輸油管道設(shè)計(jì)與(級(jí))資料講課教案

輸油管道設(shè)計(jì)與管理(級(jí))資料布置的泵站OBO/HSmaxHSminO//C/CDE第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)算若隨著油品粘度的增加，分式之值增大，故Hs（c+1）減?。蝗綦S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(jì)算1）分析粘度變化對(duì)進(jìn)出站壓力的影響；2）分析粘度變化對(duì)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(jì)算2.5.2動(dòng)、靜水壓頭的校核（1）動(dòng)水壓頭的校核

動(dòng)水壓力指油流沿管道流動(dòng)過程中各點(diǎn)的剩余壓力。在縱斷面圖上，動(dòng)水壓力是管道縱斷面線與水力坡降線之間的垂直高度。動(dòng)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(yùn)行情況有關(guān)。

校核動(dòng)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(dòng)水壓力（一般為高點(diǎn)壓力）應(yīng)高于0.2MPa，最高動(dòng)水壓力應(yīng)在管道強(qiáng)度的允許值范圍內(nèi)。地形起伏劇烈，落差大的地區(qū)，動(dòng)水壓力可能超過最大允許工作壓力，需設(shè)置減壓站。當(dāng)局部管道的動(dòng)水壓力超過管道強(qiáng)度的允許值時(shí)，大都采取增加壁厚，提高承壓能力的方法。對(duì)于動(dòng)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(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。對(duì)于最高動(dòng)水壓力的校核要注意以下幾點(diǎn)：校核動(dòng)水壓力應(yīng)根據(jù)管道可能承受壓力的最不利條件進(jìn)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(jì)時(shí)：應(yīng)按照二期的泵站間距來校核動(dòng)水壓力；不同站間，承壓要求不同，應(yīng)分別校核；考慮高差時(shí)也應(yīng)按照越站來校核。第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)算第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.5.2動(dòng)、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(dòng)后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱壓力。翻越點(diǎn)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(diǎn)后的管內(nèi)液體會(huì)繼續(xù)向著終點(diǎn)站流動(dòng)，可能造成高點(diǎn)后一定長(zhǎng)度的管道壓力處于液體的飽和蒸氣壓。這種情況，可用高點(diǎn)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(jì)管道大落差帶來的問題下坡段低點(diǎn)動(dòng)、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(dòng)，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(jì)算

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

庫(kù)鄯線減壓站的設(shè)計(jì)第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)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(huì)導(dǎo)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(yùn)行管理2.6.1工況變化原因及運(yùn)行工況分析方法“從泵到泵”運(yùn)行的等溫輸油管道，有許多因素可以引起運(yùn)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(jì)劃地調(diào)整輸量、間歇分油或收油導(dǎo)致的工況變化。

2.6等溫輸油管道運(yùn)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(dǎo)致某中間站停運(yùn)或機(jī)泵故障使某臺(tái)泵機(jī)組停運(yùn)；

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(huì)引起運(yùn)行參數(shù)的變化。這些參數(shù)主要包括輸量，各站的進(jìn)出站壓力及泵效等。嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使某些參數(shù)超出允許范圍。為了維持輸送，必須對(duì)各站進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了對(duì)各站進(jìn)行正確無誤的調(diào)節(jié)，事先必須知道工況變化時(shí)各種參數(shù)的變化趨勢(shì)。因此，掌握輸油管運(yùn)行工況的分析方法，對(duì)于管理好一條輸油管道是十分重要的。

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

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

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

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

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

N個(gè)泵站

l1lc-2提問：流量會(huì)怎么變？停運(yùn)前：停運(yùn)后：停運(yùn)后流量：Q

Q*

（1）停運(yùn)站前各站

停運(yùn)前：停運(yùn)后：兩式相減：出站壓力：

結(jié)論：

中間站停運(yùn)，停運(yùn)站前各個(gè)站停運(yùn)前后進(jìn)出站壓力均增加，離停運(yùn)站越遠(yuǎn)，這種變化越小。

思路：由第c+1站進(jìn)口至末站油罐液面的能量平衡式求得。

停運(yùn)前：停運(yùn)后：（1）停運(yùn)站后各站

結(jié)論：

中間站停運(yùn)，停運(yùn)站后各個(gè)站停運(yùn)前后進(jìn)出站壓力均降低，離停運(yùn)站越遠(yuǎn)，這種變化越小。（3）總結(jié)

中間站停運(yùn)，全線流量減少。停運(yùn)站前各站進(jìn)出口壓力均增加；停運(yùn)站后各站進(jìn)出口壓力均降低，離停運(yùn)站越遠(yuǎn)，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(diǎn)前漏油點(diǎn)后怎么寫能量平衡方程？?jī)墒较嗉勇┯颓?，全線能量平衡式：

對(duì)比兩式

結(jié)論：干線漏油，漏點(diǎn)前面流量變大，漏點(diǎn)后面流量減小。進(jìn)出站壓力漏點(diǎn)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(diǎn)前流量增加，漏油點(diǎn)后流量降低。漏油點(diǎn)前后各站（全線各站）進(jìn)出口壓力均下降；離漏油點(diǎn)越遠(yuǎn)，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(yùn)站前后各站進(jìn)站壓力的變化趨勢(shì)？

②某長(zhǎng)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(diǎn)前后各站進(jìn)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(diǎn)的位置？改變運(yùn)行的泵站數(shù)或泵機(jī)組數(shù)

調(diào)整范圍大，適合于輸量波動(dòng)較大的場(chǎng)合。對(duì)串連泵機(jī)組，可以調(diào)整全線各站運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)及大、小泵的組合，或改變?nèi)€運(yùn)行的泵站數(shù)；對(duì)并聯(lián)機(jī)組可以改變站內(nèi)運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)和全線運(yùn)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(shí)間較長(zhǎng)的情況。切削葉輪有一定范圍。多級(jí)泵撤級(jí)輸量減少，需要揚(yáng)程減少剛好接近一級(jí)或多級(jí)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(yùn)行的泵站數(shù)和泵機(jī)組數(shù)改變泵機(jī)組轉(zhuǎn)速改變離心泵的葉輪直徑離心泵撤級(jí)改變泵的轉(zhuǎn)速

通過調(diào)整泵機(jī)組轉(zhuǎn)速，調(diào)整泵的工作特性。適用于輸量改變小的場(chǎng)合。對(duì)于串連泵機(jī)組全線可僅對(duì)一臺(tái)泵實(shí)行調(diào)速；對(duì)并聯(lián)泵機(jī)組，只需對(duì)部分泵機(jī)組進(jìn)行調(diào)速。調(diào)速通過調(diào)整原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或者調(diào)速器來實(shí)現(xiàn)。第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)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(jiǎn)單易行，但能耗大。HQQ1Q第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)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(fèi)用最低；對(duì)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??；對(duì)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(dāng)流量波動(dòng)大時(shí)，應(yīng)優(yōu)先改變運(yùn)行的泵站數(shù)或泵機(jī)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(jì)算2.7等溫輸油管道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和工藝計(jì)算步驟2.7.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方法可行性研究階段：對(duì)工程的各項(xiàng)技術(shù)要求、經(jīng)濟(jì)條件做出詳細(xì)論證，提交可行性研究報(bào)告。初步設(shè)計(jì)階段：

從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(gè)參數(shù)互有聯(lián)系，可以組成不同的方案。對(duì)這些方案進(jìn)行比較，選擇經(jīng)濟(jì)上最優(yōu)的方案?？梢圆捎梅桨副容^法進(jìn)行評(píng)價(jià)。以年折合費(fèi)用作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)算2.7.2經(jīng)濟(jì)流速和經(jīng)濟(jì)管徑

最佳方案中的管徑即是設(shè)計(jì)條件下，該設(shè)計(jì)輸量所對(duì)應(yīng)的最佳管徑。換句話說，該設(shè)計(jì)輸量就是所選管徑對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)輸量，此時(shí)管內(nèi)的流速即為對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)流速。長(zhǎng)輸管道經(jīng)濟(jì)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(jì)算2.7.4輸油管道工藝計(jì)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(diǎn)，分油或加油點(diǎn)，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(dòng)機(jī)型號(hào)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(jì)算

計(jì)算步驟

1）計(jì)算年平均地溫；

2）計(jì)算年平均地溫下的密度；

3）計(jì)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(jì)算7）按任務(wù)輸量和初定工作壓力選泵，確定工作泵的臺(tái)數(shù)以及組合情況；8）作一個(gè)泵站的特性曲線，確定任務(wù)輸量下泵站提供的揚(yáng)程HC，然后據(jù)此壓頭確定計(jì)算壓力9）求壁厚，并進(jìn)行強(qiáng)度校核，求出管道的內(nèi)徑；10）計(jì)算流速；11）計(jì)算雷諾數(shù)，判定流態(tài)；12）計(jì)算水力摩阻系數(shù)，計(jì)算水力坡降；第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)算13）縱斷面圖上判斷翻越點(diǎn)，確定計(jì)算長(zhǎng)度LP；14）計(jì)算輸油管道計(jì)算長(zhǎng)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(jìn)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(diǎn)；第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)算19）按工作點(diǎn)流量求水力坡降ip；20）按水力坡降和工作點(diǎn)的壓頭在縱斷面圖上布站，確定泵站的位置；21）檢查動(dòng)、靜水壓頭，校核各泵站的進(jìn)出口壓力。第二章等溫輸油管道的工藝計(jì)算課后作業(yè)：