西安石油大学--输油管道设计复习资料

第一章 绪论

第一节 输油管道概况

一.

长距离输油管道的组成

 长距离输送管道的组成：输油站、线路以及辅助设施三部分组成。

第二章 等温输油管道的工艺计算与运行管理

 等温输油管道：输送过程中油温保持不变的管道。

所谓等温，只是一种近似值，原因有三：

1) 来油温度不等于地温； 2) 摩擦热加热油流； 3) 沿线地温不等于常数。

输油管道的工艺计算要妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应这对矛盾。 三.

输油泵站的工作特性

两台或多台以上的泵联合运行，通过连接管用同一条管线来完成介质的输进输出，称为泵的并联工作。泵以并联形式工作的泵站为并联泵站。

并联泵站的特点是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扬程。多泵并联时，若其中泵站发生停运现象，将导致排量增大，功率上升，电机有可能过载。  串联泵站的工作特性：

两台或两台以上的泵联合运行，以同一流量依次流过各台泵，称为泵的串联运行。泵以串联形式工作的泵站称为串联泵站。

串联泵站的特点：各泵流量相等，泵站扬程等于各站扬程之和。  串、并联泵机组数的确定

选择泵机组数的原则：满足输量要求；充分利用管路的承压能力；泵在高效区工作；泵的台数符合规范要求。

1) 并联泵机组数可根据任务输量和单泵排量通过下式确定(一般情况下，n'向大化)：

n'

Q

q

 并联泵站工作特性：

2) 串联泵机组数可根据管路的允许工作压力和单泵扬程通过下式确定(一般情况下，n'向小化)：

n'

 串、并联组合形式的确定

[H]

H

1) 从经济方面考虑，串联效率较高，比较经济；

2) 从管路特性和地形方面考虑，串联泵更适合于地形平坦的地区和下坡段；并联泵更适合于地形比较陡、高差比较大的爬坡地区；

3) 串联泵便于实现自动控制和优化运行。

第二节 输油管道的压能损失

 管道输油过程中的压力能损耗主要包括两部分：

1) 克服地形高差所需的位能

2) 克服油品沿管路流动过程中的摩阻损失

一.

管路的压降组成

管道的总压降包括：沿程摩阻、局部摩阻、起终点高差。

计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失hL。hL可按达西公式计算：

LV2

hL

D2g

1) 流态划分和输油管道的常见流态

A. 层流：ReRe2

其中，紊流区零界雷诺数Re1和Re2分别用下式计算：

Re159.7/8/7 Re2(665765lg)/

式中2e/D

输油管道中，热含蜡原油管道所处的流态一般为水力光滑区，较轻的成品油管道一般为混合摩擦区，高粘原油和燃料油管道一般为层流区，长输管道一般很少工作在粗糙区。

2) 管壁粗糙度的确定

管壁粗糙度分为绝对粗糙度和相对粗糙度。绝对粗糙度与管内径的比值称为

相对粗糙度2e/D。规定：无缝钢管：0.06mm；直缝钢管：0.054mm；螺旋焊缝钢管：DN=250~350时取0.125mm，DN>400时取0.1mm。

3) 水力摩阻系数的计算 水力光滑区：0.3164/Re0.25

e68

混合摩擦区：0.11()0.25

dRe完全粗糙区：二.

1

2

(1.742lg)

流量压降总和计算公式---列宾宗公式

m

Q2mPJ8AhRl R5mm2m

D04g，其中

1) 列宾宗公式

2) 对列宾宗公式的分析

输量越大，摩阻损失越大；运动粘度越大，摩阻损失越大；管径越大，摩阻损失越小；管道越长，摩阻损失越大。

3) 管路的水力坡降

管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降，用i表示，单位为m/m或m/km，对应公式为：

Q2mm

i

D5m

i的大小取决于流态和D、ʋ、Q，与管路长度无关。 范宁系数：f五.

m

D

5m

，ifQ2m

离心泵与管路的联合工作

除首末站外，沿线不存在与大气相通的点，故叫密闭流程。

 密闭输油方式的优点

1) 全线密闭，中间站不存在蒸发损耗 2) 流程简单，固定资产投资小

3) 可全部利用上站剩余压头，便于实现优化运行

 密闭输油方式的缺点

要求自动化水平高，要有可靠的自动保护系统  密闭输油方式的工作特点

1) 全线为一个统一的水力系统，全线各站流量相同

2) 输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定

第三节 等温输油管道的工艺计算

一. 工艺计算所需要原始材料

 地温与计算温度：在等温输送条件下，管道中油品的温度基本上接近管道埋深处的土壤温度。

对于不加热原油管道取管中心埋深处最冷月份的月平均地温作为计算温度，据此计算油品的密度和粘度。

 线路纵断面图：在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图形。（课本38页）

二. 翻越点和计算长度  翻越点定义：

1) 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须的压头大，且在所有高点中该高点所需的压头最大，那么此高点就称为翻越点。

2) 如果一定输量的液体从某高点自流到终点还能有能量富裕，且在所有的高点中该高点的富裕能量最大，则该高点叫做翻越点。  翻越点的确定：

1) 图解法

在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先与某高点F相切，则F即为翻越点。

2) 解析法

按照翻越点的定义进行计算确定，一般选最高点及最高点之后的高点。 A. 如果有若干个高点的Hj都大于H，则Hj最大者为翻越点。若所有的Hj

都小于H，则不存在翻越点。HjiLjZjZQ，HiLZZZQ B. 计算Hj(ZjZZ)i(LLj)。如果有若干个点的Hj均大于零，则其

中最大者为翻越点。若所有点的Hj均小于零，则不存在翻越点。

 翻越点的变化：

翻越点的存在与否及其位置与水力坡降i有关，水力坡降越小，越容易出现翻越点。对于泵到泵运行的长输管道，只可能出现一个翻越点，且位于最后一个站间。

 翻越点后的流动状态

1) 出现不满流，导致管路出现两相流动； 2) 流速突然变化会增大水击压力；

3) 对于顺序输送的管道会增大混油。

 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。

1) 不存在翻越点：

HiL(ZZZQ)

2) 存在翻越点：HHFiLF(ZFZQ) 三. 泵站数的确定

原则：该压头要充分利用管路的强度，并使泵在高效区工作。

HiLZ

计算输量下的扬程：HcABQ2m，则全线所需泵站数：

nH/(Hchc)(iLZ)/(Hchc)

如果考虑从首站给油泵的扬程Hsl和管道终点或翻越点所需的余压HsZ，则全线泵站数为：

n(iLZHsZHsl)/(Hchc)

1) 当n值接近于较大整数或希望管道具有一定输送能力裕量时，将n化为较大整数。

2) 当n接近于较小整数且输送能力降低不大时，将n值化为较小整数。 四. 泵站的布置

 布站作图法（课本42页，图2-15）

第四节 等温输油管道设计方案的技术经济比较

三.

输油成本与管径关系

输油成本主要包括折旧费用、燃料费用、动力费用。

折旧与线路和泵站投资成正比。线路投资随管径增大而增大，泵站投资随管径的增大而减小。劳动费用随管径的增大而减小。

四. 经济流速

同一地区，经济流速的取值取决于油品的粘度和所选的管径。一般来说，油品粘度增大，经济流速降低；管径增大，经济流速提高。动力价格低的国家其经济流速高。

第六节 等温输油管道的运行管理

三. 五.

某中间泵站停运时的工况变化 课本58-61页

泵与管路系统的调节

 调节的分类：输量调节、稳定性调节

1) 输量调节：来油和转油的不均衡必然使管道的输量发生相应变化，这些输量的改变要靠调节来实现。

2) 稳定性调节：对于压力波动幅度小，形成速度慢的不稳定工况，需要调整各泵站的输油泵机组工作状况。  习题（课本67页）

第三章 热油输送管道的工艺计算和运行管理

第一节 热油输送管道的特点

一. 热油输送管道的定义

热油输送管道：在输送过程中沿线油温高于周围温度的输油管道。 二. 热油输送管道的特点

1) 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；

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。

第二节 热油输送管道的温降计算

一. 轴向计算基本公式  舒霍夫温降公式：

KD

GC

根据加热站间距LR，可求得下一站的进站油温TZ：

TLT0(TRT0)eaL，其中 aTZT0(TRT0)eaLR

 温降曲线的特点：

1) 温降曲线为一指数曲线，渐近线为T=T0

2) 在两个加热站之间的管路上，各处的温度梯度不同，加热站出口处，油温高，油流与周围介质的温差大，温降快，曲线陡。随油流的前进，温降变慢，曲线变平。

 影响热输管道轴向温降的因素：

1) 周围介质温度T0

2) 油流至周围介质的总传热系数K 3) 输量G

三.

轴向温降公式的应用

 设计时确定加热站间距

加热站间距：

LR

TTGC

lnR0 KDTZT0

 校核站间允许的最小输量

Gmin

KDLR

Rmax0

Cln

TZminT0

 运行中反算总传热系数K值

K

TTGC

lnR0 DLRTZT0

1) 若K减小，如果此时Q也减小，站间摩阻H增加，则说明管壁结辣可能比较严重，应采取清蜡措施

2) 若K增大，则可能是地下水位上升，或管道覆土被破坏，保温层进水等

四. 考虑摩阻升温时的轴向温降计算

霍夫温降公式没有考虑摩阻升温对轴向降温的影响，只适用于流速低、温降大、摩阻热影响较小的情况。

列宾宗温降公式：

TL(T0b)[TR(T0b)]eaL

其中：a七.

KDGgi

，b GCKD

总传热系数K的确定

总传热系数K是指当油流与周围介质温差1°C时，单位时间内通过单位面积所传递的热量。K的单位为w/(m2*C)。K的大小反映了油流向周围介质散热的强弱，它是计算热油输送管道沿程温降的关键参数。

传热学上常用单位管长上的传热量和单位管长的传热系数KL，它等于单位管长热阻RL的倒数，KL与K的关系为：KLKD

其中：K

1

1

i1i2

1

第三节 热油输送管道的摩阻计算

三. 热油输送管道摩阻计算方法

计算加热站间油流的平均温度TPJ：TPJ1(TR2TZ)

3

 平均温度法

由粘温特性曲线查出或由粘油方程计算出温度为TPJ时的油流粘度

m

Q2mPJ

lR 计算一个加热站间的摩阻hR：hR5m

D0

计算平均温度的方法：

TPJT0(TRTZ)/ln

TRT0bTZT0b

1) 对数平均温度：

2) 加权平均温度：

TPJ

TR2TZ

3

1

TPJ(TRTZ)

23) 算数平均温度：

第六节 输油站设计

三.

输油站及其平立面布置

输油站按其所处的位置分为首站、中间站和末站，中间站根据任务不同可分为加热站、加压站及热泵站。

1) 首站。输油管道的起电输油站也称为首站，其任务是接收原油，经加压或加温后向下一站输送。

2) 中间站。原油沿管道不断向前流动，压力和温度不断下降，就需要在沿途设置中间站，继续向管中原油提供需要的能量，直至原油输送到重点。

3) 末站。输油管道的终点成为末站，其任务是接收来油和把油品输给用油单位，或以其他方式转输给用户。  输油站的基本组成：

输油站包括生产区和生活区两部分。生产区包括主要生产区和辅助生产区。 主要生产区：

1) 输油泵房，核心部分

2) 加热系统，包括直接加热系统和间接加热系统。 3) 总阀室 4) 清管器收发室 5) 计量间 6) 油罐区

 输油站的分类：

7) 站控室

8) 油品预处理设施 辅助生产区：

1) 供电系统 2) 供热系统 3) 供排水系统 4) 通讯系统 5) 通风系统 6) 阴极保护系统 7) 消防设施及警卫 8) 机修间 9) 其他

四. 输油站的工艺流程  确定工艺流程的原则：

1) 满足输送工艺及各生产环节的要求

2) 中间站的工艺流程要和所采用的输送方式相适应 3) 便于事故处理和维修

4) 采用先进工艺技术及设备，提高输油水平 5) 流程尽量简单，节约投资，减少经营费用。

第七节 热油输送管道的日常运行管理

一. 热油输送管道的工作特性（课本125页） 二. 热输含蜡原油管道的石蜡沉积

原油在管道内流动中，逐渐在管道内壁沉积一定厚度的石蜡、胶质、凝油、砂和其他杂质的混合物，统称为结蜡。  管内壁蜡沉积的机理：

1) 分子扩散 2) 剪切扩散 3) 布朗扩散 4) 重力沉降

 影响管壁结蜡强度的因素：油温及油壁温差；流速、原油组成、管壁材料、结蜡层厚度与运行时间。  管道清蜡方法：

1) 化学添加剂防蜡与清蜡

2) 采用塑料管或在钢管内壁上刷上涂层 3) 采用清管器清蜡

4) 提高油品流速 5) 提高输油温度 6) 减小油壁温差

三. 热油输送管道的启动投产  启动方法：

1) 冷管直接启动 2) 预热启动

3) 原油加稀释剂或降凝启动

 估算预热时间：

时间表面，预热过程中炉子的利用率一般只有70%左右，预热时间可以按下式估算：

YR

 热油输送管道的停输温降和再启动：

qYR

QRR

热油输送管道的停输包括计划停输、事故停输和间接停输。 四. 习题（课本145页）

第四章 成品油顺序输送

第一节 成品油顺序输送的特点

一. 成品油顺序输送的特点： 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，水利情况复杂，需要校核多种工况 4) 需要较高的自控水平和可靠的检测仪表

5) 必须控制管道各时段沿线的分输量和管输量，以保证管道的安全平稳地运行

第二节 混油过程和混油量的计算

一. 沿程混油的产生机理

1) 流速分布不均匀引起的几何混油 2) 密度差引起的混油 3) 扩散混油

第三节 管路终点混油段的切割

三.

混油段的两段切割，三段切割

两段切割的充要条件是KAt3>KAt2，理论上，当KAt3=KAt2时，也可以进行两

段切割。（其中KAt2为混有头的切割浓度，KAt3为混油尾的切割浓度）

第四节 顺序输送设计和管理中的特殊问题

三. 成品油顺序输送管道的水力特性

1) 突变区——混有阶段经过首站

2) 渐变区——混油段经过中间泵站

3) 缓变区——混油段沿管线移动  按流动不稳定程度的不同，顺序输送过程可分为三个区：

第五章 计算题部分

 管线总传热系数K=2.1W/m²·℃,管道埋深处月份平均低温为T0=12℃,螺纹焊接钢管Φ325×,工作压力46×105 Pa,管线全长164.5Km,沥青绝缘层厚度为7mm.

泵特性:65Y—50×12型输水参数如下:

管道原油物性如下:

ρ20=840Kg/m3,C=2.1KJ/Kg·℃,ρt=ρ20-δ（t-20）KJ/m3,ε=1.825-0.001315 粘温方程lnV=3.62-0.041t（cs）,年任务输量为300万吨/年.

①确定泵站泵机组的运行方式和台数.

②按出站温度在60℃,计算加热站数及站间距,首站进站油温为25℃.

解:

①因为ρ20=840kg/m3,ρt=ρ20-δ（t-20）,而δ=1.825-0.001315×840

所以ρt=840-0.7204（12-20）=845.76kg/m3

则Q=300万吨/年=422.27m3/h

所以应选择并联方式.n=Q/85=4.97台.所以需要5台泵并联.

②由题意知,G=300万吨/年=99.206Kg/s.

而加热站站间距力

L’R=GC/KDπ·ln·（TR-T0）/(TZ-T0)=91.318Km

则加热站数n=L/L’R=1.8,取整n=2.

则实际站间距L’=L/n=82.25Km

 一条ΦФ529x7的埋地热油输送管道,最大的加热站间距为70km最短的为55km,管道允许的最低进站油温为30℃,最高出站油温为65 ℃,油品平均比热容c=2200J/kg,亚年地温To=5℃,总产热系数K=2W/m²℃,沥青防腐层厚为6mm,管道中流为水力光滑区,不考虑摩擦热的影响

计算该管道的允许最小输量Gmin

设管道年输量为800x104t,维持进站温度Tz=35℃不变运行,油品平均密度ρ=850kg/m3油品,粘温关系为v=5.3e-0.036（t-65）x106m2/s,年工作数按365d计算,试用平均温度法计算站间距离为70km的加热站间的摩擦损失.

解:

①由于眼线地温的总传热系数相同,故站间距最长的站间的允许最小输量即为管道的允许最小输量.

管道的计算外径为D=529+2x6=541mm=0.541m

管道允许的最小输量为

Gmin=KπDLR/ct（TRmax-To/TZmin）=123.54kg=444.7t/h

即该管道的允许最小输量为Gmin=444.7t/h

②管道质量流量

G=800x107/350x24x3600=264.6kg/s

管道的体积流量为

Q=G/ρ=264.6/850=0.3112m3/s

加热站出站油温为

TR=To=（TZ-To）exp（KDπLR/GC）=50.1℃

站间的平均油温为

TPJ=1/3（TR+2TZ）=1/3（50.1+2x35）=40.0℃

油品平均粘度为

v=5.3x10-6e-0.036（Tpj-65）=13.04x10-6m/s

管道内径d=529-2x7=515=0.515m

70km长的站间摩阻力

hR=0.0246*Q1.75V0.25/d4.75LR=0.0246x0.31121.75x(13.04x10-6)0.25/0.5154.75x7x103=313.8m油柱

即70km长的加热站间的摩阻损失为313.8m油柱

第一章 绪论

第一节 输油管道概况

一.

长距离输油管道的组成

 长距离输送管道的组成：输油站、线路以及辅助设施三部分组成。

第二章 等温输油管道的工艺计算与运行管理

 等温输油管道：输送过程中油温保持不变的管道。

所谓等温，只是一种近似值，原因有三：

1) 来油温度不等于地温； 2) 摩擦热加热油流； 3) 沿线地温不等于常数。

输油管道的工艺计算要妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应这对矛盾。 三.

输油泵站的工作特性

两台或多台以上的泵联合运行，通过连接管用同一条管线来完成介质的输进输出，称为泵的并联工作。泵以并联形式工作的泵站为并联泵站。

并联泵站的特点是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扬程。多泵并联时，若其中泵站发生停运现象，将导致排量增大，功率上升，电机有可能过载。  串联泵站的工作特性：

两台或两台以上的泵联合运行，以同一流量依次流过各台泵，称为泵的串联运行。泵以串联形式工作的泵站称为串联泵站。

串联泵站的特点：各泵流量相等，泵站扬程等于各站扬程之和。  串、并联泵机组数的确定

选择泵机组数的原则：满足输量要求；充分利用管路的承压能力；泵在高效区工作；泵的台数符合规范要求。

1) 并联泵机组数可根据任务输量和单泵排量通过下式确定(一般情况下，n'向大化)：

n'

Q

q

 并联泵站工作特性：

2) 串联泵机组数可根据管路的允许工作压力和单泵扬程通过下式确定(一般情况下，n'向小化)：

n'

 串、并联组合形式的确定

[H]

H

1) 从经济方面考虑，串联效率较高，比较经济；

2) 从管路特性和地形方面考虑，串联泵更适合于地形平坦的地区和下坡段；并联泵更适合于地形比较陡、高差比较大的爬坡地区；

3) 串联泵便于实现自动控制和优化运行。

第二节 输油管道的压能损失

 管道输油过程中的压力能损耗主要包括两部分：

1) 克服地形高差所需的位能

2) 克服油品沿管路流动过程中的摩阻损失

一.

管路的压降组成

管道的总压降包括：沿程摩阻、局部摩阻、起终点高差。

计算长输管道的摩阻损失主要是计算沿程摩阻损失hL。hL可按达西公式计算：

LV2

hL

D2g

1) 流态划分和输油管道的常见流态

A. 层流：ReRe2

其中，紊流区零界雷诺数Re1和Re2分别用下式计算：

Re159.7/8/7 Re2(665765lg)/

式中2e/D

输油管道中，热含蜡原油管道所处的流态一般为水力光滑区，较轻的成品油管道一般为混合摩擦区，高粘原油和燃料油管道一般为层流区，长输管道一般很少工作在粗糙区。

2) 管壁粗糙度的确定

管壁粗糙度分为绝对粗糙度和相对粗糙度。绝对粗糙度与管内径的比值称为

相对粗糙度2e/D。规定：无缝钢管：0.06mm；直缝钢管：0.054mm；螺旋焊缝钢管：DN=250~350时取0.125mm，DN>400时取0.1mm。

3) 水力摩阻系数的计算 水力光滑区：0.3164/Re0.25

e68

混合摩擦区：0.11()0.25

dRe完全粗糙区：二.

1

2

(1.742lg)

流量压降总和计算公式---列宾宗公式

m

Q2mPJ8AhRl R5mm2m

D04g，其中

1) 列宾宗公式

2) 对列宾宗公式的分析

输量越大，摩阻损失越大；运动粘度越大，摩阻损失越大；管径越大，摩阻损失越小；管道越长，摩阻损失越大。

3) 管路的水力坡降

管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降，用i表示，单位为m/m或m/km，对应公式为：

Q2mm

i

D5m

i的大小取决于流态和D、ʋ、Q，与管路长度无关。 范宁系数：f五.

m

D

5m

，ifQ2m

离心泵与管路的联合工作

除首末站外，沿线不存在与大气相通的点，故叫密闭流程。

 密闭输油方式的优点

1) 全线密闭，中间站不存在蒸发损耗 2) 流程简单，固定资产投资小

3) 可全部利用上站剩余压头，便于实现优化运行

 密闭输油方式的缺点

要求自动化水平高，要有可靠的自动保护系统  密闭输油方式的工作特点

1) 全线为一个统一的水力系统，全线各站流量相同

2) 输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定

第三节 等温输油管道的工艺计算

一. 工艺计算所需要原始材料

 地温与计算温度：在等温输送条件下，管道中油品的温度基本上接近管道埋深处的土壤温度。

对于不加热原油管道取管中心埋深处最冷月份的月平均地温作为计算温度，据此计算油品的密度和粘度。

 线路纵断面图：在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图形。（课本38页）

二. 翻越点和计算长度  翻越点定义：

1) 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须的压头大，且在所有高点中该高点所需的压头最大，那么此高点就称为翻越点。

2) 如果一定输量的液体从某高点自流到终点还能有能量富裕，且在所有的高点中该高点的富裕能量最大，则该高点叫做翻越点。  翻越点的确定：

1) 图解法

在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先与某高点F相切，则F即为翻越点。

2) 解析法

按照翻越点的定义进行计算确定，一般选最高点及最高点之后的高点。 A. 如果有若干个高点的Hj都大于H，则Hj最大者为翻越点。若所有的Hj

都小于H，则不存在翻越点。HjiLjZjZQ，HiLZZZQ B. 计算Hj(ZjZZ)i(LLj)。如果有若干个点的Hj均大于零，则其

中最大者为翻越点。若所有点的Hj均小于零，则不存在翻越点。

 翻越点的变化：

翻越点的存在与否及其位置与水力坡降i有关，水力坡降越小，越容易出现翻越点。对于泵到泵运行的长输管道，只可能出现一个翻越点，且位于最后一个站间。

 翻越点后的流动状态

1) 出现不满流，导致管路出现两相流动； 2) 流速突然变化会增大水击压力；

3) 对于顺序输送的管道会增大混油。

 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。

1) 不存在翻越点：

HiL(ZZZQ)

2) 存在翻越点：HHFiLF(ZFZQ) 三. 泵站数的确定

原则：该压头要充分利用管路的强度，并使泵在高效区工作。

HiLZ

计算输量下的扬程：HcABQ2m，则全线所需泵站数：

nH/(Hchc)(iLZ)/(Hchc)

如果考虑从首站给油泵的扬程Hsl和管道终点或翻越点所需的余压HsZ，则全线泵站数为：

n(iLZHsZHsl)/(Hchc)

1) 当n值接近于较大整数或希望管道具有一定输送能力裕量时，将n化为较大整数。

2) 当n接近于较小整数且输送能力降低不大时，将n值化为较小整数。 四. 泵站的布置

 布站作图法（课本42页，图2-15）

第四节 等温输油管道设计方案的技术经济比较

三.

输油成本与管径关系

输油成本主要包括折旧费用、燃料费用、动力费用。

折旧与线路和泵站投资成正比。线路投资随管径增大而增大，泵站投资随管径的增大而减小。劳动费用随管径的增大而减小。

四. 经济流速

同一地区，经济流速的取值取决于油品的粘度和所选的管径。一般来说，油品粘度增大，经济流速降低；管径增大，经济流速提高。动力价格低的国家其经济流速高。

第六节 等温输油管道的运行管理

三. 五.

某中间泵站停运时的工况变化 课本58-61页

泵与管路系统的调节

 调节的分类：输量调节、稳定性调节

1) 输量调节：来油和转油的不均衡必然使管道的输量发生相应变化，这些输量的改变要靠调节来实现。

2) 稳定性调节：对于压力波动幅度小，形成速度慢的不稳定工况，需要调整各泵站的输油泵机组工作状况。  习题（课本67页）

第三章 热油输送管道的工艺计算和运行管理

第一节 热油输送管道的特点

一. 热油输送管道的定义

热油输送管道：在输送过程中沿线油温高于周围温度的输油管道。 二. 热油输送管道的特点

1) 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；

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。

第二节 热油输送管道的温降计算

一. 轴向计算基本公式  舒霍夫温降公式：

KD

GC

根据加热站间距LR，可求得下一站的进站油温TZ：

TLT0(TRT0)eaL，其中 aTZT0(TRT0)eaLR

 温降曲线的特点：

1) 温降曲线为一指数曲线，渐近线为T=T0

2) 在两个加热站之间的管路上，各处的温度梯度不同，加热站出口处，油温高，油流与周围介质的温差大，温降快，曲线陡。随油流的前进，温降变慢，曲线变平。

 影响热输管道轴向温降的因素：

1) 周围介质温度T0

2) 油流至周围介质的总传热系数K 3) 输量G

三.

轴向温降公式的应用

 设计时确定加热站间距

加热站间距：

LR

TTGC

lnR0 KDTZT0

 校核站间允许的最小输量

Gmin

KDLR

Rmax0

Cln

TZminT0

 运行中反算总传热系数K值

K

TTGC

lnR0 DLRTZT0

1) 若K减小，如果此时Q也减小，站间摩阻H增加，则说明管壁结辣可能比较严重，应采取清蜡措施

2) 若K增大，则可能是地下水位上升，或管道覆土被破坏，保温层进水等

四. 考虑摩阻升温时的轴向温降计算

霍夫温降公式没有考虑摩阻升温对轴向降温的影响，只适用于流速低、温降大、摩阻热影响较小的情况。

列宾宗温降公式：

TL(T0b)[TR(T0b)]eaL

其中：a七.

KDGgi

，b GCKD

总传热系数K的确定

总传热系数K是指当油流与周围介质温差1°C时，单位时间内通过单位面积所传递的热量。K的单位为w/(m2*C)。K的大小反映了油流向周围介质散热的强弱，它是计算热油输送管道沿程温降的关键参数。

传热学上常用单位管长上的传热量和单位管长的传热系数KL，它等于单位管长热阻RL的倒数，KL与K的关系为：KLKD

其中：K

1

1

i1i2

1

第三节 热油输送管道的摩阻计算

三. 热油输送管道摩阻计算方法

计算加热站间油流的平均温度TPJ：TPJ1(TR2TZ)

3

 平均温度法

由粘温特性曲线查出或由粘油方程计算出温度为TPJ时的油流粘度

m

Q2mPJ

lR 计算一个加热站间的摩阻hR：hR5m

D0

计算平均温度的方法：

TPJT0(TRTZ)/ln

TRT0bTZT0b

1) 对数平均温度：

2) 加权平均温度：

TPJ

TR2TZ

3

1

TPJ(TRTZ)

23) 算数平均温度：

第六节 输油站设计

三.

输油站及其平立面布置

输油站按其所处的位置分为首站、中间站和末站，中间站根据任务不同可分为加热站、加压站及热泵站。

1) 首站。输油管道的起电输油站也称为首站，其任务是接收原油，经加压或加温后向下一站输送。

2) 中间站。原油沿管道不断向前流动，压力和温度不断下降，就需要在沿途设置中间站，继续向管中原油提供需要的能量，直至原油输送到重点。

3) 末站。输油管道的终点成为末站，其任务是接收来油和把油品输给用油单位，或以其他方式转输给用户。  输油站的基本组成：

输油站包括生产区和生活区两部分。生产区包括主要生产区和辅助生产区。 主要生产区：

1) 输油泵房，核心部分

2) 加热系统，包括直接加热系统和间接加热系统。 3) 总阀室 4) 清管器收发室 5) 计量间 6) 油罐区

 输油站的分类：

7) 站控室

8) 油品预处理设施 辅助生产区：

1) 供电系统 2) 供热系统 3) 供排水系统 4) 通讯系统 5) 通风系统 6) 阴极保护系统 7) 消防设施及警卫 8) 机修间 9) 其他

四. 输油站的工艺流程  确定工艺流程的原则：

1) 满足输送工艺及各生产环节的要求

2) 中间站的工艺流程要和所采用的输送方式相适应 3) 便于事故处理和维修

4) 采用先进工艺技术及设备，提高输油水平 5) 流程尽量简单，节约投资，减少经营费用。

第七节 热油输送管道的日常运行管理

一. 热油输送管道的工作特性（课本125页） 二. 热输含蜡原油管道的石蜡沉积

原油在管道内流动中，逐渐在管道内壁沉积一定厚度的石蜡、胶质、凝油、砂和其他杂质的混合物，统称为结蜡。  管内壁蜡沉积的机理：

1) 分子扩散 2) 剪切扩散 3) 布朗扩散 4) 重力沉降

 影响管壁结蜡强度的因素：油温及油壁温差；流速、原油组成、管壁材料、结蜡层厚度与运行时间。  管道清蜡方法：

1) 化学添加剂防蜡与清蜡

2) 采用塑料管或在钢管内壁上刷上涂层 3) 采用清管器清蜡

4) 提高油品流速 5) 提高输油温度 6) 减小油壁温差

三. 热油输送管道的启动投产  启动方法：

1) 冷管直接启动 2) 预热启动

3) 原油加稀释剂或降凝启动

 估算预热时间：

时间表面，预热过程中炉子的利用率一般只有70%左右，预热时间可以按下式估算：

YR

 热油输送管道的停输温降和再启动：

qYR

QRR

热油输送管道的停输包括计划停输、事故停输和间接停输。 四. 习题（课本145页）

第四章 成品油顺序输送

第一节 成品油顺序输送的特点

一. 成品油顺序输送的特点： 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，水利情况复杂，需要校核多种工况 4) 需要较高的自控水平和可靠的检测仪表

5) 必须控制管道各时段沿线的分输量和管输量，以保证管道的安全平稳地运行

第二节 混油过程和混油量的计算

一. 沿程混油的产生机理

1) 流速分布不均匀引起的几何混油 2) 密度差引起的混油 3) 扩散混油

第三节 管路终点混油段的切割

三.

混油段的两段切割，三段切割

两段切割的充要条件是KAt3>KAt2，理论上，当KAt3=KAt2时，也可以进行两

段切割。（其中KAt2为混有头的切割浓度，KAt3为混油尾的切割浓度）

第四节 顺序输送设计和管理中的特殊问题

三. 成品油顺序输送管道的水力特性

1) 突变区——混有阶段经过首站

2) 渐变区——混油段经过中间泵站

3) 缓变区——混油段沿管线移动  按流动不稳定程度的不同，顺序输送过程可分为三个区：

第五章 计算题部分

 管线总传热系数K=2.1W/m²·℃,管道埋深处月份平均低温为T0=12℃,螺纹焊接钢管Φ325×,工作压力46×105 Pa,管线全长164.5Km,沥青绝缘层厚度为7mm.

泵特性:65Y—50×12型输水参数如下:

管道原油物性如下:

ρ20=840Kg/m3,C=2.1KJ/Kg·℃,ρt=ρ20-δ（t-20）KJ/m3,ε=1.825-0.001315 粘温方程lnV=3.62-0.041t（cs）,年任务输量为300万吨/年.

①确定泵站泵机组的运行方式和台数.

②按出站温度在60℃,计算加热站数及站间距,首站进站油温为25℃.

解:

①因为ρ20=840kg/m3,ρt=ρ20-δ（t-20）,而δ=1.825-0.001315×840

所以ρt=840-0.7204（12-20）=845.76kg/m3

则Q=300万吨/年=422.27m3/h

所以应选择并联方式.n=Q/85=4.97台.所以需要5台泵并联.

②由题意知,G=300万吨/年=99.206Kg/s.

而加热站站间距力

L’R=GC/KDπ·ln·（TR-T0）/(TZ-T0)=91.318Km

则加热站数n=L/L’R=1.8,取整n=2.

则实际站间距L’=L/n=82.25Km

 一条ΦФ529x7的埋地热油输送管道,最大的加热站间距为70km最短的为55km,管道允许的最低进站油温为30℃,最高出站油温为65 ℃,油品平均比热容c=2200J/kg,亚年地温To=5℃,总产热系数K=2W/m²℃,沥青防腐层厚为6mm,管道中流为水力光滑区,不考虑摩擦热的影响

计算该管道的允许最小输量Gmin

设管道年输量为800x104t,维持进站温度Tz=35℃不变运行,油品平均密度ρ=850kg/m3油品,粘温关系为v=5.3e-0.036（t-65）x106m2/s,年工作数按365d计算,试用平均温度法计算站间距离为70km的加热站间的摩擦损失.

解:

①由于眼线地温的总传热系数相同,故站间距最长的站间的允许最小输量即为管道的允许最小输量.

管道的计算外径为D=529+2x6=541mm=0.541m

管道允许的最小输量为

Gmin=KπDLR/ct（TRmax-To/TZmin）=123.54kg=444.7t/h

即该管道的允许最小输量为Gmin=444.7t/h

②管道质量流量

G=800x107/350x24x3600=264.6kg/s

管道的体积流量为

Q=G/ρ=264.6/850=0.3112m3/s

加热站出站油温为

TR=To=（TZ-To）exp（KDπLR/GC）=50.1℃

站间的平均油温为

TPJ=1/3（TR+2TZ）=1/3（50.1+2x35）=40.0℃

油品平均粘度为

v=5.3x10-6e-0.036（Tpj-65）=13.04x10-6m/s

管道内径d=529-2x7=515=0.515m

70km长的站间摩阻力

hR=0.0246*Q1.75V0.25/d4.75LR=0.0246x0.31121.75x(13.04x10-6)0.25/0.5154.75x7x103=313.8m油柱

即70km长的加热站间的摩阻损失为313.8m油柱