输油管道设计与管理第02章等温管道
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输油管道设计与管理第02章等温管道
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
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
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59.5
中国石油大学(华东)输油管道设计与管理储运课件21
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)。
di 如果 max <2%，则说明结果满意，反之，要选用其 Hi
它方程。用上述方法求出的a、b值是唯一的。
输油泵站的工作特性 ② 求相关系数R
它表示变量x、y线性相关的程度，在实验点分布图上它表示数
据点在回归直线附近的密集程度。 若R=0，则说明x、y之间不存在线性关系.
输油泵站的工作特性
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17%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工作，对提高输油管道的 经济效益非常重要。
输油泵站的工作特性 如果相关系数低于表中所列的及格水平，说明不能用线性方 程回归实验数据(或变换后的实验数据)，应采用其它方程。 注意：计算R时要用变换后的数据。对于泵特性方程，计算 R时，式中的 xi 要用 -qi2-m代替， yi 用 Hi 代替。否则计算结果 不正确，这是因为H-q不符和线性关系，而H-q2-m却很好地 符合线性关系。
在工程实际中，一般总把那些不建设专门的加热设施的管道统称为等温输 油管道。它不考虑热损失，只考虑泵所提供的能量（压头）与消耗在摩阻 和高差上的能量（压头）相匹配（相平衡）。
输油管道设计与管理级资料PPT课件
1）分析粘度变化对 进出站压力的影响； 2）分析粘度变化对 泵站可能布置区的影 响，总体上讲，粘度 变化使泵站的可能布 置区缩小了。
第4页/共41页
第二章 等温输油管道的工艺计算
2.5.2 动、静水压头的校核 （1）动水压头的校核
动水压力指油流沿管道流动过程中各点的剩余压力。 在纵断面图上，动水压力是管道纵断面线与水力坡降线 之间的垂直高度。动水压力的大小不仅取决于地形的起 伏变化，而且与管道的水力坡降和泵站的运行情况有关。
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第二章 等温输油管道的工艺计算
解决管道大落差的方法
按“等强度”原则，采用变壁厚管道设计，在低点 处增加壁厚保证管道安全；
采用变径管设计，在下坡段采用较小管径，加大沿 程摩阻，降低低点处的动水压力，并减少管材的用 量，降低工程投资。
在地势陡峭的地区采用隧道敷设以降低下坡段的高 差，同时缩短线路，降低投资及动力费用。
站取问增题加壁。厚设，计提时高：承应压按能照力二的期方的法。泵对站于间动距水来压校力核超动限水的 压管力道；，是不采同取站增间加，壁承厚压，要还求是不设同减压，站应，分需别要校进核行；技考术虑经 高济差比时较也。应按照越站来校核。
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第二章 等温输油管道的工艺计算
2.5.2 动、静水压头的校核 （2）静水压头的校核
1、正常工况变化 ⑴ 季节变化、油品性质变化引起的全线工况变化，如油
品的ρ、ν变化； ⑵ 由于供销的需要，有计划地调整输量、间歇分油或收
油导致的工况变化。
第13页/共41页
等温输油管道运行工况分析与调节
2、事故工况变化 ⑴ 电力供应中断导致某中间站停运或机泵故障使某台泵 机组停运； ⑵ 阀门误开关或管道某处堵塞； ⑶ 管道某处漏油。
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第二章 等温输油管道的工艺计算
2.5.2 动、静水压头的校核 （1）动水压头的校核
动水压力指油流沿管道流动过程中各点的剩余压力。 在纵断面图上，动水压力是管道纵断面线与水力坡降线 之间的垂直高度。动水压力的大小不仅取决于地形的起 伏变化，而且与管道的水力坡降和泵站的运行情况有关。
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第二章 等温输油管道的工艺计算
解决管道大落差的方法
按“等强度”原则，采用变壁厚管道设计，在低点 处增加壁厚保证管道安全；
采用变径管设计，在下坡段采用较小管径，加大沿 程摩阻，降低低点处的动水压力，并减少管材的用 量，降低工程投资。
在地势陡峭的地区采用隧道敷设以降低下坡段的高 差，同时缩短线路，降低投资及动力费用。
站取问增题加壁。厚设，计提时高：承应压按能照力二的期方的法。泵对站于间动距水来压校力核超动限水的 压管力道；，是不采同取站增间加，壁承厚压，要还求是不设同减压，站应，分需别要校进核行；技考术虑经 高济差比时较也。应按照越站来校核。
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第二章 等温输油管道的工艺计算
2.5.2 动、静水压头的校核 （2）静水压头的校核
1、正常工况变化 ⑴ 季节变化、油品性质变化引起的全线工况变化，如油
品的ρ、ν变化； ⑵ 由于供销的需要，有计划地调整输量、间歇分油或收
油导致的工况变化。
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等温输油管道运行工况分析与调节
2、事故工况变化 ⑴ 电力供应中断导致某中间站停运或机泵故障使某台泵 机组停运； ⑵ 阀门误开关或管道某处堵塞； ⑶ 管道某处漏油。
输油管道设计与管理3——【输油管道设计与管理】
12
热油管道的启动投产
冷管道的热水预热过程就是周围土壤温度场的建立过程，也就是周围土 壤的蓄热过程，也是土壤热阻不断增大、管道热损失不断减少的过程。 如果按TR、TZ及Q由轴向温降公式推算管路的总传热系数K，将表现为K 值的不断下降。显然按稳定传热公式计算的K值，不能反映不稳定传热 过程中油管的散热特性。但在还未建立正确的算法前，工程上仍沿用上 述K值来分析启动过程，在输量和起点温度恒定的情况下，上述K值能大
在原油中加入化学添加剂或稀油，降凝降粘后直接输入冷管 道，这种方法要受降粘剂或稀油的限制。
9
热油管道的启动投产
3、预热启动 目前，对于大多数输送易凝原油的长输管道，均采用此方法 启动。即在输送原油前先在管道中输送热水，往土壤中蓄入 部分热量，建立一定的温度场后再输油。预热的方法可以是 单向预热(即一直从首站往末站输送热水)，也可以是正反输 交替预热。对于较长的管道，为了节约水和燃料，并避免排 放大量热水污染环境，常采用正反输交替预热。
热油管道的启动投产
式中：
Nut'
' 2
D
/
t
F0 t / D2
'2
0.362t
D
1
2.63D0.66
a 0.33
1
1 a
0.953t D0.66 '2 D 0.362t
0.33
分析上式可以发现：
①上式未体现埋深ht的影响，推导实际上是按ht/D→∞考虑的。 实 际 上 ， ht/D 越 小 ， 需 要 的 预 热 时 间 越 长 。 因 此 只 有 当 ht/D较大(如ht/D >4)时，上述假设才是合理的。由此可见， 该式计算的预热时间偏短。
4
热油管道的启动投产
热油管道的启动投产
冷管道的热水预热过程就是周围土壤温度场的建立过程，也就是周围土 壤的蓄热过程，也是土壤热阻不断增大、管道热损失不断减少的过程。 如果按TR、TZ及Q由轴向温降公式推算管路的总传热系数K，将表现为K 值的不断下降。显然按稳定传热公式计算的K值，不能反映不稳定传热 过程中油管的散热特性。但在还未建立正确的算法前，工程上仍沿用上 述K值来分析启动过程，在输量和起点温度恒定的情况下，上述K值能大
在原油中加入化学添加剂或稀油，降凝降粘后直接输入冷管 道，这种方法要受降粘剂或稀油的限制。
9
热油管道的启动投产
3、预热启动 目前，对于大多数输送易凝原油的长输管道，均采用此方法 启动。即在输送原油前先在管道中输送热水，往土壤中蓄入 部分热量，建立一定的温度场后再输油。预热的方法可以是 单向预热(即一直从首站往末站输送热水)，也可以是正反输 交替预热。对于较长的管道，为了节约水和燃料，并避免排 放大量热水污染环境，常采用正反输交替预热。
热油管道的启动投产
式中：
Nut'
' 2
D
/
t
F0 t / D2
'2
0.362t
D
1
2.63D0.66
a 0.33
1
1 a
0.953t D0.66 '2 D 0.362t
0.33
分析上式可以发现：
①上式未体现埋深ht的影响，推导实际上是按ht/D→∞考虑的。 实 际 上 ， ht/D 越 小 ， 需 要 的 预 热 时 间 越 长 。 因 此 只 有 当 ht/D较大(如ht/D >4)时，上述假设才是合理的。由此可见， 该式计算的预热时间偏短。
4
热油管道的启动投产
等温输油管道参数确定
1. 计算流量 以设计任务书中给定的最大输量作为依据。通常，
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。
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。
中国石油大学(华东)输油管道设计与管理储运课件11备课讲稿
之所以说通讯线路是长输管道的生命线，是因为如果通讯系统不畅通就 会给管道造成重大安全事故。例如93年轰动全国的713东辛线盗油泄漏 案（原油泄漏近万吨）就与通讯系统不畅通有关。
二、输油管道发展概况
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 家。早在公元前的秦汉时代，在四川的自贡地区就有人用打通 了节的竹子连接起来输送卤水，随后又用于输送天然气。据考 证，最早的输气管道是在1875年前后在中国四川建成, 当时的 人们为了输送天然气，把竹子破成两半，打通中央的竹节再重 新组合起来，并用麻布绕紧，石灰糊缝将其用做输气管道，长 达100多公里。现代油气管道始于19世纪中叶，1859年，在美 国宾夕法尼亚州的泰特斯维尔油田打出了第一口工业油井，所 生产的原油起初用马车拉运，导致了严重的交通拥挤。
输油管道概况
从20世纪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。
三、长输管道的发展趋势
1、建设高压力、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。 5、注重管道风险管理和完整性评估； 6、重视管道前期工作（可行性研究、踏勘等）
二、输油管道发展概况
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 家。早在公元前的秦汉时代，在四川的自贡地区就有人用打通 了节的竹子连接起来输送卤水，随后又用于输送天然气。据考 证，最早的输气管道是在1875年前后在中国四川建成, 当时的 人们为了输送天然气，把竹子破成两半，打通中央的竹节再重 新组合起来，并用麻布绕紧，石灰糊缝将其用做输气管道，长 达100多公里。现代油气管道始于19世纪中叶，1859年，在美 国宾夕法尼亚州的泰特斯维尔油田打出了第一口工业油井，所 生产的原油起初用马车拉运，导致了严重的交通拥挤。
输油管道概况
从20世纪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。
三、长输管道的发展趋势
1、建设高压力、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。 5、注重管道风险管理和完整性评估； 6、重视管道前期工作（可行性研究、踏勘等）
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。
12
2019/7/16
• 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。
16
2019/7/16 17
2019/7/16
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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2019/7/16
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
34
2019/7/16
（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
2019/7/16
输油管道设计与管理教程
之所以说通讯线路是长输管道的生命线，是因为如果通讯系统不畅通就 会给管道造成重大安全事故。例如93年轰动全国的713东辛线盗油泄漏 案（原油泄漏近万吨）就与通讯系统不畅通有关。
二、输油管道发展概况
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 家。早在公元前的秦汉时代，在四川的自贡地区就有人用打通 了节的竹子连接起来输送卤水，随后又用于输送天然气。据考 证，最早的输气管道是在1875年前后在中国四川建成, 当时的 人们为了输送天然气，把竹子破成两半，打通中央的竹节再重 新组合起来，并用麻布绕紧，石灰糊缝将其用做输气管道，长 达100多公里。现代油气管道始于19世纪中叶，1859年，在美 国宾夕法尼亚州的泰特斯维尔油田打出了第一口工业油井，所 生产的原油起初用马车拉运，导致了严重的交通拥挤。
课程名称：输油管道设计与管理
第一章 输油管道概况和勘察设计 第二章 等温输油管道的工艺计算 第三章 加热输送管道的工艺计算 第五章 热油管道的运行管理 第六章 顺序输送
第一章 输油管道概况和勘察设计 第一节 输油管道概况 第二节 输油管道勘察设计概述
第一节 输油管道概况
一、概述
管道输送是石油生产过程中的重要环节，管道是石油工业的动脉。 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 生产过程简单表示为：
1886年，美国又铺设了一条口径为200mm，长为139km的 输油管道。
输油管道概况
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， 叫“Big Inch” ，管径610mm，全长2158km，日输油能力47700m3（30万 桶），投资近1亿美元，由德克萨斯到宾夕法尼亚。另一条为成品油管道， 叫“Little Big Inch”，管径500mm，全长2745km，日输能力为37360m3 （23.5万桶），政府投资7500万美元。其中原油管道于1943年建造投产， 成品油管道1944年投产运行。
二、输油管道发展概况
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 家。早在公元前的秦汉时代，在四川的自贡地区就有人用打通 了节的竹子连接起来输送卤水，随后又用于输送天然气。据考 证，最早的输气管道是在1875年前后在中国四川建成, 当时的 人们为了输送天然气，把竹子破成两半，打通中央的竹节再重 新组合起来，并用麻布绕紧，石灰糊缝将其用做输气管道，长 达100多公里。现代油气管道始于19世纪中叶，1859年，在美 国宾夕法尼亚州的泰特斯维尔油田打出了第一口工业油井，所 生产的原油起初用马车拉运，导致了严重的交通拥挤。
课程名称：输油管道设计与管理
第一章 输油管道概况和勘察设计 第二章 等温输油管道的工艺计算 第三章 加热输送管道的工艺计算 第五章 热油管道的运行管理 第六章 顺序输送
第一章 输油管道概况和勘察设计 第一节 输油管道概况 第二节 输油管道勘察设计概述
第一节 输油管道概况
一、概述
管道输送是石油生产过程中的重要环节，管道是石油工业的动脉。 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 生产过程简单表示为：
1886年，美国又铺设了一条口径为200mm，长为139km的 输油管道。
输油管道概况
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， 叫“Big Inch” ，管径610mm，全长2158km，日输油能力47700m3（30万 桶），投资近1亿美元，由德克萨斯到宾夕法尼亚。另一条为成品油管道， 叫“Little Big Inch”，管径500mm，全长2745km，日输能力为37360m3 （23.5万桶），政府投资7500万美元。其中原油管道于1943年建造投产， 成品油管道1944年投产运行。
第二章 等温输油管道的工艺计算
s
ηc =
∑η
i =1
i =1 Ns
Hi
i
台相同型号的泵串联: 如果Ns台相同型号的泵串联: 并联： 并联：如果NP台相同型号的泵并联
ηc =
∑Q H ∑
i =1 i =1 NP i
NP
i
Qi H i
ηi
18
第二章 等温输油管道的工艺计算
2.3 输油管道的摩阻计算 管道输油过程中压力能的消耗主要包括两部分， 管道输油过程中压力能的消耗主要包括两部分，一 是用于克服地形高差所需的位能，对某一管道， 是用于克服地形高差所需的位能，对某一管道，它是不 随输量变化的固定值； 随输量变化的固定值；二是克服油品沿管路流动过程中 的摩擦及撞击产生的能量损失转换成的液柱高度， 的摩擦及撞击产生的能量损失转换成的液柱高度，通常 称为摩阻损失，单位为（m液柱）。这部分能量损失是 称为摩阻损失，单位为（ 液柱） 液柱 随流速及油品的物理性质等因素而变化的。 随流速及油品的物理性质等因素而变化的。 2.3.1 摩阻损失 长输管道的摩阻损失包括两部分， 长输管道的摩阻损失包括两部分，一是油流通过直 管段所产生的摩阻损失h 简称沿程摩阻； 管段所产生的摩阻损失hl，简称沿程摩阻；二是油流通 各种 摩阻 损失 过 各 种 阀 件 、 管 件 所产 生的 摩阻损失 ， 简 称 局 部 摩 阻 hξ 。 h = hl + hξ
tocp = 1 (t01 + t02 + L + t012 ) 12
℃
（2）油品密度 根据20℃ 根据 ℃时油品密度按下式换算成计算温度下的密 度。
4
第二章 等温输油管道的工艺计算
（3）油品的粘度ν 油品的粘度ν 油品的粘度ν 一是可以通过粘—温关系曲线来查 油品的粘度 ，一是可以通过粘 温关系曲线来查 找所需温度下的粘度，也可根据经验公式计算。 找所需温度下的粘度，也可根据经验公式计算。 1）适用于轻质油的公式
ηc =
∑η
i =1
i =1 Ns
Hi
i
台相同型号的泵串联: 如果Ns台相同型号的泵串联: 并联： 并联：如果NP台相同型号的泵并联
ηc =
∑Q H ∑
i =1 i =1 NP i
NP
i
Qi H i
ηi
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第二章 等温输油管道的工艺计算
2.3 输油管道的摩阻计算 管道输油过程中压力能的消耗主要包括两部分， 管道输油过程中压力能的消耗主要包括两部分，一 是用于克服地形高差所需的位能，对某一管道， 是用于克服地形高差所需的位能，对某一管道，它是不 随输量变化的固定值； 随输量变化的固定值；二是克服油品沿管路流动过程中 的摩擦及撞击产生的能量损失转换成的液柱高度， 的摩擦及撞击产生的能量损失转换成的液柱高度，通常 称为摩阻损失，单位为（m液柱）。这部分能量损失是 称为摩阻损失，单位为（ 液柱） 液柱 随流速及油品的物理性质等因素而变化的。 随流速及油品的物理性质等因素而变化的。 2.3.1 摩阻损失 长输管道的摩阻损失包括两部分， 长输管道的摩阻损失包括两部分，一是油流通过直 管段所产生的摩阻损失h 简称沿程摩阻； 管段所产生的摩阻损失hl，简称沿程摩阻；二是油流通 各种 摩阻 损失 过 各 种 阀 件 、 管 件 所产 生的 摩阻损失 ， 简 称 局 部 摩 阻 hξ 。 h = hl + hξ
tocp = 1 (t01 + t02 + L + t012 ) 12
℃
（2）油品密度 根据20℃ 根据 ℃时油品密度按下式换算成计算温度下的密 度。
4
第二章 等温输油管道的工艺计算
（3）油品的粘度ν 油品的粘度ν 油品的粘度ν 一是可以通过粘—温关系曲线来查 油品的粘度 ，一是可以通过粘 温关系曲线来查 找所需温度下的粘度，也可根据经验公式计算。 找所需温度下的粘度，也可根据经验公式计算。 1）适用于轻质油的公式
课程设计：输油管道设计与管理
东北石油大学课程设计课程输油管道设计与管理题目等温及热油管道设计院系石油工程学院专业班级油气储运工程11-2班2015年3月27 日东北石油大学课程设计任务书课程输油管道设计与管理题目等温及热油管道设计专业油气储运工程姓名黄满初学号110202140214一、主要内容了解石油管道特点、石油管道发展概况、石油管道设计内容及方法，石油管道的一般设计步骤，了解等温输油管道设计和热油管道设计的基本参数，并能准确的进行计算。
培养理论联系实际、分析问题、解决问题和充分利用计算机技术进行工程设计的能力。
二、基本要求等温管道的设计要求，根据基本参数，按平均地温作以下计算和设计：1.按米勒和伯拉休斯公式计算输送柴油的水力摩阻系数，并比较计算结果的相对差值。
2.若改输汽油，按列宾宗公式和伊萨也夫公式计算水力摩阻系数，并比较计算结果的相对差值。
3.输送柴油的工艺计算：（1）用最小二乘法求泵特性方程，比较计算与实测值的相对误差。
（2）确定泵站泵机组的运行方式及台数（不计备用泵）。
（3）按列宾宗公式计算水力坡降，求所需泵站数并化整。
（4）用解析法求工作点。
（5）在管线纵断面图上布置泵站。
（6）根据站址计算全线各站进、出站压力，检查全线动静水压力。
（7）计算冬季地温3℃时，输送柴油的工作点及各站的进、出站压力，并与年平均地温时的进、出站压力比较。
（8）从起点到翻越点，计算站间距L f/ n，起点至各站的平均站间距L j / j，据此定性分析油品粘度变化时各站压力的变化趋势，对比⑥、⑦的计算结果是否符合这个规律，若不符合，请说明原因。
热油管道设计要求，根据基本参数，作如下计算：1.按进出站油温在60-25℃之间，计算所需加热站数及站间距，首站进站油温为25℃。
2.按平均温度法计算站间摩阻，选泵及泵的组合方式，确定所需泵站数（进站油温为25℃）。
3.在管线纵断面图上布置加热站、泵站；并按泵站、加热站尽量合并的原则，调整站数或站址。
输油管道设计与管理(2011级第4次课)
同样要考虑干线的局部摩阻和泵
站的站内摩阻。 站间铺设副管后，扩大了下
游泵站的可能布臵区。
副管敷设在进站前管道上好。
2015-3-7
Oil and Gas Pipeline
18
油气管道输送 梁光川 lgcdjr@
第二章 等温输油管道的工艺计算
2.5 泵站及管道工作情况的校核 2.5.1进出站压力校核
2015-3-7
图2-15 翻越点与计算长度 Oil and Gas Pipeline
8
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第二章 等温输油管道的工艺计算
思考题：如果线路上存在翻越点，但设计中没有 考虑，管线的输量是否为零？
2015-3-7
Oil and Gas Pipeline
9
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H s (c1)
N
lc —首站至c＋1站C个站间的平均站间距； c L —首站至终点（或翻越点）的平均站间距；
f
—单位流量的水力坡降， f
m
d
5 m
。
油品粘度的变化只引起 f 的变化，故第c＋1站进站压力 Hs（c+1）的变化决定以下分式的变化。
lc B f c L B f N
21
2015-3-7
Pipeline transportation of oil and natural gas
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第二章 等温输油管道的工艺计算
lc c c H s1 cA Z ( c 1),1 ( H s1 NA Z ) L N B f N B f
O// O/
H d1 H S1 ( HC hm )
输油管道设计及管理(2011级第6次课)
6）沿线气象及地温资料。
2018/8/31
Oil and Gas Pipeline
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第二章 等温输油管道的工艺计算
计算步骤
1）计算年平均地温；
2）计算年平均地温下的密度； 3）计算年平均地温下的粘度； 4）换算流量G-Q； 5）根据表（2-4）初定管径D0和工作压力； 6）根据管道规格，选出与D0 相近的三种管径D1 、 D2 、D3 ；
Oil and Gas Pipeline
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第一部分
输油管道设计与管理
第三章
加热输送管道的工艺计算
2018/8/31
Oil and Gas Pipeline
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第三章 热油输送管道的工艺计算
易凝高粘原油的输送方式
2018/8/31
Oil and Gas Pipeline
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第二章 等温输油管道的工艺计算
19）按工作点流量求水力坡降ip； 20）按水力坡降和工作点的压头在纵断面图上布 站，确定泵站的位置； 21）检查动、静水压头，校核各泵站的进出口压 力。
2018/8/31
2018/8/31
Oil and Gas Pipeline
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第二章 等温输油管道的工艺计算
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；
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HC，然后据此压头确定计算压力
P ( H c H s ) g
输油管道设计与管理2
1、输油管道的运输特点：（1）运输量大，能耗少，运费低。
（2）管道大部分埋设于地下，占地少，受地形地物限制少，可以缩矩运输距离。
受恶劣自然气候和灾害的影响小，无噪声，油气损耗少，对环境的污染少，密闭安全，能够长期连续运行。
（3）适于大量、单向、定点运输石油及其产品，便于管理，易于实现远程集中控制，生产效率高。
2、影响热输管道轴向温降因素：（1）周围介质温度T0：不同季节，管道埋深处地温不同，T0不同，温降情况亦不同，冬季T0低，温降快。
（2）油流至周围介质的总传热系数k：它对温降的影响较大。
k值增大时，温降将显著加快。
因此进行热流计算时，要慎重确定k值。
如果在两个加热站之间的管路上，k值有明显的变化，则应分段计算。
（3）输量G：在大输量下，沿线温度分布要比小输量平缓的多。
随输量的减小，终点油温将急剧减小。
3、热油输送管道的特点：（1）输送过程中沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。
（2）输送过程中的热能损失和压能损失相互联系，且热能损失起主导作用。
设计热油输送管道时，要先做热力计算，然后做水力计算。
这是因为摩阻损失的大小取决于油品的粘度等因素，而油品的粘度则取决于输送温度的高低。
（3）输送过程中管道沿线油温变化，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数。
一个加热站间，沿油流方向距加热站越远，油温越低，粘度越大，水力坡降越大。
4、热泵站先泵后炉流程的缺点：该流程的特点是泵的吸入管要短的多，有利于泵的正常工作，但进泵油温较低，降低了泵的效率，特别是温度对粘度有显著影响的原油影响更大，由于加热设备承受高压，除增加了钢材消耗和投资外，还带来不安全因素。
5、与原油管道相比，成品油顺序输送管道有哪些特点：（1）产生混油（2）首、末站需要较大的油罐容量（3）输送多种油品水力情况复杂需校核多种工况（4）需要较高的自控水平和可靠的检测仪表（5）成品油管道设计和运行管理中必须控制管道各时段沿线的分输量和管输量，以保证管道安全平稳的运行。
输油管道设计与管理(2010级第4次课)-3学时
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第二章 等温输油管道的工艺计算
上次课总结复习 泵站的特性方程
输油管道的压能损失 水力坡降和水力坡降线
¾ 副管的水力坡降 ¾ 变径管的水力坡降
2013-9-14
Pipeline transportation of oil and natural gas
若线路上存在翻越点时，管道输送所需要的起点压力 不能按起终点高程差及全长来计算，而应按起点与翻越点 的高程差及距离来计算。对翻越点以后，可按充分利用位 差的原则来选择管径。起点与翻越点之间的距离即称为管 道的计算长度。
2013-9-14
Pipeline transportation of oil and natural gas
2013-9-14
Pipeline transportation of oil and natural gas
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第二章 等温输油管道的工艺计算
为使液流通过该高峰 f ，必须使液流在起点具有 比 H 更高的压头 Hf 。液流不 仅可从高峰自流到终点，而 且还有剩余能量。 如不采取其它措施以利 用或消耗这部分剩余能量， 则在高峰以后的管段内将发 生不满流。线路上的这种高 峰就称为翻越点。
8
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第二章 等温输油管道的工艺计算
（3）两种输送工艺的比较 “旁接油罐”流程 优点：便于手动调节，对自动化要求不高。 缺点：增加了投资，有油品的损耗，罐内油品占用流 动资金，各站相对独立，不便于实现全线自动化和统一管 理。 “从泵到泵”流程 优点：有利于全线实现统一管理。 缺点：需要对管道系统采取相应可靠的控制和保护措 施，对自动化程度要求高。
第二章 等温输油管道的工艺计算
上次课总结复习 泵站的特性方程
输油管道的压能损失 水力坡降和水力坡降线
¾ 副管的水力坡降 ¾ 变径管的水力坡降
2013-9-14
Pipeline transportation of oil and natural gas
若线路上存在翻越点时，管道输送所需要的起点压力 不能按起终点高程差及全长来计算，而应按起点与翻越点 的高程差及距离来计算。对翻越点以后，可按充分利用位 差的原则来选择管径。起点与翻越点之间的距离即称为管 道的计算长度。
2013-9-14
Pipeline transportation of oil and natural gas
2013-9-14
Pipeline transportation of oil and natural gas
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第二章 等温输油管道的工艺计算
为使液流通过该高峰 f ，必须使液流在起点具有 比 H 更高的压头 Hf 。液流不 仅可从高峰自流到终点，而 且还有剩余能量。 如不采取其它措施以利 用或消耗这部分剩余能量， 则在高峰以后的管段内将发 生不满流。线路上的这种高 峰就称为翻越点。
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第二章 等温输油管道的工艺计算
（3）两种输送工艺的比较 “旁接油罐”流程 优点：便于手动调节，对自动化要求不高。 缺点：增加了投资，有油品的损耗，罐内油品占用流 动资金，各站相对独立，不便于实现全线自动化和统一管 理。 “从泵到泵”流程 优点：有利于全线实现统一管理。 缺点：需要对管道系统采取相应可靠的控制和保护措 施，对自动化程度要求高。
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。
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❖ 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
三、管道的水力坡降
CAUC
（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
Qd25mmm
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：
（二）管道压降的计算
CAUC
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
H1.0h 1l hm i ZZZQ
i1
（二）管道压降的计算
CAUC
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
H1.0h 1l hm i ZZZQ
CAUC
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
Re0.25
1 1.8lgRe1.53
紊 流
混合摩擦区
59.5
8/7
ReRe2
0.11 e 680.25
d Re
粗糙区
ReRe2
(1.7412lg)2
注：
Re1
59.5
H iL Z fL 2 m Q Z
四、管道纵断面图
CAUC
❖ 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。
CAUC
一、工艺参数
CAUC
❖ 工艺设计中油品的选择
❖ 计算温度：管线埋深处平均地温
❖ 油品密度
t2 0 1 .8 2 0 .0 5 02 1 0 t 2 3 0 1
i1
二、管道的工作特性
CAUC
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：
H 1.01 d5 m L mQ 2 mi n 1h m i Z ZZ Q
HfQ
二、管道的工作特性
摩阻
CAUC
流量
二、管道的工作特性
CAUC
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
（一）沿程摩阻损失
CAUC
1、达西公式
管道的沿程摩阻损失可按达西公式计算：
hl
L V2 D 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
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
不同流态的λ值
第二节 输油管道的压能损失
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
CAUC
一、摩阻损失的计算
CAUC
沿程摩阻
油流通过直 管段所产生 的摩阻损失
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%。
❖ 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。
五、泵站—管道系统的工作点
CAUC
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
CAUC
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
CAUC
CAUC
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
五、泵站—管道系统的工作点
CAUC
❖ 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。
流量
Q
（排量）
五、泵站—管道系统的工作点
CAUC
❖ 解析法求工作点
▪ 管道能量平衡方程
输油方式
❖ 三种输油方式： ▪ 从罐到罐方式 ▪ 旁接油罐方式 ▪ 从泵到泵方式
CAUC
CAUC
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5Q 0 进2 站m处发生
泄漏，流量为q（设流态不变）。已知油品粘度
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 =？
第三节 等温输油管道的工艺设计
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
第一节 输油泵站的工作特性
CAUC
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。
❖ 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。
Design and Management of Oil Pipeline
输油管道设计与管理
CAUC
第二章 等温输油管道输送技术
CAUC
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Fra bibliotekCAUC
CAUC
8/ 7
R2e6657 6l5g
不同流态区的A、m、β值
CAUC
流态
A
m
层流
64
1
水力光滑 区
0.3164
0.25
紊 混合摩擦
e 0.127lg 0.627
流
区 10 d
0.123
粗糙区
λ
0
β m2/s
128 4.15
g
8A 0.0246
4m 2mg
8A
4m2mg
0.080A2
8 0.0826 2g