输油管道设计与管理1

⑶ 燃气轮机
2、离心泵的工作特性
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H=a-bq2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%。
2 m
q Q / n1
a
1 n
2m 1
b n1
2 m
Q
2 m
则：
A=a
B
b
注意 ：
泵并联运行时，在改变运行的泵机组数时，要防止电 机过载。
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。
H
管路
并联 单泵
Q/2
q
Q
(2) 串联泵站的工作特性
电动机具有体积小、重量轻、噪音低、运行 (2) 原动机 平稳可靠、便于实现自动控制等优点，对于 电力供应充足的地区一般均采用电动机作为 燃气轮机单位功率的重量和体积都比柴油 的原动机。其缺点是调速困难，需要专门的 与电动机相比，柴油机有许多不足之处： 机小得多，可以用油品和天然气作燃料， 调速装置。但对于电网覆盖不到的地区，是 体积大、噪音大、运行管理不方便、易 输油泵的原动机应根据泵的性能参数、原动机的特点、 不用冷却水，便于自动控制，运行安全可 否采用电动机要进行经济比较。如果需要架 损件多、维修工作量大、需要解决燃料 靠，功率大，转速可调。一些退役的航空 设长距离输电线路，采用电动机是不合适的。 供应问题。其优点是可调速。对于未被 能源供应情况、管道自控及调节方式等因素决定。分为 ： 发动机经改型后可用于驱动离心泵。对于 电网覆盖或电力供应不足的地区，采用 偏远地区的大型油气管线，采用燃气轮机 柴油机可能更为经济。 ⑴ 电动机 可能是比较好地选择。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。
从60年代起，输油管道向大口径、长距离的方向发展，并出 现许多跨国管线。较著名的有： 1964年，原苏联建成了苏联－东欧的“友谊”输油管道， 口径为1020mm,长为5500km。 1977年，建成了第二条“友谊”输油管道，在原苏联境内与 第一条管线平行，口径为1220mm,长为4412km,经波兰至东 德。两条管线的输量约为1亿吨/年。 1977年，美国建成了世界上第一条伸入北极的横贯阿拉斯加 管道,口径为1220mm，全长为1287km，其中900km管道采用 架空保温铺设。年输量约为1.2亿m3 ，不设加热站，流速达 3m/s，靠摩擦热保持油温不低于60℃，投资77亿美元。
1920年前，管道均采用丝扣连接，因此管径较小。1920年， 在管道铺设中开始采用气焊，随后又被电焊所取代。金属焊 接工艺的发展和完善促进了大口径、长距离管道的发展，同 时也促进了新管材的使用。但真正具有现代规模的长输管道 始于第二次世界大战。当时由于战争的需要，美国急需将西 南部油田生产的油运往东海岸，但由于战争，海上运输常常 被封锁而中断，这就促使美国铺设了两条输油管道。一条是 原 油 管 道 ， 口 径 为 600mm ， 长 度 为 2158km ， 输 量 为 47700m3/d(1500万吨/年)，由德克萨斯到宾夕法尼亚。另一条 为成品油管道，口径为500mm，包括支线全长为2745km，输 量为3760m3/d(1300万吨/年)，由德克萨斯到新泽西，同时还 铺设了一条输气管道，口径为600mm，长为2035km，由西南 部到东海岸。
4、我国输油管道概况
1958年以前，我国输油管道还是一个空白。1958年，我国修 建了第一条长输管道：克拉玛依—独山子原油管道。随着我 国石油工业的发展，20世纪70年代开始兴建大型输油管道， 我国管道工业进入第一个发展高潮,建设的管道主要是原油 管道。到目前为止,我国铺设的百公里以上的原油长输管道 40余条,管径为159～720,形成了具有一定规模的原油管网(见 全国油气管线分布图)。
n n 2 m H a n b n q 0 0
2 m
式中：
n－调速后泵的转速，r/min n0－调速前泵的转速，r/min a,b－与转速n0 对应的泵特性方程中的两个 常系数
来自百度文库
4、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
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： D 0、 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
(2) 改变泵的转速
长距离输油管道是耗能大户，而等温输油管道的耗能
设备主要是输油主泵，因此提高输油主泵的效率是提高等 温输油管道经济效益的主要途径。如果将我国目前输油管 道的输油主泵效率由70%左右提高85%左右，输油电耗将 减少20%以上。因此，在成品油管道的日常管理中，加强 对输油主泵的维修保养，使其始终处于高效状态，对提高 输油管道的经济效益非常重要。
一条720管线的输量约等于一条单线 铁路的运量，但造价不如铁路的1/2。 3、管道运输的特点 输油管道概况 管线埋于地下，基本不受恶 劣气候的影响，油气污染和 管线埋于地下，地面仍可耕种。铁路 原苏联管线运价约为铁路的1/2， 的坡度一般不能超过30度，而管线不 噪声污染都比铁路小得多。 ① 运量大，基建费用低（与铁路相比） 。 美国约为铁路的1/7-1/10 ，我国 受坡度的限制，有利于翻山越岭，取 目前基本与铁路持平。 ② 受外界限制少，可长期稳定连续运行，对环境 的污染小。 捷径，起终点相同的两地间，管线的 长度一般要比铁路短30%。 ③ 便于管理，易于实现集中控制，劳动生产率高。 ④ 运价低，耗能少。 ⑤ 占地少，受地形限制少。 ⑥ 管输适于大量、单向、定点的运输，不如铁路、公路运 输灵活。
我国管道工业继第一个发展高潮之后，于20世纪90年代中期 逐渐进入第二个发展高潮，而且目前已经处在发展高潮之中。 此次发展高潮以天然气管道和成品油管道建设为主。近几年 来，我国已经建成的或正在兴建中的管道有，西气东输管道、 涩北西宁兰州天然气管道、兰州成都重庆成品油管道、茂名 至昆明成品油管道、忠县至武汉天然气管道、宁波上海—南 京进口原油管道、环珠江三角洲液化天然气管道、镇海至萧 山成品油管道，以及平湖至上海的海底天然气管道等。正准 备兴建的管道还有中俄天然气管道、中俄原油管道，远景规 划可能还有吐库曼斯坦至中国的天然气管道、西西伯利亚至 中国天然气管道，以及苏里格气田的外输管道等。
②串联泵
n
H
H 其中：[H] 为管路的许用强度（允许承压能力）
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
输油管道输送工艺技术
安家荣
石油大学储运工程系
一、输油管道概况
管道是石油生产过程中的重要环节，是石油工业的动脉。 在石油的生产过程中，自始至终都离不开管道。我们可 以把石油的生产过程简单的表示为：
油井 计量站 联合站 转油站 矿场油库
矿场油气集输系统 原油管道
炼油厂
成品油管道
用户
长输管道
1、输油管道的发展历
1988年，美国建成了从西部圣巴巴拉至休斯顿的原油管道， 管径762mm,总长2731km，年输油能力约为1600万吨。 同时，成品油管道也获得了迅速发展。典型的是美国的科 罗 尼 尔 成 品 油 管 道 系 统 。 干 线 口 径 为 750 、 800 、 900 、 1000mm,总长为8413km,输油能力为1.4亿吨/年。
① 并联泵机组数的确定
n Q q
其中 :
Q为任务输量，
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）则要根据管路的允许工作压力确定。另外根据规范规定， 泵站至少设一台备用泵。
在华东华北地区，先后建成了鲁宁线、濮临线、 在华中地区，魏荆线担负了河南油田的原 在西北地区，克独线、克乌线担负了克拉 在东北和华北地区，先后建成了庆铁 沧临线、中洛线、东临线、东黄线、东黄复线、 油外输任务。在华南地区，湛茂线担负了 玛依油田的原油外输任务；花格线担负了 阿尔善-赛汉 线、铁大线、铁秦线、秦京线、铁扶 东辛线、临济线，形成了规模较大的华东原油 茂名石化的供油任务。在内蒙境内阿赛线 塔拉原油管道 青海油田的原油外输任务；马惠宁线、靖 线、抚鞍线和任京线，形成了规模较 管网，担负了胜利油田、中原油田的原油外输 担负了二连油田的原油外输任务。 咸线担负了长庆油田的原油外输任务；库 大的东北管网，担负了大庆油田、辽 任务。另外，已经停止运行的任沧线实际上已 河油田、华北油田的原油外输任务。 将东北和华东两大管网连为一体。 鄯线担负了塔里木油田的原油外输任务。
q1,H1 q2,H2
Q
Hc
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
H
i
设有n2台型号相同的泵串联，则：
H c n 2 H n 2 a n 2 bQ
2 m
A n2 a， B n2 b
(3) 串、并联泵机组数的确定
选择泵机组数的原则主要有四条： ①满足输量要求； ②充分利用管路的承压能力； ③泵在高效区工作； ④泵的台数符合规范要求（不超过四台）。
管道工业有着悠久的历史。中国是最早使用管道输送流体的国 史 家。早在公元前的秦汉时代，就有人用打通了节的竹子连接起 来输送卤水，随后又用于输送天然气。现代管道始于19世纪中 叶，1859年，美国宾夕法尼亚打出了第一口油井，所生产的原 油起初用马车拉运，从而导致了严重的交通拥挤。直到1865年， 才建造了第一条用于输送原油的管道。直径为50mm，长为 10km，输量为2.8 m3/h,用往复泵驱动。 1879年，在美国的宾夕法尼亚铺设了一条口径为150mm，长 为17.4km的输油管道。 1886年，美国又铺设了一条口径为200mm，长为139km的输 油管道。
2、长输管道的发展趋势
(1) 高压力、大口径的大型输油管道 (2) 采用高强度、高韧性、可焊性良好的管材 (3) 采用新型、高效、露天设备 (4) 采用先进的输油工艺和技术
a. 设计方面，采用航空选线.
b.采用密闭输送工艺流程，减少油气损耗和 压 能损耗。 c.采用计算机自控、遥控技术。 d.用化学药剂（减阻剂、降凝剂）降低能耗。
马惠宁 线
花格 线 四川油田管网
魏荆线
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二、 输油泵站的工作特性
1、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。
(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。 离心泵的型式有两种： 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。 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。我国试制的 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。
(1) 并联泵站的工作特性
q1 Q q2 Hc
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：
Q
q
2 m
H c A BQ
a bq
2 m
设有n1台型号相同的泵并联，即
Q H c a b n 1