第三章 長距離輸油管道,2,2020/8/11,主要內(nèi)容,第一節(jié) 概述 第二節(jié) 等溫輸油管道的工藝設(shè)計(jì) 第三節(jié) 熱油輸送管道的工藝計(jì)算 第四節(jié) 順序輸送 第五節(jié) 輸油站 第六節(jié) 易凝高粘原油輸送工藝,3,2020/8/11,一、輸油管道的分類,企業(yè)內(nèi)部輸油管道 長距離輸油管道,經(jīng)營方式,第一節(jié) 概述,4,2020/8/11,油品種類,是否加熱,常溫（等溫）輸送管道 加熱輸送管道,原油管道 成品油管道,長距離成品油管道一般采用多種油品在管道輸送中“順序輸送”的方式運(yùn)行,汽、煤、柴油等成品油以及低凝低粘輕質(zhì)原油的輸送一般不需加熱； 易凝高粘原油或重質(zhì)燃料油需加熱輸送。,5,2020/8/11,二、長距離輸油管道的組成,輸油站 首站 中間站 末站 線路,輸油泵站,輸油站功能： 加壓 加熱 計(jì)量（首、末站）,加熱站,6,2020/8/11,三、長距離輸油管道的特點(diǎn),與公路、鐵路、水路運(yùn)輸相比，管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)為： 1、運(yùn)輸量大,連續(xù)運(yùn)行,7,2020/8/11,2、運(yùn)費(fèi)低、能耗小,原蘇聯(lián)管線運(yùn)價(jià)約為鐵路的1/2，美國約為鐵路的1/7-1/10 ，我國目前基本與鐵路持平。(基于合理輸量),3、埋地管道受氣候環(huán)境因素影響小，安全可靠；密閉運(yùn)輸，損耗率低。 4、建設(shè)投資小，占地面積小。,8,2020/8/11,管道運(yùn)輸?shù)木窒扌?適用于大量、單向、定點(diǎn)運(yùn)輸，不如車船靈活。 有一經(jīng)濟(jì)、合理的輸送量范圍； 有極限輸量的限制。最大輸量受泵和管道限制； 對于加熱管道，最小輸量受加熱設(shè)備的限制，輸量 減小、溫降加快，當(dāng)輸量小到一定時(shí)，在下一站之 前油品溫度將降至安全極限。,9,2020/8/11,等溫輸送 加熱輸送 加劑輸送（添加降凝劑、減阻劑） 成品油順序輸送 原油改性輸送 原油熱處理輸送 其它輸送方式 原油液環(huán)輸送 原油磁處理輸送 原油稀釋輸送 原油伴熱保溫輸送,四、油品管道輸送方式,10,2020/8/11,輸油管道工藝計(jì)算的目的：,什么叫等溫輸油管道 ？,輸送輕質(zhì)成品油或低凝點(diǎn)原油的長輸管道，沿線不需要加熱，油品從首站進(jìn)入管道，經(jīng)過一定距離后，管內(nèi)油溫就會等于管道埋深處的地溫，故稱為等溫輸油管道。 油溫=地溫=常數(shù)。,第二節(jié) 等溫輸油管道的工藝設(shè)計(jì),11,2020/8/11,輸油泵站的任務(wù)就是不斷向管道輸入油品，并給油流提供一定的壓力能，以便維持管內(nèi)流動。,泵站工作特性就是泵站輸出的流量Q與壓頭H之間變化關(guān)系H=f(Q) ，也就是泵機(jī)組的聯(lián)合工作特性。,單臺泵機(jī)組的工作特性取決于泵的類型和規(guī)格，還與原動機(jī)的類型相關(guān)。,由于離心泵具有排量大、揚(yáng)程高、效率高、流量調(diào)節(jié)方便、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，在長輸管道上得到廣泛應(yīng)用。,一、 輸油泵站的工作特性,12,2020/8/11,1、 離心泵的特性方程,對于電動離心泵機(jī)組，目前原動機(jī)普遍采用異步電動機(jī)，轉(zhuǎn)速為常數(shù)。因此H=f(q)，揚(yáng)程是流量的單值函數(shù)，一般可用二次拋物線方程H=a-bQ2表示。,對于長輸管道，為便于工藝計(jì)算，離心泵特性常采 用H=a-bQ2-m的形式，其中a、b為常數(shù)，m與流態(tài)有關(guān); Q為單泵排量。,泵的揚(yáng)程與排量的變化關(guān)系稱為泵的工作特性，H-Q,（一） 離心泵的工作特性,13,2020/8/11,圖2-1 離心泵特性曲線,（1）工作特性：QH （2）效率特性： 最高量左右7區(qū)域?yàn)楦咝^(qū) （3）功率特性：,特性曲線,14,2020/8/11,2、改變泵特性的方法,（1）切削葉輪,a、b與葉輪直徑D0 對應(yīng)的泵特性方程中的兩個(gè)常系數(shù)。,離心泵葉輪的允許切割量,15,2020/8/11,式中： n調(diào)速后泵的轉(zhuǎn)速，r/min； n0調(diào)速前泵的轉(zhuǎn)速，r/min； a,b與轉(zhuǎn)速n0 對應(yīng)的泵特性方程中的兩個(gè)常系數(shù)。,（2）改變泵的轉(zhuǎn)速,調(diào)速措施：改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速； 原動機(jī)與泵之間的調(diào)速器（如液力耦合器）,16,2020/8/11,（3）進(jìn)口負(fù)壓調(diào)節(jié) 泵進(jìn)口在負(fù)壓下運(yùn)行,泵特性曲線降低； 一般只用于小型離心泵，大型離心泵一般要求正壓進(jìn)泵。,（4）多級泵拆級 多級泵的揚(yáng)程與級數(shù)成正比，拆級后，泵的揚(yáng)程按比例降低。但級數(shù)不能拆得太多，否則，泵的效率會降低。,（5）改變油品的粘度 泵樣本是輸送200C清水的特性。一般當(dāng)粘度大于6010-6m2/s時(shí)，泵的H-Q 特性要進(jìn)行換算。,17,2020/8/11,輸油泵站的工作特性是指泵站輸出的流量Q與壓頭H之間變化關(guān)系，可用H=f(Q)表示, 即:H=A-BQ2-m,離心泵的操作方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種。,1、并聯(lián)泵站的工作特性,并聯(lián)泵站的特點(diǎn) ：,泵站的流量等于正在運(yùn)行的輸油泵的流量之和，每臺泵的揚(yáng)程均等于泵站的揚(yáng)程。即：,（二） 輸油泵站的工作特性,18,2020/8/11,2、串聯(lián)泵站的工作特性,串聯(lián)泵站的特點(diǎn)： 各泵流量相等，q=Q，泵站揚(yáng)程等于各泵揚(yáng)程 之和，Hc= 。,設(shè)有n2臺型號相同的泵串聯(lián)，則：,19,2020/8/11,3. 串、并聯(lián)泵機(jī)組數(shù)的確定,選擇泵機(jī)組數(shù)的原則主要有四條：,滿足輸量要求； 充分利用管路的承壓能力； 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）。,20,2020/8/11,并聯(lián)泵機(jī)組數(shù)的確定,顯然 不一定是整數(shù) ，這就是泵機(jī)組數(shù)的化整問題。,如果管線的發(fā)展趨勢是輸量增加，則應(yīng)向大化，否則向小化。一般情況下要向大化。,并聯(lián)泵的臺數(shù)主要根據(jù)輸量確定，而泵的級數(shù)（揚(yáng)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。,21,2020/8/11,串聯(lián)泵,其中：H 為管路的許用強(qiáng)度（允許承壓能力） H 為單泵的額定揚(yáng)程。,一般來說，串聯(lián)泵的應(yīng)向小化，如果向大化，則排出壓力可能超過管子的許用強(qiáng)度，是很危險(xiǎn)的。 串聯(lián)泵的額定排量根據(jù)管線任務(wù)輸量確定。,22,2020/8/11,4. 串、并聯(lián)組合形式的確定, 從經(jīng)濟(jì)方面考慮：串聯(lián)效率較高，比較經(jīng)濟(jì)。 我國并聯(lián)泵的效率一般只有70-80%，而串聯(lián)泵的效率可 達(dá)90%。串聯(lián)泵的特點(diǎn)是：揚(yáng)程低、排量大、葉輪直徑小、 流通面積大，故泵內(nèi)輪阻損失小，效率高。, 從管特性和地形方面考慮: 對于地形平坦的地區(qū)或下坡段，站間管道較長，管路特 性較陡，泵所提供的能量主要用于克服摩阻損失，大幅度 調(diào)整輸量時(shí)，串聯(lián)泵站節(jié)流損失可能會小一些。,23,2020/8/11,（一）管路的壓降計(jì)算,根據(jù)流體力學(xué)理論，輸油管道的總壓降可表示為：,其中： 為沿程摩阻； 為局部摩阻； 為計(jì)算高程差。,二、 輸油管道的壓能損失,24,2020/8/11,（二）沿程摩阻損失與水力摩阻系數(shù)的計(jì)算,計(jì)算長輸管道的摩阻損失主要是計(jì)算沿程摩阻損失 hL 。,達(dá)西公式 ：,對于一條給定的長輸管道，L和D都是已知的，輸量（或流速）也是已知的，現(xiàn)在的問題就是如何計(jì)算水力摩阻系數(shù) 。,其中：e為管壁的絕對粗糙度，D為管道內(nèi)徑。,25,2020/8/11,（三）綜合參數(shù)摩阻計(jì)算公式 -列賓宗公式,整理得,令,得到列賓宗公式：,26,2020/8/11,不同流態(tài)下得A、m、值,27,2020/8/11,（四）管路的水力坡降,定義：管道單位長度上的摩阻損失稱為水力坡降。用 i 表示：,或,等溫輸油管的干線水力坡降,水力坡降與管道長度無關(guān)，只隨流量、粘度、管徑和流態(tài)不同而不同,28,2020/8/11,（五）管路工作特性,已定管路（D , L , Z 一定）輸送某種已定粘度油品時(shí)，管路所需壓頭（即壓頭損失）和流量的關(guān)系（H-Q關(guān)系）稱為管路工作特性。,29,2020/8/11,30,2020/8/11,分析：影響管路特性曲線的因素,1、起、終點(diǎn)高差的影響 2、管徑的影響（管徑越小，曲線越陡） 3、管長度的影響（管道越長，曲線越陡） 4、運(yùn)動粘度的影響（粘度越大，曲線越陡） 5、輸量的變化對管特性無影響,31,2020/8/11,泵站與管路的工作點(diǎn)的方法有兩種: 圖解法和解析法。,三、泵站與管路的聯(lián)合工作,32,2020/8/11,1、在泵站特性曲線的最高效率區(qū)內(nèi)； 2、工作壓力必須在管道強(qiáng)度允許范圍之內(nèi) 3、工作流量要滿足輸送任務(wù)。,為保證輸油管道安全經(jīng)濟(jì)地工作， 工作點(diǎn)的要求：,33,2020/8/11,2、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）,工作特點(diǎn),每個(gè)泵站與其相應(yīng)的站間 管路各自構(gòu)成獨(dú)立的水力系統(tǒng) ；,上下站輸量可以不等 （由旁接罐調(diào)節(jié)）；,各站的進(jìn)出站壓力在短時(shí)間內(nèi)沒有直接影響；,站間輸量的求法與一個(gè)泵站的管道相同 。,34,2020/8/11, 密閉輸油方式（也叫泵到泵流程）, 工作特點(diǎn),全線為一個(gè)統(tǒng)一的水力系統(tǒng)；,輸量由全線所有泵站和全線管路總特性決定。,各站的進(jìn)、出站壓力相互影響；,全線各站流量相同；,35,2020/8/11,工藝計(jì)算解決的問題： 1、確定最優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)： 管徑、出站壓力、輸油站數(shù)目、管道的壁厚 2、確定輸油站的位置； 3、輸油工況的計(jì)算； 4、超壓保護(hù)的計(jì)算； 5、提高輸送能力的計(jì)算。,四、等溫輸油管道的工藝計(jì)算,36,2020/8/11,管道縱斷面圖：在直角坐標(biāo)上表示管道長度與沿線高程變化的圖形,橫坐標(biāo)：表示管路的實(shí)際長度，即管路的里程，常用比例為1：10 000到1：100 000。,縱坐標(biāo)：表示管路的海拔高度，即管路的高程，常用比例為1：500到1：1000。,管道的水力坡降線是管內(nèi)流體的能量壓頭（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 i 的直線,（二） 管道的水力坡降線,37,2020/8/11,i,38,2020/8/11,縱斷面圖分析：,由縱斷面圖知：,，為泵站的出站壓力；,，為x段上的摩阻損失；,為x段的高差,為a點(diǎn)液流的剩余壓能，稱動水壓力。,動水壓力:它是管路沿線任一點(diǎn)水力坡降線與縱斷面線之間的垂直距離。,在e點(diǎn)，其動水壓力為0，需要重新加壓才能使液體繼續(xù)向前輸送。,39,2020/8/11,（三）翻越點(diǎn)和計(jì)算長度,40,2020/8/11,1、翻越點(diǎn)的定義,如果使一定數(shù)量的液體通過線路上的某高點(diǎn)所需的壓頭比輸送到終點(diǎn)所需的壓頭大，且在所有高點(diǎn)中該高點(diǎn)所需的壓頭最大，那么此高點(diǎn)就稱為翻越點(diǎn)。,根據(jù)該定義有：,上式表明，輸量為 Q 的液體從翻越點(diǎn)自流到終點(diǎn)還有能量富裕。,41,2020/8/11,給出翻越點(diǎn)的另一個(gè)定義：,如果一定輸量的液體從某高點(diǎn)自流到終點(diǎn)還有 能量富裕，且在所有的高點(diǎn)中該高點(diǎn)的富裕能量最 大，則該高點(diǎn)叫做翻越點(diǎn)。,2、翻越點(diǎn)的確定,翻越點(diǎn)的確定可用圖解法和解析法(略)。,圖解法： 管路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(diǎn)相交之前首先與某交點(diǎn)F相切，則F點(diǎn)即為翻越點(diǎn)。,42,2020/8/11,由圖可知：水力坡降線不一定先與管路上的最高點(diǎn)相切，所以翻越點(diǎn)不一定是管路上的最高點(diǎn)，而是靠近線路終點(diǎn)的某個(gè)高點(diǎn)。,43,2020/8/11,3、翻越點(diǎn)后的流動狀態(tài),管道上存在翻越點(diǎn)時(shí)，翻越點(diǎn)后的管內(nèi)液流將有剩余能量。如果不采用措施利用和消耗這部分能量，翻越點(diǎn)后管內(nèi)將出現(xiàn)不滿流，管段中壓力為輸送溫度下油品的蒸氣壓。 不滿流的存在將使管路出現(xiàn)兩相流動，而且當(dāng)流速突然變化時(shí)會增大水擊壓力。對于順序輸送的管道還會增大混油。,措施 ：,（1）在翻越點(diǎn)后采用小管徑：使流速增大， 可能會產(chǎn)生靜電危害，且對清管不利;,（2）在中途或終點(diǎn)設(shè)減壓站節(jié)流 。,44,2020/8/11,4、計(jì)算長度,管路起點(diǎn)與翻越點(diǎn)之間的距離稱為管路的計(jì)算長度,管路上存在翻越點(diǎn)時(shí)，管線所需的總壓頭不能按線路起、終點(diǎn)計(jì)算，而應(yīng)按起點(diǎn)與翻越點(diǎn)計(jì)算。, 不存在翻越點(diǎn)時(shí)，管線計(jì)算長度等于管線全長。, 存在翻越點(diǎn)時(shí)，計(jì)算長度為起點(diǎn)到翻越點(diǎn)的距離，計(jì)算高差為翻越點(diǎn)高程與起點(diǎn)高程之差,45,2020/8/11,（四）泵站數(shù)的確定,原則是：,該壓頭要充分利用管路的強(qiáng)度，并使泵在高效區(qū)工作。,將計(jì)算輸量為Q 的油品從起點(diǎn)輸送到終點(diǎn)，所需壓頭為：,式中：L為計(jì)算長度，Z為計(jì)算高程差。,首先選擇泵的型號和串并聯(lián)泵機(jī)組數(shù)，確定泵站特性，,46,2020/8/11,設(shè)全線站特性相同，計(jì)算輸量下的揚(yáng)程為 Hc ，則全線所需泵站數(shù)為：,其中 hc 為站內(nèi)損失。,一般來說按照上式計(jì)算的n 不是整數(shù)，還應(yīng)把計(jì)算得到的n 值化整。,（1） n 化為較大整數(shù) （ 2）n 化為較小整數(shù),1、n 化為較大整數(shù),對應(yīng)于計(jì)算值 n 的工作點(diǎn)流量為 Q0(即計(jì)算輸量），當(dāng) n 化為較大整數(shù)時(shí)，工作點(diǎn)流量為 Qb， 顯然 Qb Q0 ，這時(shí)管道的輸送能力大于計(jì)算輸量，泵站投資增加。 如果想按計(jì)算輸量（即規(guī)定輸送能力）工作，可以采取更換小直徑葉輪、開小泵（串聯(lián)泵）、拆級（并聯(lián)泵）或大小輸量交替運(yùn)行等措施。一般來說，計(jì)算的 n 值接近于較大整數(shù)或希望管道具有一定輸送能力裕量時(shí)，將 n 化為較大整數(shù)。,2020/8/11,47,2、n 化為較小整數(shù),當(dāng)計(jì)算的n值接近于較小整數(shù)且輸送能力降低不大時(shí)，將n值化為較小整數(shù)。此時(shí)，流量減小，泵機(jī)組的原動機(jī)功率也相應(yīng)減小，不會造成過載，但要注意使泵機(jī)組在高效區(qū)內(nèi)工作。,如果必須滿足規(guī)定的輸送能力，可以采用兩種措施：,(1) 在管道上設(shè)置副管（等徑）或變徑管,(2) 提高每座泵站的揚(yáng)程,2020/8/11,48,49,2020/8/11,（五）泵站的布置,確定泵站位置的步驟是：,先在室內(nèi)，用作圖法，在線路縱斷面圖上，初步確定站址或可能的布置區(qū);,進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查，與當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)方面協(xié)商后，最后決定站址;,進(jìn)行水力核算，站址適當(dāng)調(diào)整。,布站作圖法,根據(jù)化整后的泵站數(shù)和管路實(shí)際情況，重新計(jì)算管道系統(tǒng)的工作點(diǎn)、水力坡降和每個(gè)泵站在工作點(diǎn)輸量下的揚(yáng)程：,50,2020/8/11,泵站站址的確定方法： 無副管或變徑管時(shí)的布站作圖法,（1）按縱橫坐標(biāo)比例畫縱斷面圖； （2）由泵站的出站揚(yáng)程確定a點(diǎn)； （3）由a 點(diǎn)做水力坡降線交于地形圖上b點(diǎn)； （4）考慮泵的吸入和泵站出口超壓，確定泵站的可能布置區(qū)； （5）確定第二泵站的b 點(diǎn)，做水力坡降線，確定下一泵站的可能布置區(qū)。, 無副管或變徑管時(shí)的布站作圖法,a,Hd1,Hc-hc,b1”,b,b,b1,b”,a,由首站位置a點(diǎn)向上作垂線 aa, 使aa 按縱斷面圖縱向比例所取長度等于首站的出站壓頭，aa=Hd1=Hs1+Hc-hc，自a 點(diǎn)向右作水力坡降線，與縱斷面線交于b點(diǎn)。如果輸油管道為旁接油罐流程，b點(diǎn)即為第二泵站的位置。在該點(diǎn)處，動水壓力為零。用同樣的方法可求出第三泵站位置。,如果管道為密閉輸送，由于密閉輸送所使用的輸油主泵要求有一定的進(jìn)泵壓頭，因此第二站的位置不能定在b點(diǎn)，而應(yīng)向左移動，以保留必要的剩余壓頭。,一般來說，輸油泵有一個(gè)進(jìn)口壓力范圍限制HsminHsHsmax,也就是有一個(gè)布站范圍，稱為泵站的可能布置區(qū)，如圖中陰影部分所示。bb” 即為泵站的可能布置區(qū)，一般取Hs =3080 m液柱。泵站可布置在 b1 點(diǎn)。,從b1點(diǎn)向上作垂線 b1b1” ，取 b1b1”=Hc-hc 由b1” 向右作水力坡降線，同樣的方法可確定第三站及以后各站的位置。由圖可知，不論第二站布置于何處，均不影響第三站的位置。,b1,51,2020/8/11,52,2020/8/11,目前我國所產(chǎn)原油大多為：含蠟原油和稠油。,第三節(jié) 熱油輸送管道的工藝計(jì)算,含蠟原油的特點(diǎn)是含蠟量高、凝固點(diǎn)高、低溫下粘度高、高溫下粘度低；稠油的特點(diǎn)是凝固點(diǎn)很低，通常低于0，但粘度很大。,凝固點(diǎn)：指在規(guī)定條件下(熱力和剪切條件)所測得的 油樣不流動的最高溫度。 傾 點(diǎn)：指在規(guī)定條件下測得的油樣剛開始流動的最 低溫度。,實(shí)際上，凝點(diǎn)是通過降溫測量，而傾點(diǎn)是通過升溫測量。對于同一種原油，傾點(diǎn)一般比凝固點(diǎn)低23。,53,2020/8/11,（一）加熱輸送的特點(diǎn),熱油管道是指那些在輸送過程中沿線油溫高于地溫的輸油管道。熱油管道沿線的油溫不僅高于地溫而且還高于原油的凝點(diǎn)。,與等溫管道相比，熱油管道的特點(diǎn)是：,沿程的能量損失包括散熱損失和摩阻損失兩部分；,散熱損失和摩阻損失互相聯(lián)系，且散熱損失起主導(dǎo)作用；,沿程油溫不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常數(shù)，Iconst 。一個(gè)加熱站間，距加熱站越遠(yuǎn)，油溫越低，粘度越大 ，水力坡降越大。,一、熱油管道的溫降計(jì)算,54,2020/8/11,或：,上式即為軸向溫降基本公式 ，也就是著名的蘇霍夫公式。,根據(jù)進(jìn)入加熱站間距LR，可求得下一站的進(jìn)站油溫為：,設(shè)有一條熱油管道 ，管外徑為 D ，周圍介質(zhì)溫度為 T0 , 總傳熱系數(shù)為 K ，輸量為 G ，油品的比熱為 C ，出站油溫為 TR ，加熱站間距為 LR，則L處的油溫TL為：,（二）熱油管道沿程溫降計(jì)算,1、軸向溫降基本公式（未考慮摩擦熱）,55,2020/8/11,由圖可知：,溫降曲線為一指數(shù)曲線，漸近線為 T=T0；,在兩個(gè)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(jìn)，溫降變慢，曲線變平。因此，隨出站溫度的提高，下一站的進(jìn)站油溫 TZ 變化較小。一般如果 TR 提高10，終點(diǎn)油溫 TZ 只升高23 。因此為了減少熱損失，出站油溫不宜過高。,56,2020/8/11,2、溫度參數(shù)的確定,加熱站出站油溫的選擇,加熱溫度一般不超過100。如原油加熱后進(jìn)泵，則其加熱溫度不應(yīng)高于初餾點(diǎn)，以免影響泵的吸入。 重油管道的加熱溫度常較高，管外常敷設(shè)保溫層。（確定出站溫度時(shí)，還必須考慮由于運(yùn)行和安裝溫度的溫差而使管路遭受的溫度應(yīng)力是否在強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)，以及防腐保溫層的耐熱能力是否適應(yīng)等。） 含蠟原油加熱溫度不宜過高。（高溫時(shí)提高溫度對摩阻的影響很小，而熱損失卻顯著增大，故加熱溫度不宜過高。）,57,2020/8/11,加熱站進(jìn)站油溫的選擇,加熱站進(jìn)站油溫首先考慮油品的性質(zhì)（主要是凝固點(diǎn)），必須滿足管道的停輸溫降和再啟動的要求，但主要取決于經(jīng)濟(jì)比較，故其經(jīng)濟(jì)進(jìn)站溫度常略高于凝點(diǎn)。,周圍介質(zhì)溫度T0的確定,對于架空管道，T0 就是周圍大氣的溫度；,對于埋地管道，T0 則取管道埋深處的土壤自然溫度。,設(shè)計(jì)熱輸管道時(shí)，T0一般取管道埋深處的最低月平均地溫，運(yùn)行時(shí)按當(dāng)時(shí)的實(shí)際地溫進(jìn)行校核。,58,2020/8/11,3、軸向溫降公式的應(yīng)用,設(shè)計(jì)時(shí)確定加熱站間距(加熱站數(shù)),設(shè)計(jì)時(shí)L、D、G、K、C、T0已定，按上述原則選定 TR 和 TZ ，則加熱站間距為：,設(shè)計(jì)的加熱站間距為:,，因此還要反算TR,59,2020/8/11, 運(yùn)行中計(jì)算沿程溫降，特別是計(jì)算為保持要求的終點(diǎn)溫度 TZ 所必須的加熱站出口溫度 TR 。,校核站間允許的最小輸量Gmin。,當(dāng) 及站間其它熱力參數(shù)即T , D , K, LR 一定時(shí)，對應(yīng)于TRmax、Tzmin的輸量即為該熱力條件下允許的最小輸量：,60,2020/8/11, 運(yùn)行中反算總傳熱系數(shù) K 值,由于溫降公式是按照穩(wěn)定工況導(dǎo)出的，因此反算K值時(shí)，應(yīng)取水力和熱力參數(shù)比較穩(wěn)定情況下的數(shù)據(jù)。如果輸量波動較大，油溫不穩(wěn)定或有自然現(xiàn)象影響(如冷空氣前后,大雨前后等)，管線的傳熱相當(dāng)不穩(wěn)定，按穩(wěn)定傳熱公式反算出來的K值誤差較大。,通過K值的變化,了解沿線散熱及結(jié)蠟情況,幫助指導(dǎo)生產(chǎn)。若K，如果此時(shí)Q，H，則說明管壁結(jié)蠟可能較嚴(yán)重，應(yīng)采取清蠟措施；若K，則可能是地下水位上升，或管道覆土被破壞、保溫層進(jìn)水等。,61,2020/8/11,（一）熱油管道摩阻計(jì)算的特點(diǎn),熱油管道的摩阻計(jì)算與等溫管路不同的特點(diǎn)在于：,1、沿程水力坡降不是常數(shù)。,T、 i，水力坡降線是一條斜率不斷增大的曲線。,2、應(yīng)按一個(gè)加熱站間距計(jì)算摩阻。,在加熱站進(jìn)出口處油溫發(fā)生突變，粘度也發(fā)生突變，從而水力坡降也發(fā)生突變，只有在兩個(gè)加熱站之間的管路上，水力坡降i的變化才是連續(xù)的。,二、熱油管道的摩阻計(jì)算,62,2020/8/11,（二）確定泵站數(shù)、布站,熱油管路泵站數(shù)的確定不同于等溫管的特點(diǎn)：,泵站數(shù)不僅取決于管徑和泵站的工作壓力，還取決于熱 力條件。即必須在熱力條件已定的基礎(chǔ)上計(jì)算全線摩阻損 失以確定泵站數(shù)。,熱油管道的泵站布置不同于等溫管道。其特點(diǎn)是：,1. 加熱站間管道的水力坡降是一條斜率不斷增大的曲線。,2. 在加熱站處，由于進(jìn)、出站油溫突變，水力坡降線的斜率也會突變，而在加熱站之間，水力坡降線斜率逐漸變化，如下圖所示。,63,2020/8/11,投產(chǎn)程序一般包括：,各站單體及整體冷熱水試運(yùn)。,沖洗清掃站間管路。,預(yù)熱管路：一般采用熱水預(yù)熱。,通油投產(chǎn)，管線預(yù)熱達(dá)到要求并全面檢查合格后便可投油。,熱油管路的啟動方法,1. 冷管直接啟動,3. 加稀釋劑或降粘劑啟動,2. 預(yù)熱啟動,五、熱油管道的啟動投產(chǎn),64,2020/8/11,（1）事故停輸；,停輸分類：,（2）計(jì)劃停輸。,停輸后，溫度降低、粘度增大，管道的再啟動壓力增大。 管道的允許停輸時(shí)間與許多因素有關(guān)，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。,六、熱油管道的停輸溫降及再啟動,65,2020/8/11,順序輸送，也稱為交替輸送 ，在同一條管道內(nèi)，按一定批量和次序，連續(xù)地輸送不同種類油品的輸送方法。,順序輸送的應(yīng)用范圍：,1輸送性質(zhì)相近的成品油。如汽、煤、柴及各種重油、農(nóng)用柴油和燃料油等。,2輸送性質(zhì)不同的原油。,第四節(jié) 順序輸送,66,2020/8/11,1、產(chǎn)生混油,在兩種油品的交界面處會產(chǎn)生混油，形成兩種油品的混油段。為了減少混油，輸油順序的安排一般要考慮： 使性質(zhì)相近的兩種油品相鄰。如：汽煤柴煤汽煤柴； 油品互相不產(chǎn)生有害影響 。,一、順序輸送工藝的特點(diǎn),67,2020/8/11,2、混油段需要切割處理,混油分為混油頭、混油尾和混油段。 一般把混油頭切入前行油品罐中，混油尾切入后行油品罐中，把中間的混油段切入專門的混油罐中。 有時(shí)可以把混油分兩段切割，分別切入兩種純油罐中，與兩種純凈油品調(diào)和后出售。,68,2020/8/11,3、管線各站需要的罐容大、數(shù)量多 成品油管道分支多、出口多； 調(diào)節(jié)供油、輸油、用油之間的不平衡 ； 首末站、分輸站、注入站等收發(fā)作業(yè)； 末站需考慮油品調(diào)和、混油的儲存與處理等。,4、需要較高的自控水平和可靠的檢測儀表。 油品物性不同，分輸或 注入后，流量變化；注油和卸油受市場變化，運(yùn)行難度大，需要較高自控水平和檢測儀表，確保安全平穩(wěn)。,69,2020/8/11,5、批量和循環(huán)次數(shù)需要優(yōu)化,批量：順序輸送管道，一次輸送某種油品的量,循環(huán)周期：由不同的幾種批量油品組成的一個(gè)循環(huán)，完成一個(gè)循環(huán)所需要的時(shí)間。,循環(huán)次數(shù)：一年內(nèi)完成的循環(huán)周期數(shù),最優(yōu)的循環(huán)次數(shù)：對于一條順序輸送的管道，對應(yīng)綜合費(fèi)用最低的循環(huán)次數(shù)。,70,2020/8/11,混油類型,二、順序輸送中的混油及檢測方法,初始混油：在輸油首站或中間輸入點(diǎn)，兩種油品交替時(shí)的流程切換將產(chǎn)生一定量的混油。 過站混油：混油通過中間泵站或分輸站時(shí)，由于站內(nèi)管道的存油、站內(nèi)管閥件的擾動以及泵的剪切等影響，混油增加。,71,2020/8/11,二、順序輸送中的混油及檢測方法,72,2020/8/11,混油濃度檢測方法：物性指標(biāo)檢測、外加標(biāo)記物檢測,1、按密度變化確定混油濃度,73,2020/8/11,2、以超聲波測量混油濃度,聲波在不同油品中的傳播速度各不相同。超聲波檢測儀就是利用這一原理，連續(xù)測量并記錄超聲波通過輸油管時(shí)的速度，來區(qū)分管內(nèi)油流的品種和混油濃度。,74,2020/8/11,3、光學(xué)法檢測混油濃度,根據(jù)混合油品的透明度或折光率隨濃度組成不同而變化的特性，可利用折光儀測定濃度。 也可以在后一種油品開始進(jìn)入管路時(shí)加一部分顏色，用比色法測定濃度。此種方法精確度較差。,75,2020/8/11,4、利用示蹤原子檢測混油濃度,在管路起點(diǎn)把含有放射性同位素的溶液加在兩種油品的分界面處，放射性同位素隨著油品的混合而擴(kuò)散。在各檢測點(diǎn)利用專門的儀表測量放射性同位素的放射強(qiáng)度。即可得知混油濃度的分布情況。,76,2020/8/11,1、影響混油的因素 主要因素是流態(tài)的影響，另外還有： 初始混油的影響 粘度和密度的差異 停輸 流速變化 副管,二、減少混油的措施,77,2020/8/11,2、減少混油的一般技術(shù)措施,切換油罐和管路，閥門應(yīng)采用快速控制的電動或液動閥門； 確定輸送次序時(shí)，應(yīng)把性質(zhì)相近的、相互允許混入的濃度較大的兩種油品互相接觸； 兩種油品交替時(shí)，不允許停輸； 兩種油品交替時(shí)，應(yīng)使流態(tài)保持紊流，使雷諾數(shù)不小于104，流速大時(shí)，相對混油體積要?。?順序輸送管道盡量不用副管和變徑管； 順序輸送管道應(yīng)以“泵到泵”的密閉輸送方式運(yùn)轉(zhuǎn)； 工藝流程盡可能簡單； 將“混油頭”和“混油尾”收入大容量的純油罐中，以減少混油量。,78,2020/8/11,采用隔油措施減少混油 -機(jī)械隔離器和液體隔離塞 在兩種油品間放入隔離球(塞)，以避免油品的接觸，把混油量減少到最低限度，是減少混油損失的重要措施。 在兩種油品之間放入緩沖液體，稱為緩沖液?？梢宰鳛楦綦x液的是某一種油品或已形成的混油。它與兩端接觸的油品所形成的混油易于處理(或易于切割)。,2、混油處理裝置,成品油順序輸送管道末站必須建混油罐，以用于儲存混油。 混油處理的方法包括：重新加工、降級使用、按照一定比例回?fù)降郊儍粲推分小?若末站距離煉廠較遠(yuǎn)，末站可設(shè)置一套混油處理裝置，一般是采用簡單的常壓蒸餾工藝。 混油處理裝置年設(shè)計(jì)處理量的確定取決于需處理的混油量及裝置建設(shè)和運(yùn)行的綜合費(fèi)用。,2020/8/11,79,80,2020/8/11,一、輸油站的基本組成,輸油站（泵站、加熱站）任務(wù)：給油流提供能量（壓能及熱能），或進(jìn)行收油和轉(zhuǎn)油操作。輸油站包括： 首站 中間站 末站 分區(qū)：輸油站包括生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)兩部分，生產(chǎn)區(qū)又分為主要作業(yè)區(qū)和輔助作業(yè)區(qū)。,第五節(jié) 輸油站,81,2020/8/11,主要作業(yè)區(qū),輸油泵房：全站核心 加熱系統(tǒng)：直接加熱或間接加熱 閥組間 清管器收發(fā)裝置 油罐區(qū) 計(jì)量間 站控室 油品處理設(shè)施：熱處理、加添加劑、混油處理,82,2020/8/11,輔助作業(yè)區(qū),供電系統(tǒng) 供、排水系統(tǒng) 供熱系統(tǒng) 通信系統(tǒng) 消防設(shè)施及消防管網(wǎng) 機(jī)修間、化驗(yàn)室、車庫、材料庫 辦公室,83,2020/8/11,長距離輸油管道可選用的輸油泵類型有離心泵或螺桿泵； 離心泵具有排量大、揚(yáng)程高、效率高、流量調(diào)節(jié)方便、能串聯(lián)工作、運(yùn)行平穩(wěn)、構(gòu)造簡單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用。 螺桿泵不能串聯(lián)工作、構(gòu)造復(fù)雜、維修不便，不適合密閉輸送，效率受油品粘度影響較小，適合輸送流量小的需要高壓頭的高粘油品輸送。,1、輸油泵,二、輸油泵與原動機(jī),離心泵按照用途可以分為：給油泵和輸油泵； 離心泵的操作方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種，主要根據(jù)工藝計(jì)算的結(jié)果來選擇。 串聯(lián)用泵具有排量大、揚(yáng)程低、效率高的特點(diǎn)。當(dāng)站間高差不大時(shí)，泵的揚(yáng)程主要用于沿程摩阻損失，選用串聯(lián)較多。 站間高差很大，泵的壓頭主要用于克服高差，而高差靜壓頭不隨流量變化，選用并聯(lián)泵更好。 無論是串聯(lián)用泵還是并聯(lián)用泵，型號不一定采用相同型號的，增加調(diào)節(jié)的靈活性。,2020/8/11,84,85,2020/8/11,2、原動機(jī), 電動機(jī), 柴油機(jī), 燃?xì)廨啓C(jī),輸油泵的原動機(jī)應(yīng)根據(jù)泵的性能參數(shù)、原動機(jī)的特點(diǎn)、能源供應(yīng)情況、管道自控及調(diào)節(jié)方式等因素決定。分為 ：,86,2020/8/11,直接加熱：在加熱爐中直接加熱油流； 間接加熱：使熱媒通過加熱爐提高溫度后，進(jìn)入換熱器中加熱原油。 熱媒：化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、高溫時(shí)蒸汽壓低 、不存在結(jié)焦可能、對金屬沒有腐蝕性、粘度小、低溫時(shí)也可以泵送。,按油流是否通過加熱爐爐管，分為直接加熱與間接加熱兩種方式。,三、加熱系統(tǒng),87,2020/8/11,2、加熱流程,加熱的方式有： 加熱爐直接加熱原油； 以某種中間熱載體為熱媒先在加熱爐中加熱熱媒，然后熱媒在換熱器中加熱原油； 用蒸氣在換熱器中加熱原油； 利用動力裝置的余熱(如燃?xì)廨啓C(jī)的廢氣)加熱原油。 根據(jù)輸油主泵與加熱爐的相對位置流程分為先爐后泵和先泵后爐,88,2020/8/11,原油按流動性質(zhì)分：輕質(zhì)低凝低粘原油 易凝原油 高粘重質(zhì)原油 易凝原油是含蠟較高的原油-含蠟原油 高粘重質(zhì)原油是密度較大、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量較高的原油-稠油 流動性差 加熱輸送是最常見的輸送工藝,第六節(jié) 易凝高粘原油輸送工藝,89,2020/8/11,一、含蠟原油添加降凝劑輸送 原理 通過共晶和吸附作用，改變蠟晶形態(tài)，使其不易聯(lián)結(jié)形成結(jié)構(gòu)，或削弱已經(jīng)形成結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，從而改善原油流動性（降凝降粘）。,2. 應(yīng)用 60年代開始用于原油管道輸送；我國70年代開始研究；降凝劑的開發(fā)、加劑改性輸送工藝處于國際領(lǐng)先地位； 魯寧輸油管道：我國距離最長、口徑最大、輸量最大、泵站最多、運(yùn)行模式最復(fù)雜。,90,2020/8/11,3. 影響降凝劑改性效果的主要因素 原油的組成及降凝劑與原油的配伍性； 含蠟量、蠟分子的碳數(shù)分布、膠質(zhì)的成分等 降凝劑添加量； 改性處理溫度； 剪切作用（不利因素）；,91,2020/8/11,二、含蠟原油熱處理輸送 1. 原理 將原油加熱至某一溫度，蠟晶溶解，在一定降溫速率和剪切條件下降溫，以改善蠟晶的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，從而改變原油的流動性。（與加劑類似）,2. 我國的熱處理輸送 首站加熱到最優(yōu)熱處理溫度，經(jīng)過冷、熱油換熱后，熱油在一定溫度下進(jìn)入管道，在輸送過程中自熱降溫（簡易熱處理）,需要溫度高，改性效果不如加劑輸送，很少單獨(dú)使用,92,2020/8/11,三、稠油降粘減阻輸送工藝,1. 摻輕質(zhì)油稀釋輸送 稀釋劑：輕質(zhì)原油、餾分油、天然氣凝析液 我國稠油油田采用附近的含蠟原油稀釋。 一般同時(shí)采用加熱輸送。,2. 乳化降粘輸送 使原油以很小的液滴分散于表面活性劑溶液中，形成油為分散相、水為連續(xù)相的水包油乳狀液，達(dá)到降低輸送摩阻。 增加乳化劑制備、水處理費(fèi)用。,93,2020/8/11,3. 低粘液環(huán)輸送 在管壁附近形成穩(wěn)定的液環(huán)，把重質(zhì)原油與管壁分開起到減租的作用。 4. 稠油降粘劑輸送 5. 稠油改質(zhì)輸送 通過脫蠟、脫瀝青、熱裂解、等方法改變原油的化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)，從而改善流動性。 6. 氣飽和輸送 油田在較高壓力下進(jìn)行油氣分離，使一部分氣體溶解于原油中，從而降低原油粘度，減小管輸摩阻。,94,2020/8/11,四、含蠟原油其他降凝降粘處理方法 輕油稀釋：降粘效果好，降凝效果一般 剪切處理：不適合長距離管道輸送 磁處理：防蠟防垢效果突出，降凝一般，尚未推廣應(yīng)用 以上為改性處理方式。 以下兩種為原油改質(zhì)：改變原油的組成和分子結(jié)構(gòu) 脫蠟 裂解,