輸油管道設(shè)計與(級)資料講課教案

輸油管道設(shè)計與管理(級)資料布置的泵站OBO/HSmaxHSminO//C/CDE第二章等溫輸油管道的工藝計算若隨著油品粘度的增加，分式之值增大，故Hs（c+1）減小；若隨著油品粘度的增加，分母之值增大，故Hs（c+1）增加；若隨著油品粘度的變化不影響Hs（c+1）。第二章等溫輸油管道的工藝計算1）分析粘度變化對進出站壓力的影響；2）分析粘度變化對泵站可能布置區(qū)的影響，總體上講，粘度變化使泵站的可能布置區(qū)縮小了。第二章等溫輸油管道的工藝計算2.5.2動、靜水壓頭的校核（1）動水壓頭的校核

動水壓力指油流沿管道流動過程中各點的剩余壓力。在縱斷面圖上，動水壓力是管道縱斷面線與水力坡降線之間的垂直高度。動水壓力的大小不僅取決于地形的起伏變化，而且與管道的水力坡降和泵站的運行情況有關(guān)。

校核動水壓力，就是檢查管道的剩余壓力是否在管道操作壓力的允許值范圍內(nèi)。即最低動水壓力（一般為高點壓力）應(yīng)高于0.2MPa，最高動水壓力應(yīng)在管道強度的允許值范圍內(nèi)。地形起伏劇烈，落差大的地區(qū)，動水壓力可能超過最大允許工作壓力，需設(shè)置減壓站。當局部管道的動水壓力超過管道強度的允許值時，大都采取增加壁厚，提高承壓能力的方法。對于動水壓力超限的管道，是采取增加壁厚，還是設(shè)減壓站，需要進行技術(shù)經(jīng)濟比較。對于最高動水壓力的校核要注意以下幾點：校核動水壓力應(yīng)根據(jù)管道可能承受壓力的最不利條件進行。比如壓力越站或者分期分批建設(shè)管道的水力越站問題。設(shè)計時：應(yīng)按照二期的泵站間距來校核動水壓力；不同站間，承壓要求不同，應(yīng)分別校核；考慮高差時也應(yīng)按照越站來校核。第二章等溫輸油管道的工藝計算第二章等溫輸油管道的工藝計算2.5.2動、靜水壓頭的校核（2）靜水壓頭的校核

靜水壓力指油流停止流動后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱壓力。翻越點后的管段或線路中途高峰后的峽谷地帶，停輸后的靜水壓力有可能大于管道允許的工作壓力。

管道停站后，在靜水壓力作用下，高點后的管內(nèi)液體會繼續(xù)向著終點站流動，可能造成高點后一定長度的管道壓力處于液體的飽和蒸氣壓。這種情況，可用高點下游閥門控制停輸后的管內(nèi)壓力，以避免發(fā)生此種現(xiàn)象。?h（3）管道大落差段的設(shè)計管道大落差帶來的問題下坡段低點動、靜水壓力超高。管道下坡段的高處可能出現(xiàn)不滿流，造成液柱分離，形成氣體段塞（氣袋），管道發(fā)生振動，離心泵發(fā)生氣蝕甚至斷流，損壞站內(nèi)設(shè)備。氣袋降低壓力波的傳遞速度，使水擊分析和控制變得復(fù)雜，水擊壓力增加使氣袋破滅，上下游液柱高速相遇，產(chǎn)生巨大的壓力而使管道超限，威脅管道安全。第二章等溫輸油管道的工藝計算

解決管道大落差的方法按“等強度”原則，采用變壁厚管道設(shè)計，在低點處增加壁厚保證管道安全；采用變徑管設(shè)計，在下坡段采用較小管徑，加大沿程摩阻，降低低點處的動水壓力，并減少管材的用量，降低工程投資。在地勢陡峭的地區(qū)采用隧道敷設(shè)以降低下坡段的高差，同時縮短線路，降低投資及動力費用。設(shè)置減壓站，運行時減壓閥節(jié)流降低動水壓力，停輸時關(guān)閉減壓閥隔斷靜壓。第二章等溫輸油管道的工藝計算我國輸油管道的大落差情況和解決方法庫鄯線蘭成渝成品油管道第二章等溫輸油管道的工藝計算

庫鄯線減壓站的設(shè)計第二章等溫輸油管道的工藝計算1、除了粘度變化造成輸油工況變化外，還有些什么原因會導致工況變化？2、工況的變化過程第六節(jié)等溫輸油管道的運行管理2.6.1工況變化原因及運行工況分析方法“從泵到泵”運行的等溫輸油管道，有許多因素可以引起運行工況的變化，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

⑴

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ρ、ν變化；

⑵

由于供銷的需要，有計劃地調(diào)整輸量、間歇分油或收油導致的工況變化。

2.6等溫輸油管道運行工況分析與調(diào)節(jié)2、事故工況變化

⑴

電力供應(yīng)中斷導致某中間站停運或機泵故障使某臺泵機組停運；

⑵

閥門誤開關(guān)或管道某處堵塞；

⑶

管道某處漏油。

不論是正常工況變化還是事故工況變化，都會引起運行參數(shù)的變化。這些參數(shù)主要包括輸量，各站的進出站壓力及泵效等。嚴重時，會使某些參數(shù)超出允許范圍。為了維持輸送，必須對各站進行調(diào)節(jié)。為了對各站進行正確無誤的調(diào)節(jié)，事先必須知道工況變化時各種參數(shù)的變化趨勢。因此，掌握輸油管運行工況的分析方法，對于管理好一條輸油管道是十分重要的。

等溫輸油管道運行工況分析與調(diào)節(jié)等溫輸油管道運行工況分析與調(diào)節(jié)3、運行工況的分析方法

突然發(fā)生工況變化時（如某中間站停運或有計化地調(diào)整輸量而啟、停泵），在較短時間內(nèi)全線運行參數(shù)劇烈變化，屬于不穩(wěn)定流動。我們這里不討論不穩(wěn)定流動工況，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)過一段時間后，全線將轉(zhuǎn)入新的穩(wěn)定工況。

運行分析的出發(fā)點是能量供求平衡。分析方法有圖解法和解析法，這里重點講解析法。

下面主要討論從泵到泵運行方式的工況變化，對于旁接油罐方式，由于各個站間自成水力系統(tǒng)，比較簡單，大家可以自己分析。

2.6等溫輸油管道運行工況分析與調(diào)節(jié)2.6.2中間站停運工況分析L

N個泵站

l1lc-2提問：流量會怎么變？停運前：停運后：停運后流量：Q

Q*

（1）停運站前各站

停運前：停運后：兩式相減：出站壓力：

結(jié)論：

中間站停運，停運站前各個站停運前后進出站壓力均增加，離停運站越遠，這種變化越小。

思路：由第c+1站進口至末站油罐液面的能量平衡式求得。

停運前：停運后：（1）停運站后各站

結(jié)論：

中間站停運，停運站后各個站停運前后進出站壓力均降低，離停運站越遠，這種變化越小。（3）總結(jié)

中間站停運，全線流量減少。停運站前各站進出口壓力均增加；停運站后各站進出口壓力均降低，離停運站越遠，這種變化越小。lC-2lC-1lCLCC-1C+1i*i2.6.3漏油工況分析

流量的變化（Q

Q*Q*-q之間的關(guān)系？）

qQ*-qQ*Q漏油點前漏油點后怎么寫能量平衡方程？兩式相加漏油前，全線能量平衡式：

對比兩式

結(jié)論：干線漏油，漏點前面流量變大，漏點后面流量減小。進出站壓力漏點前：第C站

兩式相減：漏油前漏油后

結(jié)論

中間站漏油，漏油點前流量增加，漏油點后流量降低。漏油點前后各站（全線各站）進出口壓力均下降；離漏油點越遠，這種變化越小。lC-1lCLCC+1i*iiq*想一想：i

i*iq*三者之間是什么大小關(guān)系？思考題：①

如何從能量供需平衡的角度解釋停運站前后各站進站壓力的變化趨勢？

②某長輸管道，由于閥門開關(guān)失誤，造成第c站和第c+1站之間發(fā)生堵塞，試分析堵點前后各站進出站壓力的變化，并說明如何根據(jù)參數(shù)的變化確定堵塞點的位置？改變運行的泵站數(shù)或泵機組數(shù)

調(diào)整范圍大，適合于輸量波動較大的場合。對串連泵機組，可以調(diào)整全線各站運行的泵機組數(shù)及大、小泵的組合，或改變?nèi)€運行的泵站數(shù)；對并聯(lián)機組可以改變站內(nèi)運行的泵機組數(shù)和全線運行的泵站數(shù)。換用（切削）葉輪直徑適用于輸量調(diào)整可持續(xù)時間較長的情況。切削葉輪有一定范圍。多級泵撤級輸量減少，需要揚程減少剛好接近一級或多級的情況。泵站數(shù)的化整Q2Q1QHQ2.6.3輸油管道的調(diào)節(jié)

改變泵的工作特性(改變能量供應(yīng))改變運行的泵站數(shù)和泵機組數(shù)改變泵機組轉(zhuǎn)速改變離心泵的葉輪直徑離心泵撤級改變泵的轉(zhuǎn)速

通過調(diào)整泵機組轉(zhuǎn)速，調(diào)整泵的工作特性。適用于輸量改變小的場合。對于串連泵機組全線可僅對一臺泵實行調(diào)速；對并聯(lián)泵機組，只需對部分泵機組進行調(diào)速。調(diào)速通過調(diào)整原動機轉(zhuǎn)速或者調(diào)速器來實現(xiàn)。第二章等溫輸油管道的工藝計算改變管道的工作特性調(diào)節(jié)出口管路閥門（節(jié)流調(diào)節(jié)）

管道投產(chǎn)后，改變管道工作特性只能通過關(guān)小干線閥門的開度，人為增加閥門的局部阻力，從而改變管道總的能量消耗。故稱為節(jié)流調(diào)節(jié)。簡單易行，但能耗大。HQQ1Q第二章等溫輸油管道的工藝計算輸油管道的調(diào)節(jié)原則保證完成任務(wù)輸量的前提下，全線能耗費用最低；對密閉輸送管道，全線綜合考慮，優(yōu)先改變泵站的能量供應(yīng)，使節(jié)流損失最小；對旁接油罐方式，管道調(diào)節(jié)主要是各站間的協(xié)調(diào)，原則同上。當流量波動大時，應(yīng)優(yōu)先改變運行的泵站數(shù)或泵機組數(shù)，然后在小范圍調(diào)整各站參數(shù)。各站自行調(diào)節(jié)過程中，盡量減少旁接油罐液位的變化。

第二章等溫輸油管道的工藝計算2.7等溫輸油管道的技術(shù)經(jīng)濟比較和工藝計算步驟2.7.1技術(shù)經(jīng)濟比較方法可行性研究階段：對工程的各項技術(shù)要求、經(jīng)濟條件做出詳細論證，提交可行性研究報告。初步設(shè)計階段：

從技術(shù)上和經(jīng)濟上對設(shè)計方案進行選擇，最終選定方案。

描述輸油管道的參數(shù)包括：D、P（H）、N、ε。這四個參數(shù)互有聯(lián)系，可以組成不同的方案。對這些方案進行比較，選擇經(jīng)濟上最優(yōu)的方案?？梢圆捎梅桨副容^法進行評價。以年折合費用作為評價指標。第二章等溫輸油管道的工藝計算2.7.2經(jīng)濟流速和經(jīng)濟管徑

最佳方案中的管徑即是設(shè)計條件下，該設(shè)計輸量所對應(yīng)的最佳管徑。換句話說，該設(shè)計輸量就是所選管徑對應(yīng)的經(jīng)濟輸量，此時管內(nèi)的流速即為對應(yīng)的經(jīng)濟流速。長輸管道經(jīng)濟流速的變化范圍，一般為1.0～2.0m/s。

(表2.5)2.7.3輸油管道的管材（P64）第二章等溫輸油管道的工藝計算2.7.4輸油管道工藝計算步驟原始資料

1）輸送量（包括沿線分油或加油量）；

2）管道起、終點，分油或加油點，及管道縱斷面圖；

3）可供選用的管材規(guī)格；

4）可供選用的泵、原動機型號及性能；

5）所輸油品的物性；

6）沿線氣象及地溫資料。第二章等溫輸油管道的工藝計算

計算步驟

1）計算年平均地溫；

2）計算年平均地溫下的密度；

3）計算年平均地溫下的粘度；

4）換算流量G-Q；

5）根據(jù)表（2-4）初定管徑D0和工作壓力；

6）根據(jù)管道規(guī)格，選出與D0

相近的三種管徑D1

、D2

、D3

；

第二章等溫輸油管道的工藝計算7）按任務(wù)輸量和初定工作壓力選泵，確定工作泵的臺數(shù)以及組合情況；8）作一個泵站的特性曲線，確定任務(wù)輸量下泵站提供的揚程HC，然后據(jù)此壓頭確定計算壓力9）求壁厚，并進行強度校核，求出管道的內(nèi)徑；10）計算流速；11）計算雷諾數(shù)，判定流態(tài)；12）計算水力摩阻系數(shù)，計算水力坡降；第二章等溫輸油管道的工藝計算13）縱斷面圖上判斷翻越點，確定計算長度LP；14）計算輸油管道計算長度全線的摩阻損失；15）確定全線需要的總壓頭（摩阻+高程差）16）求泵站數(shù)，并化整；17）采用方案比較法進行比較，確定最優(yōu)方案；18）按最優(yōu)方案的參數(shù)作全線泵站總特性曲線和管路總特性曲線，以此求得全線的工作點；第二章等溫輸油管道的工藝計算19）按工作點流量求水力坡降ip；20）按水力坡降和工作點的壓頭在縱斷面圖上布站，確定泵站的位置；21）檢查動、靜水壓頭，校核各泵站的進出口壓力。第二章等溫輸油管道的工藝計算課后作業(yè)：