《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 原油管道輸送技術(shù)原油管道輸送技術(shù) 中國石油大學(xué)（華東）儲運(yùn)工程中國石油大學(xué)（華東）儲運(yùn)工程系系2009年年5月月20日日安家榮安家榮主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、輸油管道概況一、輸油管道概況二、輸油泵站的工作特性二、輸油泵站的工作特性三、輸油管道的壓降計算三、輸油管道的壓降計算四、原油管道的溫降計算四、原油管道的溫降計算五、輸油管道運(yùn)行工況分析與調(diào)節(jié)五、輸油管道運(yùn)行工況分析與調(diào)節(jié)六、熱油管道的日常運(yùn)行管理六、熱油管道的日常運(yùn)行管理七、含蠟原油管道的石蠟沉積七、含蠟原油管道的石蠟沉積八、提高輸油系統(tǒng)效率的途徑八、提高輸油系統(tǒng)效率的途徑管管道道是是石石油油生生產(chǎn)過程程中中的的重重要要環(huán)節(jié)，是是石石油油工工業(yè)的的動脈脈。在在石石油油的的生生產(chǎn)過程程中中，自自始始至至終都都離離不不開開管管道道。我我們可可以以把把石石油油的的生生產(chǎn)過程程簡單的表示的表示為：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、輸油管道概況長輸管道是長距離輸油管道的簡稱，它是指長輸管道是長距離輸油管道的簡稱，它是指流量大，管徑流量大，管徑大，運(yùn)距長的自成體系的管道系統(tǒng)大，運(yùn)距長的自成體系的管道系統(tǒng)?？珊唵蔚乇硎緸?。可簡單地表示為：首站首站收收油油計計量量加加壓壓加加熱熱中間站中間站收收油油加加壓壓加加熱熱末站末站收收油油計計量量發(fā)發(fā)油油長長輸輸管管道道總總是是由由輸輸油油站站和和線線路路組組成成。首首站站、末末站站和和中中間間站站統(tǒng)統(tǒng)稱為輸油站。稱為輸油站。對于原油管道，首站一般在油田，末站一般為煉廠和港口。對于原油管道，首站一般在油田，末站一般為煉廠和港口。為為了了保保證證管管道道的的連連續(xù)續(xù)運(yùn)運(yùn)行行，首首末末站站一一般般建建有有較較大大的的庫庫容容，而而中中間間站站一一般般只只設(shè)設(shè)一一座座旁旁接接油油罐罐或或事事故故罐罐，用用以以調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)流流量量的的不不平衡（旁接油罐流程）或事故泄壓（密閉流程）。平衡（旁接油罐流程）或事故泄壓（密閉流程）。輸輸油油管管道道一一般般由由離離心心泵泵提提供供壓壓能能，電電動動機(jī)機(jī)為為原原動動機(jī)機(jī)。對對于于加加熱熱輸輸送送的的管管道道，由由于于沿沿程程散散熱熱，為為了了保保持持油油品品的的溫溫度度，沿沿線線還要設(shè)加熱站，所用燃料一般為所輸原油或渣油。還要設(shè)加熱站，所用燃料一般為所輸原油或渣油。為了了保保證管管道道的的正正常常運(yùn)運(yùn)行行，全全線設(shè)有有有有效效的的通通訊系系統(tǒng)，以以調(diào)度度、指指揮生生產(chǎn)。通通訊線路路是是長輸管管道道的的生生命命線，主主要要的的通通訊方方式式有有：有有線電話、微微波波通通訊、衛(wèi)星星通通訊、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通通訊、無無線電通通訊。通通訊方方式式的的選擇主主要要根根據(jù)據(jù)管管線所所處地地區(qū)區(qū)的的環(huán)境境和和管管線的的具具體體情情況況確確定定，一一般般多多采采用用微微波波通通信信系系統(tǒng)。對于于多多霧山山區(qū)區(qū)，可可采采用用網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通通訊為主主，衛(wèi)星星通通訊為輔的的通通訊系系統(tǒng)，以以確確保通保通訊的安全和的安全和暢通。通。之之所所以以說說通通訊訊線線路路是是長長輸輸管管道道的的生生命命線線，是是因因?yàn)闉槿缛绻ㄍㄓ嵱嵪迪到y(tǒng)不暢通就會給管道造成重大安全事故。統(tǒng)不暢通就會給管道造成重大安全事故。1 1、輸油管道發(fā)展概況、輸油管道發(fā)展概況管管道道工工業(yè)業(yè)有有著著悠悠久久的的歷歷史史。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，在在四四川川的的自自貢貢地地區(qū)區(qū)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，隨隨后后又又用用于于輸輸送送天天然然氣氣。現(xiàn)現(xiàn)代代油油氣氣管管道道始始于于19世世紀(jì)紀(jì)中中葉葉，1859年年，在在美美國國賓賓夕夕法法尼尼亞亞州州的的泰泰特特斯斯維維爾爾油油田田打打出出了了第第一一口口工工業(yè)業(yè)油油井井，所所生生產(chǎn)產(chǎn)的的原原油油起起初初用用馬馬車?yán)\(yùn)，導(dǎo)致了嚴(yán)重的交通擁擠。車?yán)\(yùn)，導(dǎo)致了嚴(yán)重的交通擁擠。1886年年，美美國國又又鋪鋪設(shè)設(shè)了了一一條條口口徑徑為為200mm，長長為為139km的的輸輸油管道。油管道。美美國國在在1879年年建建成成了了泰泰德德瓦瓦特特輸輸油油管管道道(TideWaterPipeline)，被被稱稱為為全全世世界界第第一一條條長長距距離離輸輸油油管管。該該管管道道從從柯柯里里亞亞爾爾通通往往威威廉廉港港，管管道道直直徑徑152mm，全全長長174km，年年輸輸量量50104。1865年，在該油田建造了第一條用于輸送原油的管道，管年，在該油田建造了第一條用于輸送原油的管道，管道直徑為道直徑為50mm，長約，長約8km，輸量，輸量127m3/d，用往復(fù)泵驅(qū)動，用往復(fù)泵驅(qū)動,每桶油的運(yùn)價由馬車運(yùn)輸時的每桶油的運(yùn)價由馬車運(yùn)輸時的2.55美元降至美元降至1美元美元。1920年年前前，管管道道均均采采用用絲絲扣扣連連接接，因因此此管管徑徑較較小小。1920年年，在在管管道道鋪鋪設(shè)設(shè)中中開開始始采采用用氣氣焊焊，隨隨后后又又被被電電焊焊所所取取代代。金金屬屬焊焊接接工工藝藝的的發(fā)發(fā)展展和和完完善善促促進(jìn)進(jìn)了了大大口口徑徑、長長距距離離管管道道的的發(fā)發(fā)展展，同同時時也也促促進(jìn)進(jìn)了了新新管管材材的的使使用用。但但真真正正具具有有現(xiàn)現(xiàn)代代規(guī)規(guī)模模的的長長輸輸管管道道始始于于第第二二次次世世界界大大戰(zhàn)戰(zhàn)。當(dāng)當(dāng)時時由由于于戰(zhàn)戰(zhàn)爭爭的的需需要要，美美國國急急需需將將西西南南部部油油田田生生產(chǎn)產(chǎn)的的油油運(yùn)運(yùn)往往東東海海岸岸，但但由由于于戰(zhàn)戰(zhàn)爭爭，海海上上運(yùn)運(yùn)輸輸常常常常被被封封鎖鎖而而中中斷斷，這這就就促促使使美美國國鋪鋪設(shè)設(shè)了了兩兩條條輸輸油油管管道道。一一條條是是原原油油管管道道，叫叫“BigInch”，管管徑徑610mm，全全長長2016km，日日輸輸油油能能力力47700m3，投投資資近近1億億美美元元，由由德德克克薩薩斯斯到到賓賓夕夕法法尼尼亞亞。另另一一條條為為成成品品油油管管道道，叫叫“Little Big Inch”，管管徑徑500mm，全全長長2640km，日日輸輸能能力力為為37360m3，政政府府投投資資7500萬萬美美元元。其其中中原原油油管管道道于于1943年年建建造造投投產(chǎn)產(chǎn)，成成品品油油管管道道1944年投產(chǎn)運(yùn)行。年投產(chǎn)運(yùn)行。從從20世世紀(jì)紀(jì)60年年代代起起，輸輸油油管管道道向向大大口口徑徑、長長距距離離的的方方向向發(fā)發(fā)展展，并出現(xiàn)許多跨國管線。較著名的有：并出現(xiàn)許多跨國管線。較著名的有：1964年年，原原蘇蘇聯(lián)聯(lián)建建成成了了蘇蘇聯(lián)聯(lián)東東歐歐的的“友友誼誼”輸輸油油管管道道，口口徑為徑為1020mm,長為長為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，在在原原蘇蘇聯(lián)聯(lián)境境內(nèi)內(nèi)與與第第一一條條管管線線平平行行，口口徑徑為為1220mm，長長為為4412km，經(jīng)經(jīng)波波蘭蘭至至東德。兩條管線的輸量約為東德。兩條管線的輸量約為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圈圈的的橫橫貫貫阿阿拉拉斯斯加加管管道道，口口徑徑為為1220mm，全全長長為為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)。年年輸輸量量約約為為1.2億億m3，不不設(shè)設(shè)加加熱熱站站，流流速速達(dá)達(dá)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，管徑管徑762mm，總長，總長2731km，年輸油能力約為，年輸油能力約為1600萬噸。萬噸。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 道道 系系 統(tǒng)統(tǒng)。干干 線線 口口 徑徑 為為 750、800、900、1000mm，總總長長為為8413km，輸輸油油能能力力為為1.4億億噸噸/年年，采采用用順順序輸送，輸送的油品種類多達(dá)序輸送，輸送的油品種類多達(dá)100多種。多種。2、長輸管道的發(fā)展趨勢、長輸管道的發(fā)展趨勢1、建設(shè)高壓力、大口徑的大型輸油管道、建設(shè)高壓力、大口徑的大型輸油管道；2、采用高強(qiáng)度、高韌性、可焊性良好的管材、采用高強(qiáng)度、高韌性、可焊性良好的管材；4、采用先進(jìn)的輸油工藝和技術(shù)、采用先進(jìn)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(jī)自控、遙控技術(shù)；采用計算機(jī)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。3、管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)、管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)(1)長距離輸油管道分類長距離輸油管道分類原原油油管管道道(crudeoiltrunkline)：特特點(diǎn)點(diǎn)是是輸輸量量大大，運(yùn)運(yùn)距距長長，管管徑徑大大，分分輸輸點(diǎn)點(diǎn)少少。起起點(diǎn)點(diǎn)一一般般為為油油田田，終終點(diǎn)點(diǎn)一一般般是煉廠或港口。是煉廠或港口。成成品品油油管管道道(productspipeline)：特特點(diǎn)點(diǎn)是是所所輸輸油油品品品品種種多多，批批量量多多，分分油油點(diǎn)點(diǎn)多多，采采用用順順序序輸輸送送。起起點(diǎn)點(diǎn)一一般般為為煉廠，終點(diǎn)一般為消費(fèi)地區(qū)的儲油庫和分配油庫。煉廠，終點(diǎn)一般為消費(fèi)地區(qū)的儲油庫和分配油庫。(2)管輸?shù)奶攸c(diǎn)管輸?shù)奶攸c(diǎn)下下表表是是美美國國19751980年年各各年年原原油油和和成成品品油油運(yùn)運(yùn)輸輸中中各各種種運(yùn)輸工具所占的比例：運(yùn)輸工具所占的比例：年年管道管道水運(yùn)水運(yùn)公路公路鐵路鐵路總運(yùn)量總運(yùn)量(億噸億噸)197548.0222.0628.421.5018.32197648.0221.8628.751.3719.45197747.9521.7228.941.3920.56197846.2423.6828.881.2021.24197946.6623.4528.681.2120.96198046.2125.5727.041.1819.92由由上上表表看看出出，管管道道運(yùn)運(yùn)輸輸是是原原油油和和成成品品油油的的主主要要運(yùn)運(yùn)輸輸方方式式。我我國國已已把把管管道道、鐵鐵路路、水水路路、公公路路和和空空運(yùn)運(yùn)并并列列為為5種種主主要要的的運(yùn)輸方式。運(yùn)輸方式。管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)：管道運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)：運(yùn)量大，固定資產(chǎn)投資?。ㄅc鐵路相比）運(yùn)量大，固定資產(chǎn)投資?。ㄅc鐵路相比）。管道運(yùn)輸適于大量、單向、定點(diǎn)的運(yùn)輸，不如鐵路、公管道運(yùn)輸適于大量、單向、定點(diǎn)的運(yùn)輸，不如鐵路、公路運(yùn)輸靈活。路運(yùn)輸靈活。占地少，受地形限制小。占地少，受地形限制小。運(yùn)價低，耗能少。運(yùn)價低，耗能少。便于管理，易于實(shí)現(xiàn)集中控制，勞動生產(chǎn)率高。便于管理，易于實(shí)現(xiàn)集中控制，勞動生產(chǎn)率高。受外界限制少，可長期穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，對環(huán)境受外界限制少，可長期穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行，對環(huán)境的污染小。的污染小。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、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。長距離輸油運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，在長輸管道上得到廣泛應(yīng)用。長距離輸油管道均采用離心泵，很少使用其他類型的泵。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：(1)(1)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；(2)(2)單級（低壓）泵單級（低壓）泵:排量大，揚(yáng)程低，又稱為串聯(lián)泵。排量大，揚(yáng)程低，又稱為串聯(lián)泵。1 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(yáng)程大排量的給油泵，以提高主泵的進(jìn)泵壓力。聯(lián)低揚(yáng)程大排量的給油泵，以提高主泵的進(jìn)泵壓力。二、輸油泵站的工作特性二、輸油泵站的工作特性 長長距距離離輸輸油油管管道道是是耗耗能能大大戶戶，而而輸輸油油主主泵泵輸輸油油管管道道的的主主要要耗耗能能設(shè)設(shè)備備，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輸輸油油管管道道經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益的的重重要要途途徑徑。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%70%左左右右提提高高85%85%左左右右，輸輸油油電電耗耗將將減減少少20%20%以以上上。因因此此，在在輸輸油油管管道道的的日日常常管管理理中中，加加強(qiáng)強(qiáng)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)，對對提提高高輸輸油油管管道道的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益非常重要。非常重要。輸油泵原動機(jī)輸油泵原動機(jī) 電動機(jī)電動機(jī) 柴油機(jī)柴油機(jī) 燃?xì)廨啓C(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。分為源供應(yīng)情況、管道自控及調(diào)節(jié)方式等因素決定。分為 ：電電動動機(jī)機(jī)具具有有體體積積小小、重重量量輕輕、噪噪音音低低、運(yùn)運(yùn)行行平平穩(wěn)穩(wěn)可可靠靠、便便于于實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)自自動動控控制制等等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，對對于于電電力力供供應(yīng)應(yīng)充充足足的的地地區(qū)區(qū)一一般般均均采采用用電電動動機(jī)機(jī)作作為為原原動動機(jī)機(jī)。其其缺缺點(diǎn)點(diǎn)是是調(diào)調(diào)速速困困難難，需需要要專專門門的的調(diào)調(diào)速速裝裝置置。但但對對于于電電網(wǎng)網(wǎng)覆覆蓋蓋不不到到的的地地區(qū)區(qū)，是是否否采采用用電電動動機(jī)機(jī)要要進(jìn)進(jìn)行行經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)比比較較。如如果果需需要要架架設(shè)設(shè)長長距距離離輸輸電電線線路路，采采用用電電動動機(jī)是不合適的。機(jī)是不合適的。與與電電動動機(jī)機(jī)相相比比，柴柴油油機(jī)機(jī)有有許許多多不不足足之之處處：體體積積大大、噪噪音音大大、運(yùn)運(yùn)行行管管理理不不方方便便、易易損損件件多多、維維修修工工作作量量大大、需需要要解解決決燃燃料料供供應(yīng)應(yīng)問問題題。其其優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是是可可調(diào)調(diào)速速。對對于于未未被被電電網(wǎng)網(wǎng)覆覆蓋蓋或或電電力力供供應(yīng)應(yīng)不不足足的的地地區(qū)區(qū)，采采用用柴油機(jī)可能更為經(jīng)濟(jì)。柴油機(jī)可能更為經(jīng)濟(jì)。燃燃?xì)鈿廨嗇啓C(jī)機(jī)單單位位功功率率的的重重量量和和體體積積都都比比柴柴油油機(jī)機(jī)小小得得多多，可可以以用用油油品品和和天天然然氣氣作作燃燃料料，不不用用冷冷卻卻水水，便便于于自自動動控控制制，運(yùn)運(yùn)行行安安全全可可靠靠，功功率率大大，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速可可調(diào)調(diào)。一一些些退退役役的的航航空空發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)經(jīng)經(jīng)改改型型后后可可用用于于驅(qū)驅(qū)動動離離心心泵泵。對對于于偏偏遠(yuǎn)遠(yuǎn)地地區(qū)區(qū)的的大大型型油油氣氣管管線線，采采用用燃燃?xì)鈿廨嗇啓C(jī)機(jī)可可能能是是比比較較好好的的選選擇擇。如如橫橫貫貫阿阿拉拉斯斯加加管管線線采采用用的的就就是是改改型型后后的的航空燃?xì)廨啓C(jī)。航空燃?xì)廨啓C(jī)。2 2、離心泵的工作特性、離心泵的工作特性 (1)(1)離心泵的特性方程離心泵的特性方程 對對于于電電動動離離心心泵泵機(jī)機(jī)組組，目目前前原原動動機(jī)機(jī)普普遍遍采采用用異異步步電電動動機(jī)機(jī)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速為為常常數(shù)數(shù)。因因此此H=f(q)，揚(yáng)揚(yáng)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(shí)實(shí)測測值值的的最最大大偏偏差差 2%。(2)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：切削葉輪切削葉輪式中：式中：D0、D變化前后的葉輪直徑，變化前后的葉輪直徑，mma、b與葉輪直徑與葉輪直徑D0對應(yīng)的泵特性方程中的常系數(shù)對應(yīng)的泵特性方程中的常系數(shù)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)的泵特性方程中的常系數(shù)對應(yīng)的泵特性方程中的常系數(shù)式中：式中：多級泵拆級多級泵拆級 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。低。但級數(shù)不能拆得太多，否則，泵的效率會降低。進(jìn)口負(fù)壓調(diào)節(jié)進(jìn)口負(fù)壓調(diào)節(jié)進(jìn)進(jìn)口口負(fù)負(fù)壓壓調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)一一般般只只用用于于小小型型離離心心泵泵，大大型型離離心心泵泵一一般般要要求求正正壓壓進(jìn)進(jìn)泵泵，不不能能采采用用此此方方法法。多多數(shù)數(shù)采采用用切切削削葉葉輪輪或或改改變變泵泵的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速（串串級級調(diào)調(diào)速速和和液液力力藕藕合合器器等等）。對對于于多多級級泵泵可可首首先先考考慮慮采用拆級的方法改變泵特性。采用拆級的方法改變泵特性。油品粘度對離心泵特性的影響油品粘度對離心泵特性的影響一般當(dāng)粘度大于一般當(dāng)粘度大于6010-6m2/s時要進(jìn)行泵特性的換算。時要進(jìn)行泵特性的換算。3、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)(1)并聯(lián)泵站的工作特性并聯(lián)泵站的工作特性QHcq2q1并聯(lián)泵站的特點(diǎn)并聯(lián)泵站的特點(diǎn) ：泵泵站站的的流流量量等等于于正正在在運(yùn)運(yùn)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(yáng)程均等于泵站的揚(yáng)程。即：揚(yáng)程均等于泵站的揚(yáng)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 ：泵泵并并聯(lián)聯(lián)運(yùn)運(yùn)行行時時，在在改改變變運(yùn)運(yùn)行行的的泵泵機(jī)機(jī)組組數(shù)數(shù)時時，要要防防止止電電機(jī)機(jī)過載。過載。即：即：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(yùn)運(yùn)，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(jī)有可能過載。增加，功率上升，電機(jī)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(yáng)程等于各泵揚(yáng)程之和：泵站揚(yáng)程等于各泵揚(yáng)程之和：特點(diǎn)特點(diǎn)：(3)串、并聯(lián)泵機(jī)組數(shù)的確定串、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：選擇泵機(jī)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（一般不超過四臺）。泵的臺數(shù)符合規(guī)范要求（一般不超過四臺）。并聯(lián)泵機(jī)組數(shù)的確定并聯(lián)泵機(jī)組數(shù)的確定其中其中 :Q為設(shè)計輸送能力，為設(shè)計輸送能力，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，只能取與之相近的整數(shù)，這就是泵機(jī)組數(shù)的化整問題。機(jī)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(yáng)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(yáng)程）則要根據(jù)管路的設(shè)計工作壓力確定。另外根據(jù)規(guī)范規(guī)定，程）則要根據(jù)管路的設(shè)計工作壓力確定。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)泵串聯(lián)泵其中：其中：H為管路的許用強(qiáng)度（或設(shè)計工作壓力）為管路的許用強(qiáng)度（或設(shè)計工作壓力）H 為單泵的額定揚(yáng)程。為單泵的額定揚(yáng)程。一一般般來來說說，串串聯(lián)聯(lián)泵泵的的臺臺數(shù)數(shù)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(qiáng)強(qiáng)度度，是是很很危危險險的的。串串聯(lián)泵的額定排量根據(jù)管線設(shè)計輸送能力確定。聯(lián)泵的額定排量根據(jù)管線設(shè)計輸送能力確定。(4)(4)串、并聯(lián)組合形式的確定串、并聯(lián)組合形式的確定 從從經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)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(jì)濟(jì)。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%-80%70%-80%，而而串串聯(lián)聯(lián)泵泵的的效效率率可可達(dá)達(dá)90%90%。串串聯(lián)聯(lián)泵泵的的特特點(diǎn)點(diǎn)是是：揚(yáng)揚(yáng)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大，故泵損失小，效率高。故泵損失小，效率高。串聯(lián)泵便于實(shí)現(xiàn)自動控制和優(yōu)化運(yùn)行。串聯(lián)泵便于實(shí)現(xiàn)自動控制和優(yōu)化運(yùn)行。目前國內(nèi)管線使用的基本上都是并聯(lián)泵組合形式，節(jié)流損目前國內(nèi)管線使用的基本上都是并聯(lián)泵組合形式，節(jié)流損失大，調(diào)節(jié)困難，不易實(shí)現(xiàn)密封輸送。因此，東部管線改失大，調(diào)節(jié)困難，不易實(shí)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(jìn)而改旁接油罐流造的一個重要任務(wù)是并聯(lián)泵改串聯(lián)泵，進(jìn)而改旁接油罐流程為密閉流程，實(shí)行優(yōu)化運(yùn)行。程為密閉流程，實(shí)行優(yōu)化運(yùn)行。不存在超載問題不存在超載問題調(diào)節(jié)方便調(diào)節(jié)方便流程簡單流程簡單調(diào)節(jié)方案多調(diào)節(jié)方案多1、輸油管道的壓降組成、輸油管道的壓降組成根據(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為沿程摩阻為沿程摩阻h為局部摩阻為局部摩阻(zj-zQ)為計算高程差為計算高程差三、輸油管道的壓降計算三、輸油管道的壓降計算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 h hL L 。達(dá)西公式達(dá)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)，具體的函數(shù)關(guān)系視流態(tài)而定。的二元函數(shù)，具體的函數(shù)關(guān)系視流態(tài)而定。在在解解決決工工程程實(shí)實(shí)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(shí)實(shí)在在無無法法避避開開時時，該該區(qū)區(qū)的的可可按按紊紊流光滑區(qū)計算。流光滑區(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)(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)：Re1Re2（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(biāo)準(zhǔn)是：規(guī)定的流態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)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、大直徑輕質(zhì)成品油管道：水力光滑區(qū)熱含蠟原油管道、大直徑輕質(zhì)成品油管道：水力光滑區(qū) 小直徑輕質(zhì)成品油管道：混合摩擦區(qū)小直徑輕質(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)(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(3)(3)水力摩阻系數(shù)的計算水力摩阻系數(shù)的計算我國輸油管道工程設(shè)計規(guī)范規(guī)定的各區(qū)水力摩阻系數(shù)的計算公式見下表：我國輸油管道工程設(shè)計規(guī)范規(guī)定的各區(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=普朗特普朗特-卡卡門公式門公式勃拉休斯勃拉休斯公式公式伊薩耶夫伊薩耶夫公式公式尼古拉茲尼古拉茲公式公式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 代入達(dá)西公式代入達(dá)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、值值不論是采用列賓宗公式還是達(dá)西公式計算壓降，都必須先確不論是采用列賓宗公式還是達(dá)西公式計算壓降，都必須先確定計算溫度，以便計算油品粘度。計算溫度可根據(jù)管道的起定計算溫度，以便計算油品粘度。計算溫度可根據(jù)管道的起終點(diǎn)溫度（或加熱站間進(jìn)出站溫度）按加權(quán)平均法計算：終點(diǎn)溫度（或加熱站間進(jìn)出站溫度）按加權(quán)平均法計算：4、管路的水力坡降、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。用定義：管道單位長度上的摩阻損失稱為水力坡降。用i表示：表示：或或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)不不同而不同。同而不同。ABC hLLi在在計計算算和和分分析析中中經(jīng)經(jīng)常常用用到到單單位位輸輸量量(Q=1m3/s)的的水水力力坡坡降降f，即即單單位位流流量量下、單位管道長度上的摩阻損失下、單位管道長度上的摩阻損失：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，管管路路所所需需總總壓壓頭頭（即即壓壓頭頭損損失失）與與流流量量的的關(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)合工作確定泵站與管路的工作點(diǎn)（即流量、泵站揚(yáng)程）的方法確定泵站與管路的工作點(diǎn)（即流量、泵站揚(yáng)程）的方法有兩種，即圖解法和解析法。有兩種，即圖解法和解析法。AHHAQAQ管路總特性曲線管路總特性曲線泵站總特性曲線泵站總特性曲線圖解法：圖解法：下面重點(diǎn)討論解析法。下面重點(diǎn)討論解析法。(1)(1)一個泵站的管道一個泵站的管道 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(yáng)程泵站揚(yáng)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(diǎn)計算高差起終點(diǎn)計算高差1122即：即：(2)(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 Q2u優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)水擊危害小，對自動化水水擊危害小，對自動化水平要求不高。平要求不高。u缺點(diǎn)缺點(diǎn)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(yán)重；油氣損耗嚴(yán)重；全線難以在最優(yōu)工況下運(yùn)行，能量浪費(fèi)大全線難以在最優(yōu)工況下運(yùn)行，能量浪費(fèi)大 。u工作特點(diǎn)工作特點(diǎn)每個泵站與其相應(yīng)的站間管路各自構(gòu)成獨(dú)立的水力系統(tǒng)每個泵站與其相應(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)）上下站輸量可以不等（由旁接罐調(diào)節(jié)）；各站的進(jìn)出站壓力沒有直接聯(lián)系各站的進(jìn)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j1站間的計算長度和計算高差站間的計算長度和計算高差;Aj、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）QQu優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):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(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行?？扇坷蒙险臼Ｓ鄩侯^，便于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。u缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：要求自動化水平高，要有可靠的自動保護(hù)系統(tǒng)。要求自動化水平高，要有可靠的自動保護(hù)系統(tǒng)。u工作特點(diǎn)工作特點(diǎn) 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：當(dāng)各站特性不同時：各站進(jìn)、出站壓力相互影響。各站進(jìn)、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設(shè)有一條熱油管道設(shè)有一條熱油管道，管外徑為，管外徑為 D，周圍介質(zhì)溫度為，周圍介質(zhì)溫度為T0,總總傳熱系數(shù)為傳熱系數(shù)為K,輸量為輸量為G，油品的比熱為，油品的比熱為C，出站油溫為，出站油溫為TR，加熱站間距為，加熱站間距為LR。則距加熱站為。則距加熱站為L的地方的油溫為：的地方的油溫為：上式為考慮摩擦熱時的軸向溫降計算公式上式為考慮摩擦熱時的軸向溫降計算公式，又叫列賓宗溫，又叫列賓宗溫降公式。降公式。式中式中四、原油管道的溫降計算四、原油管道的溫降計算 1 1、軸向溫降公式、軸向溫降公式右圖為軸向溫降曲線，其特點(diǎn)是：右圖為軸向溫降曲線，其特點(diǎn)是：溫降曲線為一指數(shù)曲線，漸近溫降曲線為一指數(shù)曲線，漸近線為線為T=T0+b在在兩兩個個加加熱熱站站之之間間的的管管路路上上，各各處處的的溫溫度度梯梯度度不不同同，加加熱熱站站出出口口處處，油油溫溫高高，油油流流與與周周圍圍介介質(zhì)質(zhì)的的溫差大，溫差大，溫降快，曲線陡。溫降快，曲線陡。隨隨油油流流的的前前進(jìn)進(jìn)，溫溫降降變變慢慢，曲曲線線變變平平。因因此此隨隨出出站站溫溫度度的的提提高高，下下一一站站的的進(jìn)進(jìn)站站油油溫溫TZ變變化化較較小小。一一般般如如果果TR提提高高10，下下一一站站進(jìn)進(jìn)站站油油溫溫TZ只只升升高高23。因因此此為為了了減減少少熱熱損損失失，出出站油溫不宜過高。站油溫不宜過高。TTLTRT0+b2 2、溫度參數(shù)的確定、溫度參數(shù)的確定確定加熱站的進(jìn)、出站溫度時，需要考慮三方面的因素：確定加熱站的進(jìn)、出站溫度時，需要考慮三方面的因素：油品的粘溫特性和其它的物理性質(zhì)；油品的粘溫特性和其它的物理性質(zhì)；管道的停輸時間，熱脹和溫度應(yīng)力等因素；管道的停輸時間，熱脹和溫度應(yīng)力等因素；經(jīng)濟(jì)比較，使總的能耗費(fèi)用最低。經(jīng)濟(jì)比較，使總的能耗費(fèi)用最低。加熱站出站油溫的選擇加熱站出站油溫的選擇考考慮慮到到原原油油中中難難免免含含水水，加加熱熱溫溫度度一一般般不不超超過過100100。如如原原油油加加熱熱后后進(jìn)進(jìn)泵泵，則則其其加加熱熱溫溫度度不不應(yīng)應(yīng)高高于于初初餾餾點(diǎn)點(diǎn)，以以免影響泵的吸入。免影響泵的吸入。含含蠟蠟原原油油在在凝凝點(diǎn)點(diǎn)附附近近粘粘度度隨隨溫溫度度變變化化很很大大，而而當(dāng)當(dāng)溫溫度度高高于于凝凝點(diǎn)點(diǎn)30-40時時，粘粘度度隨隨溫溫度度的的變變化化很很小小，而而且且含含蠟蠟原原油油管管道道常常在在紊紊流流光光滑滑區(qū)區(qū)運(yùn)運(yùn)行行，摩摩阻阻與與粘粘度度的的0.25次次方方成成正正比比，高高溫溫時時提提高高溫溫度度對對摩摩阻阻的的影影響響很很小小，而而熱熱損損失失卻卻顯顯著著增增大大，故加熱溫度不宜過高。故加熱溫度不宜過高。確確定定出出站站溫溫度度時時，還還必必須須考考慮慮由由于于運(yùn)運(yùn)行行和和安安裝裝溫溫度度的的溫溫差差而而使使管管路路遭遭受受的的溫溫度度應(yīng)應(yīng)力力是是否否在在強(qiáng)強(qiáng)度度允允許許的的范范圍圍內(nèi)內(nèi)，以以及及防腐保溫層的耐熱能力是否適應(yīng)等。防腐保溫層的耐熱能力是否適應(yīng)等。加熱站進(jìn)站油溫的選擇加熱站進(jìn)站油溫的選擇加熱站進(jìn)站油溫首先要考慮油品的性質(zhì)，主要是油品的凝加熱站進(jìn)站油溫首先要考慮油品的性質(zhì)，主要是油品的凝固點(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)。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)溫度周圍介質(zhì)溫度T0的確定的確定對于架空管道，對于架空管道，T0就是周圍大氣的溫度。就是周圍大氣的溫度。對于埋地管道，對于埋地管道，T0則取管道埋深處的土壤自然溫度。則取管道埋深處的土壤自然溫度。設(shè)設(shè)計計原原油油管管道道時時,T0取取管管道道中中心心埋埋深深處處的的最最低低月月平平均均地地溫，運(yùn)行時按當(dāng)時的實(shí)際地溫進(jìn)行計算。溫，運(yùn)行時按當(dāng)時的實(shí)際地溫進(jìn)行計算。3 3、軸向溫降公式的應(yīng)用、軸向溫降公式的應(yīng)用設(shè)計時確定加熱站間距設(shè)計時確定加熱站間距(加熱站數(shù)加熱站數(shù))設(shè)設(shè)計計時時，L、D、G、K、C、T已已定定,按按上上述述原原則則選選定定TR和和TZ，則加熱站間距為，則加熱站間距為:全線所需加熱站數(shù)全線所需加熱站數(shù):,化整化整nR設(shè)計的加熱站間距為設(shè)計的加熱站間距為:,然后重新計算然后重新計算TR。運(yùn)運(yùn)行行中中計計算算沿沿程程溫溫降降,特特別別是是計計算算為為保保持持要要求求的的進(jìn)進(jìn)站站溫溫度度 TZ所必須的加熱站出站溫度所必須的加熱站出站溫度 TR。校核站間允許的最小輸量校核站間允許的最小輸量Gmin當(dāng)當(dāng)及站間其它熱力參數(shù)即及站間其它熱力參數(shù)即T0、D、K、LR一一定定時時，對對應(yīng)應(yīng)于于TRmax、Tzmin的的輸輸量量即即為為該該熱熱力力條件下允許的最小輸量條件下允許的最小輸量:運(yùn)行中反算總傳熱系數(shù)運(yùn)行中反算總傳熱系數(shù)K值值總傳熱系數(shù)是熱油管線設(shè)計和運(yùn)行管理中的重要參數(shù)，總傳熱系數(shù)是熱油管線設(shè)計和運(yùn)行管理中的重要參數(shù)，在管線的日常運(yùn)行管理中定期反算和分析管線的總傳熱在管線的日常運(yùn)行管理中定期反算和分析管線的總傳熱系數(shù)不僅可為新建管線提供選擇總傳熱系數(shù)的依據(jù)，而系數(shù)不僅可為新建管線提供選擇總傳熱系數(shù)的依據(jù)，而且還可根據(jù)總傳熱系數(shù)的變化分析管線沿線的散熱和結(jié)且還可根據(jù)總傳熱系數(shù)的變化分析管線沿線的散熱和結(jié)蠟情況，蠟情況，幫助指導(dǎo)生產(chǎn)幫助指導(dǎo)生產(chǎn)：若若K，如如果果此此時時Q，H，則則說說明明管管壁壁結(jié)結(jié)蠟蠟可可能能較較嚴(yán)嚴(yán)重，應(yīng)采取清蠟措施。重，應(yīng)采取清蠟措施。若若K，則可能是地下水位上升，或管道覆土被破壞、，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。保溫層進(jìn)水等。在熱油管道的運(yùn)行管理中，通常根據(jù)管線的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)在熱油管道的運(yùn)行管理中，通常根據(jù)管線的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)（管線的輸量、站間起終點(diǎn)溫度和壓力、管線中心埋深處的（管線的輸量、站間起終點(diǎn)溫度和壓力、管線中心埋深處的自然地溫等）利用軸向溫降公式來反算管道自然地溫等）利用軸向溫降公式來反算管道總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)。計。計算方法如下：算方法如下：式中：式中：K管線的總傳熱系數(shù)，管線的總傳熱系數(shù)，W/m2；TR管線起點(diǎn)油溫，管線起點(diǎn)油溫，；Tz管線終點(diǎn)油溫，管線終點(diǎn)油溫，；G 原油質(zhì)量流量，原油質(zhì)量流量，kg/s；C 原油比熱，原油比熱，J/kg；T0 管線中心埋深處自然地溫，管線中心埋深處自然地溫，；i 管線的水力坡降；管線的水力坡降；g 重力加速度，重力加速度，g=9.8m/s2；D 管線外徑，管線外徑，m；L 管線長度，管線長度，m。管線的水力坡降可根據(jù)實(shí)測的站間壓降和站間高程差計算：管線的水力坡降可根據(jù)實(shí)測的站間壓降和站間高程差計算：式中：式中：P1管線起點(diǎn)壓力，管線起點(diǎn)壓力，MPa；P2管線終點(diǎn)壓力，管線終點(diǎn)壓力，MPa；z1管線起點(diǎn)高程，管線起點(diǎn)高程，m；z2管線起點(diǎn)高程，管線起點(diǎn)高程，m；原油密度，原油密度，kg/m3。由于軸向溫降公式的前提是穩(wěn)定運(yùn)行工況，因此管線運(yùn)行由于軸向溫降公式的前提是穩(wěn)定運(yùn)行工況，因此管線運(yùn)行工況的穩(wěn)定性對總傳熱系數(shù)測試結(jié)果有重大影響，運(yùn)行工工況的穩(wěn)定性對總傳熱系數(shù)測試結(jié)果有重大影響，運(yùn)行工況不穩(wěn)定可能會導(dǎo)致極不合理的總傳熱系數(shù)計算結(jié)果。因況不穩(wěn)定可能會導(dǎo)致極不合理的總傳熱系數(shù)計算結(jié)果。因此，在反算總傳熱系數(shù)時，應(yīng)當(dāng)選取管線穩(wěn)定運(yùn)行期間的此，在反算總傳熱系數(shù)時，應(yīng)當(dāng)選取管線穩(wěn)定運(yùn)行期間的運(yùn)行參數(shù)。運(yùn)行參數(shù)。由由軸軸向向溫溫降降公公式式可可知知，影影響響總總傳傳熱熱系系數(shù)數(shù)計計算算結(jié)結(jié)果果的的運(yùn)運(yùn)行行參參數(shù)數(shù)包包括括輸輸量量、管管線線起起終終點(diǎn)點(diǎn)壓壓力力和和溫溫度度，其其中中影影響響最最大大、測測量量精精度度最最難難保保證證的的是是管管線線起起終終點(diǎn)點(diǎn)溫溫度度。目目前前大大多多數(shù)數(shù)輸輸油油管管線線仍仍然然采采用用套套管管中中插插玻玻璃璃溫溫度度計計的的方方法法測測量量油油度度，由由于于套套管管熱熱阻阻、溫溫度度計計本本身身誤誤差差和和讀讀數(shù)數(shù)誤誤差差等等原原因因，測測量量結(jié)結(jié)果果很很難難反反映映管管線線中中的的實(shí)實(shí)際際油油溫溫，誤誤差差常常在在1以以上上，當(dāng)當(dāng)站站間間溫溫降降較較小小時時，會會給給總總傳傳熱熱系系數(shù)數(shù)測測試試結(jié)結(jié)果果帶帶來來較較大大誤誤差差。另另外外，站站間間溫溫降降越越小小，抵抵抗抗運(yùn)運(yùn)行行參參數(shù)數(shù)波波動動和和測測量量誤誤差差的的能能力力越越差差，總傳熱系數(shù)計算結(jié)果的誤差就越大。總傳熱系數(shù)計算結(jié)果的誤差就越大。輸輸油油管管線線中中心心埋埋深深處處的的自自然然地地溫溫是是影影響響總總傳傳熱熱系系數(shù)數(shù)計計算算結(jié)結(jié)果果的的重重要要因因素素。為為了了保保證證測測量量精精度度，必必須須選選擇擇合合適適的的測測溫溫地地點(diǎn)點(diǎn)和和測測溫溫儀儀表表。在在某某些些管管線線上上，目目前前測測量量地地溫溫的的方方法法仍仍然然是是在在套套管管中中懸懸掛掛玻玻璃璃地地溫溫計計的的方方法法，由由于于地地溫溫計計不不直直接接與與土土壤壤接接觸觸，且且讀讀數(shù)數(shù)時時常常常常需需要要將將地地溫溫計計向向上上提提升升一一段段距距離離，測測量量結(jié)結(jié)果果與與實(shí)實(shí)際際地地溫溫有有時時偏偏差差相相當(dāng)當(dāng)大大。例例如如對對于于東東辛辛管管線線，夏夏季季地地溫溫計計的的讀讀數(shù)數(shù)經(jīng)經(jīng)常常高高達(dá)達(dá)2930，而而氣氣象象臺臺的的測量結(jié)果僅為測量結(jié)果僅為2425。4 4、油流過泵的溫升、油流過泵的溫升油流經(jīng)過泵時，由于流道、葉片摩擦、液體內(nèi)部的沖擊油流經(jīng)過泵時，由于流道、葉片摩擦、液體內(nèi)部的沖擊和摩擦，會產(chǎn)生能量損失，轉(zhuǎn)化為摩擦熱加熱油流。和摩擦，會產(chǎn)生能量損失，轉(zhuǎn)化為摩擦熱加熱油流。輸輸油油泵泵內(nèi)內(nèi)能能量量損損失失包包括括機(jī)機(jī)械械、水水力力、容容積積和和盤盤面面摩摩擦擦等等項(xiàng)項(xiàng)損損失失，泵泵效效p就就是是考考慮慮了了上上述述損損失失計計算算出出來來的的。除除機(jī)機(jī)械械損損失失所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的熱熱量量主主要要由由潤潤滑滑油油和和冷冷卻卻水水帶帶走走外外，其其余三部分能量損失大都轉(zhuǎn)化為摩擦熱加熱油流。余三部分能量損失大都轉(zhuǎn)化為摩擦熱加熱油流。設(shè)設(shè)泵泵效效為為p、揚(yáng)揚(yáng)程程為為H、質(zhì)質(zhì)量量流流量量為為G、原原油油比比熱熱為為C，則則油流過泵的溫升為：油流過泵的溫升為：式中式中對對于于揚(yáng)揚(yáng)程程為為600m,p=70%的的離離心心泵泵，原原油油過過泵泵的的溫溫升升約為約為1。閥門節(jié)流引起的溫升可按同樣的方法計算：閥門節(jié)流引起的溫升可按同樣的方法計算：5、熱力計算所需的主要物性參數(shù)、熱力計算所需的主要物性參數(shù)(1)(1)原油比熱原油比熱我我國國含含蠟蠟原原油油的的比比熱熱容容隨隨溫溫度度的的變變化化趨趨勢勢均均可可用用下下圖圖所所示的曲線描述，示的曲線描述，區(qū)區(qū)：油油溫溫T高高于于析析蠟蠟點(diǎn)點(diǎn)TsL，比比熱熱容容CLY隨隨溫溫度度升升高高而而緩緩慢升高。在這個區(qū)慢升高。在這個區(qū),石蠟還未析出，可用下式表示石蠟還未析出，可用下式表示:式中式中：d415為為15時原油的比重時原油的比重。可將其分為三個區(qū)可將其分為三個區(qū):(kJ/kg)區(qū)區(qū):TcmaxTTz1下下面面分分析析一一下下維維持持TZ一一定定時時特特性性曲曲線線的的變變化化趨趨勢勢。Q變變化化時，影響摩阻時，影響摩阻H的因素有兩個方面：的因素有兩個方面：總的趨勢是總的趨勢是QH，即，即H=f(Q)是單調(diào)上升的曲線。是單調(diào)上升的曲線。影影響響熱熱油油管管工工作作特特性性曲曲線線的的因因素素除除了了管管線線情情況況和和油油品品粘粘度度以以外外，還還有有管管線線沿沿線線的的散散熱熱條條件件和和油油品品的的粘粘溫溫特特性性。當(dāng)當(dāng)溫溫降降快快、粘粘溫溫曲曲線線較較陡陡時時，管管路路特特性性曲曲線線變變化化也也較較劇劇烈烈，故故散散熱熱條條件件如如T0、K及及粘粘溫溫指指數(shù)數(shù)u等等參參數(shù)數(shù)也也會會影影響響熱熱油油管管路路的的工作特性。工作特性。維持出站油溫維持出站油溫TR一定運(yùn)行的熱油管路的工作特性一定運(yùn)行的熱油管路的工作特性維持出站油溫維持出站油溫TR一定時，摩阻隨輸量的變化趨勢與維持一定時，摩阻隨輸量的變化趨勢與維持TZ一定時有所不同，定性分析如下：一定時有所不同，定性分析如下：兩兩方方面面因因素素引引起起的的摩摩阻阻變變化化趨趨勢勢正正相相反反。一一般般在在實(shí)實(shí)際際運(yùn)運(yùn)行行的的輸輸量量范范圍圍內(nèi)內(nèi)，QH的的趨趨勢勢是是主主要要的的。故故隨隨著著Q增增大大，摩阻，摩阻H是增大的，但是增大的，但H隨隨Q的變化要平緩些。的變化要平緩些。(3)熱油管路工作特性的不穩(wěn)定區(qū)熱油管路工作特性的不穩(wěn)定區(qū)前前面面講講過過，維維持持TR一一定定運(yùn)運(yùn)行行的的熱熱油油管管道道，在在正正常常運(yùn)運(yùn)行行的的輸輸量量范范圍圍內(nèi)內(nèi)，QH的的趨趨勢勢是是主主要要的的，但但當(dāng)當(dāng)Q較較小小、輸輸送送的的油油品品粘粘度度較較大大時時，可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)QH的的反反?，F(xiàn)象，使熱油管道進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)。?，F(xiàn)象，使熱油管道進(jìn)入不穩(wěn)定工作區(qū)。維維持持TR一一定定運(yùn)運(yùn)行行的的熱熱油油管管道道的的工工作作特特性性按按流流量量可可以以分分為為三三個區(qū)，如圖所示。個區(qū)，如圖所示。HQIIIITZQT 0區(qū)區(qū)小流量區(qū)小流量區(qū)在在這這個個區(qū)區(qū)，流流量量很很小小，溫溫降降很很快快。在在很很長長一一段段距距離離內(nèi)內(nèi)，油油溫溫接接近近環(huán)環(huán)境境溫溫度度T0，TTZT0。隨隨Q增增大大,TZ變變化化不不大大，粘粘度度變變化化很很小小，H=f(Q),但但該該區(qū)區(qū)粘粘度度較較大大，因因而而隨隨著著Q的的增增大大,摩摩阻阻H急急劇劇增增大大。在在這這一一區(qū)區(qū)工工作作很很不不經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)，所所以以熱熱油管路不能在該區(qū)工作。油管路不能在該區(qū)工作。HQIIIITZQT 0區(qū)區(qū)中等流量區(qū)中等流量區(qū)一一方方面面 QVH，另另一一方方面面，QTZ,Tm(顯顯著著增增大大)，且且在在該該溫溫度度區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)粘粘度度隨隨溫溫度度的的變變化化較較劇劇烈烈，Tm的的顯顯著著上上升升將將引引起起粘粘度度的的顯顯著著下下降降，使使摩摩阻阻H。故故可可能能出出現(xiàn)現(xiàn)隨隨著著流流量量的的增增大大，摩摩阻阻反反而而下下降降的的現(xiàn)現(xiàn)象象。區(qū)區(qū)稱稱為為不不穩(wěn)穩(wěn)定定區(qū)區(qū)，當(dāng)當(dāng)熱熱油油管管道道在在該該區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)運(yùn)運(yùn)行行時時，常?？煽赡苣苡捎捎谟谀衬承┬┩馔饨缃缫蛞蛩厮氐牡挠坝绊戫懀故构すぷ髯鼽c(diǎn)點(diǎn)發(fā)發(fā)生生變變化化，進(jìn)進(jìn)入入?yún)^(qū)區(qū)。熱熱油油管管道道在在該區(qū)運(yùn)行既不經(jīng)濟(jì)又不安全。該區(qū)運(yùn)行既不經(jīng)濟(jì)又不安全。區(qū)區(qū)大流量區(qū)大流量區(qū)一一方方面面隨隨著著Q的的增增大大，流流速速增增大大而而使使摩摩阻阻增增大大；另另一一方方面面，隨隨著著Q的的增增大大TZ升升高高，但但變變化化不不大大，粘粘度度下下降降不不多多。粘粘度度的的下下降降引引起起的的摩摩阻阻下下降降小小于于Q的的上上升升引引起起的的摩摩阻阻升升高高。結(jié)結(jié)果果表表現(xiàn)現(xiàn)為為QH，該該區(qū)區(qū)是是熱熱油油管管道道的的正正常常工工作作區(qū)區(qū)。熱熱油油管管道道應(yīng)應(yīng)在在區(qū)區(qū)運(yùn)運(yùn)行行，避避免進(jìn)入免進(jìn)入、區(qū)。區(qū)。HQIIIITZQT 0下下圖圖是是一一條條管管內(nèi)內(nèi)徑徑259mm，長長20.5km，輸輸送送重重油油的的熱熱油油管管道道，在在 TR=50，T0=0時時的的特特性性曲曲線線，流流態(tài)態(tài)為為層層流流。由由圖圖知知，當(dāng)當(dāng)粘粘溫溫指指數(shù)數(shù)u減減小小時時，不不穩(wěn)穩(wěn)定定區(qū)區(qū)縮縮小小，當(dāng)當(dāng)u20時時，曲曲線線才才會會出出現(xiàn)現(xiàn)極極值值點(diǎn)點(diǎn)。若若取取u=0.1(一一般般油油品品的的u值值都都小小于于0.1)，則則只只有有當(dāng)當(dāng)TR-T0200時時才才會會出出現(xiàn)現(xiàn)不不穩(wěn)穩(wěn)定定區(qū)區(qū)，這這在在實(shí)實(shí)際際中中幾幾乎乎是是碰碰不不到到的的。所所以以說說在在紊紊流流情情況況下下，不會出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)。不會出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)。在在層層流流情情況況下下，出出現(xiàn)現(xiàn)極極值值點(diǎn)點(diǎn)或或不不穩(wěn)穩(wěn)定定區(qū)區(qū)的的條條件件是是u(TR-T0)3，若若取取u=0.05，則則TR-T060時時就就會會出出現(xiàn)現(xiàn)不不穩(wěn)穩(wěn)定定區(qū)區(qū)。若若取取u=0.1，則則TR-T030時時就就會會出出現(xiàn)現(xiàn)不不穩(wěn)穩(wěn)定定區(qū)區(qū)，這這在在實(shí)實(shí)際際中是經(jīng)常可以遇到的。中是經(jīng)?？梢杂龅降?。輸輸送送重重油油的的管管道道，u值值較較大大，TR較較高高，且且一一般般在在層層流流區(qū)區(qū)運(yùn)運(yùn)行，極易滿足上述條件，很容易出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)。行，極易滿足上述條件，很容易出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)。一一旦旦發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)管管線線進(jìn)進(jìn)入入不不穩(wěn)穩(wěn)定定區(qū)區(qū)，要要盡盡量量使使其其回回到到穩(wěn)穩(wěn)定定區(qū)區(qū)(大大流量區(qū)流量區(qū))，可采取的，可采取的措施有：措施有：1)在管線允許和可能的情況下，盡量提高出站油溫。在管線允許和可能的情況下，盡量提高出站油溫。2)盡快提高輸量（開啟備用泵或未開的泵站）。盡快提高輸量（開啟備用泵或未開的泵站）。3)在在上上述述兩兩種種措措施施都都不不行行的的情情況況下下，輸輸入入輕輕質(zhì)質(zhì)油油品品(或或熱水熱水)，用輕油，用輕油(或熱水或熱水)將重油從管道中置換出來。將重油從管道中置換出來。上面討論的熱油管路的工作特性沒有考慮管內(nèi)壁結(jié)蠟的影上面討論的熱油管路的工作特性沒有考慮管內(nèi)壁結(jié)蠟的影響，也未考慮含蠟原油在油溫高于凝點(diǎn)響，也未考慮含蠟原油在油溫高于凝點(diǎn)10左右時已具有左右時已具有非牛頓流體性質(zhì)的影響，在熱油管道的實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)流非牛頓流體性質(zhì)的影響，在熱油管道的實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)流動處于層流狀態(tài)時，加上這兩方面的影響，使熱輸含蠟原動處于層流狀態(tài)時，加上這兩方面的影響，使熱輸含蠟原油管道出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)的情況要多些，并可能導(dǎo)致管道的停油管道出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)的情況要多些，并可能導(dǎo)致管道的停流、初凝事故。另外，管道進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)后，并不會馬上流、初凝事故。另外，管道進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)后，并不會馬上出現(xiàn)停流凝管事故，只要及時采取措施就可以避免凝管事出現(xiàn)停流凝管事故，只要及時采取措施就可以避免凝管事故的發(fā)生。故的發(fā)生。2、熱油管道經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案、熱油管道經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案運(yùn)運(yùn)行行方方案案的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性一一般般可可用用能能耗耗費(fèi)費(fèi)用用S（稱稱為為目目標(biāo)標(biāo)函函數(shù)數(shù)）來來衡衡量量。對對于于熱熱油油管管道道，能能耗耗費(fèi)費(fèi)用用包包括括動動力力費(fèi)費(fèi)用用Sp和和燃燃料費(fèi)用料費(fèi)用SR:式中：式中：ey燃料油價格燃料油價格,元元/噸噸ed電力價格電力價格,元元/kWhBH燃料油熱值燃料油熱值,kJ/kgCy所輸油品比熱，所輸油品比熱，kJ/kgR爐效爐效pe泵機(jī)組效率泵機(jī)組效率H加熱站間管路所需壓頭，加熱站間管路所需壓頭，mLR熱站間距熱站間距,km對對于于一一條條已已定定管管道道，當(dāng)當(dāng)輸輸量量Q一一定定時時，TR上上升升熱熱損損失失上上升升，燃燃料料費(fèi)費(fèi)用用SR上上升升。但但由由于于站站間間平平均均溫溫度度升升高高，摩摩阻阻減減少少，動動力力費(fèi)費(fèi)用用SP下下降降。SR和和SP隨隨TR的的變變化化關(guān)關(guān)系系如如圖圖所所示示。總總能能耗耗費(fèi)費(fèi)用用存存在在一一個個最最低低點(diǎn)點(diǎn)Smin，與與Smin對對應(yīng)應(yīng)的的出出站站油油溫溫即即為為該該輸輸量量下下的的經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)加加熱熱溫溫度度T*Rj，此此時時管管路路所所需需的的壓壓頭頭為為H*Rj，與與H*Rj最最接接近近的的開開泵泵方方案案即即為為最優(yōu)開泵方案。最優(yōu)開泵方案。SSSRSPT*RjTR熱熱油油管管道道的