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 Pipeline CAUC 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) 1 CAUC CAUC CAUC 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

2、線串聯(lián)相加。即在 同一流量下，將各機組的揚程相加而得出泵站 的特性曲線。 CAUC 摩阻損失的計算沿程摩阻 管道壓降的計算 2 3 4 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

3、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。 g V D L hl 2 2 L d vQ h m mm l 5 2 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,f Re 64 25. 0 Re 3164. 0 53. 1Relg8 . 1 1 25. 0 Re 68 11. 0 d e 2 )lg274. 1 ( 1 2000Re 1 5 5 ReRe10 10Re3000 2 7/8 ReRe 5 .59 2 ReRe 7/8 1 5 .59 Re lg765665 Re2 注： CAUC

4、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)0 15. 4 128 g 0246. 0 4 8 2 g A mm A g A mm 0802. 0 4 8 2 0826. 0 8 2 g 627. 0lg127. 0 10 d e CAUC （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： QZ n i mil ZZhhH 1 01. 1 CAUC （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

5、下： QZ n i mil ZZhhH 1 01. 1 CAUC 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)學關(guān)系式為： QZ n i mi m m m ZZhQ d L H 1 2 5 01. 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 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

6、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： m mm l d Q L h i 5 2 ZfLQZiLH m 2 CAUC 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。 CAUC CAUC v 特殊情況下水力坡降線的

7、變化 1. 有副管的管段 2. 管道變徑點 3. 注卸油點 4. 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 B CAUC 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 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

8、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） Q H 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#站測得的輸量為88.5

9、m3/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 =？ m QH 25 102 . 1600 CAUC 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. 1 2020 t t 0 0 ttu t e CAUC 西部成品油管道月平均地溫 序 號 月份 地名

10、 123456789101112 1烏魯木齊4.93.32.84.68.512.215.317.317.215.111.57.9 2吐魯番8.06.18.09.313.617.2222120.319.015.010.7 3鄯善9.98.911.013.615.61922.824.023.822.217.512.3 4哈密5.84.33.86.612.116.119.521.120.517.913.59.1 5酒泉4.12.52.55.39.113.115.817.517.215.011.37.2 6張掖4.83.23.76.610.213.516.217.617.415.312.08.1 7山

11、丹3.42.12.85.89.212.314.816.11613.910.56.5 8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 123456789101112 1烏魯木齊4.93.32.84.68.512.215.317.317.215.111.57.9 2吐魯番8.06.18.09.313.617.2222120.319.015.010.7 3鄯善9.98.911.013.615.61922.824.023.822.217.512.3 4哈密5.84.

12、33.86.612.116.119.521.120.517.913.59.1 5酒泉4.12.52.55.39.113.115.817.517.215.011.37.2 6張掖4.83.23.76.610.213.516.217.617.415.312.08.1 7山丹3.42.12.85.89.212.314.816.11613.910.56.5 8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 123456789101112 1烏魯木齊4.93.32

13、.84.68.512.215.317.317.215.111.57.9 2吐魯番8.06.18.09.313.617.2222120.319.015.010.7 3鄯善9.98.911.013.615.61922.824.023.822.217.512.3 4哈密5.84.33.86.612.116.119.521.120.517.913.59.1 5酒泉4.12.52.55.39.113.115.817.517.215.011.37.2 6張掖4.83.23.76.610.213.516.217.617.415.312.08.1 7山丹3.42.12.85.89.212.314.816.11

14、613.910.56.5 8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 2 mm2/s 4.8 104.1 200.740.753.5 400.620.64 500.55 CAUC Ctc 325. 4 8 2 . 41 . 22 . 35 . 23 . 49 . 81 . 63 . 3 3 2020325. 4 2020 /53.849 20325. 44 .8470013

15、15. 0825. 14 .847 20325. 4001315. 0825. 1 20001315. 0825. 1 mkg t t 計算溫度下柴油密度 CAUC 計算溫度下柴油粘度 01582. 0 10 5 . 3 1 . 4 ln 5 . 31 . 4 10 2010 2010 u e e u u 0 0 ttu t e smm e e e u /485. 4 5 . 3 5 . 3 2 01582. 0675.15 01582. 0675.15 325. 4 20325. 4 20325. 4 CAUC Cth 05.19 8 8 .171 .166 .175 .171 .210 .

16、24213 .17 3 202005.19 2020 /81.738 2005.19738001315. 0825. 1738 2005.19001315. 0825. 1 20001315. 0825. 1 mkg t t 計算溫度下汽油密度 CAUC 計算溫度下汽油粘度 00885. 0 20 62. 0 74. 0 ln 62. 074. 0 20 4020 4020 u e e u u 0 0 ttu t e smm e e e u /746. 0 74. 0 74. 0 2 00885. 095. 0 00885. 095. 0 05.19 2005.19 2005.19 CAUC

17、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 Hc H n 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

18、 Hs1 Hc1-Hm Hd1 Hs2 Hc2-Hm Hd2 Ht 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 CAUC 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

19、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 進出站壓力的校核 L/4 L/4L/4L/4 CAUC 進出站壓力的校核 N L fB c l fB N c Z

20、NAHZcAHH c scscs 11 ,111 N L c lc N L c lc N L c lc 1cs H 1cs H 1cs H f CAUC 進出站壓力的校核 L/4 L/4L/4L/4 CAUC 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 （