；泵站揚程等于各泵揚程之和，可寫出泵站特性方程。由前述可知，泵站特性方程的常系數(shù)分別為每臺泵對應(yīng)系數(shù)的代數(shù)和，即如果Ns臺相同型號的泵串聯(lián)工作，泵站特性方程的常系數(shù)為(2)多臺泵并聯(lián)的泵站特性 根據(jù)離心泵并聯(lián)組合的特點，即：每臺泵提供的揚程相同，均應(yīng)等于泵站揚程，泵站的排量為每臺泵的排量之和，則Np臺相同型號的離心泵并聯(lián)時，泵站特性方程為 由前述可知，圖21 離心泵的串、并聯(lián)工作圖22 泵站的特性曲線二、輸油管道的能量消耗1、沿程

10、摩阻的計算（2）輸油管道的能量消耗水力摩阻系數(shù)計算水力摩阻系數(shù)與管道中油品的流態(tài)、管道內(nèi)壁的粗糙度和管徑等因素有關(guān)。理論和實踐證明，是雷諾數(shù)Re和管壁相對粗糙度的函數(shù)，即=f（Re，）。其中式中 油品的運動粘度，m2/s； Q油品在管道中的體積流量，m3/s。雷諾數(shù)標志著油流中慣性力與粘滯力之比。雷諾數(shù)小時，粘滯力起主要作用；雷諾數(shù)大時，慣性力損失起主要作用。（2）輸油管道的能量消耗相對粗糙度的計算 相對粗糙度 式中 ： e管壁的絕對當量粗糙度，m。管壁的絕對粗糙度是指： 管子內(nèi)壁凸起高度的統(tǒng)計平均值。計算所用的多是絕對粗糙度的當量平均值，其數(shù)值與管材、管徑、制管方法、使用年限和腐蝕程度等多種

11、因素有關(guān)。管壁當量粗糙度的取值如下：無縫鋼管，e=0.06mm；螺旋縫鋼管，在公稱直徑為250350mm時，e=0.125mm；公稱直徑為400mm以上時，e=0.10mm。長輸管道我國一般取e=0.10mm（2）輸油管道的能量消耗水力摩阻系數(shù)的計算表1 不同流態(tài)的值（2）輸油管道的能量消耗 沿程摩阻的計算列賓宗公式：局部摩阻損失的計算計算公式由以上二式可得：（3）管路壓力能的計算管道總摩阻損失計算公式（3） 管路壓力能的計算。 管路壓力能消耗由三部分組成，即用于克服地形高差所需的位能、管路的沿程和局部摩阻損失。式中 ：（ZZ-ZQ）為管路終點與起點的高程差，常以Z來表示，以米為單位。管道的工

12、作特性管道的工作特性系指管徑、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變化的關(guān)系。由管路壓力能的計算公式可得下式： 圖5-3 管道特性曲線圖5-4 串聯(lián)管道特性曲線圖5-5 并聯(lián)管道特性曲線對于前后管徑不同的變徑管，其總的管道特性曲線為前后兩段管道特性曲線的串聯(lián)相加，如圖54。對于平行管段，其總的管道特性曲線由主、副兩管段的特性曲線并聯(lián)相加，如圖55。三、泵站管道系統(tǒng)的工作點泵站提供的能量=管道消耗的能量 圖5-6 三種輸油方式(a)“從罐到罐”；(b)“旁接油罐”，(c)“從泵到泵”1、以“旁接油罐”方式工作的輸油系統(tǒng)以“旁接油罐”方式工作的輸油系統(tǒng)，由于旁接油罐的緩沖

13、作用，使其有如下特點：(1)各泵站的排量在短時間內(nèi)可能不相等，(2)各泵站的進出口壓力在短時間內(nèi)相互沒有直接影響。對管道自動化水平要求不高。2、以“從泵到泵”方式工作的輸油系統(tǒng) 圖 “從泵到泵”工作管道的工作點特點是：(1）各站的輸油量必然相等；(2)各站的進出口壓力相互直接影響。解析法求工作點：供給的能量 (壓能） 消耗的能量（壓能）等溫輸送工藝計算參數(shù)油流通過L長的管段后摩擦熱引起的油流升溫油品粘度油品密度和輸量1、某管道按從“泵到泵”方式輸送柴油，輸量為80萬噸/年，管徑為3777，管壁粗糙度e=0.1mm，沿線年平均地溫T0=12，年工作日為350天。試按列賓宗公式計算水力坡降。柴油的

14、物性參數(shù)： 2、某管道按從“泵到泵”方式輸送柴油，輸量為50萬噸/年，管徑為1596，管壁粗糙度e=0.1mm，沿線年平均地溫T0=12，年工作日為350天。（1）計算輸送柴油時的水力摩阻系數(shù)。（2）計算輸送柴油時的水力坡降。（3）若管線長為50km，計算輸送柴油時的摩阻損失。（4）若改輸汽油，試計算其水力摩阻系數(shù)、水力坡降、摩阻損失。柴油汽油傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算1、傳熱學(xué)知識傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算 2.熱油輸送的特點加熱油品的目的在于：保證油流溫度高于凝固點，以免凍結(jié)，降低油品輸送時的粘度，減少流動阻力。熱油輸送的特點：被加熱的油品在沿管道輸送時，由于油溫高于周圍介質(zhì)的溫度

15、，所帶的熱量及其流動過程因摩擦產(chǎn)生的熱量不斷地散失到周圍土壤和大氣中。原油溫度沿輸送方向逐漸降低。所以熱油輸送過程中，不僅有能量形式的轉(zhuǎn)換（壓力能因摩擦轉(zhuǎn)換成熱能），還伴隨著大量的熱能損失。傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算3.熱油管道的工藝計算（1）管道的總傳熱系數(shù)熱能的散失計算公式傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算管道的總傳熱系數(shù)計算公式傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算油流到管內(nèi)壁的傳熱系數(shù)傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算油流到管內(nèi)壁的傳熱系數(shù)傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算計算地下管道外部散熱系數(shù)的關(guān)鍵管道的總傳熱系數(shù)k的取值傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算（2）熱油管道的溫降規(guī)律傳熱學(xué)知識及加熱管路的

16、工藝計算熱油管路的軸向溫降蘇霍夫公式傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算熱油管路的軸向溫降傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算（3）熱油管路的壓降 工程上常采用分段平均溫度法計算熱油管路的沿程摩阻壓降。 由原油粘溫曲線查出某一管段平均溫度下的原油粘度，然后再按等溫管計算該小段的沿程壓降：傳熱學(xué)知識及加熱管路的工藝計算粘度與溫度的關(guān)系第二節(jié) 輸氣管的壓力分布和平均壓力第二節(jié) 輸氣管的壓力分布和平均壓力 上式稱為氣體在管道中流動的連續(xù)性方程，方程的適用條件為氣體在管內(nèi)作穩(wěn)定流動。 所謂穩(wěn)定流動是指氣體在流動過程中，運動參數(shù)不隨時間變化的流動，反之，稱為不穩(wěn)定流動。真實氣體狀態(tài)方程式 輸氣管沿線的壓力分布及平均

17、壓力輸氣管的平均壓力水平輸氣管的流量基本公式工程標準狀態(tài)（壓力為p0=101325Pa、溫度為t0=20）下的體積流量輸氣管水力計算的實用公式輸氣管水力計算的流態(tài)水力摩阻系數(shù)及水平輸氣管的流量實用計算公式熱力計算 離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié) 離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)2.離心泵工作點離心泵在管路工作中，泵給出的能量與管路輸送液體所消耗的能量相等的點，稱為離心泵運轉(zhuǎn)工作點。因而離心泵運轉(zhuǎn)工作點必然是泵的特性曲線與管道特性曲線相交的點。離心泵工作點 離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)3.離心泵在管路上工作（1）單泵在管路上工作泵在管路上的工作點離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)工作點改變的條件1）泵特性曲線改變，如換不同直徑葉輪，或改變轉(zhuǎn)數(shù)等，

18、都會使泵的工作點A發(fā)生移動。2）管路阻力改變，如液體粘度改變，管線結(jié)蠟或利用閥門調(diào)節(jié)流量等，都會使工作點發(fā)生改變。3）液面高差改變，如吸入罐或排出罐液位變化，使管路特性發(fā)生位移，導(dǎo)致工作點改變。 一般設(shè)計時，選泵都是使工作點在高效率區(qū)內(nèi)，如果使用時工作點發(fā)生位移，則泵的效率就會降低。所以用出口閘門來調(diào)節(jié)流量的辦法是不經(jīng)濟的。離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)（2）多泵在單管路上工作離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)（5）其他調(diào)節(jié)法除上述方法外，還可采用改變?nèi)~輪數(shù)目（降低揚程），切削葉輪或進行大小葉輪更換等辦法來進行調(diào)節(jié)。此外利用幾臺泵間歇或輪換工作，改變工作臺數(shù)，改變工作時間或既調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)又

19、調(diào)節(jié)閥門開啟度等調(diào)節(jié)方法都是行之有效的。離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)從上述可知，提高泵效可從以下幾方面著手：1）精心管理，確保泵的正常運行；2）從實際出發(fā)，合理調(diào)節(jié)，保證泵在高效區(qū)工作；3）根據(jù)實際生產(chǎn)需要，利用泵的相似原理，對泵進行改造，提高運轉(zhuǎn)效率。對“大馬拉小車”、運轉(zhuǎn)效率低的泵要進行改造，提高泵效，達到經(jīng)濟合理的運行方式；提高離心泵部件的加工精度，堅持定時的維護保養(yǎng)，保證泵內(nèi)各密封件的精度，減少漏損和機械損耗。 四、機泵的選擇 四、機泵的選擇（2）原動機的選擇四、機泵的選擇四、機泵的選擇 離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié) 離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)2.離心泵工作點離心泵在管路工作中，泵給出的能量與管路輸送液體所消耗的

20、能量相等的點，稱為離心泵運轉(zhuǎn)工作點。因而離心泵運轉(zhuǎn)工作點必然是泵的特性曲線與管道特性曲線相交的點。離心泵工作點 離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)3.離心泵在管路上工作（1）單泵在管路上工作泵在管路上的工作點離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)工作點改變的條件1）泵特性曲線改變，如換不同直徑葉輪，或改變轉(zhuǎn)數(shù)等，都會使泵的工作點A發(fā)生移動。2）管路阻力改變，如液體粘度改變，管線結(jié)蠟或利用閥門調(diào)節(jié)流量等，都會使工作點發(fā)生改變。3）液面高差改變，如吸入罐或排出罐液位變化，使管路特性發(fā)生位移，導(dǎo)致工作點改變。 一般設(shè)計時，選泵都是使工作點在高效率區(qū)內(nèi)，如果使用時工作點發(fā)生位移，則泵的效率就會降低。所以用出口閘門來調(diào)節(jié)流量的辦法是不經(jīng)濟

21、的。離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)（2）多泵在單管路上工作離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)（5）其他調(diào)節(jié)法除上述方法外，還可采用改變?nèi)~輪數(shù)目（降低揚程），切削葉輪或進行大小葉輪更換等辦法來進行調(diào)節(jié)。此外利用幾臺泵間歇或輪換工作，改變工作臺數(shù)，改變工作時間或既調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)數(shù)又調(diào)節(jié)閥門開啟度等調(diào)節(jié)方法都是行之有效的。離心泵工作參數(shù)調(diào)節(jié)從上述可知，提高泵效可從以下幾方面著手：1）精心管理，確保泵的正常運行；2）從實際出發(fā)，合理調(diào)節(jié)，保證泵在高效區(qū)工作；3）根據(jù)實際生產(chǎn)需要，利用泵的相似原理，對泵進行改造，提高運轉(zhuǎn)效率。對“大馬拉小車”、運轉(zhuǎn)效率低的泵要進行改造，提高泵效，達到經(jīng)濟合理的運行方式；

22、提高離心泵部件的加工精度，堅持定時的維護保養(yǎng)，保證泵內(nèi)各密封件的精度，減少漏損和機械損耗。 四、機泵的選擇 四、機泵的選擇（2）原動機的選擇四、機泵的選擇四、機泵的選擇第三節(jié) 油氣混輸管路混輸管路的流動參數(shù)和術(shù)語混輸管路的流動參數(shù)和術(shù)語混輸管路的流動參數(shù)和術(shù)語 所謂折算流速是指管路全部流通面積只被兩相混合物中任一相占據(jù)的流速。顯然，氣、液相的折算流速必小于相應(yīng)的氣、液相實際流速。混輸管路的流動參數(shù)和術(shù)語混輸管路的流動參數(shù)和術(shù)語混輸管路的特點1.流型變化多埃爾烏斯流型劃分法氣泡流、氣團流、分層流、波浪流、沖擊流、不完全環(huán)狀流、環(huán)狀流和彌散流混輸管路的特點混輸管路的特點3.流動不穩(wěn)定混輸管路的壓降

23、計算混輸管路的壓降計算混輸管路的壓降計算混輸管路的壓降計算混輸管路的壓降計算 傾斜氣液兩相管路的壓降計算弗萊尼根認為（1）管路下坡段所回收的壓能比上坡段舉升流體所消耗的壓能小得多，可以忽略；（2）上坡段由高差所消耗的壓能與兩相管路的氣相折算速度呈相反關(guān)系，速度趨于零時，高程附加壓力損失最大；（3）由爬坡所引起的高程附加壓力損失與線路爬坡高度之總和成正比，和管路爬坡的傾角關(guān)系不大。 傾斜氣液兩相管路的壓降計算油氣水三相混輸管路的處理 工程上常把油水當作單一的液相。當水以游離水形式存在時，常以油水的質(zhì)量平均性質(zhì)作為液相的物性。當油水以乳狀液狀態(tài)存在時，常又乳狀液的性質(zhì)作為液相的物性。經(jīng)以上簡化處理

24、后，就可以應(yīng)用兩相管路計算公式對油氣水三相混輸管路進行水力計算。 還應(yīng)指出，原油和天然氣是兩種互溶的流體，在集輸管路的壓力和溫度條件下，天然氣中較重的組分會部分地溶解于原油中，使液相數(shù)量增多、密度下降、粘度減小，氣相則數(shù)量減少、密度下降、粘度減小，即在兩相管路的氣液界面上不但有能量的傳遞、還有質(zhì)的交換。因而油氣兩相混輸管路內(nèi)，氣液兩相的輸量和物性沿管長而變化，是管路壓力和溫度的函數(shù)，在設(shè)計計算中應(yīng)予以考慮。第二節(jié) 確定加熱爐熱負荷第二節(jié) 確定加熱爐熱負荷第二節(jié) 確定加熱爐熱負荷第二節(jié) 確定加熱爐熱負荷第二節(jié) 確定加熱爐熱負荷第二節(jié) 確定加熱爐熱負荷 第三節(jié) 選擇加熱爐的類型并確定運行參數(shù)直熱式