輸油管道設計與管理(2011級第2次課)

1、2022-5-91油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 2022-5-92油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 目前世界上已建成輸氣干線目前世界上已建成輸氣干線150萬萬km，并以并以1.4萬萬km /a的速度增的速度增長，現有輸氣管道主要分布在長，現有輸氣管道主要分布在，其中美國約，其中美國約46萬萬km，獨聯體近獨聯體近23萬萬km，分居世界前兩位。分居世界前兩位。 20世紀世紀70和和80年代是全球輸氣管道建設的高峰期，輸氣管道技術年代是全球輸氣管道建設的高峰期，輸氣管道技術在這一時期得到了飛速發(fā)展和提高，世界上幾條著名的大型輸氣管道在這一時期得到了飛速發(fā)展和提高，世界上幾條著名的大型輸

2、氣管道幾乎都是這一時期建成的，如橫貫地中海的阿幾乎都是這一時期建成的，如橫貫地中海的阿意輸氣管道、美加合意輸氣管道、美加合建的阿拉斯加公路輸氣系統(tǒng)、前蘇聯烏連戈伊建的阿拉斯加公路輸氣系統(tǒng)、前蘇聯烏連戈伊中央輸氣系統(tǒng)等。近中央輸氣系統(tǒng)等。近10年，隨著電子計算機技術的迅速發(fā)展和推廣應用，新材料、新工藝、年，隨著電子計算機技術的迅速發(fā)展和推廣應用，新材料、新工藝、新設備、新技術的開發(fā)與更新換代，國外長輸天然氣管道無論是設計、新設備、新技術的開發(fā)與更新換代，國外長輸天然氣管道無論是設計、施工、運營管理，還是管材、原動機、儲庫調峰技術都有了很大發(fā)展，施工、運營管理，還是管材、原動機、儲庫調峰技術都有了

3、很大發(fā)展，特別是大口徑、高壓干線輸氣管道的施工、運營管理技術發(fā)展更加迅特別是大口徑、高壓干線輸氣管道的施工、運營管理技術發(fā)展更加迅速，有許多好的經驗和成熟技術可供我們借鑒。速，有許多好的經驗和成熟技術可供我們借鑒。天然氣管道輸送概況天然氣管道輸送概況2022-5-93油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計1.1.9 管道技術的發(fā)展趨勢，我國的差距和任務管道技術的發(fā)展趨勢，我國的差距和任務u高壓、大口徑，管道建設向極地和海洋延伸；高壓、大口徑，管道建設向極地和海洋延伸；u采用高強度、韌性及可焊性良好的管材采用高強度、韌性及可焊性良好的管材

4、 ；u高度自動化；高度自動化；u不斷采用新技術（安全及經濟）：不斷采用新技術（安全及經濟）：設計方面，采用遙感設計方面，采用遙感和數據成像技術、和數據成像技術、GIS、GPS系統(tǒng)，優(yōu)選線路系統(tǒng)，優(yōu)選線路 ；管道的；管道的在線自動檢測技術不斷改進；在線自動檢測技術不斷改進；u應用現代安全管理體系和安全技術，持續(xù)改進管道的安應用現代安全管理體系和安全技術，持續(xù)改進管道的安全（風險及完整性管理）；全（風險及完整性管理）；u重視管道建設的前期工作。重視管道建設的前期工作。2022-5-94油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 u我國輸油管道存在的問題我國輸油管道存在的問題 我國管道工業(yè)與發(fā)達國家相比還

5、存在一定的差距。我國管道工業(yè)與發(fā)達國家相比還存在一定的差距。俄俄羅斯的管道運價約為鐵路的羅斯的管道運價約為鐵路的1/21/4，美國約為，美國約為1/10，而我國與鐵路運價差不多，甚至有些管線還高于鐵路而我國與鐵路運價差不多，甚至有些管線還高于鐵路運價。運價。 原因原因:一方面是由于我國原油多數為易凝或高粘原油，一方面是由于我國原油多數為易凝或高粘原油，必須采用加熱輸送，能耗大；另一方面是我們的管輸必須采用加熱輸送，能耗大；另一方面是我們的管輸技術與發(fā)達國家相比還比較落后，管理水平較低。技術與發(fā)達國家相比還比較落后，管理水平較低。 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計202

6、2-5-95油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計u我國管道技術發(fā)展的任務：我國管道技術發(fā)展的任務： 針對我國原油的特點，研究管輸工藝技術；提針對我國原油的特點，研究管輸工藝技術；提高管道的自動化水平；在產量遞減的情況下對老管高管道的自動化水平；在產量遞減的情況下對老管網的改造和運行優(yōu)化問題；西部地區(qū)管道的建設問網的改造和運行優(yōu)化問題；西部地區(qū)管道的建設問題；輸油管道改造成輸氣管道等。題；輸油管道改造成輸氣管道等。2022-5-96油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 歐洲油氣管道2022-5-97油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川

7、以烏連戈依氣田為起點所形成第一大系統(tǒng) “烏連戈依-中央輸氣管道系統(tǒng)”，干線管道總長210104 4kmkm多公里； 以亞姆堡氣田為起點形成另一輸氣系統(tǒng)。莫斯科烏連戈依亞姆堡俄羅斯輸氣管網2022-5-98油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 4578910136注：十大輸氣通道分別是：西南注：十大輸氣通道分別是：西南-東南；西南東南；西南-東北；西南部東北；西南部-中西部；西中西部；西南南Pandandle-中西部；西南部中西部；西南部-西部部；加拿大西部部；加拿大-中西部；加拿大中西部；加拿大-東北部；東北部；加拿大加拿大-西部；洛基山西部；洛基山-西部；洛基山西部；洛基山-中西部。資料來源

8、：美國能源信息署。中西部。資料來源：美國能源信息署。27天然氣干天然氣干線管道總線管道總長超過長超過3010104 4kmkm2022-5-99油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 美加聯盟美加聯盟(Alliance)輸氣管道輸氣管道阿爾伯達省阿爾伯達省芝加哥芝加哥美國加拿大1）起自加拿大阿爾伯達省，終止于美國芝加哥；2）干線長2990km；3）設計輸量136108m3/a170108m3/a ；4）全線共設壓氣站14座；5）管徑914mm/1067mm；6）管材X70；7）設計壓力12MPa；8）投產時間2001年。2022-5-910油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 英國天然氣管網Na

9、tional and Area Control CenterArea Control Center干線管道長：干線管道長：0.610104 4kmkm輸氣量：輸氣量：78078010108 8m m3 3/a/a2022-5-911油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計n1.2 輸油管道的勘察設計輸油管道的勘察設計u1.2.1輸油管道的建設程序輸油管道的建設程序根據資源條件和國民經濟長期規(guī)劃、地區(qū)規(guī)劃、行業(yè)規(guī)根據資源條件和國民經濟長期規(guī)劃、地區(qū)規(guī)劃、行業(yè)規(guī)劃的要求，對擬建的輸油管道進行可行性研究，并在可劃的要求，對擬建的輸油管道進行可行

10、性研究，并在可行性研究的基礎上編制和審定設計任務書。行性研究的基礎上編制和審定設計任務書。根據批準的設計任務書，按初步設計（或擴大初步設根據批準的設計任務書，按初步設計（或擴大初步設計）、施工圖兩個階段進行設計。初步設計必須有概算，計）、施工圖兩個階段進行設計。初步設計必須有概算，施工圖設計必須有預算。施工圖設計必須有預算。工程完畢，必須進行竣工驗收，做出竣工報告（包括竣工程完畢，必須進行竣工驗收，做出竣工報告（包括竣工圖）和竣工決算。工圖）和竣工決算。2022-5-912油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計勘察和設計的關系：勘察和設

11、計的關系： 勘察是廣義設計工作的一部分，它不僅勘察是廣義設計工作的一部分，它不僅為設計準備資料，也參與設計方案的確定?？辈炫c設計兩者為設計準備資料，也參與設計方案的確定。勘察與設計兩者需密切配合進行。勘察工作必須走在設計的前面（必要時可需密切配合進行?？辈旃ぷ鞅仨氉咴谠O計的前面（必要時可有合理交叉），及時為設計提供資料。有合理交叉），及時為設計提供資料。勘察設計的程序：勘察設計的程序：勘察分為勘察分為踏勘踏勘、初步設計勘察（初測）初步設計勘察（初測）、施工圖勘察（定測）施工圖勘察（定測）三個階段。較小的管道或沿線自然條件三個階段。較小的管道或沿線自然條件簡單或工期緊迫時也可簡化為踏勘與詳細勘察

12、兩個階段。設簡單或工期緊迫時也可簡化為踏勘與詳細勘察兩個階段。設計可分為計可分為可行性研究可行性研究、初步設計（擴大初步設計）初步設計（擴大初步設計）、施工圖施工圖設計設計三個階段。三個階段。 2022-5-913油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計u1.2.2 選線原則選線原則 選線是輸油管道勘察設計中的一項重要工作。線路的走選線是輸油管道勘察設計中的一項重要工作。線路的走向、長短和通過的難易程度，對整個輸油管道工程的材料消向、長短和通過的難易程度，對整個輸油管道工程的材料消耗、投資和施工都有很大影響。耗、投資和施工都有很大影響。

13、大型穿（跨）越地點和輸油站址的確定是選線中最重要大型穿（跨）越地點和輸油站址的確定是選線中最重要的工作之一。的工作之一?？梢哉J為，可以認為，一條輸油管線路就是起點、終點、一條輸油管線路就是起點、終點、輸油站址和各穿（跨）越點之間的連線。輸油站址和各穿（跨）越點之間的連線。所以，大型穿（跨）所以，大型穿（跨）越點和輸油站址的選擇應服從線路的總走向，在這個前提下，越點和輸油站址的選擇應服從線路的總走向，在這個前提下，線路的局部走向應服從穿（跨）越點和站址的確定。線路的局部走向應服從穿（跨）越點和站址的確定。2022-5-914油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設

14、計輸油管道概況和勘察設計u1.2.3 勘察的程序和要求勘察的程序和要求目的目的: 通過調查研究，選擇一條技術上可行、經濟上合理、通過調查研究，選擇一條技術上可行、經濟上合理、政策上允許的線路和站址，并為設計提供基礎資料。政策上允許的線路和站址，并為設計提供基礎資料。任務：任務：包括地形測量、水文地質和工程地質勘察包括地形測量、水文地質和工程地質勘察資料收集：資料收集： （1）地理、氣象及水文地質方面；）地理、氣象及水文地質方面； （2）經濟建設方面。）經濟建設方面。步驟：步驟：按照踏勘、初步設計勘察、施工圖勘察按照踏勘、初步設計勘察、施工圖勘察2022-5-915油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川

15、梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計踏勘踏勘 踏勘是在正式設計任務書下達之前進行的，是為進行可行性踏勘是在正式設計任務書下達之前進行的，是為進行可行性研究或編制方案設計提供資料。分室內和室外兩部分進行。要求研究或編制方案設計提供資料。分室內和室外兩部分進行。要求提交踏勘報告。提交踏勘報告。 初步設計勘察（初測）初步設計勘察（初測） 它是在設計任務書下達以后，初步設計開始之前，根據踏勘它是在設計任務書下達以后，初步設計開始之前，根據踏勘報告選擇幾個線路方案，加深勘察，為技術經濟比較確定最優(yōu)線報告選擇幾個線路方案，加深勘察，為技術經濟比較確定最優(yōu)線路方案提供資料。初步

16、選擇首、末站和中間站站址，確定穿（跨）路方案提供資料。初步選擇首、末站和中間站站址，確定穿（跨）越點。輸油管道初步設計勘察可以不寫專門的綜合報告書，有關越點。輸油管道初步設計勘察可以不寫專門的綜合報告書，有關內容可編在初步設計的總說明部分。內容可編在初步設計的總說明部分。2022-5-916油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計施工圖勘察（定測）施工圖勘察（定測） 它是在初步設計批準后，施工圖設計前進行。主要是根它是在初步設計批準后，施工圖設計前進行。主要是根據批準的初步設計和上級審批意見，對全線進行復查、修改、據批準的初步設計和上級審

17、批意見，對全線進行復查、修改、定線和地形測量，并做工程地質和水文地質勘察，尤其要進定線和地形測量，并做工程地質和水文地質勘察，尤其要進行輸油站和穿（跨）越點的地形測量和地質勘察，取得有關行輸油站和穿（跨）越點的地形測量和地質勘察，取得有關資料，作為施工設計的依據。資料，作為施工設計的依據。 勘察之后應交付綜合勘察報告，主要內容包括：帶狀地勘察之后應交付綜合勘察報告，主要內容包括：帶狀地形圖、管道及穿跨越點的縱斷面圖、大型油罐罐區(qū)工程地質形圖、管道及穿跨越點的縱斷面圖、大型油罐罐區(qū)工程地質勘察報告以及輸油站的地形圖等?？辈靾蟾嬉约拜斢驼镜牡匦螆D等。2022-5-917油氣管道輸送油氣管道輸送梁光

18、川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計帶狀地形圖帶狀地形圖2022-5-918油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計u帶狀地帶狀地形圖形圖線路縱斷面圖線路縱斷面圖2022-5-919油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計u1.2.4 設計階段及主要內容設計階段及主要內容可行性研究可行性研究 可行性研究是分析、評價各種建設方案和生產經營決策的一種可行性研究是分析、評價各種建設方案和生產經營決策的一種科學方法。它要對新建、擴建項目的一些主要問題，如市場需

19、要，科學方法。它要對新建、擴建項目的一些主要問題，如市場需要，資源條件，燃料、動力供應條件，建設規(guī)模，以及設備選型等，從資源條件，燃料、動力供應條件，建設規(guī)模，以及設備選型等，從技術、經濟和工程等方面進行調查研究，分析比較，并對項目建成技術、經濟和工程等方面進行調查研究，分析比較，并對項目建成后可能取得的技術經濟效果進行預測。從而提出該項目可否建設和后可能取得的技術經濟效果進行預測。從而提出該項目可否建設和如何進行建設的意見，為項目決策提供可靠的依據。如何進行建設的意見，為項目決策提供可靠的依據。 要求提交可行要求提交可行性研究報告。性研究報告。 根據可行性研究報告及其審批意見編制設計任務書。

20、設計任務根據可行性研究報告及其審批意見編制設計任務書。設計任務書是編制設計文件的主要依據。書是編制設計文件的主要依據。 2022-5-920油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計初步設計初步設計 初步設計是在工程項目確立后，根據設計任務書的要求，初步設計是在工程項目確立后，根據設計任務書的要求，結合實際條件所做的工程具體實施方案。它是安排建設項目和結合實際條件所做的工程具體實施方案。它是安排建設項目和組織工程施工的主要依據。深度應滿足項目投資包干、招標承組織工程施工的主要依據。深度應滿足項目投資包干、招標承包、材料與設備訂貨、土地征購和

21、施工準備等要求，并能據以包、材料與設備訂貨、土地征購和施工準備等要求，并能據以編制施工圖和總概算。編制施工圖和總概算。 初步設計編制的總概算是控制工程項目總投資的主要依據。初步設計編制的總概算是控制工程項目總投資的主要依據。設計單位應嚴格保證設計質量，每項設計要作多方案比較，合設計單位應嚴格保證設計質量，每項設計要作多方案比較，合理地確定設計方案；設計必須有充分和準確可靠的基礎資料。理地確定設計方案；設計必須有充分和準確可靠的基礎資料。 2022-5-921油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 第一章第一章 輸油管道概況和勘察設計輸油管道概況和勘察設計施工圖設計施工圖設計 根據批準的初步設計和

22、主要設備訂貨情況即可進行施根據批準的初步設計和主要設備訂貨情況即可進行施工圖設計。設計人員應根據初步設計及其審批意見所確定工圖設計。設計人員應根據初步設計及其審批意見所確定的方案，利用勘察及調研所搜集的資料，遵照有關標準、的方案，利用勘察及調研所搜集的資料，遵照有關標準、規(guī)范，繪出正確、詳細并符合規(guī)定的圖紙，滿足施工、非規(guī)范，繪出正確、詳細并符合規(guī)定的圖紙，滿足施工、非標準設備制造的需要。標準設備制造的需要。2022-5-922油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 輸油管道設計與管理輸油管道設計與管理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第一部分第一部分2022-5-923油

23、氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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 工藝計算的任務：工藝計算的任務： 就是要妥善解決沿線管內流體的能量消耗和能就是要妥善解決沿線管內流體的能量消耗和能量供應之間的平衡。量供應之間的平衡。n 工藝計算的內容：工藝計算的內容： 包括四大部分：水力計算、強度計算、包括四大部分：水力計算、強度計算、 熱力計算、技術經濟計算。熱力計算、技術經濟計算。2022-5-924油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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什么是等溫輸送什么是等溫輸送 ？等溫輸送工藝計算要解決什么問題？等溫輸送工藝計算

24、要解決什么問題？2022-5-925油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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2.1 工藝計算所需原始資料（工藝計算所需原始資料（P45）（1）計算溫度）計算溫度 年平均溫度年平均溫度 t0cp（2）油品密度）油品密度 )(12101202010ttttcp)20(20tt2022-5-926油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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) 油品的粘度油品的粘度 n 適用于輕質油的公式適用于輕質油的公式 n 式中式中 運動粘度，運動粘度， 106m2/s （厘沱）；（厘沱）； T絕對溫度

25、，絕對溫度，K； a，b常數，根據兩個不同的溫度下的粘度求得。常數，根據兩個不同的溫度下的粘度求得。)ln(11001ttttuTbalg)8 . 0lg(lg0()0u t tte2022-5-927油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 （4）輸量）輸量 Q （5）管材的機械性質及主要設備的規(guī)格型號）管材的機械性質及主要設備的規(guī)格型號 指所選管材鋼號的指所選管材鋼號的強度極限強度極限和和屈服極限屈服極限，以進行強度計算和，以進行強度計算和校核，從而確定和校核管子的壁厚。校核，從而確定和校核管子的壁厚。（6）技術經濟指標）技術經濟指標 輸油管道的費用主要包括輸油管道的費用主要包括投資投資K和和

26、運行管理費用運行管理費用E。 運行管理費用決定了輸油的成本：運行管理費用決定了輸油的成本： hmGQCP/,84003smGQCP/,360084003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GLE元元/(/(噸噸. .公里公里) ) 2022-5-928油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 （7）線路縱斷面圖）線路縱斷面圖 表示已選定的，經過實際測定的輸油管路長表示已選定的，經過實際測定的輸油管路長度與沿線高程按一定比例畫在直角坐標系上的圖度與沿線高程按一定比例畫在直角坐標系上的圖形。形?？v斷面圖反映管道長度與沿線高程之間的一縱斷面圖反映管道長度與沿線高程之間的一一對應關系

27、，其縱坐標表示輸油管線各特征點的一對應關系，其縱坐標表示輸油管線各特征點的高程，其橫坐標為管路的實際長度。高程，其橫坐標為管路的實際長度。 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管段縱斷面圖管段縱斷面圖2022-5-929油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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2.2 輸油泵站的工作特性輸油泵站的工作特性（P23） Hc=f（Q）2.2.1 離心輸油泵的工作特性離心輸油泵的工作特性（1）固定轉速離心泵的工作特性）固定轉速離心泵的工作特性 在恒定轉速下，泵的揚程與排量（在恒定轉速下，泵的揚程與排量（HQ）的變）的變化關系

28、稱為泵的工作特性。另外，泵的工作特性還化關系稱為泵的工作特性。另外，泵的工作特性還應包括功率與排量（應包括功率與排量（NQ）特性和效率與排量）特性和效率與排量（Q）特性。）特性。 2022-5-930油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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 對固定轉速的離心泵機組，可以由實測的幾對固定轉速的離心泵機組，可以由實測的幾組揚程、排量數據，用最小二乘法回歸泵機組的組揚程、排量數據，用最小二乘法回歸泵機組的特性方程特性方程H=f（Q）。）。 為便于長輸管道的應用，可近似表示為為便于長輸管道的應用，可近似表示為mbQaH22022-5-931油氣管

29、道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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)調速泵的工作特性調速泵的工作特性 根據離心泵的相似原理，轉速變化后的泵特根據離心泵的相似原理，轉速變化后的泵特性可用下式描述性可用下式描述 2022-5-932油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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)葉輪直徑變化后的泵特性葉輪直徑變化后的泵特性 在一定轉速下，采用不同直徑的葉輪，可以得到不同的在一定轉速下，采用不同直徑的葉輪，可以得到不同的泵特性。根據離心泵的切割定律，葉輪直徑變化后的泵特性泵特性。根據離心泵的切割定律，葉輪直徑變化后的泵

30、特性可用下式表示可用下式表示 葉輪切割量不能太大。否則切割定律失效，切割效率明葉輪切割量不能太大。否則切割定律失效，切割效率明顯下降。顯下降。（P26，表，表21） 000HHQQDD343.65sn QnH2022-5-933油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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)流體粘度對離心泵工作特性的影響流體粘度對離心泵工作特性的影響n 影響趨勢影響趨勢 v H Q N h(xu) n 換算準則和方法換算準則和方法當運動粘度在當運動粘度在20106m2/s以內時，不需要換算以內時，不需要換算;當運動粘度大于當運動粘度大于20106m2/s時

31、，泵的效率需要換算時，泵的效率需要換算;當運動粘度大于當運動粘度大于60106m2/s時，各項特性均需換算。時，各項特性均需換算。2022-5-934油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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Pipeline transportation of oil and natural gas35油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算(5)離心泵的允許汽蝕余量（離心泵的允許汽蝕余量（NPSHR, h(xu) ）n 汽蝕余量與吸上高度汽蝕余量與吸上高度n 油品蒸汽壓的影響油品蒸汽壓的影響 試驗表明

32、，離心泵所要求的允許汽蝕余量，不僅決定于試驗表明，離心泵所要求的允許汽蝕余量，不僅決定于泵的結構特征，還和所輸液體的組成及熱力學性質密切相關。泵的結構特征，還和所輸液體的組成及熱力學性質密切相關。對同一結構的泵，所輸液體的蒸氣壓愈高，泵所要求的允許對同一結構的泵，所輸液體的蒸氣壓愈高，泵所要求的允許汽蝕余量愈低。汽蝕余量愈低。 Pipeline transportation of oil and natural gas36油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算2.2.2 泵站的工作特性泵站的工作特性泵站的工作特性泵站的工作特性 由多臺泵機

33、組共同工作的泵站，其工作特性由多臺泵機組共同工作的泵站，其工作特性根據機組的組合情況，由各臺泵機組的工作特性曲線并聯或串聯根據機組的組合情況，由各臺泵機組的工作特性曲線并聯或串聯相加而得。相加而得。并聯機組并聯機組：由并聯泵機組特性并聯相加，即同一揚程下，流量相由并聯泵機組特性并聯相加，即同一揚程下，流量相加而得出泵站的特性曲線。加而得出泵站的特性曲線。串聯機組串聯機組：同一流量下各串聯機組揚程相加得到泵站特性。同一流量下各串聯機組揚程相加得到泵站特性。既串聯又并聯既串聯又并聯：同樣根據上述的串并聯的方法組合相加而得到泵同樣根據上述的串并聯的方法組合相加而得到泵站的特性曲線。站的特性曲線。Pi

34、peline transportation of oil and natural gas37油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算Pipeline transportation of oil and natural gas38油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算泵站的工作特性方程泵站的工作特性方程串聯串聯： 如果如果Ns臺相同型號的泵串聯臺相同型號的泵串聯:并聯并聯：如果如果NP臺相同型號的泵并聯臺相同型號的泵并聯PPNiiiiNiiicHQHQ11ssNiiiNiicHH11Pi

35、peline transportation of oil and natural gas39油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算2.3 輸油管道的壓能損失輸油管道的壓能損失（管道的工作特性）（管道的工作特性） 壓力能的消耗包括兩部分壓力能的消耗包括兩部分:克服地形高差所需的位能克服地形高差所需的位能克服摩阻損失克服摩阻損失2.3.1 摩阻損失摩阻損失 摩阻損失包括兩部分，摩阻損失包括兩部分，一是一是油流通過直管段所產生的摩油流通過直管段所產生的摩阻損失阻損失hl，簡稱沿程摩阻；簡稱沿程摩阻；二是二是油流通過各種閥件、管件所油流通過各種閥

36、件、管件所產生的摩阻損失，簡稱局部摩阻產生的摩阻損失，簡稱局部摩阻 。hhhhlPipeline transportation of oil and natural gas40油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算n 沿程摩阻沿程摩阻 達西公式達西公式: 雷諾數：雷諾數： 相對相對當量粗糙度：當量粗糙度： e管壁的絕對當量粗糙度管壁的絕對當量粗糙度 （1）絕對當量粗糙度）絕對當量粗糙度 指管內壁凸起高度的統(tǒng)計平均值。指管內壁凸起高度的統(tǒng)計平均值。 )(Re,fPipeline transportation of oil and natur

37、al gas41油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算42油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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）不同流態(tài)區(qū)水力摩阻系數的計算）不同流態(tài)區(qū)水力摩阻系數的計算(P34, 表表2-2)2)lg274. 1 (1粗糙區(qū)粗糙區(qū)2ReRe 43油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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幾點說明幾點說明：1）管內壁絕對（當量）粗糙度）管內壁絕對（當量）粗糙度e 無縫鋼管無縫鋼管 e= 0.06mm； 螺旋縫鋼管螺旋縫鋼管 DN250DN

38、350： e= 0.125mm， DN400以上：以上： e= 0.10mm。 直縫鋼管直縫鋼管 e=0.054mm。2）臨界雷諾數臨界雷諾數 Re1 由光滑區(qū)向混合區(qū)過渡的臨界雷諾數；由光滑區(qū)向混合區(qū)過渡的臨界雷諾數； Re2 由混合區(qū)向粗糙區(qū)過渡的臨界雷諾數。由混合區(qū)向粗糙區(qū)過渡的臨界雷諾數。3）當）當2000Re3000 時，按水力光滑區(qū)計算時，按水力光滑區(qū)計算44油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川 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）沿程摩阻公式分析）沿程摩阻公式分析 列賓宗公式列賓宗公式 代入達西公式得代入達西公式得 其中其中mARePipeline t

39、ransportation of oil and natural gas45油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算 不同流態(tài)的不同流態(tài)的A、m、 （臨界雷諾數近期計算公式） Pipeline transportation of oil and natural gas46油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算 摩阻公式分析：摩阻公式分析：哪個參數影響最大？哪個參數影響最大？Pipeline transportation of oil and natural gas47油氣管道輸送油氣管

40、道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算 熱原油管道上最常見的流態(tài)是水力光熱原油管道上最常見的流態(tài)是水力光滑區(qū)；輕質油管道也多在水力光滑區(qū)；輸滑區(qū)；輕質油管道也多在水力光滑區(qū)；輸送低粘油品的較小直徑管道可能進入混合送低粘油品的較小直徑管道可能進入混合摩擦區(qū)；熱重油管道則以層流的情況居多。摩擦區(qū)；熱重油管道則以層流的情況居多。Pipeline transportation of oil and natural gas48油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算n局部摩阻局部摩阻（1）計算公式）計算公式 式中

41、式中管件或閥件的局部阻力系數；管件或閥件的局部阻力系數； V流速，一般取閥件下游管內的平均流速。流速，一般取閥件下游管內的平均流速。 管路系統(tǒng)中某些設備（如流量計、加熱爐、換熱器等）管路系統(tǒng)中某些設備（如流量計、加熱爐、換熱器等）可視為局都阻力源?？梢暈榫侄甲枇υ?。（2）長輸管道的站場（泵站、計量站、清管站或加熱站等）長輸管道的站場（泵站、計量站、清管站或加熱站等）相對于整個管道系統(tǒng)也可視為局部阻力。相對于整個管道系統(tǒng)也可視為局部阻力。由于站場局部阻力由于站場局部阻力相對于沿程摩阻較小，工藝計算時可以取一定值。相對于沿程摩阻較小，工藝計算時可以取一定值。242282QgdgVhmhPipeli

42、ne transportation of oil and natural gas49油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算n 管道的壓降計算管道的壓降計算 對管內徑對管內徑d和管長和管長L一定的某管道，當輸送一定量的某油一定的某管道，當輸送一定量的某油品時，由起點至終點的總壓降品時，由起點至終點的總壓降H可計算如下可計算如下2.3.2 管道的工作特性管道的工作特性 系指管徑、管長一定的某管道，輸送性質一定的某種油品時，系指管徑、管長一定的某管道，輸送性質一定的某種油品時，管道壓降管道壓降H隨流量隨流量Q變化的關系。變化的關系。 其數學關系

43、式為：其數學關系式為： Pipeline transportation of oil and natural gas50油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算管道的工作特性曲線管道的工作特性曲線 一條管道（一條管道（d、L、Z 一一定），輸送一種油品（定），輸送一種油品（一定）時，有一條一定的一定）時，有一條一定的特性曲線。當特性曲線。當d、L、和和中有一參數發(fā)生變化時，中有一參數發(fā)生變化時，就有另一條特性曲線。就有另一條特性曲線。摩阻損失越大，曲線越陡。摩阻損失越大，曲線越陡。圖圖2-8 管道工作特性曲線管道工作特性曲線Pipeline

44、 transportation of oil and natural gas51油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算 串連、并聯管路的特性曲線串連、并聯管路的特性曲線 串聯管道特性曲線串聯管道特性曲線并聯管道特性曲線并聯管道特性曲線Pipeline transportation of oil and natural gas52油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算2.3.3 水力坡降和水力坡降線水力坡降和水力坡降線 定義：定義：單位長度管道的摩阻損失單位長度管道的摩阻損失 管道全線

45、壓頭損失可表示為管道全線壓頭損失可表示為令：令： 式中式中 f 單位流量下，單位管道長度上的摩阻損失單位流量下，單位管道長度上的摩阻損失。 全線壓頭損失為全線壓頭損失為 mmdf5Pipeline transportation of oil and natural gas53油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川（1）副管的水力坡降）副管的水力坡降 副管段：副管段： 前后主管段：前后主管段： 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21QQQmmfddQQ2512mfQQii21mfQQQii2121mmmffddii2251mmfddQQ2512mmfQQQQQii21221

46、211mmmffddii2251iifmmmfdd22511Pipeline transportation of oil and natural gas54油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川（1）副管的水力坡降）副管的水力坡降 如果如果 df=d，則，則第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算iifmmmfdd22511mfii22Pipeline transportation of oil and natural gas55油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川（2）變徑管的水力坡降）變徑管的水力坡降 設變徑管的水力坡降為設變徑管的水力坡降為 i0，則有則有 若主管和變徑管

47、流態(tài)相同，則若主管和變徑管流態(tài)相同，則 同樣可寫成同樣可寫成第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算Pipeline transportation of oil and natural gas56油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川第二章第二章 等溫輸油管道的工藝計算等溫輸油管道的工藝計算（3）水力坡降線水力坡降線 (P46) 在縱斷面圖上，管道的水力坡降線是管內流體的能量在縱斷面圖上，管道的水力坡降線是管內流體的能量壓頭（忽略動能壓頭）沿管道長度的變化曲線。壓頭（忽略動能壓頭）沿管道長度的變化曲線。 等溫輸油管道的水力坡降線是斜率為等溫輸油管道的水力坡降線是斜率為(-i)的直線。的直線。如果影響水力坡降的因素（流量、粘度、管徑）之一發(fā)生變化，水力坡降線的斜率就會改變，但仍為直線。 怎么作水力坡降線？怎么作水力坡降線？ 副管與變徑管的水力坡降線)(1ZZixhxx)(1ZZixHhHHxxxPipeline transportation of oil and natural gas57油氣管道輸送油氣管道輸送梁光川梁光川水力坡降線的意義與作法水力坡降線的意義與作法mCSdhHHH)