《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 輸油管道輸送工藝技術(shù)輸油管道輸送工藝技術(shù) 石油大學(xué)儲運工程系石油大學(xué)儲運工程系安家榮安家榮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。我我們們可可以把石油的生產(chǎn)過程簡單的表示為：以把石油的生產(chǎn)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1879年年，在在美美國國的的賓賓夕夕法法尼尼亞亞鋪鋪設(shè)設(shè)了了一一條條口口徑徑為為150mm，長長為為17.4km的輸油管道。的輸油管道。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。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，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?，F(xiàn)現(xiàn)代代管管道道始始于于19世世紀(jì)紀(jì)中中葉葉，1859年年，美美國國賓賓夕夕法法尼尼亞亞打打出出了了第第一一口口油油井井，所所生生產(chǎn)產(chǎn)的的原原油油起起初初用用馬馬車車?yán)\運，從從而而導(dǎo)導(dǎo)致致了了嚴(yán)嚴(yán)重重的的交交通通擁擁擠擠。直直到到1865年年，才才建建造造了了第第一一條條用用于于輸輸送送原原油油的的管管道道。直直徑徑為為50mm，長長為為10km，輸量為輸量為2.8 m3/h,用往復(fù)泵驅(qū)動。用往復(fù)泵驅(qū)動。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進了了大大口口徑徑、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進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)的的油油運運往往東東海海岸岸，但但由由于于戰(zhàn)戰(zhàn)爭爭，海海上上運運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，口口 徑徑 為為 600mm，長長 度度 為為 2158km，輸輸 量量 為為47700m3/d(1500萬萬噸噸/年年)，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，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，由由西西南部到東海岸。南部到東海岸。從從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，并并出出現(xiàn)許多跨國管線。較著名的有：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)波波蘭蘭至至東東德。兩條管線的輸量約為德。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，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,總長為總長為8413km,輸油能力為輸油能力為1.4億噸億噸/年。年。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。3、管道運輸?shù)奶攸c、管道運輸?shù)奶攸c 運量大，基建費用低（與鐵路相比）運量大，基建費用低（與鐵路相比）。管輸適于大量、單向、定點的運輸，不如鐵路、公路運管輸適于大量、單向、定點的運輸，不如鐵路、公路運輸靈活。輸靈活。占地少，受地形限制少。占地少，受地形限制少。運價低，耗能少。運價低，耗能少。便于管理，易于實現(xiàn)集中控制，勞動生產(chǎn)率高。便于管理，易于實現(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)運行，對環(huán)境受外界限制少，可長期穩(wěn)定連續(xù)運行，對環(huán)境 的污染小。的污染小。輸油管道概況輸油管道概況一一條條720管管線線的的輸輸量量約約等等于于一一條條單單線線鐵路的運量，但造價不如鐵路的鐵路的運量，但造價不如鐵路的1/2。管線埋于地下，基本不受惡管線埋于地下，基本不受惡劣氣候的影響，油氣污染和劣氣候的影響，油氣污染和噪聲污染都比鐵路小得多。噪聲污染都比鐵路小得多。原原蘇蘇聯(lián)聯(lián)管管線線運運價價約約為為鐵鐵路路的的1/2，美美國國約約為為鐵鐵路路的的1/7-1/10，我我國國目前基本與鐵路持平目前基本與鐵路持平。管管線線埋埋于于地地下下，地地面面仍仍可可耕耕種種。鐵鐵路路的的坡坡度度一一般般不不能能超超過過30度度，而而管管線線不不受受坡坡度度的的限限制制，有有利利于于翻翻山山越越嶺嶺，取取捷捷徑徑，起起終終點點相相同同的的兩兩地地間間，管管線線的的長度一般要比鐵路短長度一般要比鐵路短30%。4、我國輸油管道概況、我國輸油管道概況 1958年年以以前前，我我國國輸輸油油管管道道還還是是一一個個空空白白。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山子子原原油油管管道道。隨隨著著我我國國石石油油工工業(yè)業(yè)的的發(fā)發(fā)展展，20世世紀(jì)紀(jì)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)進進入入第第一一個個發(fā)發(fā)展展高高潮潮,建建設(shè)設(shè)的的管管道道主主要要是是原原油油管管道道。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)(見全國油氣管線分布圖見全國油氣管線分布圖)。我我國國管管道道工工業(yè)業(yè)繼繼第第一一個個發(fā)發(fā)展展高高潮潮之之后后，于于20世世紀(jì)紀(jì)90年年代代中中期期逐逐漸漸進進入入第第二二個個發(fā)發(fā)展展高高潮潮，而而且且目目前前已已經(jīng)經(jīng)處處在在發(fā)發(fā)展展高高潮潮之之中中。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。近近幾幾年年來來，我我國國已已經(jīng)經(jīng)建建成成的的或或正正在在興興建建中中的的管管道道有有，西西氣氣東東輸輸管管道道、澀澀北北西西寧寧蘭蘭州州天天然然氣氣管管道道、蘭蘭州州成成都都重重慶慶成成品品油油管管道道、茂茂名名至至昆昆明明成成品品油油管管道道、忠忠縣縣至至武武漢漢天天然然氣氣管管道道、寧寧波波上上海海南南京京進進口口原原油油管管道道、環(huán)環(huán)珠珠江江三三角角洲洲液液化化天天然然氣氣管管道道、鎮(zhèn)鎮(zhèn)海海至至蕭蕭山山成成品品油油管管道道，以以及及平平湖湖至至上上海海的的海海底底天天然然氣氣管管道道等等。正正準(zhǔn)準(zhǔn)備備興興建建的的管管道道還還有有中中俄俄天天然然氣氣管管道道、中中俄俄原原油油管管道道，遠遠景景規(guī)規(guī)劃劃可可能能還還有有吐吐庫庫曼曼斯斯坦坦至至中中國國的的天天然然氣氣管管道道、西西西西伯伯利利亞亞至至中國天然氣管道，以及蘇里格氣田的外輸管道等。中國天然氣管道，以及蘇里格氣田的外輸管道等。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(fù)了大慶油田、遼大的東北管網(wǎng)，擔(dān)負(fù)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(fù)負(fù)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(fù)負(fù)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(fù)負(fù)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(fù)了二連油田的原油外輸任務(wù)。擔(dān)負(fù)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(fù)負(fù)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(fù)負(fù)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(fù)負(fù)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(fù)了塔里木油田的原油外輸任務(wù)。鄯線擔(dān)負(fù)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。(2)原動機原動機 電動機電動機 柴油機柴油機燃氣輪機燃氣輪機 輸油泵的原動機應(yīng)根據(jù)泵的性能參數(shù)、原動機的特點、輸油泵的原動機應(yīng)根據(jù)泵的性能參數(shù)、原動機的特點、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：電電動動機機具具有有體體積積小小、重重量量輕輕、噪噪音音低低、運運行行平平穩(wěn)穩(wěn)可可靠靠、便便于于實實現(xiàn)現(xiàn)自自動動控控制制等等優(yōu)優(yōu)點點，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機作作為為的的原原動動機機。其其缺缺點點是是調(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機要要進進行行經(jīng)經(jīng)濟濟比比較較。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，采用電動機是不合適的。路，采用電動機是不合適的。與與電電動動機機相相比比，柴柴油油機機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、運運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)點點是是可可調(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)，采采用用柴油機可能更為經(jīng)濟。柴油機可能更為經(jīng)濟。燃燃氣氣輪輪機機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機小小得得多多，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，運運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)動動機機經(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。對對于于偏偏遠遠地地區(qū)區(qū)的的大大型型油油氣氣管管線線，采采用用燃燃氣氣輪輪機機可可能能是是比比較較好好地地選選擇擇。如如前前面面提提到到的的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航空空燃燃氣輪機。氣輪機。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%。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/min n0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：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QHc q2 q1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：泵泵并并聯(lián)聯(lián)運運行行時時，在在改改變變運運行行的的泵泵機機組組數(shù)數(shù)時時，要要防防止止電電機機過載。過載。則：則：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 Q Hc q2,H2 q1,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：特點：特點：(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)泵串聯(lián)泵其中：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量根根據(jù)管線任務(wù)輸量確定。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。并聯(lián)泵更適合于地形比較陡、高差比較大的爬坡地區(qū)，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，管路特性較平，泵所提供的能量主要用此時站間管道較短，管路特性較平，泵所提供的能量主要用于克服很大的位差靜壓頭。于克服很大的位差靜壓頭。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)泵的比較上坡段串聯(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。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、輸油管道的壓能損失三、輸油管道的壓能損失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)：3000Re Re1（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)：Re1Re Re2 （簡稱粗糙區(qū)）簡稱粗糙區(qū)）我國輸油管道工程設(shè)計規(guī)范規(guī)定的流態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)是：我國輸油管道工程設(shè)計規(guī)范規(guī)定的流態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)是：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0.125mm DN400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 64 1 4.15紊紊流流水力光滑區(qū)水力光滑區(qū) 0.3164 0.25 0.0246混合摩擦區(qū)混合摩擦區(qū) 0.123 0.0802A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(yán)重油氣損耗嚴(yán)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)投資小；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。可全部利用上站剩余壓頭，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：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。試計算該管線的輸量為多少？作。試計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：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和和終終點點分分別別計計算算輸輸量量，其其中中最最小小者者即即為為管管道道應(yīng)應(yīng)達到的輸量達到的輸量。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。四、等溫輸油管道運行工況分析與調(diào)節(jié)四、等溫輸油管道運行工況分析與調(diào)節(jié)1、工況變化原因及運行工況分析方法、工況變化原因及運行工況分析方法“從泵到泵從泵到泵”運行的等溫輸油管道，有許多因素可以引起運運行的等溫輸油管道，有許多因素可以引起運行工況的變化，可將其分為正常工況變化和事故工況變化。行工況的變化，可將其分為正常工況變化和事故工況變化。(1)正常工況變化正常工況變化 季季節(jié)節(jié)變變化化、油油品品性性質(zhì)質(zhì)變變化化引引起起的的全全線線工工況況變變化化，如如油油品的品的、變化；變化；由由于于供供銷銷的的需需要要，有有計計劃劃地地調(diào)調(diào)整整輸輸量量、間間歇歇分分油油或或收收油導(dǎo)致的工況變化。油導(dǎo)致的工況變化。(2)事故工況變化事故工況變化 電電力力供供應(yīng)應(yīng)中中斷斷導(dǎo)導(dǎo)致致某某中中間間站站停停運運或或機機泵泵故故障障使使某某臺臺泵泵機組停運；機組停運；閥門誤開關(guān)或管道某處堵塞；閥門誤開關(guān)或管道某處堵塞；管道某處漏油。管道某處漏油。不不論論是是正正常常工工況況變變化化還還是是事事故故工工況況變變化化，都都會會引引起起運運行行參參數(shù)數(shù)的的變變化化。這這些些參參數(shù)數(shù)主主要要包包括括輸輸量量，各各站站的的進進出出站站壓壓力力及及泵泵效效等等。嚴(yán)嚴(yán)重重時時，會會使使某某些些參參數(shù)數(shù)超超出出允允許許范范圍圍。為為了了維維持持輸輸送送，必必須須對對各各站站進進行行調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)。為為了了對對各各站站進進行行正正確確無無誤誤的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)，事事先先必必須須知知道道工工況況變變化化時時各各種種參參數(shù)數(shù)的的變變化化趨趨勢勢。因因此此，掌掌握握輸輸油油管管運運行行工工況況的的分分析析方方法法，對對于于管管理理好好一一條條輸輸油管道是十分重要的。油管道是十分重要的。(3)運行工況的分析方法運行工況的分析方法 突突然然發(fā)發(fā)生生工工況況變變化化時時（如如某某中中間間站站停停運運或或有有計計化化地地調(diào)調(diào)整整輸輸量量而而啟啟、停停泵泵），在在較較短短時時間間內(nèi)內(nèi)全全線線運運行行參參數(shù)數(shù)劇劇烈烈變變化化，屬屬于于不不穩(wěn)穩(wěn)定定流流動動。我我們們這這里里不不討討論論不不穩(wěn)穩(wěn)定定流流動動工工況況，只只討討論論變變化化前前后后的的穩(wěn)穩(wěn)定定工工況況。為為此此，我我們們假假設(shè)設(shè)在在各各種種工工況況變變化化的情況下，經(jīng)過一段時間后，全線將轉(zhuǎn)入新的穩(wěn)定工況。的情況下，經(jīng)過一段時間后，全線將轉(zhuǎn)入新的穩(wěn)定工況。運行分析的出發(fā)點是能量供求平衡。運行分析的出發(fā)點是能量供求平衡。2、某中間泵站停運時的工況變化、某中間泵站停運時的工況變化Lc-1，ZcLc，Zc+11c-1cc+1nLc-2,Zc-1L，Z設(shè)設(shè)有有一一條條密密閉閉輸輸送送的的長長輸輸管管道道，長長度度為為L，有有n座座泵泵站站，正正常常工工況況下下輸輸量量為為Q，各各站站的的站站特特性性相相同同，Hc=A-BQ2-m，假假設(shè)設(shè)中間第中間第 c 站停運。站停運。(1)輸量變化輸量變化 c 站停運前輸量：站停運前輸量：c 站停運后輸量變?yōu)椋赫就＿\后輸量變?yōu)椋河捎谟捎?c 站停運，全線泵站所提供的總能量減小，所以輸站停運，全線泵站所提供的總能量減小，所以輸量減下，即：量減下，即：(2)c 站前面各站進出站壓力的變化站前面各站進出站壓力的變化 列首站入口到列首站入口到 c-1 站進口的能量平衡方程：站進口的能量平衡方程：c 站停運前：站停運前：c 站停運后：站停運后：兩式相減得：兩式相減得：由上式可知：由上式可知：即即結(jié)結(jié) 論：論：c 站站停停運運后后，其其前前面面一一站站(c-1站站)的的進進站站壓壓力力上上升升。停停運運站愈靠近末站站愈靠近末站(c 越大越大)，其前面一站的進站壓力變化愈大。，其前面一站的進站壓力變化愈大。利用同樣的方法，我們可以得出結(jié)論：利用同樣的方法，我們可以得出結(jié)論：c 站停運后，其前面站停運后，其前面各站的進站壓力均上升。距停運站越遠，變化幅度越小。各站的進站壓力均上升。距停運站越遠，變化幅度越小。出站壓力的變化出站壓力的變化即停運站前各站的出站壓力均升高，距停運站越遠，變化幅即停運站前各站的出站壓力均升高，距停運站越遠，變化幅度越小。度越小。(3)c 站后面各站進出站壓力的變化站后面各站進出站壓力的變化 列列 c+1 站入口到末站入口的能量平衡方程：站入口到末站入口的能量平衡方程：c站停運前：站停運前：c站停運后：站停運后：兩式相減得：兩式相減得：分分 析析：由上式知：由上式知：,即即 c 站后面一站的進站壓力下降，站后面一站的進站壓力下降，且停運站愈靠近首站且停運站愈靠近首站(c越小越小)，其后面一站的進站壓力，其后面一站的進站壓力 變化愈大。變化愈大。c站站停停運運后后，c站站后后面面各各站站的的進進站站壓壓力力均均下下降降，且且距距停停運運站愈遠，其變化幅度愈小。站愈遠，其變化幅度愈小。出站壓力的變化出站壓力的變化即即停停運運站站后后面面一一站站的的出出站站壓壓力力下下降降。同同理理可可得得出出停停運運站站后后各站的出站壓力均下降，且變化趨勢與進站壓力相同。各站的出站壓力均下降，且變化趨勢與進站壓力相同。3、干線漏油后的工況變化、干線漏油后的工況變化1cc+1c+2nQ*Q*-qqLcL-Lc 設(shè)設(shè)某某條條長長輸輸管管道道有有 n 座座泵泵站站，在在 c+1 站站進進口口處處發(fā)發(fā)生生漏漏油油，漏漏油油量量為為 q，漏漏油油前前全全線線輸輸量量為為 Q，漏漏油油后后漏漏點點前前輸輸量量為為 Q*，漏點后輸量為漏點后輸量為 Q*-q。(1)輸量變化輸量變化 漏油前全線能量平衡方程為：漏油前全線能量平衡方程為：漏油后分段寫出能量平衡方程：漏油后分段寫出能量平衡方程：首站至漏點：首站至漏點：漏點至末站：漏點至末站：上面兩式相加并整理得：上面兩式相加并整理得：由式由式兩式得：兩式得：根據(jù)式上式根據(jù)式上式，必有必有(2)漏點前各站進出站壓力的變化漏點前各站進出站壓力的變化 列首站入口至列首站入口至 c 站入口的能量平衡方程：站入口的能量平衡方程：漏油前：漏油前：漏油后：漏油后：兩式相減得：兩式相減得：也就是說漏點前各站的進站壓力下降。也就是說漏點前各站的進站壓力下降。又又結(jié)論：結(jié)論：漏漏油油后后，漏漏點點前前各各站站的的進進出出站站壓壓力力均均下下降降，且且距距漏漏點點越越遠遠的的站站變變化化幅幅度度越越小小。漏漏點點距距首首站站越越遠遠，漏漏點點前前面面一一站站的的進進出站壓力變化愈大。出站壓力變化愈大。即：即：(3)漏點后各站進出站壓力的變化漏點后各站進出站壓力的變化 利利用用上上述述同同樣樣的的方方法法可可以以得得到到（分分別別列列出出漏漏油油前前后后c+1站站入入口至終點的能量平衡方程，然后整理得）：口至終點的能量平衡方程，然后整理得）：即即由此可知：由此可知：漏漏點點后后各各站站的的進進出出站站壓壓力力均均下下降降，且且漏漏點點距距首首站站愈愈近近，其其后面一站的變化幅度愈大。后面一站的變化幅度愈大?？傊?，管道漏油后，漏點前的流量增大，漏點后流量減小，總之，管道漏油后，漏點前的流量增大，漏點后流量減小，全線各站進出站壓力均下降，且距漏點越近的站進出站壓全線各站進出站壓力均下降，且距漏點越近的站進出站壓力下降幅度愈大。漏點距首站愈遠，漏點前一站的壓力變力下降幅度愈大。漏點距首站愈遠，漏點前一站的壓力變化愈大，反之漏點后面一站的進出站壓力變化愈大?；螅粗c后面一站的進出站壓力變化愈大。根據(jù)進出站壓力的變化即可確定泄漏點的位置。但這種方根據(jù)進出站壓力的變化即可確定泄漏點的位置。但這種方法只能確定較大的泄漏量，因為小漏點引起的壓力變化不法只能確定較大的泄漏量，因為小漏點引起的壓力變化不明顯，儀表無法檢測。明顯，儀表無法檢測。4、輸油管道的調(diào)節(jié)、輸油管道的調(diào)節(jié)輸輸油油管管道道的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)是是通通過過改改變變管管道道的的能能量量供供應(yīng)應(yīng)或或改改變變管管道道的的能能量量消消耗耗，使使之之在在給給定定的的輸輸量量條條件件下下，達達到到新新的的能能量量供供需需平平衡衡，保持管道系統(tǒng)不間斷、經(jīng)濟地輸油。保持管道系統(tǒng)不間斷、經(jīng)濟地輸油。(1)調(diào)節(jié)的分類調(diào)節(jié)的分類 管道的調(diào)節(jié)就是人為地對輸油工況加以控制。從廣義上說，管道的調(diào)節(jié)就是人為地對輸油工況加以控制。從廣義上說，調(diào)節(jié)分為輸量調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性調(diào)節(jié)兩種情況。調(diào)節(jié)分為輸量調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性調(diào)節(jié)兩種情況。輸量調(diào)節(jié)輸量調(diào)節(jié) 首站從油田的收油是不均衡的，一年之內(nèi)各季不均衡，甚至各個月份首站從油田的收油是不均衡的，一年之內(nèi)各季不均衡，甚至各個月份也有差別；末站向外轉(zhuǎn)油受運輸條件或煉廠生產(chǎn)情況的影響，有時出也有差別；末站向外轉(zhuǎn)油受運輸條件或煉廠生產(chǎn)情況的影響，有時出路不暢。這些來油和轉(zhuǎn)油的不均衡必然使管道的輸量相應(yīng)變化，這些路不暢。這些來油和轉(zhuǎn)油的不均衡必然使管道的輸量相應(yīng)變化，這些輸量的改變要靠調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。輸量的改變要靠調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。旁旁接接油油罐罐輸輸送送的的管管道道要要求求各各泵泵站站的的排排量量接接近近一一致致。否否則則旁旁接接油油罐罐容容納納不不了了過過大大的的輸輸差差量量。而而要要保保持持各各站站排排量量一一致致也也要對全線進行調(diào)節(jié)。要對全線進行調(diào)節(jié)。穩(wěn)定性調(diào)節(jié)（即自動調(diào)節(jié)）穩(wěn)定性調(diào)節(jié)（即自動調(diào)節(jié)）密密閉閉輸輸送送的的管管道道為為了了維維持持輸輸油油泵泵的的正正常常工工作作和和管管道道的的安安全全運運行行，要要求求中中間間站站的的入入口口壓壓力力不不能能過過低低，出出口口壓壓力力不不能能過過高高。輸輸送送工工況況不不穩(wěn)穩(wěn)定定表表現(xiàn)現(xiàn)在在泵泵站站進進出出口口壓壓力力的的波波動動。當(dāng)當(dāng)壓壓力力波波動動超超出出規(guī)規(guī)定定值值時時，就就要要對對管管線線進進行行調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)。工工況況不不穩(wěn)穩(wěn)定定不不包包括括前前面面所所說說的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)輸輸量量的的情情況況，因因調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)輸輸量量產(chǎn)產(chǎn)生生的的大大幅幅度度工工況況變變化化是是由由計計劃劃產(chǎn)產(chǎn)生生的的，并并通通過過調(diào)調(diào)整整各各泵泵站站的的輸輸油油泵泵機機組組工工作作狀狀況況加加以以實實現(xiàn)現(xiàn)；也也不不包包括括由由于于某某個個泵泵站站突突然然中中斷斷運運行行或或管管道道閥閥門門誤誤動動作作突突然然關(guān)關(guān)閉閉造造成成的的突突發(fā)發(fā)性性壓壓力力波波動動，這這種種突突發(fā)發(fā)性性壓壓力力波波動動叫叫水水擊擊，對對水水擊擊另行采取保護措施，不是調(diào)節(jié)解決的問題。另行采取保護措施，不是調(diào)節(jié)解決的問題。造造成成壓壓力力不不穩(wěn)穩(wěn)定定的的原原因因有有：各各泵泵站站泵泵機機組組運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺臺數(shù)數(shù)或或運運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)泵泵性性能能變變動動；泵泵站站輸輸油油泵泵因因調(diào)調(diào)速速使使其其工工況況變變化化；所所輸輸油油品品種種類類改改變變或或因因溫溫度度改改變變造造成成油油品品粘粘度度變變化化；管管道道因因結(jié)結(jié)垢垢、氣袋或其它原因造成一定程度的阻塞等。氣袋或其它原因造成一定程度的阻塞等。這這些些不不穩(wěn)穩(wěn)定定工工況況都都發(fā)發(fā)生生在在密密閉閉輸輸送送管管道道上上，旁旁接接油油罐罐管管道道因因旁旁接接管管的的緩緩沖沖，進進出出站站壓壓力力不不會會有有大大的的波波動動，只只要要保保持持各站輸量接近一致即可。各站輸量接近一致即可。(2)輸量調(diào)節(jié)方法輸量調(diào)節(jié)方法 根根據(jù)據(jù)管管道道系系統(tǒng)統(tǒng)的的能能量量供供需需特特點點，調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)方方法法可可以以從從兩兩方方