专业学习【油气储运工程】输油管道设计与管理输油管道设计与管理1

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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：
Hc A BQ 2m a bq2m
设有n1台型号相同的泵并联，即 q Q / n1
Hc
a
b
Q n1
2m
aຫໍສະໝຸດ Baidu
b n12m
Q 2m
则：
1
A=a
B
n2 m 1
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。
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。
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。
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。
a,b－与转速n0 对应的泵特性方程中的两个 常系数
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
(1) 并联泵站的工作特性
q1
Q
Hc
q2
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 据管线任务输量确定。
(4) 串、并联组合形式的确定
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。
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)。
① 从经济方面考虑，串联效率较高，比较经济。我国并联泵 的效率一般只有70%左右，而串联泵的效率可达90%。串 联泵的特点是：扬程低、排量大、叶轮直径小、流通面积 大，故泵损失小，效率高。
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
H
a
D D0
2
b
D D0
m q2m
式中：D0、D－变化前后的叶轮直径, mm
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
2
m
H
a
n n0
b
n n0
q2m
式中：
n－调速后泵的转速，r/min
n0－调速前泵的转速，r/min
管线埋于地下劣，气地候面的仍影可响耕，种油。气铁污路染和 的坡度原一苏般联不管噪能线声超运污过价染30约都度为比，铁铁而路路管的小线1得/不2多，。 ① 运量大，基建受费坡用度美低的国（限与约制铁为，路铁有相路利比的于）1翻/7。山-1/越10岭，，我取国 ② 受外界限制少捷，径可，目长起前期终基稳点本定相与连同铁续的路运两持行地平，间。对，环管境线的的污染小。 ③ 便于管理，易长于度实一现般集要中比控铁制路，短劳30动%生。产率高。
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。
一 条 720 管 线 的 输 量 约 等 于 一 条 单 线
3、管道运铁输路管的的线运特埋量点于，地但下造，价基输不本油如不管铁受道路恶概的况1/2。
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。
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。
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。
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。
(2电平) 动稳原机可动具 靠机有、体便积于小实现、自重动量控轻制、等噪优音点低、，运对行于
电力供应充足的地区一般均采用电动机作为
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管道工业有着悠史久的历史。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，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。
⑵
柴油机
阿拉斯加管线采用的就是改型后的航空燃 气轮机。
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%。
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。
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。
H
管路
并联 单泵
Q/2
q
Q
(2) 串联泵站的工作特性
Q
q1,H1
q2,H2
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 Hi
设有n2台型号相同的泵串联，则：
Hc n2 H n2a n2bQ2m
A n2a，B n2b
(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）。
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。
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
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
成品油管道
炼油厂
用户
长输管道
1、输油管道的发展历