拟建一条等温输油管道

拟建一条等温输油管道，全长690公里，输送某油田轻质原油到炼油厂，年输量为600万吨。

一、计算依据
1.1首站进口压力为45m液柱，站内摩阻取15m,管道终点压力为10 m液柱，管道的绝对粗糙度取0.03mm.
1.2
1) 管路埋深1.5米处的月平均地温，
月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
地温℃ 6.3 5 5.9 10.3 14.9 17.4 19.8 21.1 20.8 18.3 13.5 8.6
2)原油密度=867.5kg/m3
3)原油粘温特性
温度℃ 5 10 15 20 25
粘度（10-6m2/s） 30.2 22.6 18.8 15.8 13.5
4)泵特性参数
可参考P24页DZ型或ZS型离心泵。

5）全线线路高程。

桩号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
里程km 0 19 124 190 290 335 438 484 554 635 696
高程m 517 608 745 596 407 513 536 35 33 17 17
二、计算和校核
2.1合理选择泵型号和泵站的组合方式，按所输油品做特性参数的换算。

2.2选取L360螺旋焊缝管，选择经济流速，计算管径，计算壁厚，按GB9711.1选取合适的管径和壁厚。

2.3按D508计算泵站数；
2.4按泵站数化小加副管的方案，副管敷设在第二站的入口位置，求夏季和冬季时泵机组的扬程，作水力坡降线，确定中间各站的布站范围。

2.5检查沿线动水及静水压力。

计算过程：
3．1计算年平均地温、冬季和夏季地温
平均地温t=13.5℃
冬季地温t=5℃
夏季地温t=21.1℃
3．2计算年平均地温，冬季和夏季地温下的密度
根据20℃时油品密度按下式换算成计算温度下的密度。

3式中、——温度为t℃及20℃时油品密度，；
——温度系数，=1.825-0.001315 ，
已知油品密度：ρ20 =867.5kg/m3
平均地温下的密度:
871.9475 kg/m3
冬季地温下的密度：
877.7636 kg/m3
夏季地温下的密度：
866.7473 kg/m3
3．3计算年平均，冬季和夏季地温下油品的粘度。

根据油品粘温特性表求出粘温特性方程
设=0℃，用最小二乘法求出=3.49858E-05
年平均地温下的油品运动粘度：
=2.1579* m2/s
冬季最低地温下的油品运动粘度：
= 2.9253* m2/s
夏季最高地温下的油品运动粘度：
= 1.644* m2/s
3.4．换算流量G-Q
根据年输量任务为600万吨求流量：
= =0.227551
3.5.初定流速,计算管径。

经济流速范围是：v=1.5~2.0m/s ，选取v=1.2m/s
Q=0.227551 =819.184
=0.491m
3.6．根据管道规格，选出与D相近的三种管径d1 、d2 、d3 。

选用L360螺旋焊缝钢管，规格为：d1=457mm; d2=508mm; d3=559mm
因此选取d=508mm
3.7. 按任务输量和初定工作压力选泵，确定工作泵的台数以及组合情况。

根据流量Q=0.227551 =819.184 ，和初定的工作压力6MPa，确定选DZ250x340x4型输油泵1台作一个泵站，该型泵的性能参数如图
3.8.作一个泵站的特性曲线，确定任务输量下泵站提供的扬程，然后据此压头确定计算压力。

在819.184 ,查书本27页离心泵特性曲线换算图得H=520m液柱。

管道压力按下式计算
P=( + ) g
式中——任务输量下单个泵站提供的扬程560.64m；
——为首站辅助泵的扬程45m。

求得P= 5.175MPa，确定设计压力为6MPa.
冬季：油品密度877.7636 ，
管道最大压力
P=( + ) g = 5.21 MPa
3.9．求壁厚，并进行强度校核，求出管道的内径。

输油管道的壁厚按下式计算
——许用应力，；Mpa；——最低屈服强度，MPa；
K——一般站外输油管道系数：K=0.72；——焊缝系数,
求壁厚:
d=508mm =5.9mm
=5.3mm ；=5.9mm ；=6.5mm。

查GB9711.1 =6.4mm 求内径：=495.2mm
校核各管径的壁厚在设计压力下是否满足要求，求输油管所受最大应力得：=206.77Mpa ，均小于许用应力：=259.2Mpa
3.10．计算流速得：=1.19m/s
3.11. 计算雷诺数，判断流态
Re——雷诺数；
Q——流量，；
D——管道内径，m；
——油品动力粘度，；
求得第一种管径DN457×5.6的雷诺数Re=32221.14。

绝对粗糙度e取0.03mm，第一临界雷诺数=59.5/ =1579444。

由3000<Re< 判断流态在水力光滑区，同理对于二、三种管径判断流态都在水力光滑区。

3.12．计算水力坡降和压头损失
水力坡降按下式计算
i——水力坡降，m/km；——水力光滑区取值为0.0246s2/m；
m——水力光滑区取值为0.25；L——管道长度，km。

压头损失计算：
H=iL+
——计算点之间的高差，m。

3.538m/km
按线路高程表从而算得三种不同管径的水力坡降和压头损失为：
桩号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
里程(km) 019 124 190 290 335 438 484 554 635 690
高程(m) 517 608 745 596 407 513 536 35 33 17 17
=3.538m/km
= iL+ =3.538×690+（17-517）=1941.22m
3.13．在纵断面图上判断是否存在翻越点，确定计算长度L(采用做图法或编程判断)，见图。

计算沿程各点需要的能量：
——计算点与起点之间管道长度，km;
——计算点的标高，m。

即判断中途是否存在有
> iL+ =H
桩号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
里程(km) 019 124 190 290 335 438 484 554 635 690
高程(m) 517 608 745 596 407 513 536 35 33 17 17
(m) 0158 667 751 916 1181 1569 1230 1476 1747 1941
通过作图和计算可知：途中无翻越点。

3.14．计算输油管道计算长度全线的沿程摩阻损失；
三种不同管径的沿程压头损失上面已求得，考虑到还有一部分局部阻力损失，将压头损失再乘上1.01作为全线的压头损失。

H=1941.22 1.01=1960.6m
3.15．确定全线需要的总压头。

——末站剩余压力10m。

=45+1960.6+10=2015.6m
3.16．按D508求泵站数，并化整；
泵站数N：
——任务输量下单个泵站提供的扬程，m；
——泵站内摩阻损失取15m。

所以N= =3.69 ，取N=3
3.17.将泵站数N取3，敷设副管，主管与副管直径相同。

副管长度计算公式：
x——所需副管的长度，km;
w——副管水力坡降与单管主管水力坡降的比值，对于主管与副管直径相同：
所以x= =159km
3.18．按最优方案的参数作全线泵站总特性曲线和管路总特性曲线，以此求得全线的工作点；
一个泵站的性能方程：
=A-B 采用最小二乘法，取一组流量值，查出对应的扬程值，使用Excel里的计算功能SLOPE是计算斜率，INTERCEPT是计算截距。

Y为HC，X为Q1.75。

f=0.046
工作点流量为：
按工作点流量求水力坡降
3.519 m/km
3.19．分别求夏季最高温和冬季最低温时的工作点，按水力坡降和工作点的压头在纵断面图上布站确定中间站的布站范围，并布置中间站。

图
由3.3知：
冬季最低地温下的油品运动粘度：
2.9253* m2/s
夏季最高地温下的油品运动粘度：
1.644* m2/s
冬季最低气温下工作点的流量水力坡降和单个泵站的扬程：
Q= 0.8 ；= m；i=1.258m/km。

夏季最高气温下工作点的流量水力坡降和单个泵站的扬程：
Q= 0.8 ; = m;i= m/km;
中间泵站需有一定的进站压力范围30m到80m液柱
3.20．求第一站间动水压力的表达式，并校核出站压力，全线动水压力和静水压力。

按最不利的情况校核，冬季的水力坡降线最高。

(1)动水压力：
第一站的出站压力为：591.4m
全线动水压力即为管道纵断面线与水力坡降线之间的垂直高度，所以此处只粗地从断面图上求得最大动水压力压力进行校核。

从纵断面图上可求得最大动水压力为：Hmax =663.8m
现将其进行将其换算有：Pmax = *g* Hmax=5.71MPa<6MPa
所以全线的动水压力在管道设计压力承载范围之内。

（2）校核各站间各点的静水压力：；——各站间高点的高程。

第一站和第二站间的最大静水压力：185m
第二站和第三站间的最大静水压力：338m
第三站和第四站间的最大静水压力：519m
所以站间的最大静水压力为：Hmax=519m 液柱
现将其进行将其换算有：Pmax = *g* Hmax=4.464MPa<6MPa,所以停输时静水压力不会对管道造成破坏。