第六章 管道運輸

管道運輸（PipingTransport）管道運輸普通貨物運輸是貨物隨著運輸工具的移動，把貨物運送到目的地管道運輸?shù)倪\輸工具本身就是管道，是固定不動的，只是貨物本身在管道內移動.換言之管道運輸是運輸管道和運輸工具合二為一的一種專門運輸工具管道運輸已有130多年的歷史，在各主要工業(yè)國均已成為獨立的技術門類，形成了龐大的工業(yè)體系，與鐵路、公路、水路和航空運輸?shù)炔⒘袨槲宕蟋F(xiàn)代運輸方式之一。管道運輸是利用管道，通過一定的壓力差而完成的物品（多為液、氣體貨物）運輸?shù)囊环N運輸方式。只限于特定對象和固定流向。第一節(jié)管道運輸概述一、管道運輸管道是指用管子、管子聯(lián)接件和閥門等聯(lián)接成的用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。通常，流體經鼓風機、壓縮機、泵和鍋爐等增壓后，從管道的高壓處流向低壓處，也可利用流體自身的壓力或重力輸送。管道的用途很廣泛，主要用在給水、排水、供熱、供煤氣、長距離輸送石油和天然氣、農業(yè)灌溉、水力工程和各種工業(yè)裝置中。管道-管道的聯(lián)接管子、管子聯(lián)接件、閥門和設備上的進出接管間的聯(lián)接方法，由流體的性質、壓力和溫度以及管子的材質、尺寸和安裝場所等因素決定，主要有螺紋聯(lián)接、法蘭聯(lián)接、承插聯(lián)接和焊接等4種方法:①螺紋聯(lián)接：主要適用于小直徑管道。聯(lián)接時，一般要在螺紋聯(lián)接部分纏上氟塑料密封帶或涂上厚漆、繞上麻絲等密封材料，以防止泄漏。在1.6兆帕以上壓力時，一般在管子端面加墊片密封。這種聯(lián)接方法簡單，可以拆卸重裝，但須在管道的適當?shù)胤桨惭b活接頭，以便于拆裝。②法蘭聯(lián)接：適用的直徑范圍較大。聯(lián)接時根據(jù)流體的性質、壓力和溫度選用不同的法蘭和密封墊片，利用螺栓夾緊墊片保持密封。在需要經常拆裝的管段處和管道與設備相聯(lián)接的地方大都采用法蘭聯(lián)接。③承插聯(lián)接：用于鑄鐵管、混凝土管、陶土管及其聯(lián)接件之間的聯(lián)接，只適用于在低壓常溫條件下工作的給水、排水和煤氣管道。聯(lián)接時，一般在承插口的槽內先填入麻絲、棉線或石棉繩，然后再用石棉水泥或鉛等材料填實，還可在承插口內填入橡膠密封環(huán)，使其具有較好的柔性，容許管子有少量的移動。④焊接聯(lián)接：這種聯(lián)接的強度和密封性最好，適用于各種管道，省工省料，但拆卸時必須切斷管子和管子聯(lián)接件。管道運輸是一種由大型鋼管、泵站和加壓設備等組成的運輸系統(tǒng)完成運輸工作的運輸方式。管道運輸不僅運輸量大、連續(xù)、迅速、經濟、安全、可靠、平穩(wěn)以及投資少、占地少、費用低，并可實現(xiàn)自動控制。除廣泛用于石油、天然氣的長距離運輸外，還可運輸?shù)V石、煤炭、建材、化學品和糧食等。管道運輸可省去水運或陸運的中轉壞節(jié)，縮短運輸周期，降低運輸成本，提高運輸效率。當前管道運輸?shù)陌l(fā)展趨勢是:管道的口徑不斷增大，運輸能力大幅度提高;管道的運距迅速增加;運輸物資由石油、天然氣、化工產品等流體逐漸擴展到煤炭、礦石等非流體。中國已建成大慶至秦皇島、勝利油田至南京等多條原油管道運輸線。管道運輸架空管道、地面管道、地下管道輸油管道、輸氣管道、固體料漿管道123二、管道運輸?shù)姆诸?/p>

按敷設工程分

按所輸送的物品分按用途分集輸管道、輸油（氣）管道、配油（氣）管道三、管道運輸?shù)膬?yōu)缺點特點2永遠是單方向運輸1運輸通道與運輸工作的合一3高度專業(yè)化，適于運輸氣體和液體貨物（一）管道運輸?shù)膬?yōu)點有利于環(huán)境保護設備運行比較簡單，易于自動化和集中遙控不受氣候影響，可以長期穩(wěn)定運行投資相對小，占地面積少，受地理條件限制少運量大12345（二）管道運輸?shù)娜秉c管道內長期積存所運輸?shù)脑嫌肋h是單向運輸，機動靈活性小運輸對象單一，不具有通用性123永遠是單向運輸，機動靈活性小2固定投資大4第二節(jié)管道運輸工藝一、管道運輸?shù)幕驹O施管道儲存庫壓力站（泵站）控制中心二、管道輸油工藝管道輸油工藝是指實現(xiàn)管道油品輸送的技術和方法。主要工藝是根據(jù)油品性質和輸量，確定輸送方法和流程、輸油站類型與位置，選擇管材和主要設備，制定運行方案和輸量調節(jié)措施。（一）油品輸送方法根據(jù)油品性質和管道所處的環(huán)境確定。輕質成品油和低凝固點、低黏度的原油常采用等溫輸送方法。輕質成品油采用順序輸送方法易凝高黏油品目前常用加熱、摻輕油稀釋、熱處理、水懸浮、加改性劑和減阻劑等輸送方法。1油品順序輸送油品順序輸送是在一條管道中按一定順序連續(xù)輸送多種油品的管道輸油工藝。順序輸送的油品主要是汽油、煤油、柴油等輕質油品類，以及液化石油氣類和重質油品類。采用何種方法，由管道的輸送條件和允許混油量等決定。油品順序輸送成為成品油長距離管道輸送的主要方式。2易凝、高黏油品輸送易凝油品是指凝固點高于管道所處環(huán)境溫度的高含蠟量的原油和重油。易凝高黏油品常采取降黏和減阻等方法輸送。工藝流程（二）輸送流程1開式流程

上站來油直接進入油泵的進口匯管，與匯管旁接的常壓油罐僅用于緩沖上、下游泵站輸量的不均衡，根據(jù)旁接油罐的升降來調節(jié)輸量，不作計量用。開式流程的各泵站只為站間管道提供壓力，不能調制各泵站的壓力。2閉式流程

閉式流程是在中間泵站不設油罐，上站來油直接進泵，沿管道全線的油品在密閉狀態(tài)下輸送。全線各泵站相互串聯(lián)，各站數(shù)量相等。優(yōu)點：避免蒸發(fā)損耗，減少能量損失；站間的余壓可與下站進站壓力疊加，簡化了泵站流程，便于全線集中監(jiān)控；可統(tǒng)一調配全線運行的泵站系數(shù)和泵機組合，以最經濟地實現(xiàn)輸油目的。（三）泵站設置油品在輸油首站加壓進入管道后，在流動中要克服摩擦阻力，能量不斷減少，長距離輸送油品，必須建立中間加壓泵站。（四）管道事故防護輸油管道上某個泵站突然停電或事故停泵，或閥門誤關使上站來油在進站處突然受阻，油流的動能轉化為壓力能,會使進站處的壓力驟然升高,這種因流速迅速變化而引起壓力變化的現(xiàn)象稱為水擊。水擊產生的壓力可能超過管道和設備的強度極限而造成破壞，在密閉輸送時須有防止水擊破壞的措施。

進站處產生的水擊壓力波會沿管道向上游傳播，與原來的運行壓力疊加;雖然水擊壓力在傳播過程中逐漸衰減，但疊加后的壓力仍可能超過管道強度容許值，因而在進站處須設立超壓保護裝置。自動泄壓閥自動越戰(zhàn)流程等溫輸送管道，采?。涸黾痈鞅谜旧系倪\行機組數(shù);在管道沿線增建泵站;在可能情況下提高管道的工作壓力;沿管道平行鋪設副管等。三、管道輸氣工藝管道輸氣工藝指實現(xiàn)天熱氣管道輸送的技術和方法。主要是根據(jù)氣源條件及天然氣組分，確定輸氣方式、流程和運行方案，現(xiàn)代天然氣管道輸送則普遍采用壓氣機提供壓力能，對所輸送的天然氣的質量也有嚴格的要求。

（一）輸氣流程輸氣管道沿線各壓氣站與管道串聯(lián)構成統(tǒng)一的密閉輸氣系統(tǒng)，任何一個壓氣站工作參數(shù)發(fā)生改變都會影響全線。（二）壓氣站設置提高天然氣壓力或補充天然氣沿管道輸送所消耗的壓力，需設置壓氣站。起點壓氣站是否建設，取決于氣田壓力。中間壓氣站的數(shù)目主要由輸送距離和壓縮比決定。站距主要由輸氣量確定。（三）末端儲氣利用輸氣管道末端的工作特點作為臨時儲氣手段。中間各段的起終點流量基本相同，而末端的起終點天然氣流量和壓力則隨終點外輸量的變化而變化。四、固體料漿管道的輸送工藝制漿管道輸送固液分離一、輸油管道運輸長距離輸油管道是連接油田、煉廠、油庫或其它用油單位的長距離輸送原油或成品油的管道。原油管道的起點大多是油田，終點則可能是煉油廠，或轉運原油的港口、鐵路樞紐。成品油管道的起點常是煉油廠或成品油庫，沿途常有較多的支線分油或集油。其終點和分油點則是轉運油庫或分配油庫，在該處用鐵路油槽車或汽車油罐車將各種型號的成品油送給城鎮(zhèn)的加油站或用戶，或用支線將油品直接送給大型用油企業(yè)。成品油管道輸送的貨物除了石油煉制產品外，還包括油、氣田生產的液態(tài)烴和凝析汽油等。由于所輸?shù)挠推菲贩N繁多，成品油管道常采用順序輸送的方法，在同一管道里分批連續(xù)地順序輸送多種油品，甚至可將質地最輕的液化石油氣和重質燃料油，以及它們中間油品用同一條管道輸送。輸油管道也可按輸油品的輕重不同，分為輕油管道和重油管道。由于輕重油品的粘度和凝固點相差較多，常需采用不同的輸送方法。1.輸油管道的組成長距離輸油管道由輸油站和管線兩大部分組成。輸油管道的起點稱為首站，其任務是集油，經計量后加壓向下一站輸送，故首站的設備除輸油機泵外，一般有較多的油罐。輸油管道沿途設有中間泵站，其任務是對所輸送的原油加壓、升溫。中間站的主要設備有輸油泵、加熱爐、閥門等設備。輸油管道末站接受輸油管道送來的全部油品，供給用戶或以其它方式轉運，故末站有較多的油罐和準確的計量裝置。輸油站包括首站、末站、中間泵站等。輸油管道的線路（即管線）部分包括：管道、沿線閥室、穿越江河、山谷等的設施和管道陰極防腐保護設施等。為保證長距離輸油管道的正常運營，還設有供電和通訊設施。長距離輸油管道的組成如圖5-1所示圖5-1長距離輸油管道組成1－井場；2－輸油站；3－來自油田的輸油管；4－首站罐區(qū)和泵房；5－全線調度中心；6－清管器發(fā)放室；7－首站鍋爐房；8－微波通訊塔；9－線路閥室；10－維修人員住所；11－中間輸油站；12－穿越鐵路；13－穿越河流；14－跨越工程；15－車站；16－煉廠；17－火車裝油線橋；18－油輪碼頭。我國是世界上最早使用管道輸送天然氣的國家之一。1600年左右，竹管輸氣已有很大發(fā)展。但第一條現(xiàn)代意義的輸氣管道卻是l963年在四川建成的管徑426mm、長度55km的巴渝管線。從全世界來看，18世紀以前主要是用木竹管道輸送，1880年首次出現(xiàn)蒸汽機驅動的壓氣機，19世紀90年代鋼管出現(xiàn)后，管道運輸進入工業(yè)性發(fā)展階段。到20世紀80年代，全世界的輸氣管道約近90萬km。美國、西歐、加拿大及前蘇聯(lián)國家均建成了規(guī)模較大的輸氣管網(wǎng)甚至跨國輸氣管道。二、天然氣管道運輸1.輸氣管道的組成輸氣管道系統(tǒng)主要由礦場集氣管網(wǎng)、干線輸氣管道（網(wǎng)）、城市配氣管網(wǎng)以及與此相關的站、場等設備組成。這些設備從氣田的井口裝置開始，經礦場集氣、凈化及干線輸送，再經配氣管網(wǎng)送到用戶，形成一個統(tǒng)一的、密閉的輸氣系統(tǒng)。2.輸氣管道運輸設備及工作原理（1）礦場集氣集氣過程指從井口開始，經分離、計量、調壓、凈化和集中等一系列過程，到向干線輸送為止。集氣設備包括井場、集氣管網(wǎng)、集氣站、天然氣處理廠、外輸總站等。（2）輸氣站輸氣站又稱壓氣站。核心設備是壓氣機和壓氣機車間。任務是對氣體進行調壓、計量、凈化、加壓和冷卻，使氣體按要求沿著管道向前流動。（3）干線輸氣干線是指從礦場附近的輸氣首站開始到終點配氣站為止。由于輸氣管道輸送的介質是可壓縮的，其輸量與流速、壓力有關。壓氣站與管路是一個統(tǒng)一的動力系統(tǒng)。壓縮機的出站壓力就是該站所屬管路的起點壓力。終點壓力為下一個壓氣站的進站壓力。（4）城市配氣城市配氣指從配氣站（即干線終點）開始，通過各級配氣管網(wǎng)和氣體調壓所按用戶要求直接向用戶供氣的過程。配氣站是干線的終點，也是城市配氣的起點與樞紐。氣體在配氣站內經分離、調壓、計量和添味后輸入城市配氣管網(wǎng)。3.增加輸氣管輸氣能力輸氣管道在生產過程中常需要進行擴建或改造，目的在于提高輸氣能力并降低能耗。當輸氣管最高工作壓力達到管路強度所允許的最大值時，可采用鋪設副管、倍增壓氣站兩種方法來提高輸氣能力。前者需要擴建原有壓氣站、增加并聯(lián)機組；后者是通過在站間增建新的壓氣站、減少站間管路長度，從而獲得輸氣管通過能力的提高。三、固體料漿管道運輸用管道輸送各種固體物質的基本措施是將待輸送固體物質破碎為粉粒狀，再與適量的液體配置成可泵送的漿液，通過長輸管道輸送這些漿液到目的地后，再將固體與液體分離送給用戶。目前漿液管道主要用于輸送煤、鐵礦石、磷礦石、銅礦石、鋁釩土和石灰石等礦物，配制漿液的主要是水，還有少數(shù)采用燃料油或甲醇等液體作載體。盡管有許多人認為管道輸送固體物質是經濟、可靠的方法之一，固體料漿管道的輸送技術也確實有了較大的發(fā)展，但在料漿管道的優(yōu)化設計與計算方法等方面還缺乏經過實踐驗證的、普遍適用的工藝技術。固體料漿管道的輸送技術還在繼續(xù)探索和發(fā)展之中。1.料漿管道系統(tǒng)的組成料漿管道的基本組成部分與輸氣、輸油管道大致相同，但還有一些制漿、脫水干燥設備。以煤漿管道為例，整個系統(tǒng)包括煤水供應系統(tǒng)、制漿廠、干線管道、中間加壓泵站、終點脫水與干燥裝置。它們也可分為三個不同組成部分：漿液制備廠、輸送管道、漿液后處理系統(tǒng)。2.料漿管道設備（1）漿液制備系統(tǒng)以煤為例，煤漿制備過程包括洗煤、選煤、破碎、場內運輸、漿化、儲存等環(huán)節(jié)。（2）中間泵站中間泵站的任務是為煤漿補充壓力能。停運時則提供清水沖洗管道。輸送煤漿的泵也可分容積式與離心式兩種，其特性差異與輸油泵大致相同。（3）后處理系統(tǒng)煤漿的后處理系統(tǒng)包括脫水、儲存等部分。由于管道中流動的漿液是固液兩相的混合物，其輸送過程中除了要保證穩(wěn)定流動外，還要考慮其沉淀的可能，尤其是在流速降低情況下，不同流速、不同固體粒徑及濃度條件下，漿液管道中可能出現(xiàn)均質流、非均質流、半均質流三種流態(tài)。非均質流濃度分布不均，可能會出現(xiàn)沉淀，其摩阻高，輸送費用大。從整個系統(tǒng)來看，要保證系統(tǒng)的經濟性需要考慮并確定合理的顆粒大小及漿液濃度。細顆粒含量多時雖然可以降低管輸費用，但制漿、脫水費用增加。第三節(jié)管道運輸未來趨勢及應用管道運輸發(fā)展趨勢：管道的口徑不斷增大，運輸能力大幅度提高；管道的運距迅速增加運輸物資由石油、天然氣、化工產品等流體逐漸擴展到煤炭、礦石等非流體。一中國管道運輸?shù)陌l(fā)展趨勢建設大口徑、高壓力的大型管道采用高強度、韌性及可焊性良好的管材高度自動化我國最早的一條石油管道于四十年代初期鋪設，是從印度邊境境通到我國云南昆明的石油管道（是為了軍事需要），由于該管道質量較差，效率很低，使用時間不長便棄之不用了。1974年12月27日，中國第一條“地下大動脈”——大慶油田至秦皇島輸油管道建成輸油，這條管道全長1152公里，對中國運輸技術的發(fā)展，國民經濟建設起了重要作用。中俄管道主要在遠東地區(qū)安大線（由俄羅斯安加爾斯克油田至中國大慶的石油運輸管線，西起俄羅斯伊爾庫茨克州的安加爾斯克油田,向南進入布里亞特共和國,繞過貝加爾湖后,一路向東，經過赤塔州,進入中國,直達大慶。）安大線和安納線1994年，俄羅斯石油企業(yè)向中方提出了修建從西伯利亞到中國東北地區(qū)石油管道的建議。2003年1月：日本首相小泉飛抵莫斯科，與普京總統(tǒng)簽署了俄日能源合作計劃，并提交了修建安納線的建議。

2004年6月，俄工業(yè)和能源部長宣布俄未能通過安大線的方案。中哈管道中哈石油管道全程近3000公里，阿特勞—阿拉山口管道段全長988公里。西起哈薩克斯坦中部的阿塔蘇，抵達中國境內的新疆阿拉山口口岸，再延伸到新疆獨山子，從阿拉山口岸到獨山子的中國境內距離大約為260多公里。中緬管道西氣東輸西氣東輸是將中國塔里木和長慶氣田的天然氣通過管道輸往上海。管道全長4000公里左右，設計年輸氣量120億立方米。起點自塔里木輪南，由西向東經新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇，終點到上海市。

西氣東輸二線工程西氣東輸二線工程西起新疆霍爾果斯口岸，南至廣州，東達上海，途經新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、湖北、江西、湖南、廣東、廣西、浙江、上海、江蘇、安徽等14個省區(qū)市，管道主干線和八條支干線全長9102公里。二國外管道運輸?shù)陌l(fā)展趨勢發(fā)展城市地下物流管道運輸管道運輸形式：氣力輸送管道、漿體輸送管道、囊體輸送管道新型“真空管道運輸”工具可6小時內環(huán)游地球真空管道運輸（EvacuatedTubeTransport）是一種無空氣阻力、無摩擦的運輸形式。設計者聲稱這種運輸方式比超高速火車和飛機更安全、更廉價、噪聲更小。乘客坐在一個設有6個座的乘客艙當中，然后被逐漸加速到令人驚訝的6500公里/小時。這意味著從紐約到洛杉磯僅需要45分鐘，到中國也只要2個小時或者說能在6個小時之內環(huán)游地球一圈。如果有一天早上你從倫敦坐上這種真空管道運輸工具，那么僅僅45分鐘后就可以在紐約下車了。設計者稱，這種利用了真空管道的運輸形式對環(huán)境更加友好。在沒有空氣阻力和滾動摩擦的因素下，其每度電的運輸能力是高速列車的50倍！真空管道磁懸浮運輸工具，從紐約到洛杉磯僅需要45分鐘乘客坐在一個設有6個座的乘客艙當中，然后被逐漸加速到令人驚訝的6500公里每小時管道生產管理

管道生產管理是管道運行過程中利用技術手段對管道運輸實行統(tǒng)一的指揮和調度，以保證管道在最優(yōu)化狀態(tài)下長期安全而平穩(wěn)地運行，從而獲得最佳的經濟效益。包括管道輸送計劃管理、管道輸送技術管理、管道輸送設備管理和管道線路管理。前二者又合稱為管道運行管理，它是生產管理的中心。管道輸送計劃管理根據(jù)管道所承擔的運輸任務和管道設備狀況編制合理的運行計劃，以便有計劃地進行生產。管道輸送計劃管理首先是編制管道輸送的年度計劃，根據(jù)年度計劃安排管道輸送的月計劃、批次計劃、周期計劃等。然后根據(jù)這些計劃安排管道全線的運行計劃，編制管道站、庫的輸入和輸出計劃，以及分輸或配氣計劃。另一方面，根據(jù)輸送任務和管道設備狀況，編制設備維護檢修計劃和輔助系統(tǒng)作業(yè)計劃。管道輸送技術管理根據(jù)管道輸送的貨物特性，確定輸送方式、工藝流程和管道運行的基本參數(shù)等，以實現(xiàn)管道生產最優(yōu)化。管道輸送技術管理的內容包括隨時檢測管道運行狀況參數(shù)，分析輸送條件的變化，采取各種適當?shù)目刂坪驼{節(jié)措施調整運行