輸油管道設計與管理課程綜合復習資料

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. 《輸油管道設計與管理》綜合復習資料 一.填空題 1. 長距離輸油管道的設計階段一般分為 、 、 。 2. 在管道縱斷面圖上，橫坐標表示 、縱坐標表示 。 3. 解決靜水壓力超壓的方法有 、 。 4. 翻越點后管道存在不滿流的危害有 、 。 5. 解決翻越點后管道不滿流的措施有 、 。 6. 當管道某處發(fā)生堵塞時，全線輸量 ，堵塞點前各站的進、出站壓力均 ，堵塞點后各站的進、出站壓力均 。 7. 當管道某處發(fā)生泄漏時，泄漏點前輸量 ，泄漏點后輸量 ，泄漏點前各站的進、出站壓力均 ，泄漏點后各站的進、出站壓力均 。 8. 影響等溫輸油管道水力坡降的主要因素是 、 、 和 。 9. 熱泵站上，根據輸油泵與加熱爐的相對位置可分為 流程和 流程。 10. 影響熱油管道水力坡降的主要因素是 、 、 和 。 11. 熱油管路當u(TR-T0)＞3時，管路特性曲線出現不穩(wěn)定區(qū)，該結論的前提條件是 、 、 。 12. 長輸管道停輸的原因分為 、 。 13. 熱油管道的總能耗費用包括 和 。 14. 一般來說，層流時， 是造成混油的主要原因；紊流時， 是造成混油的主要原因。 15. 混油段實現兩段切割的充要條件是 。 16. 順序輸送中混油在管道終點的處理方法有 、 、 。 17 翻越點可采用 和 兩種方法判別。 18. 選擇輸油泵機組的原則是 、 、 、 。 19. 串聯(lián)泵的優(yōu)點是 、 、 、 。 20. 熱油管道的啟動投產方法主要有 、 、 。 21. 順序輸送一般用于輸送 和 。 22.影響管路終點純A油罐中允許混入的B油量的主要因素是 、 、 。 23．改變離心泵站特性的主要方法有 、 、 。 24．長輸管道輸量調節(jié)的主要方法有 、 、 。 25．熱油管不同于等溫管的特點就在于 、 、 。 26．影響熱油管道沿程摩阻損失的因素有 、 。 27．減輕管內壁石蠟沉積的措施有 、 、 。 28．長距離輸油管道由 和 兩大部分組成。 29．在順序輸送管道終點，混油的主要切割方法有 、 、 。 30．順序輸送中的起始接觸面是兩種油品剛 的平面，它以 流速向前移動。 31. 解決動水壓力超壓的措施有 、 。 32. 管道輸送中所遇到的流態(tài)一般為：熱輸含蠟原油管道為 、小直徑的輕質成品油管道為 、高粘原油和燃料油管道為 。 33. 當長輸管道某中間站突然停運時，全線輸量 ，停運站前各站的進、出站壓力均 ，停運站后各站的進、出站壓力均 。 34. 熱油管道摩阻計算的方法有 、 、 。 35. 設計長距離輸油管道時，設計工作壓力取得越大，則泵站間距 ，泵站數就 。 36. “旁接油罐”輸油工藝的缺點是 、 、 。 37. 沿程混油的機理是 、 、 。 二.請回答下列問題 1. 簡述離心泵的啟動過程。 2. 熱油管道設計中確定加熱站的進出站溫度時應考慮哪些因素？ 3. 維持進站油溫不變運行的管道會不會出現不穩(wěn)定區(qū)，為什么？ 4. 簡述順序輸送管道的特點。 5．簡述熱油管道節(jié)能降耗的主要措施。 6．簡述順序輸送中減少混油的措施? 7. 熱泵站上先爐后泵流程的優(yōu)點。。 8. 成品油管道為什么一般均采用順序輸送工藝？ 三.等溫輸油管道分析題 1、某等溫輸油管，全線地形平坦。全線共設8座泵站，等間距布置。正常運行時，每站三臺同型號的離心泵并聯(lián)工作，輸量為Q。如果管線輸量降為Q： （1）計算全線摩阻損失變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮ㄒ阎鲬B(tài)為水力光滑區(qū)）？ （2）給出最佳的調節(jié)方案，并說明理由。 2、某等溫輸油管道，全線水平，三個泵站等間距布置。每站三臺相同型號的離心泵并聯(lián)。旁接油罐方式輸油。首站與第二站之間有一分支管路，間歇分油，管線布置如下圖所示。不分油時，各站兩臺泵運行，輸量為48m3/h。分油時，分油量24m3/h，輸往末站24m3/h。問分油時，應對運行的泵組合及泵出口閥門進行哪些調節(jié)？說明理由（已知流態(tài)為水力光滑區(qū)）。 3、某等溫輸油管道，四個泵站等間距布置，各站高差為0，采用“從泵到泵”方式工作，若第二站因故障停運， 1）試根據能量平衡原理定性分析管線輸量和各站進出站壓力的變化趨勢； 2）為了維持管線運行，可采取的調節(jié)措施有哪些？那種調節(jié)措施最好？為什么？ 1#站 2#站 3#站 四.熱油管道計算題 1、一條φ5297的埋地熱油管道，輸量為950t/h，加熱站間距為50km，維持進站油溫TZ＝30℃不變運行。管道允許的最高出站溫度和最低進站溫度分別為65℃和35℃。正常運行時，總傳熱系數K=2.1w/m2℃（按鋼管外徑計算），管道中心埋深處的自然地溫為7℃，原油比熱為2100J/kg℃，平均密度為870kg/m3，油品粘溫關系為 (m2/s)，摩擦升溫忽略不計。 （1）試計算該管線的允許最小輸量Gmin； （2）用平均溫度法計算正常運行時該站間的摩阻損失（已知流態(tài)為水力光滑區(qū)）? 2、一條φ5087的埋地熱油管線，加熱站間距為65km，管線年輸量為700萬噸（每年按350天計算），維持進站油溫Tz=35℃不變運行，油品平均密度ρ＝850kg/m3，油品粘溫關系為υ＝5.310-6e-0.036(T-65) m2/s，，原油比熱C＝2200J/kg℃，地溫T0＝5，正常運行時總傳熱系數K=2.0W/m2℃(以防腐層外徑計)，防腐層厚7mm，管線為水力光滑區(qū)。 1、計算加熱站間的出站溫度； 2、用平均溫度法計算加熱站間的沿程摩阻損失。 綜合復習資料參考答案 一、填空題 1. 可行性研究，初步設計、施工圖設計 2. 管道的實長，管道的海拔高程 3. 增大壁厚、減壓站減壓 4. 不滿流的存在將使管道出現兩相流動，當流速突然變化時會增大水擊壓力；對于順序輸送的管道還會增大混油。 5. 在翻越點后采用小管徑、在中途或終點設減壓站節(jié)流 6. 減小，升高，下降 7. 增大、減小、下降、下降 8. 流量、粘度、管徑、流態(tài) 9. 先爐后泵 先泵后爐 10. 管道內徑、油品粘度、輸量、運行溫度、流態(tài) 11. 層流；維持出站油溫不變運行；粘溫指數u為常數 12. 計劃停輸、事故停輸 13. 熱能費用、動能費用 14. 流速分布不均造成的幾何混油 擴散混油， 15. 16. (1)將混油直接調和到兩種油品中銷售；(2)降級銷售；(3)在末站建分餾裝置對混油進行分餾，然后調和到兩種油品中銷售；(4)送回煉廠回煉 17. 圖解法，解析法 18. 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；泵的臺數符合規(guī)范要求 19. 不存在超載問題、調節(jié)方便、流程簡單、調節(jié)方案多、效率高 20. 冷管直接啟動、加稀釋劑或降凝劑啟動、預熱啟動 21. 輸送性質相近的成品油，輸送性質不同的原油 22. 兩種油品的性質、油品的質量指標、A油罐的容積 23. 切削葉輪，改變轉速，拆級，改變運行的泵機組數，改變運行的泵站數（任選3） 24. 改變泵機組轉速、改變運行的泵站數、改變運行的泵機組數、節(jié)流調節(jié)、切削液輪、多級泵拆級（任選3） 25. 沿程的能量損失包括熱能損失和壓能損失兩部分；熱能損失和壓能損失互相聯(lián)系，且熱能損失起主導作用；沿程水力坡降不是常數。 26. 管道直徑、輸量、油品粘度（溫度）、管道長度（任選2） 27. 提高油溫、縮小油壁溫差、提高流速、采用不易結蠟的管材、定期清管（任選3） 28. 線路、輸油站 29. 兩段切割、三段切割、五段切割 30. 開始接觸時垂直于管線、平均 31. 增大管道壁厚、減壓站減壓 32. 水力光滑區(qū)，混合摩擦區(qū)，層流 33. 減小、升高、下降 34. 平均溫度計算法、基于粘溫關系的方法、分段摩阻計算 35. 越大、越少 36. 油氣損耗嚴重；流程和設備復雜，固定資產投資大；全線難以在最優(yōu)工況下運行，能量浪費大。 37. 流速分布不均引起的幾何混油；比重差引起的混油；擴散混油 二、請回答下列問題 1. 灌泵、盤泵、關閉泵出口、啟泵、緩慢開啟出口閥 2. 確定加熱站的進站溫度時，需要考慮三方面的因素： （1）油品的粘溫特性和其它的物理性質； （2）管道的停輸時間，熱脹和溫度應力等因素； （3）經濟比較，使總的能耗費用最低。 3. 維持進站油溫不變運行的管線不會出現不穩(wěn)定區(qū)。這是因為：Q變化時，影響摩阻H的因素有兩個方面： 、；總的趨勢是Q↑H↑，即H=f(Q)是單調上升的曲線。 4. (1) 對所輸產品的質量和各種油品沿途的分輸量均有嚴格要求。 (2) 成品油管道依托市場生存，要能適應市場的變化。 (3) 成品油管道大都是多分支、多出口、多入口，輸送的油品種類多，運行調度難度大。 (4) 產生混油，混油段的跟蹤和混油的控制是成品油管道的關鍵技術，混油處理存在經濟損失。 (5) 首、末站，分輸、注入站需要的罐容大、數量多。 (6) 順序輸送時管道的水力特性不穩(wěn)定。 5. (1) 提高輸油泵的效率: 以高效泵代替低效泵、加強輸油泵的維護保養(yǎng)與檢修，減少泵內損失 (2) 提高電機的負載率 (3) 提高加熱系統(tǒng)的效率：用高效加熱爐替代效率低下的加熱爐可大幅度降低原油加熱的燃料消耗。也可對現用加熱爐進行技術改造，增加煙氣余熱回收裝置，降低加熱爐的排煙溫度，在運行中加強調節(jié)，降低過?？諝庀禂担哟笥捅P管的換熱面積，改造油盤管使其容易清垢等。 (4) 保證管道系統(tǒng)始終處于最優(yōu)運行狀態(tài)：利用信息網絡和自動化技術以及優(yōu)化運行技術，優(yōu)化運行參數，確定合理的優(yōu)化運行方案，可大幅度降低熱油管道運行的總能耗費用，提高管輸效率。 (5) 減少管輸過程中原油泄漏。 6. (1)設計時使管線工作在紊流區(qū)，盡量不用副管，盡量采用簡單流程及先進的檢測儀表、閥門等； (2)運行中避免不滿流，采用合理的輸送順序，終點及時切換，油品交替時避免停輸等； (3)采取隔離措施； (4)采用“從泵到泵”的輸送工藝； (5)確定合理的油品循環(huán)周期。 7. (1) 進泵油溫高，泵效高； (2) 站內管道油溫高，管內結蠟輕，站內阻力?。? (3) 加熱爐承受低壓，投資小，運行安全。 8. 成品油輸送的特點是種類多、批量（Batch）小。若每一種油品都建一條管線，必然是要建多條小口徑的管線。若順序輸送這些油品，則只需建一條大口徑的管線。 后者與前者相比，所需的投資和經營費用都要節(jié)省一半以上，經濟效益十分明顯，故國內外成品油管線廣泛采用順序輸送的方法。 三、等溫輸油管道分析題 1、 （1）設輸量為Q和2/3Q時全線摩阻損失分別為h1和h2，流態(tài)為水力光滑區(qū)，故m=0.25，根據列賓宗公式有 全線摩阻損失變?yōu)樵瓉淼亩种弧? (2) 沿線地形平坦，泵站所提供的能量主要用于克服摩阻，而全線摩阻損失不到原來的二分之一，故可停開4座泵站，由于輸量減少了三分之一，故運行的站可停開一臺泵。 所以最佳的調節(jié)方案是：2、4、6、8站停運，1、3、5、7站各停運一臺泵，同時運行的站每站出口稍微節(jié)流。 2. 設分油前后2#站到終點的摩阻損失分別為h1和h2，流態(tài)為水力光滑區(qū)，故m=0.25，根據列賓宗公式有 沿線地形平坦，泵站所提供的能量主要用于克服摩阻，而2#站到終點的摩阻損失摩阻損失不到原來的一半，故可停開3#站，同時還必須關小2#站出口閥的開度，由于2#站到終點輸量減少了二分之一，故2#站可停開一臺泵，另外由于1#站到2#站之間的摩阻降低，還必須關小1#站出口閥的開度。 所以最佳的調節(jié)方案是：3#站停運，2#站停運一臺泵，同時關小1#站和2#站出口閥的開度（節(jié)流調節(jié)）。 3、 1）第二站停運后，由于全線能量供應減少，全線流量下降，首站出站壓力上升，三、四站的進出站壓力均下降。 2）第一種調節(jié)措施：3#、4#站出站節(jié)流。 第二種調節(jié)措施：停運4#站。 第二種調節(jié)措施較好，因為第一種調節(jié)措施太浪費能量。 四、熱油管道計算題 1、（1） kg/s （2） 管道輸量：kg/s Q=G/ρ=263.88/870=0.3033m3/s 出站油溫為： 平均溫度為： ℃ 平均粘度為： m2/s 流態(tài)為水力光滑區(qū)，m=0.25， 摩阻損失為： =280.6米油柱 2、（1） kg/s (1/m) ℃ （2）(m3/s) ℃ (m2/s) 因為流態(tài)為水力光滑區(qū)，所以 .