输油管道工艺技术讲义(PPT 150页)

等温输油管道的工艺计算
第一节 输油泵站的工作特性 第二节 输油管道的压能损失 第三节 等温输油管道的工艺计算
第一节 输油泵站的工作特性
一、长输管道的泵机组类型
输油泵站的作用: 不断向油流提供一定的压力能，以便其能继续流动。 由于离心泵具有排量大、扬程高、效率高、流量调节方
便、运行可靠等优点，在长输管道上得到广泛应用。
⑴ 从经济方面考虑，串联效率较高，比较经济。我国并联泵 的效率一般只有70%左右，而串联泵的效率可达90%。串 联泵的特点是：扬程低、排量大、叶轮直径小、流通面积 大，故泵损失小，效率高。
⑵ 从管特性和地形方面考虑，串联泵更适合于地形平坦的地 区和下坡段，这种情况下管路特性较陡，所以也可以说串 联泵更适合于管路特性较陡的情况。这一点可以用如图所 示的特性曲线解释。
例如两台泵并联时，若一台泵停运，由 特性曲线知，单泵的排量q>Q/2，排量
增加，功率上升，电机有可能过载。输油泵站的工作特性
H
管路
并联 单泵
Q/2
q
Q
2、串联泵站的工作特性
Q
q1,H1
q2,H2
Hc
输油泵站的工作特性
特点： ① 各泵流量相等，q=Q ② 泵站扬程等于各泵扬程之和：
Hc Hi
对于长输管道，常采用H=a-bq2-m的形式，其中a、b为常 数，可根据泵特性数据由最小二乘法求得；m与流态有关； q为单泵排量。采用上式描述泵特性，与实测值的最大偏 差≯2%。
3、改变泵特性的方法
改变泵特性的方法主要有：
1.切削叶轮
2
m
HaD D0 bD D0 q2m
hL


L D
V2 2g
对于一条给定的长输管道，L和D都是已知的，输量（或 流速）也是已知的，现在的问题就是如何计算水力摩阻 系数 λ。
1、流态划分和输油管道的常见流态
流态划分标准是： 层流：Re< 2000 过渡流：2000 ≤ Re≤3000 紊流光滑区：3000<Re≤Re1 （简称光滑区） 紊流混合摩擦区：Re1<Re≤Re2 （简称混摩区） 紊流粗糙区：Re>Re2 （简称粗糙区）
Qq
H cA B2 m Q a b2 q m
输油泵站的工作特性
设有n1台型号相同的泵并联，即 qQ/n1
2m
Hcabn Q 1 an12bmQ2m
则： A=a
注意 ：
1
B

n2 m 1
b
泵并联运行时，在改变运行的泵机组数时，要防止电 机过载。
偏电远网地覆区盖的或大电型力油供气应管不线足，的采地用区燃，气采轮用机
⑴ 电动机
可柴能油是机比可较能好更的为选经择济。。如前面提到的横贯 阿拉斯加管线采用的就是改型后的航空燃
⑵ 柴油机 气轮机。
⑶ 燃气轮机
二、离心泵的工作特性
1、离心泵的特性方程
对于电动离心泵机组，目前原动机普遍采用异步电动机， 转速为常数。因此H=f(q)，扬程是流量的单值函数，一般 可用二次抛物线方程表示。
⑵串联泵
n H
H
其中：[H] 为管路的许用强度（或设计工作压力） H 为单泵的额定扬程。
一般来说，串联泵的应向小化，如果向大化，则排出压力可 能超过管子的许用强度，是很危险的。而且向大化后，泵站 数将减少，开泵方案少，操作不灵活。串联泵的额定排量根 据管线设计输送能力确定。
4.串、并联组合形式的确定
第二节 输油管道的压能损失
一、管路的压降计算
根据流体力学理论，输油管道的总压降可表示为：
H h L h z j z Q
其中：hL为沿程摩阻 hξ为局部摩阻 (zj-zQ) 为计算高程差
二、水力摩阻系数的计算
计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失 hL 。
达西公式 ：
H
C
△h2 △h1
B
并联 A
串联 并联单泵 串联单泵
Q2
Q1
Q
上坡段串联泵与并联泵的比较
输油泵站的工作特性
⑶ 串联泵便于实现自动控制和优化运行。 ①不存在超载问题 ②调节方便 ③流程简单 ④调节方案多
国内早期管线使用的基本上都是并联泵组合形式，而我国 大部分管线处于平原地带，高差很小，因而造成节流损失 大，调节困难，不易实现密封输送。因此，东部管线改造 的一个重要任务是并联泵改串联泵，进而改旁接油罐流程 为密闭流程，实行优化运行。
管壁粗糙度 ： 1.相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或2e/D)。 2.绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。
紊流各区分界雷诺数Re1、Re2及水力摩阻系数都与管壁粗糙 度有关。我国《输油管道工程设计规范》中规定的各种管子 的绝对粗糙度如下：
无缝钢管：0.06mm 直缝钢管：0.054mm 螺旋焊缝钢管：DN=250～350时取0.125mm
⑴ 并联泵机组数的确定
n Q q
其中 : Q为设计输送能力， q为单泵的额定排量 。
显然 n不一定是整数 ，只能取与之相近的整数，这就是泵机
组数的化整问题。 如果管线的发展趋势是输量增加，则应向大化，否则向小化。 一般情况下要向大化。 由此可见并联泵的台数主要根据输量确定，而泵的级数（扬 程）则要根据管路的设计工作压力确定。另外根据规范规定， 泵站至少设一台备用泵。
输油泵站的工作特性
1、进口负压对离心泵的特性有何影响？ 2、进口负压对输水和输油时的影响相同吗？ 3、泵的扬程和泵的排出压力有何不同？
三、输油泵站的工作特性
输油泵站的工作特性可用H=f(Q)表示 输油泵的基本组合方式一般有两种：串联和并联
1、并联泵站的工作特性
q1
Q
Hc
q2
输油泵站的工作特性
并联泵站的特点 ： 泵站的流量等于正在运行的输油泵的流量之和，每台泵的 扬程均等于泵站的扬程。即：
△h1
A 并联
串联 并联单泵 串联单泵
Q2
Q1
Q
平坦地区或下坡段串联泵与并联泵的比较
输油泵站的工作特性
并联泵更适合于地形比较陡、高差比较大的爬坡地区，此时 站间管道较短，管路特性较平，泵所提供的能量主要用于克 服很大的位差静压头。
如图所示, 正常运行时, 串并联泵均需两台泵工作, 工作点为A, 流量 为Q1。当需将输量降为Q2=1/2Q1时, 并联泵只开一台泵即可,节流损 失为∆h1, 而串联泵仍需开两台泵，节流损失为∆h2, 显然∆h2>∆h1, 因 此，对于管路特性较平（高差较大）的情况，并联泵更能适应流量 的较大变化。
DN>400时取0.1mm
3、水力摩阻系数的计算
我国常用的各区水力摩阻系数的计算公式见下表。
流态 层流
水力光滑区 紊 流 混合摩擦区
粗糙区
划分范围 Re<2000
59 . 7 3000<Re<Re1= 8 / 7
1、长输管道用泵
长距离输油管道均采用离心泵，很少使用其他类型的泵。 :排量较小,又称为并联泵； 2.单级（低压）泵:排量大，扬程低，又称为串联泵。
一般来说，输油泵站上均采用单一的并联泵或串联泵，很少串 并联泵混合使用，有时可能在大功率并联泵或串联泵前串联低 扬程大排量的给油泵，以提高主泵的进泵压力。
输油泵站的工作特性
3.进口负压调节 进口负压调节一般只用于小型离心泵，大型离心泵一般要求 正压进泵，不能采用此方法。多数采用切削叶轮和改变泵的 转速（串级调速和液力藕合器等）。另外对于多级泵还可用 拆级的方法改变泵特性。
4.油品粘度对离心泵特性的影响 一般当粘度大于60×10-6m2/s时要进行泵特性的换算。
输油泵的原采用动不电机体用动应积冷机大根却要、水据进噪，泵行音便的经大于济性、自比运能动较行参控。管数制如理，、不果运原方需行便动要安、架机全易设的可特点、
长距靠离损，输件功电多率线、大路维，，修转采工速用作电可量动调大机。、是一需不些要合退解适役决的的燃。航料空
能源供应情况、管发道供动自应机控问经题及改。调型其后节优可方点用式是于等可驱调因动速素离。决心对泵定于。。未对被分于为 ：
所谓等温输油管道，即指那些在输送过程中油温 保持不变的管道。这意味着：油温=地温=常数。 油流与管壁、管壁与环境之间没有热交换。
夏 季 来等油温温输度油低管于 地道温的，工冬艺季计算
来 油 温 度 高于 地 温 ， 但经 过 1-
也是在一种工近程似实。际这中是，因这为个：条件2整一km条般后管流，是速线油达不相温太比不基高，到本时该的等，段于。摩管地擦所线温升谓很，等短与。温，
马惠宁 线
花格 线
四川油田管网
魏荆线
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第一章 等温输油管道的工艺计算
输油管道工艺计算目的：
1.妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应这对 主要矛盾;
2.确定管径、选泵、确定泵机组数、确定泵站数和加热 站数及沿线站场位置的最优组合方案，并为管道采用 的控制和保护措施提供设计参数。
什么叫等温输油管道 ？
1.冬季热油管道运行困难，而夏季时会好些，为什么？ 2.存在入口节流时，油温测定点应设在节流前还是节流后？ 3.不满负荷输送与不满管一样么？ 4.如何实现安全经济输送？
在在华华中东地华区北，地魏区荆，线先担后在负建了西成河北了南地鲁油区宁田线，的、原克濮独临线线、、 克乌线担负了克拉 油茂担沧东管负外名临辛网了输石线 线 ，二任化、、担连务 的负中临油供。了济洛田油在线胜线的任华、利，原务南油东形在线线油地。田临成玛青东、、外区在了线、北铁抚输内，依 海、规中和 大 鞍任蒙湛油油东模原华 线 线务境茂田田黄较油北 、 和。内线的的线大田地 铁 任阿担的、的区 秦 京原原赛负东华原， 线 线油油线了黄东油先 、 ，外外复原外塔后 秦 形阿输输线油输拉建 京 成尔任任原、成 线 了善油了 、 规务务-赛管庆 铁 模；；汉道铁扶较花马格惠线宁担线负、了靖 任务。另外，已经停大止咸的运东线行北担的管负任网了沧，线担长实负庆际了油上大田已庆的油田原、油辽外输任务；库 将东北和华东两大管河网鄯油连田线为、担一华负体北。了油塔田的里原木油油外田输的任务原。油外输任务。