輸油管道設(shè)計與管理(2011級第5次課)

1、1油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline上次課總結(jié)復(fù)習上次課總結(jié)復(fù)習重點：重點：n 翻越點及計算長度翻越點及計算長度n 泵站的布置（理論泵站數(shù)及化整，泵站的泵站的布置（理論泵站數(shù)及化整，泵站的布置方法）布置方法）n 泵站進出口壓力校核泵站進出口壓力校核n 動、靜水壓力校核動、靜水壓力校核第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算2油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu下坡段低點動、靜水壓力超高。下坡段低點動、靜水壓力超高。u管道下坡段的高處可能出現(xiàn)不滿流，造成液柱分離，管道下坡段的高處可能出現(xiàn)不滿流，

2、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。氣蝕甚至斷流，損壞站內(nèi)設(shè)備。u氣袋降低壓力波的傳遞速度，使水擊分析和控制變得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。遇，產(chǎn)生巨大的壓力而使管道超限，威脅管道安全。第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算3油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu按按“等強度等強度”原

3、則，采用變壁厚管道設(shè)計，在低點處增原則，采用變壁厚管道設(shè)計，在低點處增加壁厚保證管道安全；加壁厚保證管道安全；u采用變徑管設(shè)計，在下坡段采用較小管徑，加大沿程摩采用變徑管設(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。工程投資。u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，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。同時縮短線路，降低投資及動力費用。u設(shè)置減壓站，運行時減壓閥節(jié)流降低動水壓力，停輸時設(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

4、斷靜壓。關(guān)閉減壓閥隔斷靜壓。第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算4油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu庫鄯線庫鄯線u蘭 成 渝 成 品蘭 成 渝 成 品油管道油管道第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算5油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算6油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算庫爾勒鄯善輸油管道805.3線路全長：47

5、5km；管徑：610mm；設(shè)計輸量：500104t/a1000104t/a；管道設(shè)計院與意大利斯南普及提公司合作設(shè)計。7油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算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、除了粘度變化造成輸油工況變化外，還有些什么原因會導(dǎo)致工況化外，還有些什么原因會導(dǎo)致工況變化？變化？2、工況的變化過程工況的變化過程8油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算2.6 等溫輸油管道運行工況分析與調(diào)節(jié)（等溫輸油

6、管道運行工況分析與調(diào)節(jié)（P68）2.6.1中間站停運工況分析中間站停運工況分析 9油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算提問：流量會怎么變？提問：流量會怎么變？NZfLQBQANHmms2*2*1)(1(msfLBNZANHQ211*) 1() 1(Q Q*1sH)(2 mBQAmfLQ2Z*QQ 10油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算（1）停運站前各站）停運站前各站 ) 1(1),1(2) 2(21

7、)(2(cscmcmsHZQflBQAcH) 1(*1),1(2*)2(2*1)(2(cscmcmsHZQflBQAcH)() 2(2*2) 2() 1(*) 1(mmccscsQQflBcHH)1(*)1(cscsHH*QQ *) 1(*) 1(*) 1(cccscdHHH11油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline（2）停運站后各站 思路：思路：由第c+1站進口至末站油罐液面的能量平衡式求得。 第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算*QQ ) 1( ,22) 1()()(ckmcmcsZQlLfBQAcNH) 1( ,2*2*) 1(

8、*)()(ckmcmcsZQlLfBQAcNH)()(22*) 1(*) 1(mmccscsQQlLfcNBHH)1(*)1(cscsHH)2(*)1(),2(*)2(),1(*)1(csccccfcdHZhH12油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline（3）總結(jié)）總結(jié) 中間站停運，中間站停運，全線流量減少。全線流量減少。停運站前停運站前各站進出口壓力均增加；各站進出口壓力均增加；停運站后各站進出停運站后各站進出口壓力均降低，離停運站越遠，這種變化越口壓力均降低，離停運站越遠，這種變化越小。小。第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算13油

9、氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算2.6.2漏油工況分析漏油工況分析 n 流量的變化流量的變化（Q Q* Q*-q 之間的關(guān)系之間的關(guān)系 ？）？） *) 1(1),1(2*2*1)(cscmcmsHZQflBQAcH) 1( ,2*2*) 1()()()(ckmcmcsZqQlLfqQBAcNH怎么寫能量平衡方程怎么寫能量平衡方程 ？14油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算兩式相加兩式相加漏漏 油前，

10、全線能量平衡式：油前，全線能量平衡式： 對比兩式對比兩式 結(jié)論結(jié)論：干線漏油，漏點前面流量變大，漏點后面流量減小。干線漏油，漏點前面流量變大，漏點后面流量減小。mcmcsqQlLfBcNQflcBZNAH2*2*1)()()(ZfLQBQANHmms221)(mcmcmsQlLfBcNQflcBQfLNBZNAH2221)()()()(QQ *mcmcsQlLfBcNQflcBZNAH221)()()(mcmcsQlLfBcNQflcBZNAH2*2*1)()()(mcmcsqQlLfBcNqQflcBZNAH2*2*1)()()(qQ *15油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and

11、 Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算n進出站壓力進出站壓力 漏點前：第漏點前：第 C 站站 兩式相減：兩式相減：sccmcmsHZQflBQAcH1 ,2) 1(21)(1(*1 ,2*) 1(2*1)(1(sccmcmsHZQflBQAcH)() 1(2*2) 1(*mmcscscQQflBcHH0*scscHHccscdcHHH*16油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipelineu 結(jié)論結(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。第

12、二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算*qiii17油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline輸油管道的調(diào)節(jié)輸油管道的調(diào)節(jié)2.6.3 輸油管道的調(diào)節(jié)輸油管道的調(diào)節(jié)n 改變泵的工作特性改變泵的工作特性(改變能量供應(yīng)改變能量供應(yīng))u改變運行的泵站數(shù)和泵機組數(shù)u改變泵機組轉(zhuǎn)速u改變離心泵的葉輪直徑u離心泵撤級n改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的轉(zhuǎn)速 通過調(diào)整泵機組轉(zhuǎn)速，通過調(diào)整泵機組轉(zhuǎn)速，調(diào)整泵的工作特性。適用調(diào)整泵的工作特性。適用于輸量改變小的場合。對于輸量改變小的場合。對于串連泵機組全線可僅對于串連泵機組全線可僅對一臺泵實行調(diào)速；對并聯(lián)一臺泵實行調(diào)速；對并聯(lián)

13、泵機組，只需對部分泵機泵機組，只需對部分泵機組進行調(diào)速。調(diào)速通過調(diào)組進行調(diào)速。調(diào)速通過調(diào)整原動機轉(zhuǎn)速或者調(diào)速器整原動機轉(zhuǎn)速或者調(diào)速器來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。n 改變運行的泵站數(shù)或泵改變運行的泵站數(shù)或泵機組數(shù)機組數(shù) 調(diào)整范圍大，適合于輸調(diào)整范圍大，適合于輸量波動較大的場合。對串連量波動較大的場合。對串連泵機組，可以調(diào)整全線各站泵機組，可以調(diào)整全線各站運行的泵機組數(shù)及大、小泵運行的泵機組數(shù)及大、小泵的組合，或改變?nèi)€運行的的組合，或改變?nèi)€運行的泵站數(shù)；對并聯(lián)機組可以改泵站數(shù)；對并聯(lián)機組可以改變站內(nèi)運行的泵機組數(shù)和全變站內(nèi)運行的泵機組數(shù)和全線運行的泵站數(shù)。線運行的泵站數(shù)。n換用（切削）葉輪換用（切削）葉輪

14、直徑直徑 適用于輸量調(diào)整可持適用于輸量調(diào)整可持續(xù)時間較長的情況。切削續(xù)時間較長的情況。切削葉輪有一定范圍。葉輪有一定范圍。n多級泵撤級多級泵撤級 輸量減少，需要揚程輸量減少，需要揚程減少剛好接近一級或多級減少剛好接近一級或多級的情況。的情況。18油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算n改變管道的工作特性改變管道的工作特性調(diào)節(jié)出口管路閥門調(diào)節(jié)出口管路閥門（節(jié)流調(diào)節(jié)）（節(jié)流調(diào)節(jié)） 管道投產(chǎn)后，改變管管道投產(chǎn)后，改變管道工作特性只能通過關(guān)小道工作特性只能通過關(guān)小干線閥門的開度，人為增干線閥門的開度，人為增

15、加閥門的局部阻力，從而加閥門的局部阻力，從而改變管道總的能量消耗。改變管道總的能量消耗。故稱為故稱為節(jié)流調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)節(jié)。簡單易簡單易行，但能耗大。行，但能耗大。19油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算保證完成任務(wù)輸量的前提下，全線能耗費用最低；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；供應(yīng)，使節(jié)流損失最??；對旁接油罐方式，管道調(diào)節(jié)主要是各站間的協(xié)調(diào)，原則對旁接油罐方式，管道調(diào)節(jié)主

16、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。程中，盡量減少旁接油罐液位的變化。 20油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算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)濟比較方法技術(shù)經(jīng)濟比較方法 可行性研究階段：可行性研究階段：對工程的各項

17、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：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、。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。21油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算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)

18、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1.02.0m/s。 (表2.4)2.7.3 輸油管道的管材（輸油管道的管材（P64）22油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算2.7.4 輸油管道工藝計算步驟輸油管道工藝計算步驟 n 原始資料原始資料 1）輸送量（包括沿線分油或加油量）；）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；）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；）可供選用的管材規(guī)格； 4

19、）可供選用的泵、原動機型號及性能；）可供選用的泵、原動機型號及性能； 5）所輸油品的物性；）所輸油品的物性； 6）沿線氣象及地溫資料。）沿線氣象及地溫資料。 23油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算n 計算步驟計算步驟 1）計算年平均地溫；）計算年平均地溫； 2）計算年平均地溫下的密度；）計算年平均地溫下的密度； 3）計算年平均地溫下的粘度；）計算年平均地溫下的粘度； 4）換算流量）換算流量G-Q； 5）根據(jù)表（）根據(jù)表（2-4）初定管徑）初定管徑D0和工作壓力；和工作壓力； 6）根據(jù)管道規(guī)格，選

20、出與）根據(jù)管道規(guī)格，選出與D0 相近的三種管徑相近的三種管徑D1 、D2 、D3 ； 24油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算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）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；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）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供的揚程HC，然后據(jù)此壓頭確定計算壓力，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；）求壁厚，并進行強度校核，求出管道的內(nèi)徑；10）計算流速；）計算流速； 11）計算雷諾數(shù)，判定流態(tài)；）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；）計算水力摩阻系數(shù)，計算水力坡降；gHHPsc)(25油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川Oil and Gas Pipeline第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算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）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