油气储运第三章课件

第三章第三章长距离输油管道长距离输油管道1第一节第一节概概述述2一、输油管道的分类一、输油管道的分类n企业内部输油管道企业内部输油管道n长距离输油管道长距离输油管道n原油管道原油管道n成品油管道成品油管道n常温输送管道常温输送管道n加热输送管道加热输送管道3二、长距离输油管道的组成二、长距离输油管道的组成n输油站输油站n线路线路n截断阀室截断阀室4三、长距离输油管道的特点三、长距离输油管道的特点n与公路、铁路、水路运输相比，管道运输与公路、铁路、水路运输相比，管道运输的优点为：的优点为：1.运输量大运输量大2.运费低、能耗小运费低、能耗小3.埋地管道受环境因素影响小，埋地管道受环境因素影响小，4.安全可靠投资小，占地面积小。安全可靠投资小，占地面积小。5管道运输的局限性管道运输的局限性n适用于大量、单向、定点运输，不如车船灵活。适用于大量、单向、定点运输，不如车船灵活。n有一经济、合理的输送范围；有一经济、合理的输送范围；n有极限输量的限制，最大输量受泵和管道限制，最有极限输量的限制，最大输量受泵和管道限制，最小输量受加热设备的限制，输量小、温降大。小输量受加热设备的限制，输量小、温降大。6第二节第二节等温输油管道的工艺设计等温输油管道的工艺设计7输油管道的工艺计算目的：输油管道的工艺计算目的：2.确定管径、选泵、确定泵机组数、确定泵站数和加热站数及沿确定管径、选泵、确定泵机组数、确定泵站数和加热站数及沿线战场位置的最优组合方案，并为管道采用的控制和保护措施线战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提供设计参数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什么叫等温输油管道什么叫等温输油管道？所谓等温输油管道，输送轻质成品油或低凝点原油地长输管道，所谓等温输油管道，输送轻质成品油或低凝点原油地长输管道，沿线不需要加热沿线不需要加热即指那些在输送过程中油温保持不变的管道。即指那些在输送过程中油温保持不变的管道。油温油温=地温地温=常数。常数。8一、一、输油泵站的工作特性输油泵站的工作特性输油泵站的作用输油泵站的作用:由于离心泵具有排量大、扬程高、效率高、流量调节方便、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。运行可靠等优点，在长输管道上得到广泛应用。不断向油流提供一定的压力能，以便其能继续流动。不断向油流提供一定的压力能，以便其能继续流动。9长距离输油管道均采用离心泵，很少使用其他类型的泵。长距离输油管道均采用离心泵，很少使用其他类型的泵。长输管道用泵长输管道用泵串联用离心泵具有排量大、扬程低、效率高的特点。串联用离心泵具有排量大、扬程低、效率高的特点。我国试制的我国试制的KS型串联泵比并联泵效率高型串联泵比并联泵效率高10%左右，而国外左右，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。左右。离心泵的操作方式有串联和并联两种离心泵的操作方式有串联和并联两种,主要根据工艺计算主要根据工艺计算的结果来选择的结果来选择.102、原动机、原动机电动机电动机柴油机柴油机燃气轮机燃气轮机输油泵的原动机应根据泵的性能参数、原动机的特点、输油泵的原动机应根据泵的性能参数、原动机的特点、能源供应情况、管道自控及调节方式等因素决定。分为能源供应情况、管道自控及调节方式等因素决定。分为：11（一）离心泵的工作特性（一）离心泵的工作特性1、离心泵的特性方程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，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。因此转速为常数。因此H=f(q)，扬程是流量的单值函数，一般可用扬程是流量的单值函数，一般可用二次抛物线方程二次抛物线方程H=a-bq2表示。表示。对对于于长长输输管管道道，常常采采用用H=a-bq2-m的的形形式式，其其中中a、b为为常常数，数，m与流态有关与流态有关;q为单泵排量。为单泵排量。泵的扬程与流量的变化关系称为泵的工作特性泵的扬程与流量的变化关系称为泵的工作特性.H-Q12图图21离心泵特性曲线离心泵特性曲线（1）工作特性：）工作特性：QH（2）效率特性：效率特性：最高量左右最高量左右7区域为区域为高效区高效区（3）功率特性：）功率特性：特性曲线特性曲线132、改变泵特性的方法、改变泵特性的方法改变泵特性的方法主要有：改变泵特性的方法主要有：（1）切削叶轮）切削叶轮（2）改变泵的转速）改变泵的转速（3）进口负压调节）进口负压调节（4）油品的粘度）油品的粘度14（二）输油泵站的工作特性（二）输油泵站的工作特性输油泵站的工作特性可用输油泵站的工作特性可用H=f(Q)表示表示,即即:H=A-BQ2-m离心泵的操作方式有串联和并联两种离心泵的操作方式有串联和并联两种:串联和并联串联和并联1、并联泵站的工作特性、并联泵站的工作特性并联泵站的特点并联泵站的特点：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：扬程均等于泵站的扬程。即：15设有设有n1台型号相同的泵并联，即台型号相同的泵并联，即A=a则：则：输油泵站的工作特性输油泵站的工作特性H=A-BQ2-m16QHcq2q1172、串联泵站的工作特性、串联泵站的工作特性特点：特点：各泵流量相等，各泵流量相等，q=Q，泵站扬程等于各泵扬程泵站扬程等于各泵扬程之和，之和，Hc=。设有设有n2台型号相同的泵串联，则：台型号相同的泵串联，则：18QHcq2,H2q1,H1193.串、并联泵机组数的确定串、并联泵机组数的确定选择泵机组数的原则主要有四条：选择泵机组数的原则主要有四条：满足输量要求满足输量要求充分利用管路的承压能力充分利用管路的承压能力泵在高效区工作泵在高效区工作泵的台数符合规范要求（不超过四台）。泵的台数符合规范要求（不超过四台）。20并联泵机组数的确定并联泵机组数的确定其其中中:Q为任务输量，为任务输量，q为单泵的额定排为单泵的额定排量量显然显然不一定是整数不一定是整数，这就是泵机组数的化整问题。，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。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。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。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。另外根据规范规定，泵站至少设一台备用泵。21串联泵串联泵其中其中：H为管路的许用强度（允许承压能力）为管路的许用强度（允许承压能力）H 为单泵的额定扬程。为单泵的额定扬程。一一般般来来说说，串串联联泵泵的的应应向向小小化化，如如果果向向大大化化，则则排排出出压压力力可可能超过管子的许用强度，是很危险的。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。串联泵的额定排量根据管线任务输量确定。22二、二、输油管道的压能损失输油管道的压能损失（一）管路的压降计算（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：根据流体力学理论，输油管道的总压降可表示为：其中：其中：为沿程摩擦为沿程摩擦为局部摩阻为局部摩阻为计算高程差。为计算高程差。23（二）沿程摩阻损失与水力摩阻系数的计算（二）沿程摩阻损失与水力摩阻系数的计算计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失hL。达西公式达西公式：对于一条给定的长输管道，对于一条给定的长输管道，L和和D都是已知的，输量（或流速）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也是已知的，现在的问题就是如何计算水力摩阻系数。24流态流态划分范围划分范围f(Re,)层流层流Re2000=64/Re紊紊流流水力光滑区水力光滑区3000ReRe1=混合摩擦区混合摩擦区ReRe2=表表23不同流态的不同流态的值值25流态流态Am层流层流6414.15紊紊流流水力光滑区水力光滑区 0.31640.250.0246混合摩擦区混合摩擦区0.1230.0802A粗糙区粗糙区00.0826不同流态下得不同流态下得A、m、值值（三）流量压降综合计算公式三）流量压降综合计算公式-列宾宗公式列宾宗公式1、列宾宗公式、列宾宗公式26（四）管路的水力坡降（四）管路的水力坡降定义：定义：管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。用用i表示：表示：或或等温输油管的干线水力坡降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同而不同ABC hLLi：Q=1时的水力坡降，即单位流量时的水力坡降，即单位流量下，单位管道长度上的摩阻损失下，单位管道长度上的摩阻损失,27（五）管路工作特性（五）管路工作特性定义：定义：已已定定管管路路（D,L,Z一一定定）输输送送某某种种已已定定粘粘度度油油品品时时，管管路路所所需需压压头头（即即压压头头损损失失）和和流流量量的的关关系系（H-Q关关系系）称称为为管管路路工作特性。工作特性。28ZHQ层层流流区区过过渡渡区区紊流区紊流区QLJ输油管道的工作特性曲线输油管道的工作特性曲线29分析：影响管路特性曲线的因素分析：影响管路特性曲线的因素v1、起、终点高差的影响、起、终点高差的影响v2、管径的影响、管径的影响v3、运动粘度的影响、运动粘度的影响v4、管长度的影响、管长度的影响v5、输量的变化对管特性无影响、输量的变化对管特性无影响30三、离心泵与管路的联合工作三、离心泵与管路的联合工作泵站与管路的泵站与管路的工作点工作点的方法有两种，即图解法和解析法。的方法有两种，即图解法和解析法。AHHAQAQ管路特性曲线管路特性曲线泵站特性曲线泵站特性曲线311、一个泵站的管道、一个泵站的管道1122由断面由断面1-1到到2-2列能量方程有：列能量方程有：式中：式中：HS泵的吸入压力为常数。泵的吸入压力为常数。HC泵站扬程泵站扬程hc站内损失站内损失hL沿程摩阻沿程摩阻Z2-Z1起终点计算高差起终点计算高差32即：即：332、多泵站与管路的联合工作、多泵站与管路的联合工作旁接油罐输油方式（也叫开式流程）旁接油罐输油方式（也叫开式流程）Q1 Q2优点优点安全可靠，水击危害小，安全可靠，水击危害小，对自动化水平要求不高对自动化水平要求不高缺点缺点流程和设备复杂，固定资产投资大流程和设备复杂，固定资产投资大油气损耗严重油气损耗严重全线难以在最优工况下运行，能量浪费大全线难以在最优工况下运行，能量浪费大34工作特点工作特点每个泵站与其相应的站间管路各自构成独立的水力系统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）上下站输量可以不等（由旁接罐调节）各站的进出站压力没有直接联系各站的进出站压力没有直接联系站间输量的求法与一个泵站的管道相同站间输量的求法与一个泵站的管道相同35密闭输油方式（也叫泵到泵流程）密闭输油方式（也叫泵到泵流程）QQ优点优点全线密闭，中间站不存在蒸发损耗全线密闭，中间站不存在蒸发损耗流程简单，固定资产投资小流程简单，固定资产投资小可全部利用上站剩余压头，便于实现优化运行。可全部利用上站剩余压头，便于实现优化运行。缺点：缺点：要求自动化水平高，要有可靠的自动保护系统要求自动化水平高，要有可靠的自动保护系统36工作特点工作特点全线为一个统一的水力系统，全线各站流量相同全线为一个统一的水力系统，全线各站流量相同输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定37四、四、等温输油管道的工艺计算等温输油管道的工艺计算 工艺计算解决的问题：工艺计算解决的问题：n1、确定最优的设计参数：、确定最优的设计参数：管径、出站压力、输油站数目、管道的壁厚管径、出站压力、输油站数目、管道的壁厚n2、确定输油站的位置、确定输油站的位置n3、输油工况的计算、输油工况的计算n4、超压保护的计算、超压保护的计算n5、提高输送能力的计算、提高输送能力的计算38（一）设计参数（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 式中：式中：t、0为为t和和20时的密度时的密度393.油品粘度油品粘度油品粘度一般用粘温指数公式计算：油品粘度一般用粘温指数公式计算：式中：式中：分别为分别为t和和t0温度下的运动粘度温度下的运动粘度u为粘温指数，为粘温指数，1/4.计算流量计算流量设计时年输油时间按设计时年输油时间按350（8400小时）计算小时）计算40n5、经济流速、经济流速n长输管路：长输管路：12米秒米秒n我国目前对我国目前对DN300700mm的含蜡原油管道，设计时取的含蜡原油管道，设计时取152米秒；成品油管道取米秒；成品油管道取2米秒。米秒。6、管径的选择、管径的选择vD大管材、安装费用大，管理费用降低，设备费小大管材、安装费用大，管理费用降低，设备费小vD小管材、安装费低，泵站投资增加，日常管理费大小管材、安装费低，泵站投资增加，日常管理费大417、管道纵断面图管道纵断面图与水力坡降线与水力坡降线在在直直角角坐坐标标上上表表示示管管道道长长度度与与沿沿线线高高程程变变化化的的图图形形称称为为管管道纵断面图道纵断面图横坐标：横坐标：表示管路的实际长度，即管路的里程，常用比例表示管路的实际长度，即管路的里程，常用比例为为1：10000到到1：100000。纵坐标：纵坐标：表示管路的海拔高度，即管路的高程，常用比例表示管路的海拔高度，即管路的高程，常用比例为为1：500到到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）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。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等温输油管道的水力坡降线是斜率为为i的直线的直线42fdeigacbHdx摩阻摩阻损失损失动水动水压力压力LhL43纵断面图分析：纵断面图分析：由纵断面图知：由纵断面图知：，为泵站的出站压力；，为泵站的出站压力；，为，为x段上的摩阻损失；段上的摩阻损失；,为为x段的高差段的高差,为为a点液流的剩余压能，称动水压力。点液流的剩余压能，称动水压力。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。在在e点，其动水压力为点，其动水压力为0，需要重新加压才能以流量继续向前，需要重新加压才能以流量继续向前输送。输送。44（二）翻跃点和计算长度二）翻跃点和计算长度 HHfFLf45根据能量平衡，将输量为根据能量平衡，将输量为H的液体输送到终点所需能量为：的液体输送到终点所需能量为：如上图所示能量如上图所示能量H是不能翻越高点是不能翻越高点F的。只有将压力提高的。只有将压力提高到到Hf，才能翻越此高点。才能翻越此高点。显然有显然有461、翻越点的定义、翻越点的定义如果使一定数量的液体通过线路上的某高点所需的压头如果使一定数量的液体通过线路上的某高点所需的压头比输送到终点所需的压头大，且在所有高点中该交点所比输送到终点所需的压头大，且在所有高点中该交点所需的压头最大，那么此交点就称为翻越点。需的压头最大，那么此交点就称为翻越点。根据该定义有：根据该定义有：上式表明，输量为上式表明，输量为Q的液体从翻越点自流到终点还有能的液体从翻越点自流到终点还有能量富裕量富裕47给出翻越点的另一个定义：给出翻越点的另一个定义：如如果果一一定定输输量量的的液液体体从从某某高高点点自自流流到到终终点点还还有有能能量量富富裕裕，且且在在所所有有的的高高点点中中该该交交点点的的富富裕裕能能量量最最大，则该交点叫做翻越点。大，则该交点叫做翻越点。2、翻越点的确定、翻越点的确定翻越点的确定可用图解法和解析法翻越点的确定可用图解法和解析法(略略)。图解法图解法管路纵断面图右上角作水力坡降线的直角三角形，将水管路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交点先与某交点F相切，则相切，则F点即为翻越点。点即为翻越点。48FLf i由由图图可可知知：水水力力坡坡降降线线不不一一定定先先与与管管路路上上的的最最高高点点相相切切，所所以以翻翻越越点点不不一一定定是是管管路路上上的的最最高高点点，而而是是靠靠近线路终点的某个高点。近线路终点的某个高点。493、翻越点后的流动状态、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路出现两相流动，而且将出现不满流。不满流的存在将使管路出现两相流动，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。会增大混油。措施措施：1.在翻越点后采用小管径：使流速增大，在翻越点后采用小管径：使流速增大，可能可能会产生静电危害，且对清管不利会产生静电危害，且对清管不利2.在中途或终点设减压站节流在中途或终点设减压站节流504、计、计算算长长度度管路起点与翻越点之间的距离称为管路的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管路上存在翻越点时，管线所需的总压头不能按线路起、管路上存在翻越点时，管线所需的总压头不能按线路起、终点计算，而应按起点与翻越点计算。终点计算，而应按起点与翻越点计算。不存在翻越点时，管线计算长度等于管线全长。不存在翻越点时，管线计算长度等于管线全长。存在翻越点时，计算长度为起点到翻越点的距离，计存在翻越点时，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算高差为翻越点高程与起点高程之差51（三）泵站数的确定（三）泵站数的确定原则是：原则是：该压头要充分利用管路的强度，并使泵在高效区工作。该压头要充分利用管路的强度，并使泵在高效区工作。将计算输量为将计算输量为Q的油品从起点输送到终点，所需压头为：的油品从起点输送到终点，所需压头为：式中：式中：L为计算长度，为计算长度，Z为计算高程差。为计算高程差。首先选择泵的型号和串并联泵机组数，确定泵站特性，首先选择泵的型号和串并联泵机组数，确定泵站特性，52设设全全线线站站特特性性相相同同，计计算算输输量量下下的的扬扬程程为为Hc，则则全全线所需泵站数为：线所需泵站数为：其中其中hc为站内损失。为站内损失。一般来说按照上式计算的一般来说按照上式计算的n不是整数，还应把计算得不是整数，还应把计算得到的到的n值化整。值化整。1、n化为较大整数化为较大整数2.n化为较小整数化为较小整数53（四）泵站的布置（四）泵站的布置确定泵站位置的步骤是：确定泵站位置的步骤是：先在室内用作图法在线路纵断面上初步确定站址或可能先在室内用作图法在线路纵断面上初步确定站址或可能的布置区的布置区进行现场实地调查，与当地有关方面协商后，最后决定进行现场实地调查，与当地有关方面协商后，最后决定站址站址核算站址调整后是否满足水力要求。核算站址调整后是否满足水力要求。1、布站作图法、布站作图法根据化整后的泵站数和管路实际情况，重新计算管道系统的根据化整后的泵站数和管路实际情况，重新计算管道系统的工作点、水力坡降和每个泵站在工作点输量下的扬程：工作点、水力坡降和每个泵站在工作点输量下的扬程：54泵站站址的确定方法泵站站址的确定方法：n1、按纵横坐标比例画纵断面图；、按纵横坐标比例画纵断面图；n2、由泵站的出站扬程确定、由泵站的出站扬程确定a点；点；n3、由、由a点做水力坡降线交于地形图上点做水力坡降线交于地形图上b点；点；n4、考虑泵的吸入和泵站出口超压，确定泵站、考虑泵的吸入和泵站出口超压，确定泵站的可能布置区；的可能布置区；n5、确定第二泵站的、确定第二泵站的b点，做水力坡降线，确点，做水力坡降线，确定下一泵站的可能布置区。定下一泵站的可能布置区。55Hd1Hc-hcb/1bb/b1b/aa/HsmaxHsmin56第第三三节节热油输送管道的工艺计算热油输送管道的工艺计算 一、一、热油管道的温降计算热油管道的温降计算（一）加热输送的特点（一）加热输送的特点热热油油管管道道沿沿线线的的油油温温不不仅仅高高于于地地温温而而且且还还高高于于油油温温的凝固点。的凝固点。与等温管相比，热油管道的特点是与等温管相比，热油管道的特点是：沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。热能损失和压能损失互相联系，且热能损失起主导作用热能损失和压能损失互相联系，且热能损失起主导作用沿程油温不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数，沿程油温不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数，Iconst57或或：上式即为轴向温降基本公式上式即为轴向温降基本公式.也就是著名的苏霍夫公式。也就是著名的苏霍夫公式。根据进入加热站间距根据进入加热站间距L,可求得下一站的进站油温为：可求得下一站的进站油温为：设有一条热油管道设有一条热油管道，管外径为，管外径为D，周围介质温度为周围介质温度为T0,总传热系总传热系数为数为K,输量为输量为G，油品的比热为油品的比热为C，出站油温为出站油温为TR，加热站间距加热站间距为为LR，则则L处的油温处的油温TL为：为：（二）热油管道沿程温降计算（二）热油管道沿程温降计算1轴向温降基本公式轴向温降基本公式58由图可知：由图可知：温降曲线为一指数曲线，渐近温降曲线为一指数曲线，渐近线为线为T=T0在在两两个个加加热热站站之之间间的的管管路路上上，各各处处的的温温度度梯梯度度不不同同，加加热热站站出出口口处处，油油温温高高，油油流流与与周周围围介介质质的的温差大温差大,温降快，物性陡。温降快，物性陡。随随油油流流的的前前进进，温温降降变变慢慢，曲曲线线变变平平。因因此此随随出出站站温温度度的的提提高高，下下一一站站的的进进站站油油温温TZ变变化化较较小小。一一般般如如果果TR提提高高10，终终点点油油温温TZ只只升升高高23。因因此此为为了了减减少少热热损损失失，出站油温不宜过高。出站油温不宜过高。T0TLdLTRT0592温度参数的确定温度参数的确定.加热站出站油温的选择加热站出站油温的选择加热温度一般不超过加热温度一般不超过100。如原油加热后进泵，则其加。如原油加热后进泵，则其加热温度不应高于初馏点，以免影响泵的吸入。重油管道管热温度不应高于初馏点，以免影响泵的吸入。重油管道管外常敷设保温层。外常敷设保温层。60.加热站进站油温的选择加热站进站油温的选择加热站进站油温主要取决于经济比较，故其经济进站温加热站进站油温主要取决于经济比较，故其经济进站温度常略高于凝点度常略高于凝点.周围介质温度周围介质温度T0的确定的确定对于架空管道对于架空管道，T0就是周围大气的温度。就是周围大气的温度。对于埋地管道，对于埋地管道，T0则取管道埋深处的土壤自然温度则取管道埋深处的土壤自然温度设计热输管道时设计热输管道时,T0一般取管道埋深处的最低月平均地温一般取管道埋深处的最低月平均地温.运行时按当时的实际地温进行校核运行时按当时的实际地温进行校核613.轴向温降公式的应用轴向温降公式的应用设计时确定加热站间距设计时确定加热站间距(加热站数加热站数)设设计计时时L、D、G、K、C、T0已已定定,按按上上述述原原则则选选定定TR和和TZ，则加热站间距为则加热站间距为:全线所需加热站数全线所需加热站数:,化整化整nR设计的加热站间距为设计的加热站间距为:,因此还要反算因此还要反算TR62运运行行中中计计算算沿沿程程温温降降,特特别别是是计计算算为为保保持持要要求求的的终终点点温温度度TZ所必须的加热站出口温度所必须的加热站出口温度TR.校核站间允许的最小输量校核站间允许的最小输量Gmin.当当及站间其它热力参数即及站间其它热力参数即T,D,K,LR 一一定定时时,对对应应于于的的输输量量 TRmax、Tzmin 即为该热力条件下允许的最小输量即为该热力条件下允许的最小输量:63二、二、热油管道的摩阻计算热油管道的摩阻计算（一）热油管道摩阻计算的特点（一）热油管道摩阻计算的特点 热油管道的摩阻计算不同与等温管路的特点就在于：热油管道的摩阻计算不同与等温管路的特点就在于：1沿程水力坡降不是常数。沿程水力坡降不是常数。Ti水力坡降线是一条斜率不断增大的曲线。水力坡降线是一条斜率不断增大的曲线。2应按一个加热站间距计算摩阻。应按一个加热站间距计算摩阻。在加热站进出口处油温发生突变，粘度也发生突变，从而水力在加热站进出口处油温发生突变，粘度也发生突变，从而水力坡降也发生突变，只有在两个加热站之间的管路上，水力坡降坡降也发生突变，只有在两个加热站之间的管路上，水力坡降i的变化才是连续的的变化才是连续的.64（二）计算热油管道摩阻方法（二）计算热油管道摩阻方法 热油管道摩阻计算有两种方法：热油管道摩阻计算有两种方法：1、平均温度法、平均温度法2、粘温关系法、粘温关系法l平均油温计算法平均油温计算法计算加热站间油流的平均温度计算加热站间油流的平均温度Tpj，由粘温特性求出温度为由粘温特性求出温度为Tpj时的油流粘度时的油流粘度pj。一个加热站间的摩阻为：一个加热站间的摩阻为：65三、三、确定和布置加热站、泵站确定和布置加热站、泵站（一）确定加热站数及其热负荷（一）确定加热站数及其热负荷确定了加热站的出、进口温度，即加热站的起、终点温度确定了加热站的出、进口温度，即加热站的起、终点温度TR和和TZ后，后，可按冬季月平均最低地温，及全线的近似可按冬季月平均最低地温，及全线的近似K值估算加热站间距值估算加热站间距lR。加热站站数加热站站数nR按下式计算并化整按下式计算并化整式中式中L管路总长，管路总长，m;lR初步计算的加热站间距，初步计算的加热站间距，m66加热站的有效热负荷加热站的有效热负荷q可根据所要求的进、出站温度可根据所要求的进、出站温度TR及及TZ计算如下计算如下式中式中q加热炉有效热负荷，加热炉有效热负荷，kwG油流质量流量，油流质量流量，kg/sc平均油温下的油品比热容，平均油温下的油品比热容，kJ/kg加热站的燃料油耗量为加热站的燃料油耗量为式中式中R加热系统效率加热系统效率E燃料油热值，燃料油热值，kJ/kg67（二）确定泵站数、布站（二）确定泵站数、布站热油管路泵站数的确定不同于等温管的特点：热油管路泵站数的确定不同于等温管的特点：泵泵站站数数不不仅仅取取决决于于管管径径和和泵泵站站的的工工作作压压力力，还还取取决决于于热热力力条条件件。即即必必须须在在热热力力条条件件已已定定的的基基础础上上计计算算全全线线摩摩阻阻损损失以确定泵站数。失以确定泵站数。热油管道的泵站布置不同于等温管道。其特点是：热油管道的泵站布置不同于等温管道。其特点是：1、加热站间管道的水力坡降是一条斜率不断增大的曲线。、加热站间管道的水力坡降是一条斜率不断增大的曲线。2、在加热站处，由于进、出站油温突变，水力坡降线的斜率、在加热站处，由于进、出站油温突变，水力坡降线的斜率也会突变，而在加热站之间，水力坡降线斜率逐渐变化，也会突变，而在加热站之间，水力坡降线斜率逐渐变化，如下图所示。如下图所示。6869初步布站后，应调整加热站、泵站位置，尽可能合并布置。初步布站后，应调整加热站、泵站位置，尽可能合并布置。若管道初期的输量较低时，所需加热站数多，泵站数少。若管道初期的输量较低时，所需加热站数多，泵站数少。待后期任务输量增大时，所需加热站数减少，泵站数增多。待后期任务输量增大时，所需加热站数减少，泵站数增多。70四、热油管道经济运行方案四、热油管道经济运行方案运运行行方方案案的的经经济济性性一一般般可可用用能能耗耗费费用用S来来衡衡量量。对对于于热热油油管道，能耗费用包括动力费用管道，能耗费用包括动力费用Sp和燃料费用和燃料费用SR:71式中式中ey燃料油价格燃料油价格,元元/吨吨ed电力价格电力价格,元元/KmhBH燃料油热值燃料油热值,kJ/kgCy所输油品比热，所输油品比热，kJ/kg.R炉效炉效pe泵机组效率泵机组效率H加热站间管路所需压头，加热站间管路所需压头，mLR热站间距热站间距,km72对对于于一一条条已已定定管管线线，当当输输量量Q一一定定时时，TR上上升升热热损损失失上上升升，燃燃料料费费用用SR上上升升。但但由由于于站站间间平平均均温温度度得得升升高高，摩摩阻阻减减少少，动动力力费费用用SP下下降降。SR和和SP随随TR的的变变化化关关系系如如图图所所示示。总总能能耗耗费费用用存存在在一一个个最最低低点点Smin，与与Smin对对应应的的出出站站油油温温即即为为该该输输量量下下的的经经济济加加热热温温度度T*Rj，此此时时管管路路所所需需的的压压头头为为H*Rj，与与H*Rj最最接接近近的的开开泵泵方方案案即即为为最最优开泵方案。优开泵方案。73SS加热站出站油温加热站出站油温TR与能耗费用与能耗费用S的关系的关系SRSPT*RjTR74投产程序一般包括：投产程序一般包括：各站单体及整体冷热水试运。各站单体及整体冷热水试运。冲洗清扫站间管路。冲洗清扫站间管路。预热管路：一般采用热水预热。预热管路：一般采用热水预热。通油投产，管线预热达到要求并全面检查合格后便可投油。通油投产，管线预热达到要求并全面检查合格后便可投油。五、热油管道的启动投产五、热油管道的启动投产热油管路的启动方法热油管路的启动方法1、冷管直接启动、冷管直接启动2、加稀释剂或降粘剂启动、加稀释剂或降粘剂启动3、预热启动、预热启动75六、六、热油管道的停输温降及再启动热油管道的停输温降及再启动1、事故停输：、事故停输：停输分类：停输分类：2、计划停输：、计划停输：76热含蜡原油架空管道的停输温降热含蜡原油架空管道的停输温降其降温过程可分为三个阶段：其降温过程可分为三个阶段：第一阶段（第一阶段（TTSL）：）：第二阶段（第二阶段（TNGTTSL）：）：一方面蜡不断结晶析出，随着油温层的不断加厚，热阻增加；一方面蜡不断结晶析出，随着油温层的不断加厚，热阻增加；另一方面，由流粘度增大，也使热阻增大。而蜡的结晶析出另一方面，由流粘度增大，也使热阻增大。而蜡的结晶析出又放出潜热。又放出潜热。下降，温降缓慢。下降，温降缓慢。对流放热，放热强度大，故温降快对流放热，放热强度大，故温降快，较大，没有大量的较大，没有大量的蜡晶析出。蜡晶析出。第三阶段（第三阶段（TTNG）：）：管内存油全部变成凝油，传热方式变为纯导热。管内存油全部变成凝油，传热方式变为纯导热。77当油温处于第一阶段时，再启动是没问题当油温处于第一阶段时，再启动是没问题第二阶段，管断面上已部分地形成网络结构但一般来说再第二阶段，管断面上已部分地形成网络结构但一般来说再启动也不会太困难启动也不会太困难第三阶段，由于整个断面上已全部形成网络结构，再启动第三阶段，由于整个断面上已全部形成网络结构，再启动会遇到困难。会遇到困难。因此，第二阶段是再启动的关键阶段。因此，第二阶段是再启动的关键阶段。78埋地管道停输温降计算埋地管道停输温降计算埋地热油管的温降过程可分为二个阶段：埋地热油管的温降过程可分为二个阶段：管内油温较快地冷却到略高于管外壁处地土壤温度管内油温较快地冷却到略高于管外壁处地土壤温度管内存油与土壤作为一个整体而缓慢冷却管内存油与土壤作为一个整体而缓慢冷却埋地管道停输后的温降不同与架空管道的特点：埋地管道停输后的温降不同与架空管道的特点：蜡晶析出放出潜热而使温降减慢的第二阶段不明显蜡晶析出放出潜热而使温降减慢的第二阶段不明显79停输再启动，管道中充满了冷油时，一般在管道允许的最大停输再启动，管道中充满了冷油时，一般在管道允许的最大工作压力下，用低粘油品、水或热油作顶挤介质，把管内存工作压力下，用低粘油品、水或热油作顶挤介质，把管内存油顶挤出去。油顶挤出去。大致分为两个阶段：大致分为两个阶段：顶挤开始至顶挤液到达管道终点；顶挤开始至顶挤液到达管道终点；继续冲刷黏附在管壁的高粘原油。继续冲刷黏附在管壁的高粘原油。80七、热油管道的内壁结蜡与清蜡七、热油管道的内壁结蜡与清蜡1、热油管道的内壁结蜡、热油管道的内壁结蜡油温降到析蜡点温度后有蜡析出。蜡结晶形成空间网格，掺油温降到析蜡点温度后有蜡析出。蜡结晶形成空间网格，掺裹着油流中的胶质、凝油、泥砂和其他杂质。裹着油流中的胶质、凝油、泥砂和其他杂质。812、蜡在管道中的分布、蜡在管道中的分布n我国输油管道结蜡严重的地段为站间后部。我国输油管道结蜡严重的地段为站间后部。823、影响管壁结蜡的因素、影响管壁结蜡的因素n温度温度：随温度降低，结蜡量先增后降。：随温度降低，结蜡量先增后降。n温差温差：管壁温度低于析蜡温度，油温高：管壁温度低于析蜡温度，油温高于壁温时，温差越大，结蜡量越多。于壁温时，温差越大，结蜡量越多。n流速流速：流速增大，结蜡程度减轻。：流速增大，结蜡程度减轻。n管壁材质管壁材质：834、减少和清除管内结蜡的措施、减少和清除管内结蜡的措施n管内保持较高温度和流速；管内保持较高温度和流速；n采用清管器清蜡；采用清管器清蜡；n其它清蜡与防蜡措施：强磁防蜡器、内壁涂层、其它清蜡与防蜡措施：强磁防蜡器、内壁涂层、输入溶蜡剂、输入聚合物水溶液，在管道内形输入溶蜡剂、输入聚合物水溶液，在管道内形成薄膜。成薄膜。84第四节第四节顺序输送顺序输送u一、顺序输送的特点一、顺序输送的特点 顺序输送（也称为交替输送顺序输送（也称为交替输送）：在同一条管道内，按一定批量和次序，连续地输送不同在同一条管道内，按一定批量和次序，连续地输送不同种类油品的输送方法。种类油品的输送方法。l顺序输送的应用范围顺序输送的应用范围1输送性质相近的成品油。如汽、煤、柴及各种重油、农输送性质相近的成品油。如汽、煤、柴及各种重油、农用柴油和燃料油等。用柴油和燃料油等。2输送性质不同的原油。输送性质不同的原油。85u顺序输送工艺的特点顺序输送工艺的特点1产生混油。产生混油。在两种油品的交界面处会产生混油，形成两种油品的混油段。在两种油品的交界面处会产生混油，形成两种油品的混油段。为了减少混油，输油顺序的安排一般要考虑：为了减少混油，输油顺序的安排一般要考虑：使性质相近的两种油品相邻。如：汽煤柴煤汽使性质相近的两种油品相邻。如：汽煤柴煤汽煤柴煤柴油品互相不产生有害影响。油品互相不产生有害影响。2首、末站需要较大的油罐容量首、末站需要较大的油罐容量863、需要较高的自控水平和可靠的检测仪表。、需要较高的自控水平和可靠的检测仪表。4、批量和最优循环次数、批量和最优循环次数批量：批量：顺序输送管道，一次输送某种油品的量顺序输送管道，一次输送某种油品的量循环周期：循环周期：由不同的几种批量油品组成的一个循环，完成由不同的几种批量油品组成的一个循环，完成一个循环所需要的时间。一个循环所需要的时间。循环次数：循环次数：一年内完成的循环周期数一年内完成的循环周期数最优的循环次数：最优的循环次数：对于一条顺序输送的管道，对应综合费对于一条顺序输送的管道，对应综合费用最低的循环次数。用最低的循环次数。875、混油的处理与销售、混油的处理与销售混油分为混油头、混油尾和混油段。一般把混油头切混油分为混油头、混油尾和混油段。一般把混油头切入前行油品罐中，混油尾切入后行油品罐中，把中间的混入前行油品罐中，混油尾切入后行油品罐中，把中间的混油段切入专门的混油罐中。油段切入专门的混油罐中。有时可以把混油分两段切割，有时可以把混油分两段切割，分别切入两种纯油罐中，与两种纯净油品调和后出售。分别切入两种纯油罐中，与两种纯净油品调和后出售。886、顺序输送时管道的水力特性不稳定、顺序输送时管道的水力特性不稳定顺序输送管道，当两种油品在管道内交替时，随着两种油品在管顺序输送管道，当两种油品在管道内交替时，随着两种油品在管内运行长度的变化，管道的运行状态处于缓慢的瞬变过程中。内运行长度的变化，管道的运行状态处于缓慢的瞬变过程中。pQBA1234油品交替时泵站油品交替时泵站管道系统的工作点管道系统的工作点图中：图中：A输送输送A油时的泵站特性油时的泵站特性B输送输送B油时的泵站特性油时的泵站特性输送输送A油时的管道特性油时的管道特性输送输送B油时的管道特性油时的管道特性A油为轻油油为轻油89二、二、顺序输送中的混油顺序输送中的混油混油有两种混油有两种90三、减少混油地措施三、减少混油地措施1设计方面：使管线工作在紊流区，尽量不用副管，尽量采设计方面：使管线工作在紊流区，尽量不用副管，尽量采用简单流程及先进的检测仪表、阀等。用简单流程及先进的检测仪表、阀等。2运运行行中中：避避免免不不满满流流。采采用用合合理理的的输输送送顺顺序序，终终点点及及时时切切换，油品交替时避免停输等。换，油品交替时避免停输等。3采取隔离措施：在两种油品交界面处加隔离器或隔离液等。采取隔离措施：在两种油品交界面处加隔离器或隔离液等。4.采用采用“从泵到泵从泵到泵”的输送工艺的输送工艺5.确定合理的油品循环周期确定合理的油品循环周期91第五节第五节输输油油站站92一、输油站的基本组成一、输油站的基本组成n首站首站n中间站中间站n末站末站n输油站包括生产区和生活区两部分，生输油站包括生产区和生活区两部分，生产区又分为主要作业区和辅助作业区。产区又分为主要作业区和辅助作业区。93主要作业区主要作业区n输油泵房输油泵房n总阀组总阀组n清管器收发装置清管器收发装置n油罐区油罐区n计量间计量间n加热输送的输油站中设加热炉或换热器。加热输送的输油站中设加热炉或换热器。94辅助作业区辅助作业区n供电系统供电系统n供水系统供水系统n供热系统供热系统n排污及净化系统排污及净化系统n通信系统通信系统n消防设施及消防管网消防设施及消防管网n阴极保护间阴极保护间n机修间、化验室、车库、材料库机修间、化验室、车库、材料库95三、主要作业区的单体流程三、主要作业区的单体流程1、输油泵机组流程、输油泵机组流程并联并联96串串联联97982、加热流程、加热流程n加热炉直接加热原油；加热炉直接加热原油；n以某种中间热载体为热媒先在加热炉中加热以某种中间热载体为热媒先在加热炉中加热热媒，然后热媒在换热器中加热原油；热媒，然后热媒在换热器中加热原油；n用蒸气在换热器中加热原油；用蒸气在换热器中加热原油；n利用动力装置的余热利用动力装置的余热(如燃气输机的废气如燃气输机的废气)加热加热原油。原油。n先炉后泵和先泵后炉先炉后泵和先泵后炉993、清管器收发系统流程发球系统100收球系统101第六节第六节其他输送工艺其他输送工艺n原油热处理输送原油热处理输送n原油添加降凝剂输送原油添加降凝剂输送n原油添加减阻剂输送原油添加减阻剂输送n原油液环输送原油液环输送n原油磁处理输送原油磁处理输送n原油稀释输送原油稀释输送n原油伴热保温输送原油伴热保温输送102