【2019年整理】长距离输油管道系统方案

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（三）综合参数摩阻计算公式 ---列宾宗公式
把
A
Rem
、 Re 4Q
D
和V

4Q
D2
代入达西公式
8 A Q2 m m 整理得 hL 4m 2 m g D5 m L
令 8A
4m 2m g
h 得到列宾宗公式： L

Q2mvm
D5 m
L
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3、埋地管道受气候环境因素影响小，安全可靠； 密闭运输，损耗率低。
4、建设投资小，占地面积小。
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管道运输的局限性
◆适用于大量、单向、定点运输，不如车船灵活。 ◆有一经济、合理的输送量范围； ◆有极限输量的限制。最大输量受泵和管道限制；
对于加热管道，最小输量受加热设备的限制，输量 减小、温降加快，当输量小到一定时，在下一站之 前油品温度将降至安全极限。
0.20
0.15
0.11
0.09
0.07
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（2）改变泵的转速
H

a
n n0
2

b
n n0
m q2m
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。
调速措施：改变电动机转速；
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二、长距离输油管道的组成
◆输油站 首站
中间站 末站
◆线路
加热站 输油泵站
输油站功能：
加压 加热 计量（首、末站）
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三、长距离输油管道的特点
与公路、铁路、水路运输相比，管道运输的优 点为：
1、运输量大
连续运行
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2、运费低、能耗小
原苏联管线运价约为铁路的1/2，美国约为铁路的1/7-1/10 ， 我国目前基本与铁路持平。(基于合理输量)
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一、 输油泵站的工作特性
输油泵站的任务就是不断向管道输入油品，并给油流 提供一定的压力能，以便维持管内流动。
泵站工作特性就是泵站输出的流量Q与压头H之间变 化关系H=f(Q) ，也就是泵机组的联合工作特性。
单台泵机组的工作特性取决于泵的类型和规格，还与 原动机的类型相关。
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四、等温输油管道的工艺计算
工艺计算解决的问题： 1、确定最优的设计参数：
管径、出站压力、输油站数目、管道的壁厚 2、确定输油站的位置； 3、输油工况的计算； 4、超压保护的计算； 5、提高输送能力的计算。
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（二） 管道的水力坡降线
★管道纵断面图：在直角坐标上表示管道长度与沿线高程 变化的图形
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：
Hc A BQ2 m a bq2 m
Q q1 q2 .....qn
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2、串联泵站的工作特性
串联泵站的特点：
各泵流量相等，q=Q，泵站扬程等于各泵扬程
Q
输油管道的工作特性曲线
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分析：影响管路特性曲线的因素
1、起、终点高差的影响 2、管径的影响（管径越小，曲线越陡） 3、管长度的影响（管道越长，曲线越陡） 4、运动粘度的影响（粘度越大，曲线越陡） 5、输量的变化对管特性无影响
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三、泵站与管路的联合工作
泵站与管路的工作点的方法有两种:
横坐标：表示管路的实际长度，即管路的里程，常用比例 为1：10 000到1：100 000。
纵坐标：表示管路的海拔高度，即管路的高程，常用比例 为1：500到1：1000。
★管道的水力坡降线是管内流体的能量压头（忽略动能压 头）沿管道长度的变化曲线。
★等温输油管道的水力坡降线是斜率为 i 的直线
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转油站
矿场油气集输系统
原油管道
成品油管道
炼油厂
用户
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长输管道
矿场油库
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油品种类
原油管道 成品油管道
长距离成品油管道一般采用多种油品在管道输 送中“顺序输送”的方式运行
是否加热
常温（等温）输送管道 加热输送管道
汽、煤、柴油等成品油以及低凝低粘轻质原油 的输送一般不需加热；
易凝高粘原油或重质燃料油需加热输送。
另外，根据规范规定，泵站至少设一台备用泵。
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⑵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。
◆串联泵的额定排量根据管线任务输量确定。
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hL

Q2mvm
D5 m
L
不同流态下得A、m、β值
流态
A
m
层流
64
1
水力光滑区 紊 混合摩擦区
0.3164
10 0.127
lg
e d

0.627
0.25 0.123
流 粗糙区
λ
0
β 4.15 0.0246 0.0802A
0.0826λ
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（四）管路的水力坡降
定义：管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。用 i 表示：
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。
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（一） 离心泵的工作特性
1、 离心泵的特性方程
泵的扬程与排量的变化关系称为泵的工作特性，H-Q
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。
计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失 hL 。
达西公式 ：
hL

L V2
D 2g
对于一条给定的长输管道，L和D都是已知的，输量（或流
速）也是已知的，现在的问题就是如何计算水力摩阻系数 λ。
f Re ，e D
Re

4Q πDν
其中：e为管壁的绝对粗糙度，D为管道内径。
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4. 串、并联组合形式的确定
⑴ 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70-80%，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，故泵内轮阻损失小，效率高。
⑵ 从管特性和地形方面考虑: ◆对于地形平坦的地区或下坡段，站间管道较长，管路特 性较陡，泵所提供的能量主要用于克服摩阻损失，大幅度 调整输量时，串联泵站节流损失可能会小一些。
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。
在e点，其动水压力为0，需要重新加压才能使液体继续向前 输送。
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图解法和解析法。
H
泵站特性曲线
HA
A
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管路特性曲线 QA Q
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为保证输油管道安全经济地工作， 工作点的要求：
1、在泵站特性曲线的最高效率区内； 2、工作压力必须在管道强度允许范围之内 3、工作流量要满足输送任务。
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2、多泵站与管路的联合工作
⑴ 旁接油罐输油方式（也叫开式流程）
泵样本是输送200C清水的特性。一般当粘度大于 60×10-6m2/s时，泵的H-Q 特性要进行换算。
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（二） 输油泵站的工作特性
输油泵站的工作特性是指泵站输出的流量Q与压头
H之间变化关系，可用H=f(Q)表示, 即:H=A-BQ2-m
离心泵的操作方式有串联和并联两种。
1、并联泵站的工作特性
之和，Hc= Hi 。
设有n2台型号相同的泵串联，则：
Hc n2H n2a n2bQ2 m
A n2a，B n2b
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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）。
①工作特点
Q1
Q2
●每个泵站与其相应的站间
管路各自构成独立的水力系统 ；
●上下站输量可以不等 （由旁接罐调节）；
●各站的进出站压力在短时间内没有直接影响；
●站间输量的求法与一个泵站的管道相同 。
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⑵ 密闭输油方式（也叫泵到泵流程）
Q
Q
① 工作特点
●全线各站流量相同； ●各站的进、出站压力相互影响； ●输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定。 ●全线为一个统一的水力系统；
已定管路（D , L , △Z 一定）输送某种已定粘度 油品时，管路所需压头（即压头损失）和流量的关系
（H-Q关系）称为管路工作特性。
H Q2 m m L / D5 m h Z fLQ2 m h Z
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H
层过 流渡 区区
△Z
紊流区
QLJ
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二、 输油管道的压能损失
（一）管路的压降计算
根据流体力学理论，输油管道的总压降可表示为：
H hL h z j zQ
其中： hL 为沿程摩阻； h 为局部摩阻；
(z j zQ ) 为计算高程差。
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（二）沿程摩阻损失与水力摩阻系数的计算
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四、油品管道输送方式
等温输送
加热输送
加剂输送（添加降凝剂、减阻剂）
成品油顺序输送
原油改性输送
原油热处理输送
其它输送方式
原油液环输送
原油磁处理输送
原油稀释输送
原油伴热保温输送
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第二节 等温输油管道的工艺设计
输油管道工艺计算的目的：
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。
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2、改变泵特性的方法
（1）切削叶轮
H

a
D D0
2


b

D D0
m
Q 2m
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。
离心泵叶轮的允许切割量
泵的比转数ns
60
120
200
300
500
(D0-D)/D0
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⑴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 ，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。
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。
2.确定管径、泵型号、泵机组数、泵站数和加热站数及沿线站场 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。
什么叫等温输油管道 ？
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，经过一定距离后，管内油温就会等于 管道埋深处的地温，故称为等温输油管道。
油温=地温=常数。
i

Q 2 m m
D5 m
或
i 1 V2
D 2g
等温输油管的干线水力坡降
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
A
f ：Q=1时的水力坡降，即单位流量
下，单位管道长度上ห้องสมุดไป่ตู้摩阻损失
hL
f

vm D5m
,
i fQ 2m
C
Li B
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（五）管路工作特性
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f Hd
d
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c
摩阻
hL
损失
b
i 动水
压力
a g
L e
x
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纵断面图分析：
由纵断面图知：
Hd df
cb ix
，为泵站的出站压力； ，为x段上的摩阻损失；
ag Za Zd Zx ,为x段的高差
ba Hd ix Zx ,为a点液流的剩余压能，称动水压力。
第三章 长距离输油管道
主要内容
第一节 概述 第二节 等温输油管道的工艺设计 第三节 热油输送管道的工艺计算 第四节 顺序输送 第五节 输油站 第六节 易凝高粘原油输送工艺
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第一节 概述
一、输油管道的分类
经营方式
企业内部输油管道 长距离输油管道
油井
计量站
联合站
对于长输管道，为便于工艺计算，离心泵特性常采 用H=a-bQ2-m的形式，其中a、b为常数，m与流态有关; Q为单泵排量。
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特性曲线
（1）工作特性：Q↑→H↓ （2）效率特性：
最高量左右7％区域为 高效区 （3）功率特性：
N QHg 1000
H,N,η%
η
N
H
Q
图2-1 离心泵特性曲线
原动机与泵之间的调速器（如液力耦合器）
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（3）进口负压调节
泵进口在负压下运行,泵特性曲线降低； 一般只用于小型离心泵，大型离心泵一般要求正压进泵。
（4）多级泵拆级
多级泵的扬程与级数成正比，拆级后，泵的扬程按比 例降低。但级数不能拆得太多，否则，泵的效率会降低。
（5）改变油品的粘度