长距离密闭输油管道模拟实验

长距离密闭输油管道模拟实验
指导书
西南石油学院储运教研室
目录
一、实验目的及内容 (1)
二、实验装置简介 (1)
三、计算机控制实验 (3)
实验一输油管道系统启动 (3)
实验二管道堵塞 (4)
实验三管道泄漏 (5)
实验四越站 (6)
实验五调节阀门开度的出站压力自动控制 (6)
实验六调节泵转速的出站压力自动控制 (7)
实验七系统停运 (8)
四、手动控制实验 (8)
实验一输油管道系统启动 (9)
实验二管道堵塞 (9)
实验三管道泄漏 (10)
实验四越站 (11)
实验五测定管路、泵及泵站特性 (12)
一、实验目的及内容
长距离密闭输油管道的模拟实验在储运实验室内的模拟实验装置上进行。

目的在于以小型的管道和泵机组来模拟大型长距离密闭输油管道的运行工况。

通过对实验装置上的不同阀门的开/关控制和开度的调节以及对泵的开/停控制和转速的调节，可以实现对长距离密闭输油管道上发生的输量变化、管道堵塞、管道泄露、越站（事故停泵）和水击等工况和现象进行模拟；并且可以对实验装置本身的管道特性、泵特性和泵站特性进行实地测定。

通过实验可使学生对课堂上和书本里所学到的理性知识有一个感性的体会，获得实地观察问题、分析问题和解决问题的经验和能力，为毕业后能够胜任生产岗位上的工作打下良好的基础。

实验的内容包括：管道堵塞、管道泄露、压力越站、测定泵站特性、测定管路特性、泵站的出站压力自动控制。

所有的实验都可以用计算机控制进行；除压力自动控制以外的所有其它实验也都可以手动控制进行。

二、实验装置简介
图1 输油泵站工艺流程图
如图1所示，实验装置由两座立式储罐、三座泵站和环绕实验室四周的管线
以及各种阀门、仪器和计量仪表组成。

其中每座泵站由两台K-6型离心泵组成，其输清水的H-Q 性能实验数据列于表1中。

每座泵站以串联方式运行。

储罐既作为首站的供应油罐也作为终点站的储备油罐。

罐内盛10#机械油（
1
21
=880kg/m 3），用作输送介质，油经过储罐被循环使用。

管线采用双面镀锌铁管，
规格为1英寸和英寸（相当于33.5×3.25和48×3.5mm ）。

首站出来的管线绕实验室走两圈后才进入第二站，以拉长站间距离。

第二站出来的管线绕实验室走了一圈，第三站出来的管线走了一圈半，然后进入储罐。

管路纵断面数据见表3。

表1 K-6型离心泵H-Q 性能实验数据
表2 模拟实验装置设备表
表3 模拟实验装置管路沿程数据表
121φφ121
三、计算机控制实验
实验前准备工作：
1.仔细阅读本指导书的前二、三部分。

2.检查储油罐油量是否充足，油位以3/4储罐高度为宜。

并打开储罐出口
阀门让油流入首站泵内。

3.打开各泵出口处阀门，关闭管路的所有手动旁通阀门。

4.打开各压力、压差变送器引压管上截止阀。

5.用手转动电机和泵的联轴器，看是否有卡住现象。

6.将变频调整调速器面板上的REMOTE/DIRECT开关置于REMOTE；
REV/FOR开关置于FOR。

7.合上配电箱内空气开关，按下配电箱盖上绿色按钮。

8.按下电器盘或墙上电机3-6启动按钮，给变频调速器上电，使共处于待
命状态。

9.插上控制室内的仪表盘电源插头，合上盘内空气开关KK1，再次打开钮
子开关K1—K7，DY1，DK—DK7（一般这些开关不动）。

10.插上计算机电源插头，启动计算机。

11.在根目录C:>下，键入NC并回车，则监控系统启动，屏幕上出现实验
设置主画面。

准备工作完毕，可开始进行下列实验。

建议按顺序依次进行。

实验一输油管道系统启动
目的：了解输油管道系统启动的程序。

步骤：
1.依次打开菜单条的TUNE和DISPLAYS菜单，选择DIRECTORY项调
出画面目录表。

2.在子窗口的目录中，选择ST—3项调出三号泵站流程图。

3.按<Home>键将光标移到主窗口的流程图中，通过在电磁阀旁边的小方
框内输入1并按回车来依次打开15S和16S两电磁阀。

4.按<Home>键将光标返回到子窗口中，选择ST—2项调出二号泵站流程
图。

5.按<Home>键将光标移到子窗口的流程图中，依次打开9S和10S两电
磁阀。

6.按<Home>键将光标返回到子窗口，选择ST—1项调出一号泵站流程图。

7.按<Home>键将光标移到一号泵站流程图中，依次打开S、1S、2S和3S
四个电磁阀。

8.在P1旁边的小方框输入1来启动1#泵。

9.观察FT02的流量数据的变化。

待有流量通过后，在M1旁边的方框内
一次输入75和93来讲M1点动调节阀开至最大。

10.按<Home>键将光标返回到子窗口中，选择ST—2项调出二号站流程图。

11.按<Home>键将光标移到二号泵站流程图中，依次打开7S和8S两电磁
阀。

在10S旁边的小方框内输入0来将10S电磁阀关闭。

12.在P3旁边的方框内依次输入50和100来将3#泵启动。

13.按<Home>键将光标返回到子窗口中，选择ＳＴ—３项调出三号泵站流
程图。

14.按<Home>键将光标移到三号泵站流程图中，依次打开13S和14S并关
闭16S电磁阀。

15.在P5旁边的方框内依次输入50和100来将5#泵启动。

此时整个输油泵管道系统启动，以单号泵单联方式运行。

实验一结束。

实验二管道堵塞
目的：了解管道堵塞对堵塞点上、下游的运行参数的影响。

步骤：
1.调出数据记录打印控制画面，记录下此时的运行参数。

2.调出一号泵站流程图，在M1旁边的小方框内依次输入75和50将M1
电动调节阀关至50%的开度。

3.选择TR—PT02项调出PT02压力趋势图，观察堵塞点2#泵出口的压力
变化约15秒钟。

4.选择TR—PT03项调出PT03压力趋势图，观察堵塞点后出站压力的变
化约15秒钟。

5.选择TR—PT00项调出PT00压力趋势图，观察堵塞点上游一号泵站压
力的变化约15秒钟。

6.分别选择TR—PT04和PT06项，观察堵塞点下游二号站压力和4#泵出
口压力的变化约15秒钟。

7.分别选择TR—PT07和TR—PT09项，观察三号泵站进站压力和6#泵出
口压力的变化约15秒钟
8.选择TR—FT02项，调出FT02流量趋势图，观察堵塞后干管输量的变
化。

9.调出数据记录打印控制画面，记录下此时管道堵塞后的运行参数。

然后
准备好打印机和纸，将管道堵塞前后的运行参数打印出来。

10.取出打印结果，比较两种工况的输量和各对应点压力参数的变化，并分
析原因。

实验二结束。

实验三管道泄漏
目的：了解管道泄漏对泄漏点上、下游的运行参数的影响
步骤：
1.调出一号泵站流程图，在M1旁的方框内依次输入75和93将M1调动
调节阀开至最大。

2.观察FT02流量数据的变化。

待平稳后，调出数据记录打印控制画面，
记录下此时的运行参数。

3.在M2旁的方框内输入20将M2调动调节阀的开度开至20%。

4.分别选择字窗口中TR—PT06和TR—PT04项，观察泄漏点前4#泵出口
的压力和二号泵站进站压力的变化各15秒。

5.分别选择TR—PT07和TR—PT09项，观察泄漏点下游3#泵进站压力和
6#泵出口压力的变化各15秒。

6.分别选择TR—PT03和TR—PT00项，观察1号泵站出站压力和进站压
力的变化各15秒。

7.选择FT02项，观察管道末段输量的变化。

8.调出数据记录打印控制画面，记录下此时管道泄漏后的运行参数。

然后
准备好打印机和纸，将管道泄漏前后的运行参数打印出来。

9.取出打印结果，比较两种工况的末段输量和总输量以及各对应点压力参
数的变化，并分析原因。

实验三结束。

实验四越站
目的：了解越站流程的切换和越站对上、下游运行参数的影响。

步骤：
1.调出一号泵站流程图，在M2旁边的方框内输入0关闭M2电动调节阀。

然后打开1S、2S和4S电磁阀并启动1#泵。

此时一号泵站以串联方式
运行，其余两站以单泵方式运行。

2.观察FT02流量数据的变化。

待平衡后，调出数据记录打印控制画面，
记录下此时的运行参数。

3.调出二号泵站流量图，在P4旁边的方框内输入0将4#泵停运。

同时打
开10S和9S电磁阀实现越站。

关闭11S和12S电磁阀可对4#泵进行检
修。

4.选择子窗口中的TR—PT04项，观察越站后进站压力的变化15秒钟。

5.分别选择TR—PT07 TR—PT09项，观察越站后下游泵站（三号泵站）
的进站压力和6#泵出口压力的变化各15秒钟。

6.分别选择TR—PT03 TR—PT00项，观察越站后上游泵站（一号泵站）
的出站和进站压力的变化各15秒钟。

7.选择TR—FT02项，观察干管数量的变化。

8.调出数据记录打印控制画面，记录下此时二号泵站越站后的运行参数，
然后准备好打印机和纸，将越站前后的运行参数打印出来。

9.取出打印结果，比较两种工况的输量和各对应点压力参数的变化，并分
析原因。

实验四结束。

实验五调节阀门开度的出站压力自动控制
目的：了解通过调节出站阀门的开度来自动控制出站压力的原理。

步骤：
1.调出二号泵站流程图，打开11S和12S两电磁阀，关闭10S电磁阀，
然后启动4#泵，转速调为50%。

2.打开7S和8S两电磁阀，启动3#泵，转速调为50%，此时二号站以并
联方式运行。

3.调出三号泵站流程图，将6#泵转速调为50%。

然后打开13S、14S和
15S两电磁阀，启动5#泵，转速调为50%。

此时三号站以并联方式运
行。

4.调出一号泵站流程图，打开3S电磁阀，关闭4S电磁阀将一号站改为
并联方式运行。

5.将M1电动调节阀的开度调为60%。

6.将光标移入子窗口，调出STICK参数调整画面。

7.将光标移入子窗口的M1栏并按回车，则子窗口中显示M1电动调节阀
的电显示。

其中STEP的值为设定的一号站压力，OUT的值为阀门的
开度，OUT右边的M（Manual）表示当前状态的手动控制状态。

8.将光标移入子窗口，然后按F9键，此时OUT左边的M变为A（Auto），
表示当前M1的状态为自动控制状态。

9.按〈Esc〉键激活命令行选择DIRECTORY调出图形目录。

10.将光标移入子窗口，调出TR—PT03的画面，观察一号站出站压力的变
化15秒钟。

然后调出TR—M1画面，观察M1的开度的变化。

11.再调出STICK参数调整的画面，将M1的STEP的设定值增加或减小
1KPa。

然后再分别调出TR—PT03 和TR—M1画面，观察一号站出站
压力和M1开度的变化。

12.调出STICK参数调整的画面将STEP的设定值还原，然后再分别调出
TR—PT03和TR—M1画面，观察一号站出站压力和M1开度的变化。

实验五结束。

实验六调节泵转速的出站压力自动控制
目的：了解通过调节泵的转速来自动控制出站压力的原理。

步骤：
1.此时各站并联运行，M1电动调节阀处于自动控制状态。

调出STICK参
数调整的画面，将光标移至P3栏并按回车，则子窗口中显示3#泵的点
显示。

其中STEP的值为设定的3#泵的出口压力，OUT的值为3#泵的
转速。

2.将光标移入子窗口，然后按F9键，此时3#泵处于自动控制状态。

3.按〈Esc〉键激活命令行选择DIRECTORY调出图形目录。

4.调出TR—PT05画面观察3#泵出口压力的变化15秒钟。

然后调出TR
—ST20三号泵转速调整趋势图，观察3#泵转速的变化。

5.再调出STICK参数调整的画面，将P3的STEP的设定值增加或减小
1MPa。

然后再分别调出TR—PT05和TR—ST20画面，观察3#泵出口
压力和3#泵转速的变化。

6.调出STICK参数调整的画面，将P3的STEP的设定值还原，然后再分
别调出TR—PT05和TR—ST20画面，观察3#泵出口压力和3#泵转速
的变化。

实验六结束。

实验七系统停运
目的：了解输油管系统停运的程序
步骤：
1.调出STICK参数调整的画面，分别调出M1和M3的点显示，将M1
电动调节阀和3#泵置于手动控制状态。

2.调出三号泵站流程图，停运5#和6#泵。

然后打开16S电磁阀，关闭5#
和6#泵进、出口电磁阀。

3.调出二号泵站流程图，停运3#和4#泵。

然后打开10S电磁阀，关闭3#
和4#泵进、出口电磁阀。

4.调出一号泵站流程图，停运1#和2#泵。

然后关闭所有电磁阀。

5.分别调出二号和三号泵站流程图，关闭所有未关闭的电磁阀。

6.按〈Esc〉键激活命令行，依次选择TUNE-QUIT-NO退出软件系统。

7.依次关主机电源—显示器电源—打印机电源，然后拔掉电源插销。

8.关电气盘上的电机电源和配电箱电源。

实验七结束。

四、手动控制实验
实验前准备工作：
1.阅读本指导书的第二部分，了解实验装置的构成和流程走向。

2.检查储罐油量是否充足，油位以3/4储罐高度为宜，并打开储罐出口阀
门和一号站进站阀门让油流入一号站。

3.关闭一号站处电动调节阀两边的阀门，打开旁通阀门。

4.关闭二号站出站处电动调节阀两边的阀门和旁通阀门。

5.打开泄漏流量变送器FT01和干管流量变送器FT02两边的阀门，关闭
旁通阀门。

6.打开各压力变送器引压管上截止阀。

7.用手转动电动和泵的联轴器，看是否有卡住现象。

8.将变频调整速器面板上的REMOTE/DIRECT开关置于DIRECT；
REV/FOR开关置于FOR。

9.合上配电箱内空气开关，按下配电箱盖上绿色按钮。

10.按下电气盘或墙上电机3—6启动按钮，给变频调速器上电。

准备工作完毕，可开始进行下列实验。

建议按顺序依次进行。

实验一输油管道系统启动
目的：通过实地启动长距离密闭输油管道模拟装置，加深了解启动输油管道系统的程序。

步骤：
1.打开二号站和三号站的越站阀门，即9S、10S、15S和16S的旁通阀门
（见图1）；关闭二号、三号站的其余阀门。

2.打开一号站1#泵入口阀门和3S旁通阀门，关闭一号站其余阀门。

3.按1#泵启动按钮来启动1#泵。

4.慢慢打开1#泵出口阀门，观察各压力表读数的变化和仪表间FT02流量
计读数的变化，待有流量通过后，打开二号站3#泵的进、出口阀门，
关闭10S旁通阀门。

5.将3#泵电机的变频调速器面板上的旋钮慢慢旋至50来启动3#泵。

6.观察FT02流量计和各压力表读数的变化。

待读数平稳后，打开三号站
5#泵的进、出口阀门，关闭16S的旁通阀门。

7.将5#泵电机的变频调速器面板上的旋钮慢慢旋至50来启动5#泵。

此时整个系统启动，以单号泵单联方式运行。

实验一结束。

实验二管道堵塞
目的：通过实地观察管道堵塞前后的运行参数，加深了解管道堵塞对堵塞点上、下游的运行参数的影响。

步骤：
1.将此时管道堵塞前的运行参数记录在表5相应的栏中。

2.将一号站出站处电动调节阀的旁通阀门慢慢关至大约1/2的开度观察各
站进、出站压力的变化。

待运行平稳后，将此时管道堵塞后的运行参数
记录在表4相应的栏中。

实验二结束
作业：
1.将表4中的压力读数换算成压头后填入相应的栏中，压头换算按ρ
=880kg/ m3计。

2.在管路纵断面图（图2）上作管道堵塞前后的水力坡降线（用虚实线或
有色线区分）。

然后分析管道堵塞前后水力坡降线的变化。

实验三管道泄漏
目的：通过实地观察管道泄漏前后的运行参数，加深了解管道泄漏对泄漏点上、下游的运行参数的影响。

步骤：
1.全开一号站出站处电动调节阀的旁通阀门。

待运行平稳后，将此时管道
泄漏前的运行参数记录在表6相应的栏中。

2.略微开启二号站出站处泄漏电动调节阀的旁通阀门，观察各站进、出站
压力的变化。

待运行平稳后，将此时管道泄漏后的运行参数记录在表6
相应的栏中。

实验三结束
作业：
1.将表5中的压力读数换算成压头后填入相应的栏中，取ρ=880kg/ m3。

2.在管路纵断面图（图2）上作管道泄漏前后的水力坡降线（用虚实线或
有色线区分）。

然后分析管道泄漏前后水力坡降线的变化。

实验四越站
目的：掌握实地切换越站流程的方法，加深了解越站对上、下游的运行参数的影响。

步骤：
1.关闭二号站出站处泄漏电动调节阀的旁通阀门。

2.打开1#泵入口阀门和4S旁通阀门。

启动1#泵，然后慢慢打开出口阀门，
此时一号站改为串联方式运行，其余两站仍为单泵运行。

待运行平稳后，
将此时越站前的运行参数记录在表7相应的栏中。

3.拧变频调速器面板上的旋钮慢慢停运4#泵，接着打开10S和9S旁通阀
门实现越站并关闭4#泵进、出口阀门。

4.待运行平稳后，将此时越站后的运行参数记录表7相应的栏中。

实验四结束
作业：
1.将表6中的压力读数换算成压头后填入相应的栏中，取ρ=880kg/ m3。

2.在管路纵断面图（图2）上作越站前后的水力坡降线（用虚实线或有色
线区分）。

然后分析越站前后水力坡降线的变化。

实验五测定管路、泵及泵站特性
目的：掌握测定管路、泵及泵站特性的方法。

通过实验加深理解管路特性、泵特性、泵站特性以及联合工作点的概念。

步骤：
1.慢慢停运6#泵，接着打开15S和16S旁通阀门，然后关闭6#泵进、出
口阀门。

2.停运6#泵的同时，慢慢关闭1#泵出口阀门，然后停运1#泵并关闭4S
旁通阀门。

3.慢慢关闭2#泵出口阀门，停运2#泵并关闭入口阀门。

4.打开1#泵出口阀门和3S旁通阀门，关闭一号站出站阀门，即出站处电
动调节阀旁通阀门。

5.启动1#泵。

观察1#泵进、出口压力的变化，待读数平稳以后，将1#泵
进、出口压力和干管流量计FT02的读数值记入表7相应的栏中。

6.慢慢打开一号站出站阀门，观察1#泵进、出口压力和FT02流量读数的
变化，待读数平稳后，将1#泵进、出口压力和流量值记入表7相应的
栏中。

7.打开3#泵进、出口阀门，慢慢启动3#泵。

待运行平稳后，将1#泵进、
出口压力和流量值记入表7相应的栏中。

8.慢慢停运3#泵。

接着慢慢关闭一号站出站阀门，停运1#泵。

然后关闭
1#泵进、出口阀门和3S旁通阀门。

9.打开2#泵进、出口阀门，启动2#泵。

观察2#泵进、出口压力的变化，
待读数平稳后，将2#泵进、出口压力和流量值记入表8相应的栏中。

10.慢慢打开一号站出站阀门，观察2#泵进、出口压力和干管流量计FT02
读数的变化，待读数平稳以后，将2#泵进、出口压力和流量值记入表8
相应的栏中；将各站进、出站压力和流量值记入表9相应的栏中。

11.打开4#泵进、出口阀门，关闭9S、10S旁通阀门，然后慢慢启动4#泵。

待运行平稳后，将2#泵的进、出口压力和流量值记入表8相应的栏中；
将各站进、出站压力和流量值记入表9相应的栏中。

12.打开1#泵入口阀门和4S旁通阀门，启动1#泵。

然后慢慢打开1#泵出
口阀门。

待运行平稳后，将1#泵进、出口压力和流量值记入表7相应
的栏中；将2#泵进、出口压力和流量值记入表8相应的栏中；将各站
的进、出站压力和流量值记入表9相应的栏中；将一号站进、出站压力
和流量值记入表10相应的栏中。

13.打开6#泵进、出口阀门，关闭15S和16S旁通阀门，然后慢慢启动6#
泵。

待运行平稳以后，分别填写表7～表10。

14.打开3#泵进、出口阀门和10S旁通阀门，慢慢启动3#泵。

待运行平稳
以后，分别填写表7～表10。

15.打开5#泵进、出口阀门和16S旁通阀门，慢慢启动5#泵。

待运行平稳
以后，分别填写表7～表10。

16.打开15旁通阀门，关闭16S旁通阀门，将三号站改为并联方式运行。

17.用与步骤16相同的方法依次将二号站和一号站改为并联方法运行。

待
运行平稳以后，将一号站进、出站压力和流量值记入表11相应的栏中。

18.慢慢停运6#泵并关闭进、出口阀门。

待运行平稳以后，将一号站进、
出站压力和流量值记入表11相应的栏中。

19.慢慢停运4#泵并关闭进、出口阀门。

待运行平稳以后，将一号站进、
出站压力和流量值计入表11相应的栏中。

20.慢慢停运5#泵。

然后打开16S旁通阀门，关闭5#泵进、出口阀门。

待
运行平稳以后，将一号站进、出站压力和流量值计入表11相应的栏中。

21.慢慢停运3#泵。

然后打开10S旁通阀门，关闭3#泵进、出口阀门。

待
运行平稳以后，将一号站进、出站压力和流量值计入表11相应的栏中。

22.关闭1#泵出口阀，停运1#泵；关闭2#泵出口阀，停运2#泵。

然后关闭
1#和2#泵入口阀门。

实验五结束。

作业：
1. 整理表7~表11中的数据，压头换算按880kg/m3。

2. 比较表7和表8中相同流量下扬程大小的差别，并与表1中的数据做大
致比较。

3. 在图3中做管路、1#泵、2#泵和一号站串联运行特性曲线。

4. 做1#泵和2#泵串联迭加特性曲线，并与实测的泵站串联特性曲线相比
较，分析差别的原因。

5. 以一号站的串联特性曲线代替其余两站的串/并联特性曲线，分别作图
求各站串联时的联合工作点。

6. 比较作图求得的联合工作点与实际工作点大小的差别，并分析原因。

=ρ。