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1、一、长距离原油管道的组成二、原油管道输送工艺（重点）油气管输工艺第一节 原油管道输送基础第1页/共51页一、长距离原油管道的组成第2页/共51页用户炼油厂矿场油库转油站联合站计量站油井矿场油气集输系统长输管道原油管道成品油管道一、长距离原油管道的组成第3页/共51页输油管道输油站线路首站中间站末站管线泵站加热站分输站合建清管站通讯系统等辅助系统阀门、阀室穿跨越构筑物伴行路阴极保护设施 一、长距离原油管道的组成第4页/共51页二、原油管道输送工艺根据输送过程中油品是否需要加热常温输送加热输送根据管道与泵的连接方式开式输送(从罐到罐、旁接油罐）密闭输送（从泵到泵）第5页/共51页二、原油管道输送工
2、艺1、常温输送和加热输送 油品从首站进入管道，输送一段距离后，管内油温就会等于管道埋深处的地温，故称为常温输送（也称等温输送）。原油的凝点（即反常点）是衡量可否常温输送的依据；凝点是指在规定的冷却条件下一切液态流体停止流动的最高温度。汽、煤、柴油等成品油及低凝点、低黏度轻质原油可直接进行常温输送。等温输送第6页/共51页二、原油管道输送工艺1、常温输送和加热输送 将原油加热、加压后进入管道，通过提高原油输送温度使油品黏度降低，减少管路摩擦阻力损失，或使管内最低油温维持在凝点以上，保证安全输送。原油加热输送管道存在两方面的能力损失：摩擦阻力损失和热损失，故需要在沿线设置泵站和热站 我国生产的原油
3、绝大部分为高凝点、高黏度和高含蜡原油（俗称“三高”原油），故国内原油管道大都是热油管道。加热输送第7页/共51页第8页/共51页二、原油管道输送工艺2、开式输送和密闭输送第9页/共51页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 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 二、原油管道输送工艺 Q1 Q2 旁接油罐从罐到罐：油品全部通过各中间站的油罐，蒸发损耗大第10页/共51页 旁接油罐 Q1 Q2优点安全可靠，水击危害小，对自动化水平要求不高。缺点 流程和设备复杂，固定资产投资大油气损耗严重 全线难以在最优工况下运行，能量浪费大 二、原油管道输送工艺第11
4、页/共51页工作特点 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；二、原油管道输送工艺QQ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）第12页/共51页 密闭输油方式（也叫泵到泵流程）QQ优点 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；可全部利用上站剩余压头，便于实现优化运行。缺点：要求自动化水平高，要有可靠的自动保护系统。二、原油管道输送工艺现代的管线均为密闭输送方式第13页/共51页作 业 结合所学专业知识，查阅相关文献资料，谈谈自己对油气储运发展趋势的认识（不少于500字）第14页/共51页第二节 等温输油管道工艺计
5、算第15页/共51页第二节 等温输油管道工艺计算一、等温输油管道工作特性1、输油管道摩阻损失长输管道的摩阻损失根据产生原因可分为两部分：一是油品流过直管段所产生的摩阻损失，称为沿程摩阻二是油品流过管件、阀件、设备所产生的摩阻损失，称为局部摩阻第16页/共51页（1）沿程摩阻损失的计算达西公式列宾宗公式第17页/共51页（1）沿程摩阻损失的计算达西公式-水力摩阻系数L-管道长度d-管内径在流动截面上原油的平均流速g-重力加速度v-输送温度下原油的运动黏度Q-管路中原油的体积流量e-管壁的绝对粗糙度Re雷诺数-管壁相对当量粗糙度第18页/共51页Re2000,层流2000Re3000,紊流紊流流态
6、又可分为水力光滑区、混合摩擦区和粗糙区3000ReRe1时，水力光滑区(层流边层能盖住管内壁的全部粗糙突起）Re1 Re Re2时，粗糙区（管壁粗糙突起几乎全部暴露在层流边层之外）管路中流态划分第19页/共51页（1）沿程摩阻损失的计算列宾宗公式各流态区的A，m，值及沿程摩阻计算式见表2-1（P14)代入达西公式、和把第20页/共51页（2）局部摩阻损失的计算-管件或阀件的局部摩阻系数LD-管件或阀件的当量长度管件或阀件的当量长度指与流体通过该管件或阀体产生的摩阻损失相同的同径直管段长度。第21页/共51页2、管道的工作特性（1）管道特性方程 管道的压降由三部分组成:用于克服地形高差所需的位能
7、、管路沿程摩阻和局部摩阻。长距离输油管道沿线的局部摩阻损失不大，一般只占沿程摩阻损失的1%左右。第22页/共51页（2）管道特性曲线 管线特性曲线表征管线所需压头管线特性曲线表征管线所需压头H H与流量与流量 q q的关系，的关系，特性曲特性曲线曲率的急缓反映管线水力摩阻的大小线曲率的急缓反映管线水力摩阻的大小。n一条管道输送一种油品，其特性曲线是唯一的。n任一参数（d，L，v）发生变化时，特性曲线相应变化。第23页/共51页对于前后不同变径管，其总管道特性曲线为前后两段管道特性曲线串联相加对于平行管段，其总管道特性曲线由主、副两管段特性曲线并联相加（2）管道特性曲线串联管路并联管路第24页/
8、共51页二、输油泵站工作特性1、离心输油泵的工作特性在恒定转速下，泵的扬程与排量(H-Q）的变化关系称为泵的工作特性转速液体黏度汽蚀进口负压第25页/共51页二、输油泵站工作特性（1）转速对泵特性的影响n0,n-调节前后的泵转速a，b-对应n0转速下泵特性方程中的两个系数转速对泵特性的变化可用下式表示：第26页/共51页二、输油泵站工作特性离心泵调速措施通常有两类：n一类是调节原动机的转速，如燃气轮机、柴油机都具有调速功能，电动机可采用变频方法调速。n另一类是通过安装在原动机和离心泵之间的调速器（如液力耦合器等）改变泵的转速。第27页/共51页（2）流体黏度对泵特性的影响 泵样本上给出的离心泵
9、特性是输送20清水的特性。离心泵输送黏度比水大的液体如原油、润滑油及其他石油产品时，由于液体黏度增加，流动状态变化，使液体流经泵时的流动摩擦阻力损失增大，与输送清水时的额定工况相比，泵的杨程、流量和效率将降低，轴功率增加。同时，流体黏度增加，还会使泵的吸入特性变坏，增大其允许汽蚀余量。二、输油泵站工作特性 泵入口处液体所具有的总水头与液体汽化时的压力头之差，单位用米（水柱）标注，用（NPSH）（Net Positive Suction Head）表示 第28页/共51页（3）汽蚀对泵性能的影响 当离心泵叶轮进口处某点的压力降低到输送温度下液体的汽化压力时，就有一部分液体汽化，生成气泡，气泡被液
10、流带到压力较高的区域时迅速凝结。在凝结过程中，气泡周围的液体就以高速向气泡中心运动，从而产生严重的水击现象。水击的地方产生非常巨大的瞬时压力（可达几十个MPa），如气泡紧贴在叶轮或其他部分的金属表面上，这里就会受到冲击，同时由于氧的析出和伴随气泡凝结过程所产生的局部高压和高温，使叶轮表面受到化学腐蚀。这种液体的汽化、凝结、水击和腐蚀的综合就称为汽蚀现象。二、输油泵站工作特性第29页/共51页二、输油泵站工作特性汽蚀现象-水泵的扬程、功率以及效率曲线迅速下降（3）汽蚀对泵性能的影响第30页/共51页（4）进口负压对离心泵特性的影响 有自吸能力的离心泵输送热原油或轻石油产品时，如保持泵进口在一定的
11、负压下运行，泵的Q-H特性曲线会相应降低，可作为调节泵特性措施之一。二、输油泵站工作特性外压降低，特性曲线降低我国的某些油库和炼厂就我国的某些油库和炼厂就是用进口阀节流来降低泵是用进口阀节流来降低泵的排量的。的排量的。第31页/共51页（1）多台泵串联的泵站特性 离心泵串联组合的特点是：通过每台泵的排量相同，均等于泵站的排量；泵站的扬程等于各泵扬程之和。串联泵站适用于管线输送距离长而高度相对低的场合。串联泵站适用于管线输送距离长而高度相对低的场合。2、泵站的工作特性Q Hc q2,H2 q1,H1第32页/共51页（2）多台泵并联的泵站特性 离心泵并联组合的特点是：每台泵提供的扬程相同，均应等
12、于泵站扬程，泵站排量为每台泵的排量之和。并联泵站适用于管线的输送高度高而距离较短的场合。2、泵站的工作特性QHc q2 q1第33页/共51页 泵站-管道系统的工作点就是指在压力供需平衡条件下，管道流量与泵进出战压力等参数之间的关系。图解法 解析法三、泵站-管道系统工作点第34页/共51页三、泵站-管道系统工作点1、图解法 常用作泵站特性曲线和管道特性曲线，求二者交点的方法，来确定泵站的排量和进、出站压力.曲线C为泵站出站压头随排量的变化曲线G为管道特性曲线。二者的交点A称为系统的工作点，即泵站的排量为QA，出站压头为HA第35页/共51页2、解析法 通过列出泵站的压力供应特性方程和管道的压力
13、消耗特性方程，根据压头供需平衡的原则来求解。三、泵站-管道系统工作点 假设一条管道有N座泵站，且泵站特性相同，全线管径相同，无分支，首站进站压头和各站内摩阻均为常量，可写出全线的压力供需平衡关系式如下：第36页/共51页三、泵站-管道系统工作点Q-全线工作流量N-全线泵站数f-单位流量的水力坡降Hsl-管道首站进站压头Ht-管道终点剩余压头L-管道总长度ZQ,ZZ-管道起、终点高程Hm-每个泵站的站内损失解析法管道首站进站压头+泵站扬程=水力坡降+克服地形高差所需位能+泵站站内损失+终点剩余压头第37页/共51页工艺计算主要解决的问题是：1）确定经济上最为合理的主要参数，包括管径、管壁厚度、泵
14、站进出口压力和泵站数；2）当管道长度、管径、泵机组的型号、泵站数和工作条件已选定时，在管道沿线布置输油泵站、确定站址；3）对已经投产运行的管道，估算及校核不同工况下的操作压力和实际输油量，用以指导输油管道的优化运行。四、等温输油管道工艺计算第38页/共51页1、工艺计算所需的原始资料（1）计算流量（2）管道埋深处的年平均地温G-年任务质量输量Q-体积流量第39页/共51页1、工艺计算所需的原始资料（3）油品的密度（4）油品黏度（5）管材及工作压力-温度系数Vt，V0-温度为t，t0时油品的运动黏度u-黏温指数第40页/共51页1、工艺计算所需的原始资料（6）经济流速 根据大量经济计算及运行实践
15、可知，输油管道经济流速的变化范围一般为1.0-2.0m/s。在设备、材料、动力价格等经济参数一定的情况下，经济流速大小取决于管径和油品的黏度。一般管径增大，经济流速提高；油品黏度越大，经济流速降低。我国目前对DN300-700mm的含蜡原油管道，设计时一般取经济流速为1.5-2.0m/s，成品油管道经济流速在2.0m/s左右。第41页/共51页1、工艺计算所需的原始资料（7）管道纵断面图 按适当比例，在直角坐标系中，用来表示管道长度与沿线高程关系的图形。横坐标表示管道的实际长度，常用的比例为1：10000到1：100000；纵坐标表示线路的海拔高程，比例为1：500到1：1000.应该指出，纵
16、断面图的起伏情况与管道的实际地形并不相同。第42页/共51页2、管道的水力坡降线 在纵断面图上，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。管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。用 i 表示 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。第43页/共51页(1)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比输送到终点所需的压头大，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。3、翻越点及计算长度 另一种表述：如果一定输量的液体从某高点自流到终点还有能量富裕，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。第
17、44页/共51页(2)翻越点的确定 图解法 在管道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点即为翻越点。3、翻越点及计算长度第45页/共51页Lf 由图可知：水力坡降线不一定先与管路上的最高点相切，所以翻越点不一定是管路上的最高点，而是靠近线路终点某个高点。F i3、翻越点及计算长度第46页/共51页4、泵站数的确定全线N个泵站提供的总杨程必然与管道全线消耗的总能量平衡。HC-任务流量下泵站的扬程，m；hm-泵站站内损失，m；H-任务流量下管道所需总压头，m；Hsz-末站剩余压力，m第47页/共51页1、等温输油管道设计
18、计算所需基本数据及原始资料1）输量（含沿线分油和加油量）2）管道起终点，分油或加油点，及管道纵断面图；3）可供选择的管材规格；4）可供选择的泵、原动机型号及性能；5）所输油品的物性；6）沿线气象及地温资料；7）主要技术经济指标：每公里管道的投资，每公里管道的钢材消耗量，输油成本，燃油费，电费，人工费等。七、输油管道设计第48页/共51页2、设计计算的基本步骤1）计算年平均地温；2）计算年平均地温下的油品密度、黏度；3）计算体积流量；4）根据经济流速，初定管径，并按钢管规格，初选3-4种相邻的管径，按3-4种方案分别计算；5）初定工作压力；6）按任务流量和初定工作压力、选择泵机组型号及组合方式；
19、7）建立泵站的特性方程，计算任务流量下的泵站压头七、输油管道设计第49页/共51页2、设计计算的基本步骤8）根据P对选定的三种管子进行强度计算，确定管材、管壁厚度和管内径；9）计算任务流量下的水力坡降，判断翻越点，确定管道计算长度；10）计算全线所需压头，确定泵站数；11）根据技术经济指标，计算基建投资及输油管道运行成本费用；12）综合比较净现值，内部收益率等经济指标，考虑管道的发展情况，选取出最优方案；13）按所选方案的管径、泵级机组型号及组合、泵站数等，计算管道工作点：流量、泵站、杨程等；14）在纵断面图上布置泵站；15）进行泵站及管道各种工况校核和调整。七、输油管道设计第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页