输油管道设计与管理第02章等温管道
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3 鄯善 9.9 8.9 11.0 13.6 15.6 19 22.8 24.0 23.8 22.2 17.5 12.3 4 哈密 5.8 4.3 3.8 6.6 12.1 16.1 19.5 21.1 20.5 17.9 13.5 9.1 5 酒泉 4.1 2.5 2.5 5.3 9.1 13.1 15.8 17.5 17.2 15.0 11.3 7.2 6 张掖 4.8 3.2 3.7 6.6 10.2 13.5 16.2 17.6 17.4 15.3 12.0 8.1 7 山丹 3.4 2.1 2.8 5.8 9.2 12.3 14.8 16.1 16 13.9 10.5 6.5 8 兰州 5.7 4.2 4.9 8.0 11.2 14.0 16.3 17.8 17.6 15.8 12.7 8.9
为5 cs，漏油后在2#站测得的输量为88.5m3/h，首
站至第三站距离为58公里，全线高程差为零，末
站进罐余压为零，忽略站内摩阻，首站进站压头
为30m，E=0.1mm。
求q =？
一、工艺参数 二、管子与管子的规格 三、泵站数的确定 四、泵站布置 五、翻越点及计算长度 六、设计方案的校核
❖ 工艺设计中油品的选择
到便于使用的综合参数摩阻计算式，即列
宾宗公式。
hl
Q2mvm
d5m
L
流态
划分范围
f(Re),
层流
Re2000
64
Re
3000 Re105
水力光滑区 105 Re Re1
0.3164
Re0.2 5
1 1.8lgRe1.53
紊 流
混合摩擦区
粗糙区
注：
Re1
59.5
8/ 7
59.5
8/7 ReRe2
3 鄯善 9.9 8.9 11.0 13.6 15.6 19 22.8 24.0 23.8 22.2 17.5 12.3 4 哈密 5.8 4.3 3.8 6.6 12.1 16.1 19.5 21.1 20.5 17.9 13.5 9.1 5 酒泉 4.1 2.5 2.5 5.3 9.1 13.1 15.8 17.5 17.2 15.0 11.3 7.2 6 张掖 4.8 3.2 3.7 6.6 10.2 13.5 16.2 17.6 17.4 15.3 12.0 8.1 7 山丹 3.4 2.1 2.8 5.8 9.2 12.3 14.8 16.1 16 13.9 10.5 6.5 8 兰州 5.7 4.2 4.9 8.0 11.2 14.0 16.3 17.8 17.6 15.8 12.7 8.9
❖ 基础：能量平衡 —— 能量供应＝能量消耗
❖泵站数的化整 n H Hc ❖ 泵站数化整后的处理：变径管、副管长度的计算
❖ 站址的确定要满足水力条件的要求，即在规定流量 下泵站提供的能量要与站间管线所消耗的能量平衡。
❖ 必须考虑工程实践上的许多要求，如工程地质条件 是否适于建站，交通、供水、供电、通讯、排污等 是否方便等。
摩阻损失
局部摩阻
油品通过各 种阀门、管 件所产生的 摩阻损失
长输管道站 间管道的摩 阻损失主要 是沿程摩阻， 局部摩阻只 占1%～2%。
站场、罐区 的站内摩阻 主要是局部 摩阻 ，沿程 摩阻只占小 部分
1、达西公式
管道的沿程摩阻损失可按达西公式计算：
hl
L D
V2 2g
2、列宾宗公式
对达西公式中的各参数进行重新整理，可得
项目
单 位 90号汽油 93号汽油 0号柴油
密度（20℃）
kg/m3
738
745.4
847.4
2℃
－
－
4.8
10℃
－
－
4.1
粘度
20℃
mm2/s
0.74
0.75
3.5
40℃
0.62
0.64
－
50℃
0.55
－
－
tc 3 .3 6 .1 8 .9 4 .3 8 2 .5 3 .2 2 .1 4 .2 4 .3 C 25
❖ 成品油管道线路选择和布站
Hd1 Hc1-Hm Hs1
动压
Hd2 Hc2-Hm
Ht
Hs2
❖ 什么是翻越点
在规定输量下，根据相邻泵站的高程绘制的沿线水 力坡降线，可能会出现与中途的高点相交的情况， 而在高点后，油品会借助于高差自流到终点，而 且还有剩余能量。如不采取其它措施以利用或消 耗这部分能量，则在高点以后的管段内将发生不 满流现象，即通过局部流速变大来消耗剩余的能 量。线路上的这种高点就称为翻越点。
❖ 泵站—管道系统的工作点是指在压力供需平衡条件下，管道 的流量与泵站进出站压力等参数之间的关系。
❖ 泵站—管道系统的工作点是指系统工作的流量Q和扬程H。
在设计与管理中，常用作泵站和管道特性曲线， 求二者交点的方法，来确定泵站的排量和进出站 压力。
摩阻 （扬程）
H
流量
Q
（排量）
❖ 解析法求工作点
H i L Z fL 2 m Q Z
❖ 在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图形 称为管道纵断面图。其横坐标表示管道的实际长度， 纵坐标表示沿线海拔高程。
❖ 实地测量的纵断面图是作泵站布置和管道施工图的 重要依据。
❖ 必须注意，纵断面图上的起伏情况与管道的实际地 形并不相同。图上的曲折线不是管道的实长，水平 线才是实长。在纵断面图上作水力坡降线，可以表 示管道沿线的压力变化。
t 201.8250.00131250t 20
19.05201.8250.0013125019.0520 7381.8250.00131573819.0520
738.81k g/m3
t
eutt0
0
20 40 e u 20 40
0.74 0.62 e 20 u ln 0.74
u 0.62 0.00885 20
（单位：摄氏度，埋深平均值为1.6米 ）
月份
序
号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
地名
1 乌鲁木齐 4.9 3.3 2.8 4.6 8.5 12.2 15.3 17.3 17.2 15.1 11.5 7.9
2 吐鲁番 8.0 6.1 8.0 9.3 13.6 17.2 22 21 20.3 19.0 15.0 10.7
三、管道的水力坡降
❖ 特殊情况下水力坡降线的变化
1. 有副管的管段 2. 管道变径点 3. 注卸油点 4. 混油界面位置
某等温输油管线水力坡降如图所示，试近似画出A-B段加副 管后水力坡降的趋势变化，并简要说明原因。
A
B
❖ 在长输管道系统中，泵站和管道组成了一个统一的水力系统， 管道所消耗的能量（包括终点所要求的剩余压力）必然等于 泵站所提供的压力能，即二者必然会保持能量供求的平衡关 系。管道的流量就是泵站的排量，泵站的总扬程就是管道所 需要的总压能。
❖ 多台泵机组串联运行的泵站工作特性曲线，为 同时工作的各泵机组特性曲线串联相加。即在 同一流量下，将各机组的扬程相加而得出泵站 的特性曲线。
1 摩阻损失的计算——沿程摩阻 2 管道压降的计算 3 管道的工作特性 4 管道的水力坡降 5 泵站—管道系统的工作点
沿程摩阻
油流通过直 管段所产生 的摩阻损失
H 1.01 d5 m L mQ 2 mi n 1h m i Z ZZ Q
HfQ
摩阻
流量
❖ 管道的工作特性影响因素：管长、管径、首末站 高差、油品
摩阻
流量
❖ 串并联管道的工作特性
（一）水力坡降
管道的水力坡降就是单位长度管道的摩阻损失，可表
示为：
i
hl L
Q2mm
d5m
水力坡降与管道长度无关，只随流量，粘度，管径和 流态不同而不同。对于长距离输油管道，如果水力 坡降已知，全线的压头损失可表示为：
e 19 .05
u 19 .05 20
20
19.05 0 .74 e 0.950.00885
0 .74 e 0.950.00885
0.746 mm 2 / s
（一）管子类型 按照制管方法的不同划分：
（1）无缝钢管 （2）有缝钢管 （直缝管、螺旋焊缝管）
（二）管子规格 （1）管子的直径和壁厚 （2）尺寸公差
Design and Management of Oil Pipeline
1 输油泵站的工作特性 2 输油管道的压能损失 3 等温输油管道的工艺计算 4 等温输油管道设计方案的经济比较 5 等温输油管线运行工况分析与调节
二、泵站的工作特性
❖ 多台泵机组并联运行的泵站工作特性曲线，为 同时工作的各泵机组特性曲线并联相加。即在 同一扬程下，将各机组的排量相加而得出泵站 的特性曲线。
▪ 管道能量平衡方程
❖ 三种输油方式： ▪ 从罐到罐方式 ▪ 旁接油罐方式 ▪ 从泵到泵方式
某等温输油管道全长93公里，管材为Φ168×9，全线
共有3个泵站，各站的泵机组型号及台数相同，
其泵站特性为
H 6 ，若0 1 第0 .2 三1站50 Q 进2 站m处发生
泄漏，流量为q（设流态不变）。已知油品粘度
2 吐鲁番 8.0 6.1 8.0 9.3 13.6 17.2 22 21 20.3 19.0 15.0 10.7
3 鄯善 9.9 8.9 11.0 13.6 15.6 19 22.8 24.0 23.8 22.2 17.5 12.3 4 哈密 5.8 4.3 3.8 6.6 12.1 16.1 19.5 21.1 20.5 17.9 13.5 9.1 5 酒泉 4.1 2.5 2.5 5.3 9.1 13.1 15.8 17.5 17.2 15.0 11.3 7.2 6 张掖 4.8 3.2 3.7 6.6 10.2 13.5 16.2 17.6 17.4 15.3 12.0 8.1 7 山丹 3.4 2.1 2.8 5.8 9.2 12.3 14.8 16.1 16 13.9 10.5 6.5 8 兰州 5.7 4.2 4.9 8.0 11.2 14.0 16.3 17.8 17.6 15.8 12.7 8.9
翻越点 计算长度
➢ 有何危害 浪费能量、增大水击压力
8 0.0826 2g
对管内径和管长一定的管道，输送一定量的某油品时，
由起点至终点的总压降H 计算如下：
n
H1.0h1l hm i ZZZQ
i1
对管内径和管长一定的管道，输送一定量的某油品时，
由起点至终点的总压降H 计算如下：
n
H1.0h1l hm i ZZZQ
i1
管道的工作特性是指管径、管长一定的某管道， 输送性质一定的某种油品时，管道压降H随流量Q 的变化关系。其数学关系式为：
（单位：摄氏度，埋深平均值为1.6米 ）
月份
序
号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
地名
1 乌鲁木齐 4.9 3.3 2.8 4.6 8.5 12.2 15.3 17.3 17.2 15.1 11.5 7.9
2 吐鲁番 8.0 6.1 8.0 9.3 13.6 17.2 22 21 20.3 19.0 15.0 10.7
e 4.325
u 4.325 20
20
4.325 3.5e15.6750.01582
3.5e15.6750.01582
4.485 mm 2 / s
t h 1 .3 7 2 2 1 .0 4 2 .1 8 1 .5 7 1 .6 7 1 .1 6 1 .8 7 1 .0 9 C 5
t 201.8250.00131250t20
4.325201.8250.001312504.32520 847.41.8250.001318547.44.32520
849.53k g/m3
t
eutt0
0
10 20 e u 10 20
4 .1 3 .5e10 u ln 4.1
u 3.5 0.01582 10
ReRe2
R2e6
657
6l5g
0.11
e412lg)2
流态
A
m
层流
64
1
水力光滑 区
0.3164
0.25
紊 混合摩擦 0.127lge0.627
流
区 10 d
0.123
粗糙区
λ
0
β m2/s
128 4.15
g
8A 0.0246
4m2mg
8A
4m2mg
0.080A2
❖ 计算温度：管线埋深处平均地温
❖ 油品密度
t2 0 1 .8 2 0 .05 021 0 t 2 3 0 1
❖ 油品粘度
t
eutt0
0
❖ 计算输量
每年输油350天
（单位：℃，埋深平均值为1.6米 ）
月份
序
号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
地名
1 乌鲁木齐 4.9 3.3 2.8 4.6 8.5 12.2 15.3 17.3 17.2 15.1 11.5 7.9
为5 cs，漏油后在2#站测得的输量为88.5m3/h，首
站至第三站距离为58公里，全线高程差为零，末
站进罐余压为零，忽略站内摩阻，首站进站压头
为30m，E=0.1mm。
求q =？
一、工艺参数 二、管子与管子的规格 三、泵站数的确定 四、泵站布置 五、翻越点及计算长度 六、设计方案的校核
❖ 工艺设计中油品的选择
到便于使用的综合参数摩阻计算式，即列
宾宗公式。
hl
Q2mvm
d5m
L
流态
划分范围
f(Re),
层流
Re2000
64
Re
3000 Re105
水力光滑区 105 Re Re1
0.3164
Re0.2 5
1 1.8lgRe1.53
紊 流
混合摩擦区
粗糙区
注：
Re1
59.5
8/ 7
59.5
8/7 ReRe2
3 鄯善 9.9 8.9 11.0 13.6 15.6 19 22.8 24.0 23.8 22.2 17.5 12.3 4 哈密 5.8 4.3 3.8 6.6 12.1 16.1 19.5 21.1 20.5 17.9 13.5 9.1 5 酒泉 4.1 2.5 2.5 5.3 9.1 13.1 15.8 17.5 17.2 15.0 11.3 7.2 6 张掖 4.8 3.2 3.7 6.6 10.2 13.5 16.2 17.6 17.4 15.3 12.0 8.1 7 山丹 3.4 2.1 2.8 5.8 9.2 12.3 14.8 16.1 16 13.9 10.5 6.5 8 兰州 5.7 4.2 4.9 8.0 11.2 14.0 16.3 17.8 17.6 15.8 12.7 8.9
❖ 基础：能量平衡 —— 能量供应＝能量消耗
❖泵站数的化整 n H Hc ❖ 泵站数化整后的处理：变径管、副管长度的计算
❖ 站址的确定要满足水力条件的要求，即在规定流量 下泵站提供的能量要与站间管线所消耗的能量平衡。
❖ 必须考虑工程实践上的许多要求，如工程地质条件 是否适于建站，交通、供水、供电、通讯、排污等 是否方便等。
摩阻损失
局部摩阻
油品通过各 种阀门、管 件所产生的 摩阻损失
长输管道站 间管道的摩 阻损失主要 是沿程摩阻， 局部摩阻只 占1%～2%。
站场、罐区 的站内摩阻 主要是局部 摩阻 ，沿程 摩阻只占小 部分
1、达西公式
管道的沿程摩阻损失可按达西公式计算：
hl
L D
V2 2g
2、列宾宗公式
对达西公式中的各参数进行重新整理，可得
项目
单 位 90号汽油 93号汽油 0号柴油
密度（20℃）
kg/m3
738
745.4
847.4
2℃
－
－
4.8
10℃
－
－
4.1
粘度
20℃
mm2/s
0.74
0.75
3.5
40℃
0.62
0.64
－
50℃
0.55
－
－
tc 3 .3 6 .1 8 .9 4 .3 8 2 .5 3 .2 2 .1 4 .2 4 .3 C 25
❖ 成品油管道线路选择和布站
Hd1 Hc1-Hm Hs1
动压
Hd2 Hc2-Hm
Ht
Hs2
❖ 什么是翻越点
在规定输量下，根据相邻泵站的高程绘制的沿线水 力坡降线，可能会出现与中途的高点相交的情况， 而在高点后，油品会借助于高差自流到终点，而 且还有剩余能量。如不采取其它措施以利用或消 耗这部分能量，则在高点以后的管段内将发生不 满流现象，即通过局部流速变大来消耗剩余的能 量。线路上的这种高点就称为翻越点。
❖ 泵站—管道系统的工作点是指在压力供需平衡条件下，管道 的流量与泵站进出站压力等参数之间的关系。
❖ 泵站—管道系统的工作点是指系统工作的流量Q和扬程H。
在设计与管理中，常用作泵站和管道特性曲线， 求二者交点的方法，来确定泵站的排量和进出站 压力。
摩阻 （扬程）
H
流量
Q
（排量）
❖ 解析法求工作点
H i L Z fL 2 m Q Z
❖ 在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图形 称为管道纵断面图。其横坐标表示管道的实际长度， 纵坐标表示沿线海拔高程。
❖ 实地测量的纵断面图是作泵站布置和管道施工图的 重要依据。
❖ 必须注意，纵断面图上的起伏情况与管道的实际地 形并不相同。图上的曲折线不是管道的实长，水平 线才是实长。在纵断面图上作水力坡降线，可以表 示管道沿线的压力变化。
t 201.8250.00131250t 20
19.05201.8250.0013125019.0520 7381.8250.00131573819.0520
738.81k g/m3
t
eutt0
0
20 40 e u 20 40
0.74 0.62 e 20 u ln 0.74
u 0.62 0.00885 20
（单位：摄氏度，埋深平均值为1.6米 ）
月份
序
号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
地名
1 乌鲁木齐 4.9 3.3 2.8 4.6 8.5 12.2 15.3 17.3 17.2 15.1 11.5 7.9
2 吐鲁番 8.0 6.1 8.0 9.3 13.6 17.2 22 21 20.3 19.0 15.0 10.7
三、管道的水力坡降
❖ 特殊情况下水力坡降线的变化
1. 有副管的管段 2. 管道变径点 3. 注卸油点 4. 混油界面位置
某等温输油管线水力坡降如图所示，试近似画出A-B段加副 管后水力坡降的趋势变化，并简要说明原因。
A
B
❖ 在长输管道系统中，泵站和管道组成了一个统一的水力系统， 管道所消耗的能量（包括终点所要求的剩余压力）必然等于 泵站所提供的压力能，即二者必然会保持能量供求的平衡关 系。管道的流量就是泵站的排量，泵站的总扬程就是管道所 需要的总压能。
❖ 多台泵机组串联运行的泵站工作特性曲线，为 同时工作的各泵机组特性曲线串联相加。即在 同一流量下，将各机组的扬程相加而得出泵站 的特性曲线。
1 摩阻损失的计算——沿程摩阻 2 管道压降的计算 3 管道的工作特性 4 管道的水力坡降 5 泵站—管道系统的工作点
沿程摩阻
油流通过直 管段所产生 的摩阻损失
H 1.01 d5 m L mQ 2 mi n 1h m i Z ZZ Q
HfQ
摩阻
流量
❖ 管道的工作特性影响因素：管长、管径、首末站 高差、油品
摩阻
流量
❖ 串并联管道的工作特性
（一）水力坡降
管道的水力坡降就是单位长度管道的摩阻损失，可表
示为：
i
hl L
Q2mm
d5m
水力坡降与管道长度无关，只随流量，粘度，管径和 流态不同而不同。对于长距离输油管道，如果水力 坡降已知，全线的压头损失可表示为：
e 19 .05
u 19 .05 20
20
19.05 0 .74 e 0.950.00885
0 .74 e 0.950.00885
0.746 mm 2 / s
（一）管子类型 按照制管方法的不同划分：
（1）无缝钢管 （2）有缝钢管 （直缝管、螺旋焊缝管）
（二）管子规格 （1）管子的直径和壁厚 （2）尺寸公差
Design and Management of Oil Pipeline
1 输油泵站的工作特性 2 输油管道的压能损失 3 等温输油管道的工艺计算 4 等温输油管道设计方案的经济比较 5 等温输油管线运行工况分析与调节
二、泵站的工作特性
❖ 多台泵机组并联运行的泵站工作特性曲线，为 同时工作的各泵机组特性曲线并联相加。即在 同一扬程下，将各机组的排量相加而得出泵站 的特性曲线。
▪ 管道能量平衡方程
❖ 三种输油方式： ▪ 从罐到罐方式 ▪ 旁接油罐方式 ▪ 从泵到泵方式
某等温输油管道全长93公里，管材为Φ168×9，全线
共有3个泵站，各站的泵机组型号及台数相同，
其泵站特性为
H 6 ，若0 1 第0 .2 三1站50 Q 进2 站m处发生
泄漏，流量为q（设流态不变）。已知油品粘度
2 吐鲁番 8.0 6.1 8.0 9.3 13.6 17.2 22 21 20.3 19.0 15.0 10.7
3 鄯善 9.9 8.9 11.0 13.6 15.6 19 22.8 24.0 23.8 22.2 17.5 12.3 4 哈密 5.8 4.3 3.8 6.6 12.1 16.1 19.5 21.1 20.5 17.9 13.5 9.1 5 酒泉 4.1 2.5 2.5 5.3 9.1 13.1 15.8 17.5 17.2 15.0 11.3 7.2 6 张掖 4.8 3.2 3.7 6.6 10.2 13.5 16.2 17.6 17.4 15.3 12.0 8.1 7 山丹 3.4 2.1 2.8 5.8 9.2 12.3 14.8 16.1 16 13.9 10.5 6.5 8 兰州 5.7 4.2 4.9 8.0 11.2 14.0 16.3 17.8 17.6 15.8 12.7 8.9
翻越点 计算长度
➢ 有何危害 浪费能量、增大水击压力
8 0.0826 2g
对管内径和管长一定的管道，输送一定量的某油品时，
由起点至终点的总压降H 计算如下：
n
H1.0h1l hm i ZZZQ
i1
对管内径和管长一定的管道，输送一定量的某油品时，
由起点至终点的总压降H 计算如下：
n
H1.0h1l hm i ZZZQ
i1
管道的工作特性是指管径、管长一定的某管道， 输送性质一定的某种油品时，管道压降H随流量Q 的变化关系。其数学关系式为：
（单位：摄氏度，埋深平均值为1.6米 ）
月份
序
号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
地名
1 乌鲁木齐 4.9 3.3 2.8 4.6 8.5 12.2 15.3 17.3 17.2 15.1 11.5 7.9
2 吐鲁番 8.0 6.1 8.0 9.3 13.6 17.2 22 21 20.3 19.0 15.0 10.7
e 4.325
u 4.325 20
20
4.325 3.5e15.6750.01582
3.5e15.6750.01582
4.485 mm 2 / s
t h 1 .3 7 2 2 1 .0 4 2 .1 8 1 .5 7 1 .6 7 1 .1 6 1 .8 7 1 .0 9 C 5
t 201.8250.00131250t20
4.325201.8250.001312504.32520 847.41.8250.001318547.44.32520
849.53k g/m3
t
eutt0
0
10 20 e u 10 20
4 .1 3 .5e10 u ln 4.1
u 3.5 0.01582 10
ReRe2
R2e6
657
6l5g
0.11
e412lg)2
流态
A
m
层流
64
1
水力光滑 区
0.3164
0.25
紊 混合摩擦 0.127lge0.627
流
区 10 d
0.123
粗糙区
λ
0
β m2/s
128 4.15
g
8A 0.0246
4m2mg
8A
4m2mg
0.080A2
❖ 计算温度：管线埋深处平均地温
❖ 油品密度
t2 0 1 .8 2 0 .05 021 0 t 2 3 0 1
❖ 油品粘度
t
eutt0
0
❖ 计算输量
每年输油350天
（单位：℃，埋深平均值为1.6米 ）
月份
序
号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
地名
1 乌鲁木齐 4.9 3.3 2.8 4.6 8.5 12.2 15.3 17.3 17.2 15.1 11.5 7.9