《輸油管道設(shè)計與管理》配套PPT教學(xué)課件,輸油管道設(shè)計與管理,輸油管道,設(shè)計,管理,配套,PPT,教學(xué),課件 輸油管道設(shè)計與管理王海霞王海霞管管道道是是石石油油生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程中中的的重重要要環(huán)環(huán)節(jié)節(jié)，是是石石油油工工業(yè)業(yè)的的動動脈脈。在在石石油油的的生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程中中，自自始始至至終終都都離離不不開開管管道道。我我們們可可以以把把石石油油的的生生產(chǎn)產(chǎn)過程簡單的表示為：過程簡單的表示為：用戶用戶煉油廠煉油廠礦場油庫礦場油庫轉(zhuǎn)油站轉(zhuǎn)油站聯(lián)合站聯(lián)合站計量站計量站油井油井礦場油氣集輸系統(tǒng)礦場油氣集輸系統(tǒng)長輸管道長輸管道原油管道原油管道成品油管道成品油管道一、輸油管道概況一、輸油管道概況1、輸油管道的發(fā)展歷史、輸油管道的發(fā)展歷史（3）1879年，美國的賓夕法尼亞年，美國的賓夕法尼亞D=150mm，L=17.4km（4）1886年，美國年，美國D=200mm，L=139km的輸油管道。的輸油管道。管道工業(yè)有著悠久的歷史：管道工業(yè)有著悠久的歷史：（1）中中國國是是最最早早使使用用管管道道輸輸送送流流體體的的國國家家。早早在在公公元元前前的的秦秦漢漢時時代代，就就有有人人用用打打通通了了節(jié)節(jié)的的竹竹子子連連接接起起來來輸輸送送鹵鹵水水，隨隨后后又又用于輸送天然氣。用于輸送天然氣。（2）現(xiàn)現(xiàn)代代管管道道1865年年D=50mm，L=10km，Q=2.8m3/h,用用往往復(fù)泵驅(qū)動。復(fù)泵驅(qū)動。（5）1920年前，管道年前，管道絲扣連接絲扣連接管徑較小。管徑較小。（6）1920年，管道鋪設(shè)年，管道鋪設(shè)采用氣焊采用氣焊電焊。電焊。（7）美國最先鋪設(shè)了兩條大型輸油管線美國最先鋪設(shè)了兩條大型輸油管線第二次世界大戰(zhàn)第二次世界大戰(zhàn)，美國鋪設(shè)了兩條輸油管道：美國鋪設(shè)了兩條輸油管道：一一條條是是原原油油管管道道，口口徑徑為為600mm，長長度度為為2158km，輸輸量量為為47700m3/d(1500萬噸萬噸/年年)，由德克薩斯到賓夕法尼亞；，由德克薩斯到賓夕法尼亞；另另一一條條為為成成品品油油管管道道，口口徑徑為為500mm，包包括括支支線線全全長長為為2745km，輸輸量量為為3760m3/d(1300萬萬噸噸/年年)，由由德德克克薩薩斯斯到到新新澤澤西西，同同時時還還鋪鋪設(shè)設(shè)了了一一條條輸輸氣氣管管道道，口口徑徑為為600mm，長長為為2035km，由西南部到東海岸。，由西南部到東海岸。（a）1964年年，原原 蘇蘇 聯(lián)聯(lián) 蘇蘇 聯(lián)聯(lián) 東東 歐歐 的的“友友 誼誼”輸輸 油油 管管 道道，D=1020mm,L=5500km。（）1977年年，建建成成了了第第二二條條“友友誼誼”輸輸油油管管道道（D=1220mm,L=4412km）,經(jīng)經(jīng)波蘭至東德。波蘭至東德。Q=1億噸億噸/年。年。（）1977年年，美美國國建建成成了了世世界界上上第第一一條條伸伸入入北北極極的的橫橫貫貫阿阿拉拉斯斯加加管管道道（D=1220mm，L=1287km），其其中中900km管管道道采采用用架架空空保保溫溫鋪鋪設(shè)設(shè)。Q=1.2億億m3，不設(shè)加熱站，流速達，不設(shè)加熱站，流速達3m/s，靠摩擦熱保持油溫不低于，靠摩擦熱保持油溫不低于60，投資，投資77億美元。億美元。（）1988年年，美美 國國 建建 成成 了了 從從 西西 部部 圣圣 巴巴 巴巴 拉拉 至至 休休 斯斯 頓頓 的的 原原 油油 管管 道道（D=762mm,L=2731km，Q=1600萬噸萬噸/年）。年）。（e）同同時時，成成品品油油管管道道也也獲獲得得了了迅迅速速發(fā)發(fā)展展。典典型型的的是是美美國國的的科科羅羅尼尼爾爾成成品品油油管管道系統(tǒng)（道系統(tǒng)（D=750、800、900、1000mm,L=8413km,Q=1.4億噸億噸/年）。年）。（f）世界上管徑最大的輸油管道，）世界上管徑最大的輸油管道，1422mm，沙特東西原油管道（，沙特東西原油管道（1987）（g）我國目前距離最長的輸油管道：西部原油成品油管道（）我國目前距離最長的輸油管道：西部原油成品油管道（2006）（8）著名的跨國管線）著名的跨國管線2、長輸管道的發(fā)展趨勢、長輸管道的發(fā)展趨勢(1)高壓力、大口徑的大型輸油管道高壓力、大口徑的大型輸油管道(2)采用高強度、高韌性、可焊性良好的管材采用高強度、高韌性、可焊性良好的管材(4)采用先進的輸油工藝和技術(shù)采用先進的輸油工藝和技術(shù)(3)采用新型、高效、露天設(shè)備采用新型、高效、露天設(shè)備a.設(shè)計方面，采用航空選線設(shè)計方面，采用航空選線.b.采用密閉輸送工藝流程，減少油氣損耗和采用密閉輸送工藝流程，減少油氣損耗和壓壓能損耗。能損耗。c.采用計算機自控、遙控技術(shù)。采用計算機自控、遙控技術(shù)。d.用化學(xué)藥劑（減阻劑、降凝劑）降低能耗。用化學(xué)藥劑（減阻劑、降凝劑）降低能耗。f.施工方面，挖溝技術(shù)、定向鉆技術(shù)、盾溝技術(shù)等。施工方面，挖溝技術(shù)、定向鉆技術(shù)、盾溝技術(shù)等。表表1 1 不同管徑和壓力下管道的輸油量不同管徑和壓力下管道的輸油量管徑/毫米52972092010201220壓力/兆帕5.46.5564.65.64.65.64.45.4輸油量/（兆噸/年）6816203236425270804、輸油管道分類及組成、輸油管道分類及組成l（1）輸油管道的分類：按照長度和經(jīng)營方式，輸油管道可劃分為兩大類：一類是企業(yè)內(nèi)部的輸油管道，其長度一般較短，不是獨立的經(jīng)營系統(tǒng)；另一類是長距離輸油管道，其管徑一般較大，有各種輔助配套工程，是獨立經(jīng)營的系統(tǒng)。這類輸油管道也稱干線輸油管道。長距離輸油管道長度可達數(shù)千千米，目前原油管道最大直徑達1220毫米。按照所輸送油品的種類，輸油管道又可分為原油管道和成品油管道。（2）長距離輸油管道）長距離輸油管道l輸油管道輸油站線路首站中間站末站管線泵站加熱站分輸站合建清管站通訊系統(tǒng)閥門、閥室穿跨越構(gòu)筑物伴行路陰極保護設(shè)施輸油站的主要功能的主要功能5、我國輸油管道概況、我國輸油管道概況（1）1958年年，我我國國修修建建了了第第一一條條長長輸輸管管道道：克克拉拉瑪瑪依依獨獨山子原油管道。山子原油管道。（2）20世世紀紀70年年代代開開始始興興建建大大型型輸輸油油管管道道，我我國國管管道道工工業(yè)業(yè)進入第一個發(fā)展高潮進入第一個發(fā)展高潮,建設(shè)的管道主要是原油管道。建設(shè)的管道主要是原油管道。到到目目前前為為止止,我我國國鋪鋪設(shè)設(shè)的的百百公公里里以以上上的的原原油油長長輸輸管管道道40余余條條,管管徑徑為為159720,形形成成了了具具有有一一定定規(guī)規(guī)模模的的原原油油管管網(wǎng)網(wǎng)(見見全全國國油油氣管線分布圖氣管線分布圖)。（3）20世世紀紀90年年代代中中期期至至今今進進入入第第二二個個發(fā)發(fā)展展高高潮潮。此此次次發(fā)發(fā)展展高高潮潮以以天天然然氣氣管管道道和和成成品品油油管管道道建建設(shè)設(shè)為為主主。正正準準備備興興建建的的管道還有中俄天然氣管道、中俄原油管道。管道還有中俄天然氣管道、中俄原油管道。返回返回阿爾善阿爾善-賽漢賽漢塔拉原油管道塔拉原油管道在東北和華北地區(qū)，先后建成了慶鐵在東北和華北地區(qū)，先后建成了慶鐵線、鐵大線、鐵秦線、秦京線、鐵扶線、鐵大線、鐵秦線、秦京線、鐵扶線、撫鞍線和任京線，形成了規(guī)模較線、撫鞍線和任京線，形成了規(guī)模較大的東北管網(wǎng)，擔(dān)負了大慶油田、遼大的東北管網(wǎng)，擔(dān)負了大慶油田、遼河油田、華北油田的原油外輸任務(wù)。河油田、華北油田的原油外輸任務(wù)。在在華華東東華華北北地地區(qū)區(qū)，先先后后建建成成了了魯魯寧寧線線、濮濮臨臨線線、滄滄臨臨線線、中中洛洛線線、東東臨臨線線、東東黃黃線線、東東黃黃復(fù)復(fù)線線、東東辛辛線線、臨臨濟濟線線，形形成成了了規(guī)規(guī)模模較較大大的的華華東東原原油油管管網(wǎng)網(wǎng)，擔(dān)擔(dān)負負了了勝勝利利油油田田、中中原原油油田田的的原原油油外外輸輸任任務(wù)務(wù)。另另外外，已已經(jīng)經(jīng)停停止止運運行行的的任任滄滄線線實實際際上上已已將東北和華東兩大管網(wǎng)連為一體。將東北和華東兩大管網(wǎng)連為一體。在在華華中中地地區(qū)區(qū)，魏魏荊荊線線擔(dān)擔(dān)負負了了河河南南油油田田的的原原油油外外輸輸任任務(wù)務(wù)。在在華華南南地地區(qū)區(qū)，湛湛茂茂線線擔(dān)擔(dān)負負了了茂茂名名石石化化的的供供油油任任務(wù)務(wù)。在在內(nèi)內(nèi)蒙蒙境境內(nèi)內(nèi)阿阿賽賽線線擔(dān)負了二連油田的原油外輸任務(wù)。擔(dān)負了二連油田的原油外輸任務(wù)。在在西西北北地地區(qū)區(qū)，克克獨獨線線、克克烏烏線線擔(dān)擔(dān)負負了了克克拉拉瑪瑪依依油油田田的的原原油油外外輸輸任任務(wù)務(wù)；花花格格線線擔(dān)擔(dān)負負了了青青海海油油田田的的原原油油外外輸輸任任務(wù)務(wù)；馬馬惠惠寧寧線線、靖靖咸咸線線擔(dān)擔(dān)負負了了長長慶慶油油田田的的原原油油外外輸輸任任務(wù)務(wù)；庫庫鄯線擔(dān)負了塔里木油田的原油外輸任務(wù)。鄯線擔(dān)負了塔里木油田的原油外輸任務(wù)。四川油田管網(wǎng)四川油田管網(wǎng)馬惠寧線馬惠寧線花格線花格線魏荊線魏荊線二、二、輸油泵站的工作特性輸油泵站的工作特性 1、長輸管道的泵機組類型、長輸管道的泵機組類型 輸油泵站的作用輸油泵站的作用:由于離心泵具有排量大、揚程高、效率高、流量調(diào)節(jié)方便、由于離心泵具有排量大、揚程高、效率高、流量調(diào)節(jié)方便、運行可靠等優(yōu)點，在長輸管道上得到廣泛應(yīng)用。運行可靠等優(yōu)點，在長輸管道上得到廣泛應(yīng)用。不斷向油流提供一定的壓力能，以便其能繼續(xù)流動。不斷向油流提供一定的壓力能，以便其能繼續(xù)流動。長距離輸油管道均采用離心泵，很少使用其他類型的泵。長距離輸油管道均采用離心泵，很少使用其他類型的泵。離心泵的型式有兩種：離心泵的型式有兩種：多級（高壓）泵多級（高壓）泵:排量較小排量較小,又稱為并聯(lián)泵；又稱為并聯(lián)泵；單級（低壓）泵單級（低壓）泵:排量大，揚程低，又稱為串聯(lián)泵。排量大，揚程低，又稱為串聯(lián)泵。(1)長輸管道用泵長輸管道用泵一一般般來來說說，輸輸油油泵泵站站上上均均采采用用單單一一的的并并聯(lián)聯(lián)泵泵或或串串聯(lián)聯(lián)泵泵，很很少少串串并并聯(lián)聯(lián)泵泵混混合合使使用用，有有時時可可能能在在大大功功率率并并聯(lián)聯(lián)泵泵或或串串聯(lián)聯(lián)泵泵前前串串聯(lián)低揚程大排量的給油泵，以提高主泵的進泵壓力。聯(lián)低揚程大排量的給油泵，以提高主泵的進泵壓力。串串聯(lián)聯(lián)泵泵具具有有排排量量大大、揚揚程程低低、效效率率高高的的特特點點。我我國國試試制制的的KS型型串串聯(lián)聯(lián)泵泵比比并并聯(lián)聯(lián)泵泵效效率率高高10%左左右右，而而國國外外生生產(chǎn)產(chǎn)的的串串聯(lián)聯(lián)泵泵比比國內(nèi)多數(shù)管道采用的并聯(lián)泵效率高出國內(nèi)多數(shù)管道采用的并聯(lián)泵效率高出18%左右。左右。長長距距離離輸輸油油管管道道是是耗耗能能大大戶戶，而而等等溫溫輸輸油油管管道道的的耗耗能能設(shè)設(shè)備備主主要要是是輸輸油油主主泵泵，因因此此提提高高輸輸油油主主泵泵的的效效率率是是提提高高等等溫溫輸輸油油管管道道經(jīng)經(jīng)濟濟效效益益的的主主要要途途徑徑。如如果果將將我我國國目目前前輸輸油油管管道道的的輸輸油油主主泵泵效效率率由由70%左左右右提提高高85%左左右右，輸輸油油電電耗耗將將減減少少20%以以上上。因因此此，在在成成品品油油管管道道的的日日常常管管理理中中，加加強強對對輸輸油油主主泵泵的的維維修修保保養(yǎng)養(yǎng)，使使其其始始終終處處于于高高效效狀狀態(tài)態(tài)，對對提提高高輸油管道的經(jīng)濟效益非常重要。輸油管道的經(jīng)濟效益非常重要。注意注意2、離心泵的工作特性、離心泵的工作特性 對對于于電電動動離離心心泵泵機機組組，目目前前原原動動機機普普遍遍采采用用異異步步電電動動機機，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速為為常常數(shù)數(shù)。因因此此H=f(q)，揚揚程程是是流流量量的的單單值值函函數(shù)數(shù)，一一般般可用二次拋物線方程可用二次拋物線方程H=a-bq2表示。表示。對對于于長長輸輸管管道道，常常采采用用H=a-bq2-m的的形形式式，其其中中a、b為為常常數(shù)數(shù)，可可根根據(jù)據(jù)泵泵特特性性數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)由由最最小小二二乘乘法法求求得得；m與與流流態(tài)態(tài)有有關(guān)關(guān);q為為單單泵泵排排量量。采采用用上上式式描描述述泵泵特特性性，與與實實測測值值的的最最大大偏偏差差 2%。圖圖1 離心泵離心泵（1）離心泵的主要工作部件離心泵的主要工作部件l主要工作部件是葉輪和泵殼。葉輪通常是由57個弧形葉片和前、后圓形蓋板所構(gòu)成。l葉輪用鍵和螺母固定在泵軸的一端。固定葉輪用的螺母通常采用左旋螺紋，以防反復(fù)起動因慣性而松動。l軸的另一端穿過填料箱伸出泵殼，由原動機帶動。泵殼呈螺線形，亦稱螺殼或蝸殼。圖圖2 懸臂式單級離心泵懸臂式單級離心泵（2）離心泵的工作原理離心泵的工作原理充滿泵中的液體隨葉輪回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，向四周甩出。在葉輪中心形成低壓，液體便在液面壓力作用下被吸進葉輪。從葉輪流出的液體，壓力和速度增大。蝸殼-匯聚并導(dǎo)流。擴壓管流通面積增大，流速降低，大部分動能變?yōu)閴毫δ?，然后排出。葉輪不?；剞D(zhuǎn)，吸排就連續(xù)地進行。液體通過泵時所增加的能量，是原動機通過葉輪對液體作功的結(jié)果。3、改變泵特性的方法、改變泵特性的方法改變泵特性的方法主要有：改變泵特性的方法主要有：(1)切削葉輪切削葉輪a,b與葉輪直徑與葉輪直徑D0對應(yīng)的泵特性方程中對應(yīng)的泵特性方程中的兩個常系數(shù)的兩個常系數(shù)(2)改變泵的轉(zhuǎn)速改變泵的轉(zhuǎn)速 n調(diào)速后泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)速后泵的轉(zhuǎn)速，r/minn0調(diào)速前泵的轉(zhuǎn)速，調(diào)速前泵的轉(zhuǎn)速，r/mina,b與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n0對應(yīng)的泵特性方程中的兩個對應(yīng)的泵特性方程中的兩個常系數(shù)常系數(shù)式中：式中：補：泵汽蝕現(xiàn)象及汽蝕余量的定義補：泵汽蝕現(xiàn)象及汽蝕余量的定義l泵在工作時液體在葉輪的進口處因一定真空壓力下會產(chǎn)生汽體，汽化的氣泡在液體質(zhì)點的撞擊運動下，對葉輪等金屬表面產(chǎn)生剝蝕，從而破壞葉輪等金屬，泵產(chǎn)生汽蝕后除了對過流部件會產(chǎn)生破壞作用以外，還會產(chǎn)生噪聲和振動，并導(dǎo)致泵的性能下降，嚴重時會使泵中液體中斷，不能正常工作。這種現(xiàn)象稱為汽蝕。l此時真空壓力叫汽化壓力，汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。（4）其余對離心泵特性的影響因素）其余對離心泵特性的影響因素（a）密度的影響 l離心泵的流量、壓頭均與液體密度無關(guān)，效率也不隨液體密度而改變，因而當(dāng)被輸送液體密度發(fā)生變化時，H-Q與-Q曲線基本不變，但泵的軸功率與液體密度成正比。此時，N-Q曲線不再適用，N需要用公式重新計算。（b）粘度的影響l當(dāng)被輸送液體的粘度大于常溫水的粘度時，泵內(nèi)液體的能量損失增大，導(dǎo)致泵的流量、壓頭減小，效率下降，但軸功率增加，泵的特性曲線均發(fā)生變化。4、輸油泵站的工作特性、輸油泵站的工作特性 輸油泵站的工作特性可用輸油泵站的工作特性可用H=f(Q)表示表示輸油泵的基本組合方式一般有兩種：串聯(lián)和并聯(lián)輸油泵的基本組合方式一般有兩種：串聯(lián)和并聯(lián)(1)并聯(lián)泵站的工作特性并聯(lián)泵站的工作特性并聯(lián)泵站的特點并聯(lián)泵站的特點泵泵站站的的流流量量等等于于正正在在運運行行的的輸輸油油泵泵的的流流量量之之和和，每每臺臺泵泵的的揚程均等于泵站的揚程。即：揚程均等于泵站的揚程。即：設(shè)有設(shè)有n1臺型號相同的泵并聯(lián)，即臺型號相同的泵并聯(lián)，即 A=a注意注意 ：泵并聯(lián)運行時，在改變運行的泵機組數(shù)時，要泵并聯(lián)運行時，在改變運行的泵機組數(shù)時，要防止電機過載。防止電機過載。則：則：型號相同的多臺泵并聯(lián)特性型號相同的多臺泵并聯(lián)特性例例如如兩兩臺臺泵泵并并聯(lián)聯(lián)時時，若若一一臺臺泵泵停停運運，由由特特性性曲曲線線知知，單單泵泵的的排排量量qQ/2，排排量量增加，功率上升，電機有可能過載。增加，功率上升，電機有可能過載。H管路管路單泵單泵并聯(lián)并聯(lián)QqQ/2(2)串聯(lián)泵站的工作特性串聯(lián)泵站的工作特性QHcq2,H2q1,H1各泵流量相等，各泵流量相等，q=Q設(shè)有設(shè)有n2臺型號相同的泵串聯(lián)，則：臺型號相同的泵串聯(lián)，則：泵站揚程等于各泵揚程之和：泵站揚程等于各泵揚程之和：多臺泵串聯(lián)的特點及特性多臺泵串聯(lián)的特點及特性(3)串、并聯(lián)泵機組數(shù)的確定串、并聯(lián)泵機組數(shù)的確定選擇泵機組數(shù)的原則主要有四條：選擇泵機組數(shù)的原則主要有四條：滿足輸量要求；滿足輸量要求；充分利用管路的承壓能力；充分利用管路的承壓能力；泵在高效區(qū)工作；泵在高效區(qū)工作；泵的臺數(shù)符合規(guī)范要求（不超過四臺）。泵的臺數(shù)符合規(guī)范要求（不超過四臺）。并聯(lián)泵機組數(shù)的確定并聯(lián)泵機組數(shù)的確定其其中中:Q為任務(wù)輸量，為任務(wù)輸量，q為單泵的額定排量為單泵的額定排量顯然顯然 不一定是整數(shù)不一定是整數(shù)，只能取與之相近的整數(shù)，這就是泵機，只能取與之相近的整數(shù)，這就是泵機組數(shù)的化整問題。組數(shù)的化整問題。如如果果管管線線的的發(fā)發(fā)展展趨趨勢勢是是輸輸量量增增加加，則則應(yīng)應(yīng)向向大大化化，否否則則向向小小化化。一般情況下要向大化。一般情況下要向大化。由此可見并聯(lián)泵的臺數(shù)主要根據(jù)輸量確定，而泵的級數(shù)（揚由此可見并聯(lián)泵的臺數(shù)主要根據(jù)輸量確定，而泵的級數(shù)（揚程）則要根據(jù)管路的允許工作壓力確定。另外根據(jù)規(guī)范規(guī)定，程）則要根據(jù)管路的允許工作壓力確定。另外根據(jù)規(guī)范規(guī)定，泵站至少設(shè)一臺備用泵。泵站至少設(shè)一臺備用泵。串聯(lián)泵組數(shù)的確定串聯(lián)泵組數(shù)的確定其中：其中：H為管路的許用強度（允許承壓能力）為管路的許用強度（允許承壓能力）H 為單泵的額定揚程。為單泵的額定揚程。一一般般來來說說，串串聯(lián)聯(lián)泵泵的的應(yīng)應(yīng)向向小小化化，如如果果向向大大化化，則則排排出出壓壓力力可可能能超超過過管管子子的的許許用用強強度度，是是很很危危險險的的。而而且且向向大大化化后后，泵泵站站數(shù)數(shù)將將減減少少，開開泵泵方方案案少少，操操作作不不靈靈活活。串串聯(lián)聯(lián)泵泵的的額額定定排排量根據(jù)管線任務(wù)輸量確定。量根據(jù)管線任務(wù)輸量確定。(4)串、并聯(lián)組合形式的確定串、并聯(lián)組合形式的確定 從從管管特特性性和和地地形形方方面面考考慮慮，串串聯(lián)聯(lián)泵泵更更適適合合于于地地形形平平坦坦的的地地區(qū)區(qū)和和下下坡坡段段，這這種種情情況況下下管管路路特特性性較較陡陡，所所以以也也可可以以說說串串聯(lián)聯(lián)泵泵更更適適合合于于管管路路特特性性較較陡陡的的情情況況。這這一一點點可可以以用用如如圖圖所所示的特性曲線解釋。示的特性曲線解釋。從從經(jīng)經(jīng)濟濟方方面面考考慮慮，串串聯(lián)聯(lián)效效率率較較高高，比比較較經(jīng)經(jīng)濟濟。我我國國并并聯(lián)聯(lián)泵泵的的效效率率一一般般只只有有70%左左右右，而而串串聯(lián)聯(lián)泵泵的的效效率率可可達達90%。串串聯(lián)聯(lián)泵泵的的特特點點是是：揚揚程程低低、排排量量大大、葉葉輪輪直直徑徑小小、流流通通面面積積大，故泵損失小，效率高。大，故泵損失小，效率高。Q1 Q2ABC h1h2并聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)單泵并聯(lián)單泵串聯(lián)單泵串聯(lián)單泵HQ平坦地區(qū)或下坡段串聯(lián)泵與并聯(lián)泵的比較平坦地區(qū)或下坡段串聯(lián)泵與并聯(lián)泵的比較如如圖圖所所示示，正正常常運運行行時時，串串、并并聯(lián)聯(lián)泵泵均均需需兩兩臺臺泵泵工工作作，工工作作點點為為A，流流量量為為Q1。當(dāng)當(dāng)需需將將輸輸量量降降為為Q2=1/2Q1時時，串串、并并聯(lián)聯(lián)泵泵均均只只開開一一臺臺泵泵即即可可。工工作作點點分分別別為為B、C。串串聯(lián)聯(lián)泵泵的的節(jié)節(jié)流流損損失失為為 ，并并聯(lián)聯(lián)泵泵的的節(jié)節(jié)流流損損失失為為 ，顯顯然然 ，因此采用串聯(lián)泵較經(jīng)濟，可適應(yīng)輸量的較大變化。，因此采用串聯(lián)泵較經(jīng)濟，可適應(yīng)輸量的較大變化。平坦地區(qū)或下坡段串聯(lián)泵的特點平坦地區(qū)或下坡段串聯(lián)泵的特點并聯(lián)泵更適合于地形比較陡、高差比較并聯(lián)泵更適合于地形比較陡、高差比較大的爬坡地區(qū)，此時站間管道較短，管路特大的爬坡地區(qū)，此時站間管道較短，管路特性較平，泵所提供的能量主要用于克服很大性較平，泵所提供的能量主要用于克服很大的位差靜壓頭。的位差靜壓頭。上坡段并聯(lián)泵的特點上坡段并聯(lián)泵的特點 Q2 Q1ABC h1 h2并聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)單泵并聯(lián)單泵串聯(lián)單泵串聯(lián)單泵HQ上坡段串聯(lián)泵與并聯(lián)泵的比較圖上坡段串聯(lián)泵與并聯(lián)泵的比較圖如如圖圖所所示示，正正常常運運行行時時兩兩臺臺泵泵運運行行，輸輸量量為為Q1，當(dāng)當(dāng)輸輸量量需需降降為為Q2=1/2Q1時時，并并聯(lián)聯(lián)泵泵只只開開一一臺臺泵泵即即可可，節(jié)節(jié)流流損損失失為為，而而串串聯(lián)聯(lián)泵泵仍仍需需開開兩兩臺臺泵泵，節(jié)節(jié)流流損損失失為為，顯顯然然。因因此此，對對于于管管路路特特性性較較平平（地地形形較較陡陡）的的情情況況，并并聯(lián)聯(lián)泵泵更更能能適適應(yīng)流量的較大變化。應(yīng)流量的較大變化。上坡段串聯(lián)泵與并聯(lián)泵的比較上坡段串聯(lián)泵與并聯(lián)泵的比較 串聯(lián)泵便于實現(xiàn)自動控制和優(yōu)化運行。串聯(lián)泵便于實現(xiàn)自動控制和優(yōu)化運行。目前國內(nèi)管線使用的基本上都是并聯(lián)泵組合形式，而目前國內(nèi)管線使用的基本上都是并聯(lián)泵組合形式，而我國大部分管線處于平原地帶，高差很小，因而造成節(jié)流我國大部分管線處于平原地帶，高差很小，因而造成節(jié)流損失大，調(diào)節(jié)困難，不易實現(xiàn)密封輸送。因此，東部管線損失大，調(diào)節(jié)困難，不易實現(xiàn)密封輸送。因此，東部管線改造的一個重要任務(wù)是并聯(lián)泵改串聯(lián)泵，進而改旁接油罐改造的一個重要任務(wù)是并聯(lián)泵改串聯(lián)泵，進而改旁接油罐流程為密閉流程，實行優(yōu)化運行。流程為密閉流程，實行優(yōu)化運行。A、不存在超載問題、不存在超載問題B、調(diào)節(jié)方便、調(diào)節(jié)方便C、流程簡單、流程簡單D、調(diào)節(jié)方案多、調(diào)節(jié)方案多1、管路的壓降計算、管路的壓降計算根據(jù)流體力學(xué)理論，輸油管道的總壓降可表示為：根據(jù)流體力學(xué)理論，輸油管道的總壓降可表示為：其中：其中：hL為沿程摩阻損失；為沿程摩阻損失；h為局部摩阻損失；為局部摩阻損失；(zj-zQ)為計算高程差。為計算高程差。三、輸油管道的壓能損失三、輸油管道的壓能損失摩阻損失摩阻損失l摩阻損失沿程摩阻局部摩阻沿程摩油流通過直管段所產(chǎn)生的摩阻損失阻損失沿程摩油品通過各種閥門、管件所產(chǎn)生的摩阻損失阻損失長輸管道站間管道的摩阻損失主要是沿程摩阻，局部摩阻只占1%2%，實際我們?nèi)?%。站場、罐區(qū)的站內(nèi)摩阻主要是局部摩阻，沿程摩阻只占小部分2、水力摩阻系數(shù)的計算、水力摩阻系數(shù)的計算 計算長輸管道的摩阻損失主要是計算沿程摩阻損失計算長輸管道的摩阻損失主要是計算沿程摩阻損失 hL。達西公式達西公式：對對于于一一條條給給定定的的長長輸輸管管道道，L和和D都都是是已已知知的的，輸輸量量（或或流流速速）也也是是已已知知的的，現(xiàn)現(xiàn)在在的的問問題題就就是是如如何何計計算算水水力力摩摩阻阻系數(shù)系數(shù)。根據(jù)流體力學(xué)理論根據(jù)流體力學(xué)理論 其中：其中：e為管壁的絕對粗糙度，為管壁的絕對粗糙度，D為管道內(nèi)徑。為管道內(nèi)徑。是是Re和和e/D的二元函數(shù)，具體的函的二元函數(shù)，具體的函數(shù)關(guān)系視流態(tài)而定。數(shù)關(guān)系視流態(tài)而定。在在解解決決工工程程實實際際問問題題時時，為為了了安安全全，一一般般盡盡量量避避開開過過渡渡區(qū)區(qū)，因因該該區(qū)區(qū)的的流流態(tài)態(tài)不不穩(wěn)穩(wěn)定定。實實在在無無法法避避開開時時，該該區(qū)區(qū)的的按按紊紊流流光滑區(qū)計算。光滑區(qū)計算。流態(tài)：分為層流和紊流，中間還存在一個過濾區(qū)。流態(tài)：分為層流和紊流，中間還存在一個過濾區(qū)。(1)流態(tài)劃分和輸油管道的常見流態(tài)流態(tài)劃分和輸油管道的常見流態(tài)層流：層流：Re2000過渡流：過渡流：2000Re3000紊流光滑區(qū)：紊流光滑區(qū)：3000ReRe1（簡稱光滑區(qū)）（簡稱光滑區(qū)）紊流混合摩擦區(qū)：紊流混合摩擦區(qū)：Re1ReRe2（簡稱粗糙區(qū)）（簡稱粗糙區(qū)）我國我國輸油管道工程設(shè)計規(guī)范輸油管道工程設(shè)計規(guī)范規(guī)定的流態(tài)劃分標準是：規(guī)定的流態(tài)劃分標準是：其中：其中：輸油管道中所遇到的流態(tài)一般為：輸油管道中所遇到的流態(tài)一般為：熱含蠟原油管道：水力光滑區(qū)熱含蠟原油管道：水力光滑區(qū) 小口徑小口徑輕質(zhì)成品油管道：混合摩擦區(qū)輕質(zhì)成品油管道：混合摩擦區(qū) 高粘原油和燃料油管道：層流區(qū)高粘原油和燃料油管道：層流區(qū)長輸管道一般很少工作在粗糙區(qū)。長輸管道一般很少工作在粗糙區(qū)。(2)管壁粗糙度的確定管壁粗糙度的確定管壁粗糙度管壁粗糙度：相對粗糙度：絕對粗糙度與管內(nèi)徑的比值相對粗糙度：絕對粗糙度與管內(nèi)徑的比值(e/D或或2e/D)。絕對粗糙度：管內(nèi)壁面突起高度的統(tǒng)計平均值。絕對粗糙度：管內(nèi)壁面突起高度的統(tǒng)計平均值。紊紊流流各各區(qū)區(qū)分分界界雷雷諾諾數(shù)數(shù)Re1、Re2及及水水力力摩摩阻阻系系數(shù)數(shù)都都與與管管壁壁粗粗糙糙度度有有關(guān)關(guān)。我我國國輸輸油油管管道道工工程程設(shè)設(shè)計計規(guī)規(guī)范范中中規(guī)規(guī)定定的的各各種種管管子子的絕對粗糙度如下：的絕對粗糙度如下：無縫鋼管：無縫鋼管：0.06mm直縫鋼管：直縫鋼管：0.054mm螺旋焊縫鋼管：螺旋焊縫鋼管：DN=250350時取時取0.125mmDN400時取時取0.1mm(4)水力摩阻系數(shù)的計算水力摩阻系數(shù)的計算我國常用的各區(qū)水力摩阻系數(shù)的計算公式見下表。我國常用的各區(qū)水力摩阻系數(shù)的計算公式見下表。流態(tài)流態(tài)劃分范圍劃分范圍f(Re,)層流層流Re2000=64/Re紊紊流流水力光滑區(qū)水力光滑區(qū)3000ReRe1=混合摩擦區(qū)混合摩擦區(qū)ReRe2=3、流量壓降綜合計算公式、流量壓降綜合計算公式列賓宗公式列賓宗公式(1)列賓宗公式列賓宗公式代入達西公式代入達西公式、和和把把令令整理得整理得即得到列賓宗公式：即得到列賓宗公式：流態(tài)流態(tài)Am層流層流6414.15紊紊流流水力光滑區(qū)水力光滑區(qū)0.31640.250.0246混合摩擦區(qū)混合摩擦區(qū)0.1230.0802A粗糙區(qū)粗糙區(qū)00.0826不同流態(tài)下的不同流態(tài)下的A、m、值值4、管路的水力坡降、管路的水力坡降 定義：定義：管道單位長度上的摩阻損失稱為水力坡降。管道單位長度上的摩阻損失稱為水力坡降。用用 i表示：表示：或或單位輸量的水力坡降單位輸量的水力坡降:水水力力坡坡降降與與管管道道長長度度無無關(guān)關(guān)，只只隨隨流流量量、粘粘度度、管管徑徑和和流流態(tài)態(tài)不同而不同。不同而不同。Q=1時的水力坡降，即單位流量下，單位管道長度上的摩時的水力坡降，即單位流量下，單位管道長度上的摩阻損失，用阻損失，用f表示表示5、管路工作特性、管路工作特性 定義：定義：已已定定管管路路（D,L,Z一一定定）輸輸送送某某種種已已定定粘粘度度油油品品時時，管管路路所所需需壓壓頭頭（即即壓壓頭頭損損失失）和和流流量量的的關(guān)關(guān)系系（H-Q關(guān)關(guān)系系）稱為管路工作特性。稱為管路工作特性。ZHQ層層流流區(qū)區(qū)過過渡渡區(qū)區(qū)紊流區(qū)紊流區(qū)QLJ輸油管道的工作特性曲線輸油管道的工作特性曲線6、離心泵與管路的聯(lián)合工作、離心泵與管路的聯(lián)合工作 泵站與管路的工作點的方法有兩種，即圖解法和解析法。泵站與管路的工作點的方法有兩種，即圖解法和解析法。AHHAQAQ管路特性曲線管路特性曲線泵站特性曲線泵站特性曲線圖解法：圖解法：下面重點討論解析法。下面重點討論解析法。(1)(1)一個泵站的管道一個泵站的管道 1122由斷面由斷面1-11-1到到2-22-2列能量方程有：列能量方程有：式中：式中：HS1泵的吸入壓力為常數(shù)。泵的吸入壓力為常數(shù)。HC泵站揚程泵站揚程 hc 站內(nèi)損失站內(nèi)損失 hL沿程摩阻沿程摩阻 Z2-Z1起終點計算高差起終點計算高差 即：即：(2)多泵站與管路的聯(lián)合工作多泵站與管路的聯(lián)合工作旁接油罐輸油方式（也叫開式流程）旁接油罐輸油方式（也叫開式流程）Q1 Q2優(yōu)點優(yōu)點安全可靠，水擊危害小，安全可靠，水擊危害小，對自動化水平要求不高。對自動化水平要求不高。缺點缺點 流程和設(shè)備復(fù)雜，固定資產(chǎn)投資大流程和設(shè)備復(fù)雜，固定資產(chǎn)投資大油氣損耗嚴重油氣損耗嚴重 全線難以在最優(yōu)工況下運行，能量浪費大全線難以在最優(yōu)工況下運行，能量浪費大 工作特點工作特點每個泵站與其相應(yīng)的站間管路各自構(gòu)成獨立的水力系統(tǒng)每個泵站與其相應(yīng)的站間管路各自構(gòu)成獨立的水力系統(tǒng) 上下站輸量可以不等（由旁接罐調(diào)節(jié)）上下站輸量可以不等（由旁接罐調(diào)節(jié)）各站的進出站壓力沒有直接聯(lián)系各站的進出站壓力沒有直接聯(lián)系 站間輸量的求法與一個泵站的管道相同站間輸量的求法與一個泵站的管道相同 Lj、Zj第第 j站至第站至第 j 1站間的計算長度和計算高差站間的計算長度和計算高差A(yù)j、Bj第第 j 站的站特性方程的系數(shù)站的站特性方程的系數(shù)式中：式中：密閉輸油方式（也叫泵到泵流程）密閉輸油方式（也叫泵到泵流程）QQ優(yōu)點優(yōu)點 全線密閉，中間站不存在蒸發(fā)損耗；全線密閉，中間站不存在蒸發(fā)損耗；流程簡單，固定資產(chǎn)投資??；流程簡單，固定資產(chǎn)投資??；可全部利用上站剩余壓頭，便于實現(xiàn)優(yōu)化運行?？扇坷蒙险臼Ｓ鄩侯^，便于實現(xiàn)優(yōu)化運行。缺點：缺點：要求自動化水平高，要有可靠的自動保護系統(tǒng)。要求自動化水平高，要有可靠的自動保護系統(tǒng)。工作特點工作特點 全線為一個統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，全線各站流量相同；全線為一個統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，全線各站流量相同；輸量由全線所有泵站和全線管路總特性決定；輸量由全線所有泵站和全線管路總特性決定；設(shè)全線有設(shè)全線有n個泵站，各站特性相同，則輸量為：個泵站，各站特性相同，則輸量為：式中：式中：LJ為管道計算長度為管道計算長度 Z為管道計算高程差為管道計算高程差 當(dāng)各站特性不同時，輸量計算公式為：當(dāng)各站特性不同時，輸量計算公式為：Aj、Bj為第為第j座泵站特性方程中的兩個系數(shù)。座泵站特性方程中的兩個系數(shù)。各站進、出站壓力相互影響各站進、出站壓力相互影響 首站：首站：第二站：第二站：由站間能量平衡方程由站間能量平衡方程:第第 j站：站：式中：式中：Lj-1為第為第 j-1站到第站到第j 站的管道長度，站的管道長度，Zj-1為第為第j站與第站與第 j-1站的高程差站的高程差 7、翻越點和計算長度、翻越點和計算長度 HHfFLf(1)翻越點的定義翻越點的定義如果使一定數(shù)量的液體通過線路上的某高點所需的壓頭如果使一定數(shù)量的液體通過線路上的某高點所需的壓頭比輸送到終點所需的壓頭大，且在所有高點中該高點所比輸送到終點所需的壓頭大，且在所有高點中該高點所需的壓頭最大，那么此高點就稱為翻越點。需的壓頭最大，那么此高點就稱為翻越點。根據(jù)該定義有：根據(jù)該定義有：上式表明，輸量為上式表明，輸量為Q的液體從翻越點自流到終點還有能的液體從翻越點自流到終點還有能量富裕量富裕。由此可給出翻越點的另一個定義：由此可給出翻越點的另一個定義：如如果果一一定定輸輸量量的的液液體體從從某某高高點點自自流流到到終終點點還還有有能能量量富富裕裕，且且在在所所有有的的高高點點中中該該高高點點的的富富裕裕能能量量最最大大，則則該該高點叫做翻越點。高點叫做翻越點。(2)翻越點的確定翻越點的確定翻越點的確定可用圖解法和解析法。翻越點的確定可用圖解法和解析法。圖解法圖解法 在管道縱斷面圖右上角作水力坡降線的直角三角形，將在管道縱斷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首先與某高點F相切，則相切，則F點即為翻越點。點即為翻越點。FLf i由由圖圖可可知知：水水力力坡坡降降線線不不一一定定先先與與管管路路上上的的最最高高點點相相切切，所所以以翻翻越越點點不不一一定定是是管管路路上上的的最最高高點點，而而是是靠靠近近線路終點的某個高點線路終點的某個高點。解解析析法法 在在線線路路上上選選若若干干個個高高點點進進行行計計算算，一一般般選選最最高高點點及及最最高高點點之后的高點進行計算。計算方法有兩種：之后的高點進行計算。計算方法有兩種：A、計計算算從從起起點點到到高高點點j 所所需需的的總總壓壓頭頭Hj,并并與與從從起起點點到到終終點點所所需需的的總總壓壓頭頭H比比較較，如如果果有有若若干干個個高高點點的的Hj 都都大大于于H，則則Hj 最最大大者者為為翻翻越越點點。若若所所有有的的Hj 都都小小于于H，則不存在翻越點。則不存在翻越點。式中：式中：Lj、Zj 分別為高點分別為高點 j的里程和高程。的里程和高程。B、計算計算如如果果有有若若干干個個點點的的Hj 均均大大于于零零，則則其其中中最最大大者者為為翻翻越點。若所有點的越點。若所有點的Hj 均小于零，則不存在翻越點。均小于零，則不存在翻越點。管線設(shè)計和運行時，無論是旁接油罐流程還是密閉流程，管線設(shè)計和運行時，無論是旁接油罐流程還是密閉流程，翻越點均只有一個翻越點均只有一個，且確定方法相同。但翻越點會隨水，且確定方法相同。但翻越點會隨水力坡降的變化力坡降的變化而變化。而變化。(3)翻越點后的流動狀態(tài)翻越點后的流動狀態(tài)管管道道上上存存在在翻翻越越點點時時，翻翻越越點點后后的的管管內(nèi)內(nèi)液液流流將將有有剩剩余余能能量量。如如果果不不采采用用措措施施利利用用和和消消耗耗這這部部分分能能量量，翻翻越越點點后后管管內(nèi)內(nèi)將將出出現(xiàn)現(xiàn)不不滿滿流流。不不滿滿流流的的存存在在將將使使管管道道出出現(xiàn)現(xiàn)兩兩相相流流動動，而而且且當(dāng)當(dāng)流流速速突突然然變變化化時時會會增增大大水水擊擊壓壓力力。對對于于順順序序輸輸送送的的管管道道還會增大混油。還會增大混油。措施措施：1.在翻越點后采用小管徑：使流速增大，這可在翻越點后采用小管徑：使流速增大，這可能會產(chǎn)生靜電危害，且對清管不利。能會產(chǎn)生靜電危害，且對清管不利。2.在中途或終點設(shè)減壓站節(jié)流在中途或終點設(shè)減壓站節(jié)流。(4)計算長度計算長度管道起點與翻越點之間的距離稱為管道的計算長度管道起點與翻越點之間的距離稱為管道的計算長度 管管道道上上存存在在翻翻越越點點時時，管管線線所所需需的的總總壓壓頭頭不不能能按按線線路路起起、終點計算，而應(yīng)按起點與翻越點計算。終點計算，而應(yīng)按起點與翻越點計算。不存在翻越點時，管線計算長度等于管線全長。不存在翻越點時，管線計算長度等于管線全長。存在翻越點時，計算長度為起點到翻越點的距離，計存在翻越點時，計算長度為起點到翻越點的距離，計算高差為翻越點高程與起點高程之差算高差為翻越點高程與起點高程之差 例題：某某3257的的等等溫溫輸輸油油管管，原原設(shè)設(shè)計計為為一一個個泵泵站站。管管路路縱縱斷斷面面數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)見見下下表表。全全線線設(shè)設(shè)有有兩兩座座泵泵站站，以以“從從泵泵到到泵泵”方方式式工工作作。試試計計算該管線的輸量為多少？算該管線的輸量為多少？已知：全線為水力光滑區(qū)，油品計算粘度已知：全線為水力光滑區(qū)，油品計算粘度=4.210-6m2/s，首站泵站特性方程：首站泵站特性方程：H370.5-3055Q1.75中間站泵站特性方程：中間站泵站特性方程：H516.7-4250Q1.75（Q：m3/s）首站進站壓力：首站進站壓力：s120米油柱，站內(nèi)局部阻力忽略不計。米油柱，站內(nèi)局部阻力忽略不計。測點測點12345里程里程(km)026556476.4高程高程(m)0839412264.2解：方方法法一一：根根據(jù)據(jù)縱縱斷斷面面數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)，只只有有64km處處可可能能為為翻翻越越點點，為為此此，分分別別按按64km和終點分別計算輸量，其中最小者即為管道應(yīng)達到的輸量和終點分別計算輸量，其中最小者即為管道應(yīng)達到的輸量。單位輸量的水力坡降：單位輸量的水力坡降：按里程按里程64km處計算輸量：處計算輸量：按終點計算輸量：按終點計算輸量：，故，故64km處不是翻越點，管道輸量為處不是翻越點，管道輸量為475.4m3/h。方方法法二二：先先按按終終點點計計算算輸輸量量，然然后后計計算算該該輸輸量量下下的的水水力力坡坡降降，然然后后分分別別計計算算該該輸輸量量下下從從起起點點到到64km處處和和到到終終點點的的總總壓壓降降，判斷翻越點，然后計算管道所達到的輸量。判斷翻越點，然后計算管道所達到的輸量。單位輸量的水力坡降：單位輸量的水力坡降：按終點計算輸量：按終點計算輸量：水力坡降：水力坡降：從起點到從起點到64km處的總壓降：處的總壓降：從起點到終點的總壓降：從起點到終點的總壓降：故故64km處不是翻越點，線路上不存在翻越點，處不是翻越點，線路上不存在翻越點，Q0=475.4m3/h即為管道的輸量。即為管道的輸量。2.4泵站的布置泵站的布置2.4.1泵站數(shù)的確定泵站數(shù)的確定 （1）理論泵站數(shù)理論泵站數(shù)N 為了經(jīng)濟、安全地完成輸送任務(wù)，需要在沿線設(shè)置若干個泵站來提供壓力能。每個泵站所能提供的壓頭決定于泵站的工作特性和排量。根據(jù)任務(wù)流量，在泵站工作特性曲線上可以得到每個泵站所能提供的揚程為Hc。管路全線消耗的壓力能為 N個泵站提供的總揚程與總能量消耗相等，有 于是理論泵站數(shù) （2）泵站數(shù)的化整泵站數(shù)的化整 向向小小方方向向化化整整 此時，N1N，泵站所提供的壓頭N2(Hc-hm)大于管道所需壓頭H，系統(tǒng)勢必在比規(guī)定輸量Q大的輸量下運行，以保持能量供應(yīng)與消耗的平衡。如欲保持規(guī)定的輸量不變，就需采取措施以減少泵站所供應(yīng)的壓力能，或增加管道的摩阻。常用的辦法是將離心泵的級數(shù)減少或葉輪換小。當(dāng)全線泵站數(shù)較少，化為較大的整數(shù)時影響顯著，也可考慮將部分管徑換小。變徑管長度 （3）化整后的工作點 以上過程表現(xiàn)在圖上如右圖所示。當(dāng)全線為“從泵到泵”密閉輸送時，各泵站與全線構(gòu)成一個統(tǒng)一的水力系統(tǒng)?？捎脠D解法求出N1或N2個泵站時，管道系統(tǒng)的工作點流量（如圖2-17的Q1及Q2），及相應(yīng)流量下的泵站揚程。也可將化整后的泵站數(shù)代入公式中，用解析法求得工作點的各參數(shù)。（4）注意事項 1）對“旁接油罐”流程泵站數(shù)的確定與“泵到泵”流程方法一樣，但全線工作輸量將受到輸量最小站的控制；2）泵站數(shù)化整時流量的改變會造成原動機功率的變化。流量減少功率減小，流量增大，功率增大，需要校核；3）輸送溫度變化，粘度變化，引起泵站數(shù)的計算結(jié)果發(fā)生變化；在工程實踐中，泵站數(shù)究竟往哪一方向化整，相應(yīng)的采取什么措施，要進行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較。要考慮到不僅各季度油品的粘度不同，而且輸量也可能是波動的，要在以最小的輸油成本完成輸送任務(wù)的前提下，對各方案作經(jīng)濟比較，決定取舍。此外，還要考慮輸量的變化趨勢，如輸量有增大的趨勢，站數(shù)就取較大的整數(shù)。2.4.2泵站的布置泵站的布置 確定了泵站數(shù)以后，就要選擇泵站站址。站址的確定一方面要滿足水力條件的要求，即在規(guī)定流量下泵站所提供的能量要與站間管路所消耗的能量相適應(yīng)。另一方面又必須考慮工程實踐上的許多要求，諸如工程地質(zhì)條件是否適于建站，交通、供電、供水、通訊、排污等方面是否方便等。站址的選擇必須貫徹黨的一系列方針政策，諸如少占耕地，化廢為利等。設(shè)計時一般都是先根據(jù)水力條件在縱斷面圖上布置泵站，然后到現(xiàn)場勘察，與各有關(guān)方面協(xié)商，根據(jù)實際情況確定站址。最后再進行水力核算，作適當(dāng)調(diào)整。泵站布置就是在縱斷面圖上根據(jù)水力條件初定站址。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）布置泵站的基本方法）布置泵站的基本方法1）按選定的比例作管道的縱斷面圖；2）求工作點流量和各泵站揚程；3）根據(jù)“工作點”流量計算水力坡降；4）在起點作垂線AO，AO=Hd1；5）從O點作水力坡降線，其與縱斷面圖的交點為B；圖2-18泵站的布置6）對“旁接油罐”方式，在B點設(shè)置第二站，其它各站依次類推；7）對“泵到泵”方式，要求離心泵進口有一定壓力，按照最高和最低壓力要求確定第二站的可能布置區(qū)并布站。其他各站依次類推。（2）敷設(shè)副管的輸油管道泵站布置）敷設(shè)副管的輸油管道泵站布置敷設(shè)副管（或變徑管）的目的，在于泵站數(shù)化小后，仍然保證按任務(wù)流量輸油，因此就要按照任務(wù)流量來確定Hc和i。計算i和從泵站特性曲線上確定Hc時，同樣要考慮干線的局部摩阻和泵站的站內(nèi)摩阻。站間鋪設(shè)副管后，擴大了下游泵站的可能布置區(qū)。副管敷設(shè)在進站前管道上好。2.5泵站及管道工作情況的校核泵站及管道工作情況的校核 2.5.1進出站壓力校核進出站壓力校核在密閉輸送管道的設(shè)計中，泵站站址確定以后，進出站壓力的校核主要考慮兩種情況：（l）一年中最高和最低油溫時的進出站壓力。對于不加熱的等溫輸送管道，如首站儲罐內(nèi)的油溫接近大氣溫度，沿線輸送一段距離后，其油溫就接近管道埋置處的土壤溫度了，故一年中最高和最低油溫也就是夏、冬季時的最高和最低地溫。油溫高時，油流的粘度小，水力坡降線及管道特性曲線都較平緩；反之，粘度大，水力坡降線及管道特性曲線都較陡。故進出站壓力會隨季節(jié)而變化。（2）幾種油品順序輸送時，輸送粘度最大的油品和粘度最小的油品時進出站壓力的變化情況。校核方法校核方法：圖圖解解法法：如圖所示三個泵站的輸油管道，實線是管道按平均粘度確定的水力坡降線，而虛線是最大粘度時管道的水力坡降線。從圖上可看出變化趨勢解析法解析法：首站到c+1站管道的能量平衡式根據(jù)全線壓降平衡可得（沒有考慮終點剩余壓頭）將流量帶入能量平衡式得到解析法解析法續(xù) 首站至c1站C個站間的平均站間距；首站至終點（或翻越點）的平均站間距；f單位流量的水力坡降，。油品粘度的變化只引起f的變化，故第c1站進站壓力Hs（c+1）的變化決定以下分式的變化。解析法解析法續(xù)若隨著油品粘度的增加，分式之值增大，故Hs（c+1）減??；若隨著油品粘度的增加，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）。分析粘度變化1）分析粘度變化對進出站壓力的影響；2）分析粘度變化對泵站可能布置區(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。2.5.3 動靜水壓力的校核動靜水壓力的校核l1動水壓力校核l油流沿管道流動過程中各點的剩余壓力。l考慮（1）管道可能承受壓力的最不利條件進行（2）地形起伏劇烈、落差比較大的地區(qū)，下坡段低處的動水壓力l2靜水壓力校核l靜水壓力指油流停止流動后，由地形高差產(chǎn)生的凈液柱壓力。2.5.4管道大落差的設(shè)計管道大落差的設(shè)計l帶來的問題（1）摩阻大，導(dǎo)致動靜水壓頭都大（2）造成不滿流（3）造成水擊現(xiàn)象復(fù)雜。l解決辦法：l（1）按等強度原則，采用變壁厚管道設(shè)計l（2）采用變徑管設(shè)計，在下坡段采用較小管徑，加大沿程摩阻，以降低低處的動水壓力l（3）在地勢陡峭的地區(qū)采用隧道鋪設(shè)以降低下坡段的高差。l（4）設(shè)置減壓站，運行時利用減壓閥的節(jié)流壓降來增加管道下坡段的摩阻限制動水壓力過高；停輸時減壓閥關(guān)閉以隔斷靜壓。第六節(jié)第六節(jié) 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1.技術(shù)經(jīng)濟比較方法技術(shù)經(jīng)濟比較方法 可可行行性性研研究究階階段段：對工程的各項技術(shù)要求、經(jīng)濟條件做出詳細論證，提交可行性研究報告。初初步步設(shè)設(shè)計計階階段段：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。等溫輸油管道的技術(shù)經(jīng)濟比較等溫輸油管道的技術(shù)經(jīng)濟比較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)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。3輸油管道的管材輸油管道的管材管子是長輸管道系統(tǒng)的重要組成部分。設(shè)計管道時，應(yīng)根據(jù)被輸介質(zhì)性質(zhì)、管道的工作環(huán)境、施工條件、市場供應(yīng)和管道的工藝設(shè)計條件，選擇管材和管子類型，對管子規(guī)格提出要求。96 a.a.管材管材 管徑增大和輸送壓力提高均要求管材有較高的強度,50年代建設(shè)的管道由于管徑小、壓力低,管材多采用碳素鋼,鋼材屈服強度一般為295360MPa(相當(dāng)于API標準的X42X52級鋼),60年代開始,隨著輸送管管徑增大,管材廣泛采用低合金鋼及熱處理技術(shù),強度進一步提高,達到392457MPa(相當(dāng)于X56X65級鋼),70年代后通過控制軋制使晶粒細化,已能生產(chǎn)屈服強度492MPa(相當(dāng)于X70級鋼),80年代后還能生產(chǎn)屈服強度526MPa(相當(dāng)于X80級綱),目前新建世界大型管道大多采用X65、X70級鋼。X80級鋼已為API5L標準所采用。世界上一些國家正在研究X120級鋼。管材及標準對應(yīng)管材及標準對應(yīng)lAPI5LB相當(dāng)于我國的S245(GB/T14164)或L245(GB/T21237)lAPI5LX42相當(dāng)于我國的S290(GB/T14164)或L290(GB/T21237)lAPI5LX46相當(dāng)于我國的S320(GB/T14164)或L320(GB/T21237)lAPI5LX52相當(dāng)于我國的S360(GB/T14164)或L360(GB/T21237)lAPI5LX56相當(dāng)于我國的S390(GB/T14164)或L390(GB/T21237)lAPI5LX60相當(dāng)于我國的S410(GB/T14164)或L410(GB/T21237)lAPI5LX65相當(dāng)于我國的S450(GB/T14164)或L450(GB/T21237)lAPI5LX70相當(dāng)于我國的S485(GB/T14164)或L485(GB/T21237)lAPI5LX80相當(dāng)于我國的S555(GB/T14164)或L555(GB/T21237)98 b.b.管子類型管子類型 按照制管方法不同，鋼管可分為無縫鋼管和有縫鋼管。有縫鋼管又可分為直縫管和螺旋焊縫管。無縫鋼管口徑偏小，制造工藝復(fù)雜，價格較高，故在輸油管道上用量較少。直縫管使用鋼板直接沖壓成形、對縫、內(nèi)外壁焊接、端部脹管整形后出廠。直縫管的焊縫長度等于管長，焊縫對口后容易保證焊縫質(zhì)量，適合于標準尺寸大量生產(chǎn)。但這種制管方法靈活性差，管徑受板寬和成型模具尺寸的限制。另外，直縫管的外徑、橢圓度變化范圍較大。為了施工對管要求，出廠前都對管端進行脹管整形處理（目前采用最多的是UOE管）。螺旋焊縫管是用帶狀鋼板焊接而成。螺旋焊縫管的直徑不受鋼板寬度限制，生產(chǎn)靈活性大，加工精度高。從受力狀態(tài)看，螺旋焊縫避開了主應(yīng)力方向，因而焊縫所受拉應(yīng)力比直縫管小，對鋼管的失穩(wěn)擴展有止裂能力。但螺旋管焊縫有應(yīng)力集中現(xiàn)象，焊縫比直縫管長，發(fā)生焊縫缺陷的概率高。C 管子規(guī)格管子規(guī)格 管子的直徑與壁厚根據(jù)管輸工藝計算結(jié)果按國家相關(guān)標準選擇。對管子尺寸的要求主要有管子的橢圓度、直徑和管子的端面平整度。對每批管子都要進行檢驗。d 其它類型的管子其它類型的管子 1）鋼骨架復(fù)合塑料管由華創(chuàng)天元公司采用航天工業(yè)部的科技成果生產(chǎn)的，它是以優(yōu)質(zhì)低碳鋼絲為增強相，進口高密度聚乙?。℉DPE）為基體，通過鋼絲點焊成網(wǎng)，與塑料擠涂填注同步進行，在生產(chǎn)線上連續(xù)拉膜成型的雙面防腐管道。2）玻璃鋼管（玻璃纖維增強塑料FRP）：可以有效降低管道摩阻（吉林油田英紅輸油管道降低50%），增加管道的保溫效果（導(dǎo)熱系數(shù)為鋼管的1/125）。3）先進復(fù)合材料（ACM）包括：聚合物基、金屬基和陶瓷基復(fù)合材料。聚合物基復(fù)合材料是其中最有效成本最低的一種。國外最新的有鋼帶夾層管（SSL）、熱塑加強管（RTP）4 輸油管道工藝計算過程輸油管道工藝計算過程原始資料原始資料 l 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）；l 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；l 3）可供選用的管材規(guī)格；）可供選用的管材規(guī)格；l 4）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；l 5）所輸油品的物性；）所輸油品的物性；l 6）沿線氣象及地溫資料。）沿線氣象及地溫資料。4輸油管道工藝計算步驟輸油管道工藝計算步驟 n 計算步驟計算步驟 1）計算年平均地溫；）計算年平均地溫；tOCP是為了確定平均密度和平均粘度所需要的，也就是是為了確定平均密度和平均粘度所需要的，也就是計算溫度。由勘測選線資料提供的管路埋深處的土計算溫度。由勘測選線資料提供的管路埋深處的土壤溫度壤溫度t t0 0是每月的平均地溫，因此年平均地溫為：是每月的平均地溫，因此年平均地溫為：2）計算年平均地溫下的密度；）計算年平均地溫下的密度；根據(jù)根據(jù)20時油品密度按下式換算成計算溫度下的密時油品密度按下式換算成計算溫度下的密度。度。102 4輸油管道工藝計算步驟3 3）油品的粘度）油品的粘度油品的粘度油品的粘度 ，一是可以通過粘，一是可以通過粘溫關(guān)系曲線來查找所溫關(guān)系曲線來查找所需溫度下的粘度，也可根據(jù)經(jīng)驗公式計算。需溫度下的粘度，也可根據(jù)經(jīng)驗公式計算。a a）適用于輕質(zhì)油的公式）適用于輕質(zhì)油的公式 b b）式中式中 粘度，厘沱；粘度，厘沱；T絕對溫度，絕對溫度，K K；a，b b常數(shù)，可根據(jù)兩個不同的溫度下的粘度求得。常數(shù)，可根據(jù)兩個不同的溫度下的粘度求得。103 4輸油管道工藝計算步驟4 4）輸量）輸量Q 設(shè)計任務(wù)書給定的最大任務(wù)輸量為額定流量。計算設(shè)計任務(wù)書給定的最大任務(wù)輸量為額定流量。計算時將年輸量換算成體積流量。時將年輸量換算成體積流量?；蚧?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）根根據(jù)據(jù)管管道道規(guī)規(guī)格格，選選出出與與D0 相相近近的的三三種種管管徑徑D1、D2、D3；4 輸油管道工藝計算步驟輸油管道工藝計算步驟 7）按按任任務(wù)務(wù)輸輸量量和和初初定定工工作作壓壓力力選選泵泵，確確定定工工作作泵泵的的臺數(shù)以及組合情況；臺數(shù)以及組合情況；8）作作一一個個泵泵站站的的特特性性曲曲線線，確確定定任任務(wù)務(wù)輸輸量量下下泵泵站站提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