輸油管道設(shè)計與管理2

1、輸油管道的運輸特點：（1）運輸量大，能耗少，運費低。（2）管道大部分埋設(shè)于地下，占地少，受地形地物限制少，可以縮矩運輸距離。受惡劣自然氣候和災(zāi)害的影響小，無噪聲，油氣損耗少，對環(huán)境的污染少，密閉安全，能夠長期連續(xù)運行。（3）適于大量、單向、定點運輸石油及其產(chǎn)品，便于管理，易于實現(xiàn)遠程集中控制，生產(chǎn)效率高。2、影響熱輸管道軸向溫降因素：（1）周圍介質(zhì)溫度T0：不同季節(jié)，管道埋深處地溫不同，T0不同，溫降情況亦不同，冬季T0低，溫降快。（2）油流至周圍介質(zhì)的總傳熱系數(shù)k：它對溫降的影響較大。k值增大時，溫降將顯著加快。因此進行熱流計算時，要慎重確定k值。如果在兩個加熱站之間的管路上，k值有明顯的變化，則應(yīng)分段計算。（3）輸量G：在大輸量下，沿線溫度分布要比小輸量平緩的多。隨輸量的減小，終點油溫將急劇減小。3、熱油輸送管道的特點：（1）輸送過程中沿程的能量損失包括熱能損失和壓能損失兩部分。（2）輸送過程中的熱能損失和壓能損失相互聯(lián)系，且熱能損失起主導(dǎo)作用。設(shè)計熱油輸送管道時，要先做熱力計算，然后做水力計算。這是因為摩阻損失的大小取決于油品的粘度等因素，而油品的粘度則取決于輸送溫度的高低。（3）輸送過程中管道沿線油溫變化，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常數(shù)。一個加熱站間，沿油流方向距加熱站越遠，油溫越低，粘度越大，水力坡降越大。4、熱泵站先泵后爐流程的缺點：該流程的特點是泵的吸入管要短的多，有利于泵的正常工作，但進泵油溫較低，降低了泵的效率，特別是溫度對粘度有顯著影響的原油影響更大，由于加熱設(shè)備承受高壓，除增加了鋼材消耗和投資外，還帶來不安全因素。5、與原油管道相比，成品油順序輸送管道有哪些特點：（1）產(chǎn)生混油（2）首、末站需要較大的油罐容量（3）輸送多種油品水力情況復(fù)雜需校核多種工況（4）需要較高的自控水平和可靠的檢測儀表（5）成品油管道設(shè)計和運行管理中必須控制管道各時段沿線的分輸量和管輸量，以保證管道安全平穩(wěn)的運行。（多種油品順序輸送時，運行難度大）6、熱油管道在中等流量區(qū)時，為什么隨流量減小，摩阻反而增大？隨著Q的增加，Tz顯著上升，對于粘度隨溫度較大變化較大的油品，這將使得油流的粘度顯著下降，故可能出現(xiàn)粘度下降時對摩阻的降低作用超過流量增大時對摩阻的上升作用的情況，即流量增大摩阻反而下降，若流態(tài)為層流，因粘度對摩阻的影響較大，故出現(xiàn)流量增大摩阻反而下降的可能性更大。7、在熱油管道上采用“從泵到泵”密閉輸送流程時，常采用泵前加熱流程簡答該流程的優(yōu)點：（1）使加熱爐處在低壓下工作，既省鋼材，又安全可靠。（2）使進泵油的粘度降低，提高了泵的效率，節(jié)省了動能。（3）改善罐內(nèi)管線的結(jié)蠟情況。8、怎樣用圖解法判斷翻越點？如圖所示，在管路縱段面圖右上角作水力坡降線的直角三角形，將水力坡降線向下平移，如果水力坡降線與終點相交之前首先與某高點F相切，則F為翻越點。由圖可知：水力坡降不一定先與管路上的最高點相切，所以翻越點不一定是管路上的最高點，而是靠近線路終點的某個高點。9、溫降曲線特點：（1）溫降曲線為一指數(shù)曲線，漸近線為T=T0（2）在兩個加熱站之間的管路上，各處的溫度梯度不同，加熱站出口處，油溫高，油流與周圍介質(zhì)的溫差大，溫降快，曲線陡。隨油流的前進，溫降變慢，曲線變平。因此隨出站溫度的提高，下一站的進站油溫Tz變化較小。一般如果TR提升10度，終點油溫Tz只提高5到7度，當aLR較大時，Tz升高就更小。所以從減少熱損失的角度考慮，加熱站的出站油溫不宜過高。10、減少混油的措施：（1）在保證操作要求的前提下，盡量采用最簡單的流程，以減少基建投資與混油損失。工藝流程應(yīng)做到盲、支管少，管路的掃線、放空沒有死角；線路上應(yīng)盡量少用管件，以減少可能積存的死油及增加混油的因素；轉(zhuǎn)換油罐或管路的閥門，應(yīng)安裝在靠近干線處，兵采用快速遙控的點動液或液動閥門，在不產(chǎn)生水擊的情況下開關(guān)時間越短越好，以減少切換油品時的初始混油。（2）順序輸送管道盡量不用副管，因為副管會增加混油，尤其當副管管徑和干管不同時，由于副管和干管內(nèi)液流的速度不同，在干管和副管的匯合處會造成激烈的混油。變徑管亦會使混油增加，但當輸油管全線各管段輸量存在較大差別時，變徑管的使用是難以避免的。（3）當管道沿線存在翻越點時，翻越點后自流管段內(nèi)油品的不滿流以及流速的陡增會造成混油，因而須采取措施盡可能消除不滿流管段。（4）確定輸送次序時，應(yīng)盡量選擇性質(zhì)相近的兩種油品相互接觸，以減少混油損失，簡化混油處理工作。（5）應(yīng)盡量加大輸量，流速大時，相對混油體積要小一些，最好在大于臨界雷諾數(shù)的情況下切換油品。（6）最好不要停輸，如果必須停輸時，應(yīng)盡量做好計劃，使混油段停在平坦地段；若是高差起伏管道，應(yīng)考慮油品輸送順序，應(yīng)盡量使停輸時重油在下、輕油在上。（7）在起點、終點、分油點、進油點儲罐允許的前提下，盡量加大每一種油品的一次輸送量。（8）混油頭和混油尾應(yīng)盡量收入大容量的純凈油品的儲罐中，以減少進入混油罐的混油量。11、等溫輸油管道設(shè)計計算的基本步驟（1）確定管中心埋深處最冷月份的平均地溫，并作為設(shè)計計算的輸油平均溫度；（2）計算輸油平均溫度下原油的密度；（3）計算輸油平均溫度下原油的粘度；（4）換算流量（按350天/年計算，把年任務(wù)輸量換算成體積流量Q）；（5）根據(jù)經(jīng)濟流速，初定管徑D；（6）按鋼管規(guī)格，選出與初定的管徑D0相近的三種管徑D1，D2，D3；（7）初定工作壓力；（8）按任務(wù)流量和初定的工作壓力選泵，確定工作泵臺數(shù)和工作方式（串、并聯(lián)）；（9）作一個泵站的特性曲線找出對應(yīng)于任務(wù)流量的泵站壓頭Hc，然后根據(jù)此壓頭確定計算壓力p=（Hc+△h）ρg；（10）跟據(jù)所求得的p對上面所選定的三種管子進行強度校核，確定管材、管壁厚度及管內(nèi)徑；（11）計算流速；（12）求雷諾數(shù)；（13）確定流態(tài)；（14）計算水力坡降；（15）判斷翻越點，確定計算長度；（16）計算輸油管線的總摩阻h；（17）確定管路全線所需的總壓頭；（18）求泵站數(shù)并化整；（19）分別計算出三種方案（三種管徑）的經(jīng)濟評價指標；（20）按經(jīng)濟評價指標對三種方案進行比較，找出最優(yōu)方案；（21）根據(jù)最優(yōu)方案下的參數(shù)做所有泵站的總工作特性曲線和管道總特性曲線，求出系統(tǒng)工作點；（22）按工作點的流量計算水力坡降i；（23）按水力坡降i和工作點的壓頭在縱斷面圖上布置泵站；（24）檢查動、靜水壓力，校核管道強度，泵站、管道系統(tǒng)在各種工況下的校核及調(diào)整。12.設(shè)全線有n個泵站，各站特性為Hc=A-BQ2-m且各站特性相同，管道計算長度為LJ，管道計算高程差為ΔHsl為常數(shù)，請寫出第二站的進出站壓力的表達式。答：分析題：1：為什么說串聯(lián)泵更適合于管路特性曲線較陡的情況？正常運行時，串、并聯(lián)泵均需兩臺泵工作，工作點為A，流量為Q1，；當需將輸量降為Q2=Q1/2時，串、并聯(lián)泵均只開一臺泵即可，工作點分別為B、C，串聯(lián)泵的節(jié)能損失為Δh1，并聯(lián)泵的節(jié)流損失為Δh2，顯然Δh1>Δh2，因此，采用并聯(lián)泵較經(jīng)濟，可適應(yīng)輸量的較大變化。:2：為什么并聯(lián)泵更適合于地形比較陡，高度差比較大的爬坡地段？此時站間管道較寬，管路特性曲線較平，泵所提供的能量主要用于克服很大的位差靜壓頭。正常運行時兩臺泵運行，輸量為Q1，當Q2=Q1/2時，并聯(lián)只需開一臺泵，節(jié)能損失Δh1。串聯(lián)需開兩臺泵，節(jié)能損失Δh2。∵Δh2>Δh1∴并聯(lián)更適應(yīng)流量的較大變化:3：從減阻的角度來看副管和變徑管哪個更好？若采用副管，流態(tài)處于水力光滑區(qū)，Df=D，m=0.25，w=0.297即副管段上單位長度的摩阻，損失為原來的0.297倍。若采用變徑管，為使其單位長度的摩阻損失也為原來的0.297倍，變徑管的直徑D0可由公式i0/i=(D/D0)5-m=(D/Do)4.75=0.297。即D0=1.29D即變徑管的直徑應(yīng)為干線直徑的1.29倍，為達到同樣的減阻效果副管所需鋼材為2πDδL,而變徑管1.29πDδL，變徑管可節(jié)約35%的鋼材。從施工角度看，副管的施工費用也要高于變徑管:4：某導(dǎo)溫輸油管道，地形平坦沿線高程均相等三個泵站等間距布置，每站兩臺相同型號的離心泵并聯(lián)工作，輸量為Q現(xiàn)在由于油田來油量減少，輸量降為Q/2，問可對運行的泵組合及泵站出口閥進行哪些調(diào)節(jié)？哪種方案最好？說明理由（已知管線流態(tài)均為水力光滑區(qū)）設(shè)管線長為L，輸量為Q時各泵站的揚程均為hc，輸量為Q/2時各泵站的揚程均為hc1，輸量為Q時能量的平衡方程為：Hs1+3(hc-hm)=fLQ2-m+Ht①輸量為Q/2時能量的平衡方程為：Hs1+3(hc1-hm)=fL(Q/2)2-m+Ht②比較①，②可得hc1/hc=（1/2）2-m=0.2973所以，按題意可知只需一各泵站的一臺泵即可完成Q/2的輸量，當然還可以把泵站出口關(guān)小節(jié)流調(diào)節(jié)泵機組的速度，換用離心泵的葉輪直徑等措施，但以全線能耗費用最低為基礎(chǔ)原則考慮前者為最優(yōu)計算題：1.某埋地原油管道等溫輸送管線，任務(wù)輸量G=2500×104（t/a),管內(nèi)徑D=0.703（m);年平均地溫T0=19（℃）μ19=82.2×10-6（㎡/s)，油溫20℃時的密度874Kg/m3：鋼管絕對粗糙度e=0.1（mm）；全線長L=176（Km）。求全線的沿程摩阻損失h1。解：（1）計算輸送溫度T的流量油品19℃時密度為ρ19=ρ20-α（T0-20）a=1.825-0.001315ρ20=1.825-0.01315×874=0.6757Kg/m3.c所以ρ19=874.68Kg/m3.c體積流量：計算雷諾數(shù)所以3000<Re<70300故流態(tài)為水力光滑區(qū)m=0.25用列賓宗公式計算沿程摩阻某管線D0=325mm，站間距32Km，總傳熱系數(shù)K=1.8W/m2.c,輸量G=98Kg/s,出站溫度65℃，沿線地溫T0=3℃，所輸油品物性為ρ20=852Kg/m3，C=2.0KJ/kg.℃，νTR=5.3×10-6m2/s，μ=0.036（粘溫系數(shù)），按平均溫度計算法求熱油管路的站間摩阻。（按水力光滑區(qū)計算，β=0.0246，m=0.25，α=1.825-0.001315ρ20，ρt=ρ20-α（t-20）。解：（1）計算平均溫度TZ=T0+(TR-T0)e-al=3+(65-3)e由平均溫度計算平均粘度νpj由粘溫指數(shù)公式：求站間摩阻hjρ54.3=ρ20-α（54.3-20）α=1.825-0.001315ρ20=0.70426Kg/m3.℃ρ54.3=827.8Kg/m31、輸油管道的運輸特點：2、影響熱輸管道軸向溫降因素：3、熱油輸送管道的特點：4、熱泵站先泵后爐流程的缺點：5、與原油管道相比，成品油順序輸送管道有哪些特點：6、熱油管道在中等流量區(qū)時，為什么隨流量減小，摩阻反而增大？7、在熱油管道上采用“從泵到泵”密閉輸送流程時，常采用泵前加熱流程簡答該流程的優(yōu)點：8、怎樣用圖解法判斷翻越點？9、溫降曲線特點：12.設(shè)全線有n個泵站，各站特性為Hc=A-BQ2-m且各站特性相同，管道計算長度為LJ，管道計算高程差為ΔHsl為常數(shù)，請寫出第二站的進出站壓力的表達式。分析題：1：為什么說串聯(lián)泵更適合于管路特性曲線較陡的情況？2：為什么并聯(lián)泵更適合于地形比較陡，高度差比較大的爬坡地段？3：從減阻的角度來看副管和變徑管哪個更好？4：某導(dǎo)溫輸油管道，地形平坦沿線高程均相等三個泵站等間距布置，每站兩臺相同型號的離心泵并聯(lián)工作，輸量為Q現(xiàn)在由于油田來油量減少，輸量降為Q/2，問可對運行的泵組合及泵站出口閥進行哪些調(diào)節(jié)？哪種方案最好？說明理由（已知管線流態(tài)均為水力光滑區(qū)）計算題：1.某埋地原油管道等溫輸送管線，任務(wù)輸量G=2500×104（t/a),管內(nèi)徑D=0.703（m);年平均地溫T0=19（℃）μ19=82.2×10-6（㎡/s)，油溫20℃時的密度874Kg/m3：鋼管絕對粗糙度e=0.1（mm）；全線長L=176（Km）。求全線的沿程摩阻損失h1。2.某管線D0=325mm，站間距32Km，總傳熱系數(shù)K=1.8W/m2.c,輸量G=98Kg/s,出站溫度65℃，沿線地溫T0=3℃，所輸油品物性為ρ20=852Kg/m3，C=2.0KJ/kg.℃，νTR=5.3×10-6m2/s，μ=0.036（粘溫系數(shù)），按平均溫度計算法求熱油管路的站間摩阻。（按水力光滑區(qū)計算，β=0.0246，m=0.25，α=1.825-0.001315ρ20，ρt=ρ20-α（t-20）。1、輸油管道的運輸特點：2、影響熱輸管道軸向溫降因素：3、熱油輸送管道的特點：4、熱泵站先泵后爐流程的缺點：5、與原油管道相比，成品油順序輸送管道有哪些特點：6、熱油管道在中等流量區(qū)時，為什么隨流量減小，摩阻反而增大？7、在熱油管道上采用“從泵到泵”密閉輸送流程時，常采用泵前加熱流程簡答該流程的優(yōu)點：8、怎樣用圖解法判斷翻越點？9、溫降曲線特點：12.設(shè)全線有n個泵站，各站特性為Hc=A-BQ2-m且各站特性相同，管道計算長度為LJ，管道計算高程差為ΔHsl為常數(shù)，請寫出第二站的進出站壓力的表達式。分析題：1：為什么說串聯(lián)泵更適合于管路特性曲線較陡的情況？2：為什么并聯(lián)泵更適合于地形比較陡，高度差比較大的爬坡地段？3：從減阻的角度來看副管和變徑管哪個更好？4：某導(dǎo)溫輸油管道，地形平坦沿線高程均相等三個泵站等間距布置，每站兩臺相同型號的離心泵并聯(lián)工作，輸量為Q現(xiàn)在由于油田來油量減少，輸量降為Q/2，問可對運行的泵組合及泵站出口閥進行哪些調(diào)節(jié)？哪種方案最好？說明理由（已知管線流態(tài)均為水力光滑區(qū)）計算題：1.某埋地原油管道等溫輸送管線，任務(wù)輸量G=2500×104（t/a),管內(nèi)徑D=0.703（m);年平均地溫T0=19（℃）μ19=82.2×10-6（㎡/s)，油溫20℃時的密度874Kg/m3：鋼管絕對粗糙度e=0.1（mm）；全線長L=176（Km）。求全線的沿程摩阻損失h1。2.某管線D0=325mm，站間距32Km，總傳熱系數(shù)K=1.8W/m2.c,輸量G=98Kg/s,出站溫度65℃，沿線地溫T0=3℃，所輸油品物性為ρ20=852Kg/m3，C=2.0KJ/kg.℃，νTR=5.3×10-6m2/s，μ=0.036（粘溫系數(shù)），按平均溫度計算法求熱油管路的站間摩阻。（按水力光滑區(qū)計算，β=0.0246，m=0.25，α=1.825-0.001315ρ20，ρt=ρ20-α（t-20）。1、輸油管道的運輸特點：2、影響熱輸管道軸向溫降因素：3、熱油輸送管道的特點：4、熱泵站先泵后爐流程的缺點：5、與原油管道相比，成品油順序輸送管道有哪些特點：6、熱油管道在中等流量區(qū)時，為什么隨流量減小，摩阻反而增大？7、在熱油管道上采用“從泵到泵”密