等温输油管道
油气储运基础知识——管道之一-2
油气储运系统主要包括：油气集输系统234长距离输油管道系统油气的储存与装卸1长距离输气管道系统5油气运输的经济规律一、概述管道概况二、全球油气管道概况三、中国石油油气管网概况四、中国石油油气储存设施概况五、中国石化油气管网概况六、站场流程及主要设备长输管道是长距离输油管道的简称，它是指流量大，管径大，运距长的自成体系的管道系统。
可简单地表示为：首站收油计量加压加热中间站收油加压加热末站收油计量发油站场流程长输原油管道概况长输原油管道概况对于密闭输油而言，为了保证管道的安全运行，各输油站设有事故泻压罐。
管道系统主要设备为了保证管道正常运行，全线设有有效的通讯系统，以调度指挥生产。
多采用微波通讯或光纤通讯。
管道系统主要设备输油站及主要设施简介泵机组：泵机组的组合形式有两种：串联和并联串联泵机组管道系统主要设备长输原油管道概况长输原油管道概况并联泵机组管道系统主要设备加热炉：三、管道系统主要设备加热方式有两种：直接加热：间接加热：炉火热量原油炉火中间介质热量原油热量（导热油、热媒等）管道系统主要设备长输原油管道概况间接加热系统清管器收发系统:清管是保证输油管道能够长期在高输量下安全运转的基本措施之一，基本任务有两个：输油前清除遗留在管内的机械杂质等堆积物；输油过程中清除管内壁上的石蜡、油砂等沉积物。
管道系统主要设备输油站及主要设施简介输油站及主要设施简介输油站及主要设施简介计量及标定装置长输原油管道概况1、原油管道首站一般能够实现哪些功能？2、原油管道中间站一般能实现哪些功能？3、离心泵的连接方式有哪两种？其特点是什么？4、何谓收、发球筒？其功能是什么？如何进行收发作业？5、管输原油的加热方式有哪两种？思考什么叫等温输油管道？所谓等温输油管道，即输送轻质成品油或低凝点原油的长输管道。
沿线不需要加热，油品从首站进入管道，输经一定距离后，管内油温就会等于管道埋深处地地温。
即指那些在输送过程中油温保持不变的管道。
等温输油管道参数确定
设计任务书给出的是管道全年完成的质量输送量。
工艺计算中需用体积流量，其换算公式为：
G Q 350 24 3600
从当地气象资料中获取
2. 计算温度
以管道埋深或敷设处年最冷月平均地温作为计算温度。
3. 管道埋深
①高寒地区的管道通常以冻土层的厚度确定；
②高地下水位地区管道通常以地下水位的深度确定；
③一般地区的管道通常为1.0～1.5m，最低不小于0.8m。
标准密度
4.油品密度
根据20℃时油品密度按下式换算成计算温度下的密度
t 20 t 20
式中： t、 20 ——温度为t℃及20℃时的油品密度，kg／m3； kg/(m3· ℃ )。 ——温度系数，
ε=2e/d
7.经济流速
经济流速是综合考虑管道的建设投资、费用运行、技术 水平等多方面因素而选择的合适的被输送介质在管道中的流 动速度。
8. 管径
根据输量和经济流速确定，见式：
d
4Q
式中: d—管道内直径，m； Q—管道的计算输量，m3/s;
v—油品在管道中的流速，m/s。
9. 管道纵断面图 在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图
6. 管材
① 管子类型
按照制管方法不同，钢管可分为无缝钢管和有缝钢管（焊
接钢管）。有缝钢管又可分为直缝钢管和螺旋缝钢管。
② 管材承压
管道的管材、直径、壁厚、承压等参数之间的关系见式：
PD 2
③ 管壁粗糙度
管道的粗糙程度一般用绝对粗糙度表示，符号e。 绝对粗糙度与管径的比值称为相对粗糙度，符号ε。
形称为管道纵断面图。
输油管道设计与管理知识
第一章1、原油及成品油的运输有公路、铁路、水运和管道输送这四种方式。
2、管道运输的特点：①运输量大；②管道大部分埋设于地下，占地少，受地形地物的限制少，可以缩短运输距离；③密闭安全，能够长期连续稳定运行；④便于管理，易于实现远程集中监控；⑤能耗少，运费低；⑥适于大量、单向、定点运输石油等流体货物。
3、输油管道一般按按输送距离和经营方式分为两类：一类属于企业内部（短输管道）；另一类是长距离输油管道。
4、输油管道按所书油品的种类可分为原油管道与成品油管道两种。
原油管道是将油品生产的原油输送至炼厂、港口或铁路转运站，具有管径大、输量大、运输距离长、分输点少的特点。
成品油管道从炼厂将各种油品送至油库或转运站，具有输送品种多、批量多、分输点多的特点，多采用顺序输送。
5、长距离输油管有输油站和线路两大部分及辅助系统设施组成。
6、首站：输油管起点有起点输油站，也称首站，主要组成部分是油罐区、输油泵房和油品计量装置；它的任务是收集原油或石油产品，经计量后向下一站输送。
末站：输油管的终点，有较多的油罐和准确的计量系统；任务：接受来油和向用油单位供油。
7、长距离输油管道上每隔一定距离设有截断阀（作用：一旦发生事故可以及时截断管道内流体，限制油品大量泄漏，防止事故扩大和便于抢修），输油管道截断阀的间距一般不超过32km。
8、长输管道的发展趋势有以下特点：①建设高压力、大口径的大型输油管道，管道建设向极低、海洋延伸；②采用高强度、高韧性、可焊性良好的管材；③高度自动化；④不断采用新技术；⑤应用现代安全管理体系和安全技术，持续改进管道系统的安全；⑥重视管道建设的前期工作。
9、大型长距离输油管道建设要认真遵守以下程序：(1)根据资源条件和国民经济长期规划、地区规划、行业规划的要求，对拟建的输油管道进行可行性研究，并在可行性研究的基础上编制和审定设计任务书。
(2)根据批准的设计任务书，按初步设计(或扩大初步设计)、施工图两个阶段进行设计。
等温输油管道的工艺计算
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
D D 2 m H a D b D q 0 0
式中：D0、D－变化前后的叶轮直径 , mm
2
m
a,b—与叶轮直径D0 对应的泵特性方程中 的两个常系数
输油泵站的工作特性
2.改变泵的转速
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
⑵ 柴油机 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。 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%。
什么叫等温输油管道 ？
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。
夏季来油温度低于地温，冬季 来 油 温 度 高于 地 温 ， 但经 过 12km后，油温基本等于地温，与 在工程实际中，这个条件一般是达不到的。所谓等温， 整条管线相比，该段管线很短。 流速不太高时，摩擦升 也是一种近似。这是因为： 尤其对于南北走向的管线， 温很小，且对油流的加 但 我 们 可 以将 其 分 段 ，按 1、来油温度≠地温。 热是均匀的。 照分段等温来考虑。
输油管道设计与管理23
F
Lf 由图可知：水力坡降线不一定先与管路上的最高点相 切，所以翻越点不一定是管路上的最高点，而是靠近 线路终点的某个高点。
⑵解析法
在线路上选若干个高点进行计算，一般选最高点及最高点 之后的高点(为什么？)进行计算。计算方法有两种： ① 计算从起点到高点 j 所需的总压头Hj , 并与从起点到终
3、翻越点后的流动状态
管道上存在翻越点时，翻越点后的管内液流将有剩余能量。 如果不采用措施利用和消耗这部分能量，翻越点后管内将 出现不满流。不满流的存在将使管道出现两相流动，而且 当流速突然变化时会增大水击压力。对于顺序输送的管道 还会增大混油。
措施 ： (1) 在翻越点后采用小管径：使流速增大，消耗
2、翻越点的确定
翻越点的确定可用图解法和解析法。 ⑴ 图解法 在管道纵断面图右上角作水力坡降线的直角三角形，将 水力坡降线向下平移，如果水力坡降线与终点相交之前 首先与某高点F相切，则F点即为翻越点。
8
在管道纵断面图右上角作水力坡降线的 直角三角形，将水力坡降线向下平移，
水F相力切坡，降等F线点温与即输终为点翻油相越管交点道之。前的首工先艺与高计点算
里程(km)
0
高程(m)
0
2
3
4
5
26
55
64
76.4
83
94Biblioteka 12264.2已知：全线为水力光滑区，油品计算粘度ν=4.2×10-6m2/s， 首站泵站特性方程：H＝370.5-3055Q1.75 中间站泵站特性方程：H＝516.7-4250Q1.75 （Q：m3/s）
首站进站压力：Ｈs1＝20米油柱，站内局部阻力忽略不计。
ba
称H动d水压ix力。它Z是x 管，路为沿在力a点线为e液任点流0一的，，点剩水管需余力线压要坡能降内重，线的新
输油管道设计与管理第六课
服务理念中的“点点” ◆理解多一点 真情浓一点 ◆学习勤一点 品质高一点 ◆理由少一点 效率高一点 ◆处理问题灵活点 工作过程用心点 ◆对待同事宽容点 互相协作快乐点
第四节 等温输油管道设计方案的技术经济比较
任何技术方案（包括管道设计、不同的技术措施等）都必 须经过详细的技术经济分析。输油管道在设计中会遇到各种各 样的方案对比问题，其中最主要的也是直接关系到输油管道总 投资和安全经济输油的是管道的总体方案。总体方案的主要内 容之一是根据设计任务书规定的所输油品的性质和输量，确定 出管道的直径、工作压力和泵站数。为了完成某一给定的输油 任务，有若干方案可供选择。可采用口径 大泵站数少的方案， 也可以采用口径小泵站数多的方案。前者初始投资大，但年运 行费用小；后者初始投资小，而年运行费用大。何者为最优方 案，这就需要根据技术经济的基本原理，结合管道所处的经济 环境进 行分析、评价和决策，确定出最终方案。
以华东原油管网为例，华东管网担负胜利和中原油田的原 油外输任务。该管网由东黄线、东黄复线、东辛线（2 条）、东临线（2条）、濮临线、临沧线、临济线、鲁宁 线和中洛线组成，总外输能力7100万吨/年，而这两个油田 的原油产量最高时约为3800万吨/年，去掉油田内部消耗， 实际外输量不到3500万吨/年，管网的平均利用率只有49%， 某些管道不得不靠降凝剂和正反输维持运行，造成人力、 物力和财力的极大浪费以及设备的大量闲置。
对一项管道工程进行经济评价，评价指标很多，较常 用的有内部收益率、净现值、费用现值、投资回收期和 输油成本等，在进行方案比较时，多用费用现值。这里 重点介绍用费用现值的计算方法，其他的评价指标将在 储运工程经济中介绍。
输油管道设计与管理第五课
一、设计参数 1.计算温度 计算温度
以管道埋深处全年平均地温作为计算温度
2.油品密度 油品密度 ρt = ρ20 − ξ (t − 20)
ξ = 1.825 − 0.001315 ρ 20
式中： 式中： ρt、ρ20为t℃和20℃时的密度 ℃ ℃
1
等温输油管道的工艺计算
14
等温输油管道的工艺计算 ⑵ 静水压力的校核 静水压力：指油流停止流动后， 静水压力：指油流停止流动后，由地形 高差引起的静液柱压力。 高差引起的静液柱压力。 翻越点后的管段或线路中途高峰后的 峡谷地带， 峡谷地带，停输后的静水压力有可能 大于管道允许的工作压力。 大于管道允许的工作压力。 对于这种超压情况， 对于这种超压情况，是采用增加壁厚 还是采用设减压站的方法解决， 还是采用设减压站的方法解决，需要 通过经济比较确定。 通过经济比较确定。
H = iL + ( Z Z − Z Q )
存在翻越点时，计算长度为起点到翻越点的距离， ⑵ 存在翻越点时，计算长度为起点到翻越点的距离，计 算高差为翻越点高程与起点高程之差
H = H f = iLf + (Z f − ZQ )
16
三、泵站数的确定
原则是： 要充分利用管道的强度，并使泵在高效区工作。 原则是： 要充分利用管道的强度，并使泵在高效区工作。 将计算输量为Q 的油品从起点输送到终点所需压头为： 将计算输量为 的油品从起点输送到终点所需压头为：
ba= Hd −ix−∆Zx ,为a点液流的剩余压能，称动水压力。 点液流的剩余压能， 为 点液流的剩余压能 称动水压力。
动水压力:它是管路沿线任一点水力坡降线与纵断面线之间 动水压力 它是管路沿线任一点水力坡降线与纵断面线之间 的垂直距离。 的垂直距离。 在 e点 ， 其动水压力为 ， 需要重新加压才能以 点 其动水压力为0， 流量继续向前输送。 流量继续向前输送。
等温输油管道的工艺计算与运行管理论文
等温输油管道的工艺计算与运行管理摘要: 管道输送是原油、成品油及天然气长距离运输的主要方式。
一般通过工艺计算确定输油参数。
等温输油管道的工艺计算已作为其他各种管道输送方式的计算基础，等温输油管道的工艺计算包括有：水力计算和管道厚度计算。
本文涉及的工艺计算是使用已给定了主要的工艺设计参数，利用相关公式通过水力计算以及其他计算方法确定本次工艺计算所需要的参数：泵站数、站址、以及各站进、出站压力。
等温输油管道在正常工作时，全管线基本处于运行参数相对最佳的稳定运行状态，当有时有计划的调整参数或者一些突发事故原因，都会可能引起运行工况的变化。
不论是正常工况变化还是事故工矿变化，都要加以控制调节。
在本论文中运行管理部分主要分析了某中间站停运后的工况变化和干线漏油后的工况变化，以及输油泵与管路系统的调节。
关键词：等温输油管道；工艺计算；工况变化；水力计算；运行管理。
Process calculation of isothermal oil pipeline and operationmanagementAbstract: Pipeline transportation of crude oil, the main form of long-distance transportation of refined oil and natural gas. The oil parameters are generally determined through process calculation. Process calculation of the temperature pipeline process calculation as calculated on the basis of various other pipeline, isothermal pipeline include: hydraulic calculation and pipe thickness calculation. Process calculations involved in this paper has identified the main process design parameters, using the relevant formula by hydraulic calculation and other calculation methods to determine the process calculation parameters: the number of pumping stations, station site, as well as the station into the station pressure. During the isothermal pipeline is normal operation, the whole pipeline in the basic operating parameters relative steady state, when sometimes there are plans to adjust the parameters or some unexpected cause of the accident will cause changes in operating condition. Both normal operating conditions change, and accident, industrial change, must be controlled to adjust. In this paper mainly analyzes the operating conditions change after the oil spill of the operating conditions change in a middle station outage and trunk, and the regulation of the pump and piping systems.Keywords: Isothermal oil pipeline; Process calculation; Operating conditions change; Hydraulic calculation; Operation and management.1绪论 (3)1.1国内外发展情况 (3)1.2课题解析及主要内容 (3)1.3课题研究的目的以及其意义 (4)2工艺计算基础 (5)2.1工艺计算资料 (5)2.1.1油品的密度 (5)2.1.2油品粘度 (5)2.1.3地温与计算温度 (5)2.2计算流量 (6)2.3管道纵断面图 (6)2.4翻越点和计算长度 (6)2.4.1翻越点和计算长度 (6)2.4.2计算长度 (7)2.5泵站数的确定 (7)2.6站址确定 (7)3等温输油管道的工艺计算 (8)4等温输油管道的运行管理 (14)4.1某中间站停运后的工况变化 (14)4.2干线漏油后的工况变化 (15)4.3输油管道的调节 (16)4.4改变泵站工作特性 (17)4.4.1改变运行的泵站数或泵机组数 (17)4.4.2泵机组调速 (17)4.4.3换用（切削）离心泵的叶轮直径 (17)4.5改变管道工作特性 (17)4.6输油管道的调节原则 (18)5结论 (19)参考文献 (20)致谢 ...................................................... 错误!未定义书签。
浅析等温输油管道运行工况分析与调节
浅析等温输油管道运行工况分析与调节输送轻质油或轻质低凝点原油的长输管道沿线不需要加热，这就要求等温输油管道进行输送工作。
管道的运行工况对油品输送、工艺设计、技术经济和安全运行产生巨大影响。
本文就等温输油管道的运行工况分析与调节的方法展开研究，为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提供重要依据，达到安全、经济地完成输送任务的目的。
标签：等温输油管道；输送工作；工况分析与调节1 泵站停运的工况变化设全长为L的“密闭输送”运行的等温输油管道上有N个泵站，正常流量为Q。
由于中间第c站停运，流量降为Q*[1]。
如忽略站内摩阻，由此时全线的压降平衡可求得当有意外事故突然发生，即某中间站突然停運，短时间内管线全程的运行参数会有强烈波动，不稳定。
以上公式适用于在管线流体平衡后的稳定工况下使用。
由图和计算公式可知，某中间站停运后流量减少；停运站前的各站进出站压力均上升；停运站后各站的进出站压力均下降。
此时某些站的进出站压力的变化可能超出允许范围，故必须进行调节。
2 干线漏油后的工况变化假设一条输油管道上共有N个泵站，在第C+1站的进站处漏油量为q。
漏油前，全线流量为Q；漏油以后，漏点前的流量为Q*，漏点后的流量为Q*-q。
漏油后全线流量不相等，可从漏点处将全线分为前后两段，压降平衡公式为：干线漏油后，漏点前面的流量变大，漏点后面流量减小。
漏油后，漏点后面各站的进、出站压力都下降。
因此，距漏点越近的站，压力下降的幅度越大。
3 输油管道的调节在正常输送的条件下，全线基本处于稳定运行状态。
当管道内输量变化时，管道内的能量供求就发生了变化。
为了维持管道的稳定运行，就需要对管道系统进行调节。
输油管道的调节是通过改变管道的能量供应或改变管道的能量消耗，使之在给定输量的条件下达到新的能量供需平衡。
3.1 改变泵站工作特性改变泵站工作特性是通过将能量供给进行改变实现的对输油管道的调节。
3.1.1 改变运行的泵站数或泵机组数这种方法可以在较大范围内调整全线的压力供应，适用于输量波动较大的情况。
等温输油管道的工艺计算
2、用最小二乘法回归泵特性方程
这里只介绍用最小二乘法进行一元线性回归的方法。但它并不 仅仅适用于一元线性方程，对于那些经过变量代换能够变为一 元线性方程的非线性方程，该方法同样适用。 设有几组实验数据，(x1, y1)，(x2, y2)，……(xn, yn)，它们之间 的关系可以用线性方程y=A+Bx表示，由于实验数据不可能完 全落在直线上，故它们之间存在误差。xi点的实测值yi与计算 值的偏差为：di=yi-(A+Bxi)。
输油泵站的工作特性
如果把各点的偏差加起来，其大小就能反应出该直线与实验点 的逼近程度。但我们不能将各点的偏差直接用求代数和的方法 相加，因为各点的偏差有正有负，求代数和会正负抵消，不能 反应实际偏差的大小，所以我们取各点偏差的平方和：
我们的目的是要从一组直线中选择一条到各点偏差的平方和 为最小的直线，即确定参数A、B的值，使S最小。
多级（高压）泵:排量较小,又称为并联泵； 单级（低压）泵:排量大，扬程低，又称为串联泵。
输油泵站的工作特性
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。
串联泵具有排量大、扬程低、效率高的特点。我国20世纪 80年代研制的KS型串联泵比并联泵效率高10%左右，而国 外生产的串联泵比国内多数管道采用的并联泵效率高出 18%左右。
等温输油管道的工艺计算
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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;
2.5等温输油管道运行工况分析与调节解析
11
4、全线水力坡降线的变化
根据输量变化和各站进出站压力的变化趋势可以画出沿线 各站的水力坡降线的变化情况。作图时应注意以下几点： ① 某站停运后，输量下降，因而水力坡降变小，水力坡降 线变平，但停运站前后水力坡降仍然相同，即水力坡降 线平行。 ② 停运站前各站的进出站压力升高，因而停运站前各站的水 力坡降线的起点和终点均比原来高(且出站压力升高幅度 比进站压力大)，且距停运站越近，高得越多。 ③ 停运站后各站的进出站压力下降，因此停运站后各站间 的水力坡降线的起点和终点均比原来低 ( 且出站压力下 降幅度比进站压力小) ，且距停运站越近，低得越多。
两式相减得：
* H sc H sc (c 1)B fLc (Q*2m Q2m ) 0
2018/10/7
输油管道设计与管理
20
即： 又
* H sc H sc
也就是说漏点前面一站的进站压力下降。
* * * H dc H sc Hc
* * Q ，Hc* ，H sc ，Hdc
Z Hsz (n 1)hc
两式相减得：
[(n 1)B fL](Q2m Q* ) A BQ2m hc Hc hc 0
0
2 m
Q2m Q*
即：
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Q Q
输油管道设计与管理
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2、c 站前面各站进出站压力的变化
先来讨论c站前面一站即c-1站的情况。为此，从首站进口到 c-1 站进口列能量平衡方程： c 站停运前：
* 2 m 2 m f ( L L ) Q ( Zz Zc1 ) Hsz (n c)hc H sc ( n c )( A BQ ) c * 1 *
管道输送工艺课程设计---等温输送输油管道工艺设计
重庆科技学院《管道输送工艺》课程设计报告学院:_石油与天然气工程学院_ 专业班级: 学生姓名: 学号: 设计地点（单位） K704 设计题目: 等温输送输油管道工艺设计完成日期： 2012 年 12 月31 日指导教师评语:成绩（五级记分制）:指导教师（签字）:目录1 绪论 (1)2 工艺设计说明书 (2)2.1设计依据 (2)2.1.1设计原则 (2)2.2工程概况 (2)2.2.1线路基本概况 (2)2.2.2管道设计 (2)2.2.3设计原始数据及参数 (3)2.3参数的选择 (3)2.3.1温度参数 (3)2.3.2计算年平均地温，冬季和夏季地温下的密度 (3)2.3.3计算年平均，冬季和夏季地温下油品的粘度 (4)2.4工艺计算说明 (4)2.5泵站数的确定及站址确定 (4)2.6校核计算说明 (5)3 工艺设计计算书 (6)3.1经济流速计算管径及最大承压能力 (6)3.2计算雷诺数，判断流态 (7)3.3确定工作泵的台数以及组合情况 (8)3.4电动机选择 (8)3.5计算水力坡降和压头损失,确定泵站数 (9)3.5站场布置 (11)3.6判断全线是否存在翻越点 (12)3.7夏季最高温和冬季最低温时进、出站压力 (13)4 总结 (15)参考文献 (16)1 绪论等温输油管道内存在一个能量的供应和消耗的平衡问题。
输油管道的工艺计算就是要妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应之间的平衡。
其主要目的是根据设计任务书规定的输送油品的性质，输量及线路情况，由工艺计算来确定管道的总体方案的主要参数：管径，泵站数及其位置等。
具体说来，在设计过程中要通过工艺计算，确定管径、选泵、确定泵机组数、确定泵站和加热站数及其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。
本设计主要内容包括：由经济流速确定经济管径，确定所使用管材，确定其泵站数，并校合各进出站压力和沿线的压力分布是否满足要求，并为管道采用的控制和保护措施提供设计参数，提出调整，控制运行参数的措施。
大作业一等温输油管道的工艺计算
大作业一：等温输油管道的工艺计算（下周三交，用A4纸做） 某油田与炼油厂间的输油管道：任务输送量：G ＝300万吨/年;
油品在25℃和30℃运动粘度分别为： 油品在20℃时的密度是840kg/m3 管道沿线的地形情况如下表：
泵性能参数如下：
管道埋地铺设，管中心埋深1.2米，管道埋深处常年月平均地温为：14.2℃ 管道采用16Mn 钢的螺旋焊钢管，设计最大承压5.5MPa 。
完成下列各项： （1）进行设计计算基础资料的整理； （2）计算管道总压降； （3）作图法布置泵站；
（4）根据站址计算全线各进、出站压力，检查动、静水压力，校核管道强度。
6262
3025910/;1610/νm s νm s --=⨯=⨯。
2010等温输油管路实验指导书
实验一 等温输油管道实验指导书一、实验目的(1) 学习测定管道的H -Q 特性曲线和用图解法求管道与泵站配合工作时的工作点，了解以“密闭输送”工艺运行的输油管道各站协调工作的情况；(2) 观察管道发生异常工况或突然事故时（如某泵站突然停电等）全线运行参数的变化，学会根据运行参数变化，分析事故原因、事故发生地点及应采取的处理措施，在实验中加以验证；(3) 观察翻越点后的流动状态，分析影响翻越点的因素和消除翻越点的措施，在实验中加以验证； (4) 学习清管器的收发球操作方法，观察清管器在管道中的运动情况； (5) 了解计算机数据采集系统的组成及运行情况。
二、实验原理在密闭输送的多泵站等温输油管道系统中，泵站和管道组成一个统一的水力系统，管道所消耗的能量（包括摩阻损失、高程差、站内局部摩阻和终点所要求的剩余压力）等于泵站所提供的能量，二者必然保持能量供需的平衡关系。
全线的能量供需平衡关系式如下：t c m c m s H Z nh fLQ h BQ A n H +∆++=--+--221)(式中：Q ──管道的工作流量，m 3/s ；n ──全线运行的泵站数； f ──单位流量的水力坡降；H s 1──管道首站进站压头，m 液柱； H t ──管道终点剩余压头，m 液柱； L ──管道总长度，m ；△Z ──管道起终点高程差，m ；h c ──每个泵站的站内损失，m 液柱。
根据上述能量平衡方程，可以确定管道的输量和各个站的进出站压力，分析事故工况时运行参数的变化趋势。
三、实验架流程实验管道采用不锈钢管材，全线建有四个泵站，每泵站设有两台离心泵，站内采用串联方式，全线采用密闭输送。
实验中1-4站的1#泵同时运行为正常工况，1#泵为变频调速泵。
1、各站离心泵工作参数全线各站离心泵型号相同，额定转速下的工作参数见表1。
表1 各站离心泵工作参数 流量，m 3/h3 6.3 9 15 1718 扬程，m28 27 26 242322.52、站内及站间流程设置等温输油管道实验架有首站1座，中间泵站3座，末站1座，全线采用密闭输送方式工作，实验架工艺流程图见图1。
西安石油大学——输油管道设计复习资料
L V2 D 2g
C. 紊流水力光滑区：3000<Re<Re1 D. 紊流水力摩擦区：Re1<Re<Re2 E. 紊流完全粗糙区：Re>Re2 其中，紊流区零界雷诺数 Re1 和 Re2 分别用下式计算：
4
深处的土壤温度。
3) 对于顺序输送的管道会增大混油。 计算长度 管路起点与翻越点之间的距离称为管路的计算长度。 1) 不存在翻越点：
H iL (Z Z ZQ )
2) 存在翻越点： H H F iLF (Z F ZQ ) 三. 泵站数的确定
H iL Z
原则：该压头要充分利用管路的强度，并使泵在高效区工作。
2
相对粗糙度 2e/D。规定：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，DN>400 时取 0.1mm。 3) 水力摩阻系数的计算 水力光滑区： 0.3164 / Re0.25
e 68 混合摩擦区： 0.11( )0.25 d Re
运行中反算总传热系数 K 值
K T T GC ln R 0 DLR TZ T0
1) 若 K 减小，如果此时 Q 也减小，站间摩阻 H 增加，则说明管壁结辣 可能比较严重，应采取清蜡措施 2) 若 K 增大，则可能是地下水位上升，或管道覆土被破坏，保温层进 水等 四. 考虑摩阻升温时的轴向温降计算 霍夫温降公式没有考虑摩阻升温对轴向降温的影响，只适用于流速低、温降 大、摩阻热影响较小的情况。 列宾宗温降公式：
TL (T0 b) [TR (T0 b)]e aL
等温输油管道
作业内容：拟建一条长690公里，年输量为600万吨的轻质油管线。
已知原始资料：①管路埋深1.5米处的月平均地温：②油品密度ρ20=867.5kg/m3③油品的粘温特性：④可选用的离心泵型号规格：(P24)或按照最新的泵机组样本进行选择(网上搜索或图书馆查阅相关手册)。
⑤首站进口压头取ΔH1=45m，站内摩阻取15m。
⑥管材选用见P64和附录一、附录二。
⑦线路高程：设计要求：（提示：先采用手算，步骤熟悉后再采用电算。
作业本中要体现手算过程。
）1）合理选择泵型号和泵站的组合方式，并查有关资料作所选型号的泵在输此油品时特性数据的换算；2）选取合适的管径，计算壁厚并取整，然后计算管道的承压能力和对应的允许最大出站压头；3）取管道的当量绝对粗糙度e=0.03mm，计算所需的泵站数；4）将计算的泵站数取大化整，然后提出三项经济可行的措施使输量保持不变，并对每种措施作相应的计算（双号学生选作）。
5）将计算的泵站数取小化整，分别计算所需副管的长度（管径与主管相同）、大一个等级的变径管长度、大两个等级的变径管长度，并进行管材耗量的比较（单号学生选作）6）校核:夏季高温时和冬季低温时各站的进、出站压力,并调整站址；7）设副管敷设在首站出口位置，求第一站间动水压头Hx的表达式，并检查全线动水压头和静水压头；8）求管道系统的最大和最小输量及相应的电机的总输出功率。
计算分析过程：1. 计算年平均地温C t t t t o cp 5.1312/)6.85.133.188.201.218.194.179.143.109.553.6(12/)...(01202010=+++++++++++=+++=故有 平均地温t=13.5℃ 2．计算油品密度根据20℃时油品密度按下式换算成计算温度下的密度。
式中 t ρ、20ρ——温度为t ℃及20℃时油品密度，3/m Kg ； ε——温度系数，ε=1.825-0.00131520ρ，)/(3C m Kg O • 已知油品密度：ρ20 =867.5kg/m 3 即ε=1.825-0.001315×867.5=0.6842375 3．计算年平均温度下油品的粘度。
原油管道输送第二次课
• A.静态差额投资回收期法
T I 2 I1 C1 C 2
• 式中 I1，I2—分别为两个方案的投资；
•
C1，C2—分别为两个方案的输油成本
• B.总费用法
E fI C
• 式中 I，C—分别为方案的投资及年输油成本；
•
f—投资效果系数，目前一般取0.14。
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• ２.动态比较
在恒定转速下，泵的扬程与排量（H－Q）的变化关系
称为泵的工作特性。另外，泵的工作特性还应包括功率与排
量（N－Q）特性和效率与排量（η—Q）特性。
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对固定转速的离心泵机组，可以由实测的几组扬程、 排 量 数 据 ， 用 最 小 二 乘 法 回 归 泵 机 组 的 特 性 方 程 H=f （Q），为便于长输管道的应用，可近似表示为 (2)调速泵的工作特性
lg[lg( 0.8 10 6 )] a b lg T
式中 ν—运动粘度，m2/s； T—绝对温度，K；
a，b—随原油而异的系数，可采用最小二乘法，由上 式求得。
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粘度指数关系式 ：
e 1
(t1 t2 )
2
1 ln 1 t2 t1 2
直缝钢管
e=0.054mm
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（3）沿程摩阻公式分析 1）列宾宗公式
将各流态区水力摩阻系数综合成: 代入达西公式得到列宾宗公式
A Rem
其中
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不同流态的A、m、
（临界雷诺数近期计算公式） 36
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作业内容：拟建一条长690公里，年输量为600万吨的轻质油管线。
已知原始资料：①管路埋深1.5米处的月平均地温：②油品密度ρ20=867.5kg/m3③油品的粘温特性：④可选用的离心泵型号规格：(P24)或按照最新的泵机组样本进行选择(网上搜索或图书馆查阅相关手册)。
⑤首站进口压头取ΔH1=45m，站内摩阻取15m。
⑥管材选用见P64和附录一、附录二。
⑦线路高程：设计要求：（提示：先采用手算，步骤熟悉后再采用电算。
作业本中要体现手算过程。
）1）合理选择泵型号和泵站的组合方式，并查有关资料作所选型号的泵在输此油品时特性数据的换算；2）选取合适的管径，计算壁厚并取整，然后计算管道的承压能力和对应的允许最大出站压头；3）取管道的当量绝对粗糙度e=0.03mm，计算所需的泵站数；4）将计算的泵站数取大化整，然后提出三项经济可行的措施使输量保持不变，并对每种措施作相应的计算（双号学生选作）。
5）将计算的泵站数取小化整，分别计算所需副管的长度（管径与主管相同）、大一个等级的变径管长度、大两个等级的变径管长度，并进行管材耗量的比较（单号学生选作）6）校核:夏季高温时和冬季低温时各站的进、出站压力,并调整站址；7）设副管敷设在首站出口位置，求第一站间动水压头Hx的表达式，并检查全线动水压头和静水压头；8）求管道系统的最大和最小输量及相应的电机的总输出功率。
计算分析过程：1. 计算年平均地温C t t t t o cp 5.1312/)6.85.133.188.201.218.194.179.143.109.553.6(12/)...(01202010=+++++++++++=+++=故有 平均地温t=13.5℃ 2．计算油品密度根据20℃时油品密度按下式换算成计算温度下的密度。
式中 t ρ、20ρ——温度为t ℃及20℃时油品密度，3/m Kg ； ε——温度系数，ε=1.825-0.00131520ρ，)/(3C m Kg O • 已知油品密度：ρ20 =867.5kg/m 3 即ε=1.825-0.001315×867.5=0.6842375 3．计算年平均温度下油品的粘度。
根据油品粘温特性表求出粘温特性方程)(00t t u t e --=νν 及)ln(1101tt t t u νν-=得u=0.0368186 4．换算流量G-Q根据年输量任务为600万吨求流量： 5.初定流速,计算管径。
初定流速为1.5m/s,则m 43934.05819.182/1.0.0188D =⨯= 6．根据管道规格，选出与D 0 相近的三种管径d 1 、d 2 、d 3 。
选用L360螺旋焊缝钢管，规格为：d 1=457mm; d 2=508mm; d 3=559mm 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=0.23s m /3=819.182h m /3，和初定的工作压力6MPa ，确定选DZ250x340x4型输油泵（因为在此流量下该型号输油泵效率相对较高）1台作一个泵站，该型泵的性能参数如图：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C H ，然后据此压头确定计算压力 。
在819.182h m /3,查得H=520m 液柱。
管道压力按下式计算 P=(C H +S H )t ρg式中 C H ——任务输量下单个泵站提供的扬程520m ；S H ——为首站辅助泵的扬程45m 。
求得P=（520+45）*871.95*9.8=4.83MPa ，确定设计压力为6MPa. 冬季：油品密度877.703/m Kg ，管道最大压力P=(C H +S H )t ρg=（520+45）*877.70*9.8=4.86MPa9．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][σ——许用应力，s ][φσσK =, Mpa ；s σ——最低屈服强度，MPa ；K ——一般站外输油管道系数：K=0.72φ——焊缝系数,0.1=φ 对于以上三种管径求壁厚:d 1=457mm; d 2=508mm; d 3=559mmmm 3.52.259245761=⨯⨯=δ；mm 9.52.259250862=⨯⨯=δ；mm 5.62.259255961=⨯⨯=δ 1δ=5.3mm ；2δ =5.9mm ；3δ =6.5mm 。
查附录一——国产螺旋缝埋弧焊钢管规格，取大于上述数值的最相近的壁厚，得1δ=5.6mm ；2δ =6.0mm ；3δ =7.0mm 。
求内径：D=d-2δ1D =445.8mm; 2D =496.0mm; 3D =545.0mm 。
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δσ2PD=得：1σ=244.82Mpa ；2σ=254Mpa ；3σ=239.57Mpa 。
均小于许用应力：s ][φσσK ==259.2Mpa10．计算流速24DQ V π=得：1V =39.1457.0/14.3/228.042=⨯m/s ； 2V =12.1508.0/14.3/228.042=⨯m/s ； 3V =93.0559.0/14.3/228.042=⨯m/s 。
11. 计算雷诺数，判断流态Re ——雷诺数； Q ——流量，s m /3；D ——管道内径，m ； ν——油品动力粘度，s m /2； 求得第一种管径DN457×5.6的雷诺数Re=19.324621007.204458.014.3228.046=⨯⨯⨯⨯-。
绝对粗糙度e 取0.03mm ，第一临界雷诺数1Re =59.5/78ε==⨯78)8.44503.02(5.591579444。
由3000<Re<1Re 判断流态在水力光滑区。
对于第二种管径DN508×6.0有Re=82.288881007.20496.014.3228.046=⨯⨯⨯⨯- 绝对粗糙度e 取0.03mm ，第一临界雷诺数1Re =59.5/78ε==⨯78)49603.02(5.591784292由3000<Re<1Re 判断流态在水力光滑区。
对于第三种管径DN559×7.0有Re=47.265531007.20545.014.3228.046=⨯⨯⨯⨯- 绝对粗糙度e 取0.03mm ，第一临界雷诺数1Re =59.5/78ε==⨯78)54503.02(5.591987128由3000<Re<1Re 判断流态在水力光滑区。
即有结论流态都在水力光滑区。
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/kmβ——水力光滑区取值为0.0246s 2/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+Z ∆Z ∆——计算点之间的高差，m 。
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：km m i /748.54458.0)1007.20(228.00246.075.425.0675.11=⨯⨯⨯=-； 1H = iL+Z ∆=5.748×696+（17-517）=3500.608m; 2H = iL+Z ∆=3.463×696+（17-517）=1910.248m; 3H = iL+Z ∆=2.213×696+（17-517）=1040.248m;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)(i f H ：)(i f L ——计算点与起点之间管道长度，km;i Z ——计算点的标高，m 。
即判断中途是否存在有)(1)()(Z Z iL H i i f i f -+=> iL+Z ∆=H 起点首站压头748.511=-+=Q Z f Z Z L i H作图如下图所示，蓝色各线条分别代表水力坡降分别为1i 、2i 、3i 时的水力坡降线，初步判断没有翻越点。
高程（m ）800 700 600 500 400 300 200 100（km ）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。
15．确定全线需要的总压头Z H 。
SZ H ——末站剩余压力10m 。
16．按D508求泵站数，并化整； 泵站数N ：mC Zh H H N -=C H ——任务输量下单个泵站提供的扬程，m ；m h ——泵站内摩阻损失取15m 。
综上三组数据分析，在完成全年输量任务的前提下，考虑管径材料投资，能量耗费，泵站建设方便经济，应取DN508管径设泵站。
17.将泵站数化小，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：3.0212175.12===-mw故有km x 175)3.01(463.3384.3)15520(=-⨯-⨯-=18.将泵站数化大，N=4。
一个泵站的性能方程：C H =A-B 75.1Q 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H C ，X 为Q 1.75。
f=0.046 A=43.652 B=1193采取三项使流量保持不变的措施如下： （1）将部分管径换小x ——所需变径管的长度，km;Ω——变径管水力坡降与单管主管水力坡降的比值，式中，N=3.84 2N =4 c H =520m m h =15m ，m=0.25变径管换为 DN457的管子所以km x 736.35])457508(1[463.3484.3)15520(75.42=-⨯-⨯-= （2）调节泵的转速要保持流量不变，则需要使提供的能量保持不变 所以，令H H 4.830=式中，A=652.43 B=1193 Q=819.182h m /3m=0.25所以可以解得n n=0.994（3）改变叶轮的直径要保持流量不变，则需要使提供的能量保持不变 所以，令H H 4.830=式中，A=652.43 B=1193 Q=819.182h m /3m=0.25所以可以解得D D= 0.99419．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 ；已求得f=0.046 A=43.652 B=1193工作流sm fLNB H Nh Z Z NA H Q mSZm Q Z SL /24.01633.0046.0)163690(046.01193310153)51717(43.652345])([375.1121=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯⨯+-⨯+⨯-⨯---⨯+=+----+=-按工作点流量求水力坡降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。