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1、输气管道设计与管理教学大纲一、课程基本信息课程名称输气管道设计与管理Design and Management of Gas Transmission Pipeline课程编码PLC421821030开课院部储运与建筑工程学院课程团队输气管道设计与管理教学 团队学分3.0课内学时50讲授44实验2上机4实践0课外学时0适用专业建筑环境与能源应用工程授课语言中文先修课程工程热力学、工程流体力学、传热学课程简介 （限选）输气管道设计与管理为建筑环境与能源应用工程专业的限选课程之一，它的任务是使学生掌握输气管道设计与管理的基本知识及 设计原则、方法。结合国内外天然气管道输送理论和技术的发展现状，本课
2、程系统阐述了有关输气管道工程设计与技术管理的理论与知 识。主要内容包括：天然气的物理化学性质；天然气净化；输气管的水力计算、热力计算及其数值求解；压缩机的工作原理，压气站的工 作特性；压气站的主要设备与J_艺系统；压气站的平面布置与工艺流程；压缩机站与输气管联合工作；输气系统的调峰与末段储气；干线 输气管压气站的布置与参数优化设计。通过本课程的学习，使学生较全面的掌握天然气的物性计算、工艺处理方法、输气管线的工艺计 算、压气站的特性及布置，输气管道的运行工况分析等，培养学生运用基础知识解决输气系统实际问题的能力。负责人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：能够
3、将输气管道设计及管理专业知识和基本原理用于解决复杂输气管道工程问题。是1.32M2目标2 ：掌握输气管道工程设计方法，能够根据用户需求确定输气管道工程的设计目标和技术方案。是3. 13M3目标3 ：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂输气管道工程问题进行研究，能够根据实验方案构 建实验系统，安全地开展实验，正确地采集实验数据，并能够对实验结果进行分析和解释，通过信 息综合得到合理有效的结论。是4. 2, 4.34M4目标4 ：具备使用程序设计语言编制程序的能力，对输气管道输气工程中的一些计算问题进行编程表是5.3达并求解。5M5目标5 ：掌握工程管理和经济决策方法的基础知识，通过经济决策确定输
4、气管道最优工艺参数。是11.16M6目标6 ：能保障课程正常秩序（政治层面、课堂保障层面）否三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外学时课外坏节1第1章第一章绪论本章重点难点：天然气的来源与用途；输气系统及特点；输气 管的概况和发展方向。/ /21. 11.1天然气的来源 与用途天然气的定义；天然气按燃类组成分类，天然气按酸气含量分 类，天然气矿藏特点分类；天然气的用途。Ml1讲授/自学31.21.2天然气工业概 况中国的能源结构；天然气资源情况；中国与世界天然气工业现 状与趋势。Ml1讲授/作业41.31.3输气系统的组 成与特点输气系统的组成；输气系统
5、的特点。Ml1讲授/自学51.41.4输气管道的发 展概况中国和世界输气管的概况；输气管道的发展方向。Ml1讲授/作业6第2章第二章天然气的 物理化学性质本章重点难点：气体状态方程；天然气的物理性质；气体的热 物性；天然气的节流效应；天然气压缩因子及含水量的计算。/72. 12.1天然气的组成 及其状态方程天然气的组成；实际气体状态方程；压缩因子的计算；讨论气 体状态方程在物性参数方面计算的应用；讨论理想气体与实际 气体的区别。Ml2讨论/作业82.22. 2天然气的物理 性质天然气的密度、相对密度、粘度、湿度、露点、含水量的计 算。Ml2讲授/作业92.32.3天然气的热物 性及其计算天然气
6、的比热容、绝热指数、热值、焰、燧、导热系数；爆炸 性。Ml1讲授/自学102.42. 4天然气的节流 效应节流；绝热节流；节流效应系数；节流的正效应，节流的负效 应；节流效应系数的计算。Ml1讲授/自学112.52.5编写计算压缩 因子的程序上机编写AGA 8-92DC计算压缩因子的计算程序；研讨程序编写 过程中的问题和CO2以及H2S对物性的影响等。M42上机/大作业12第3章第三章天然气净 化本章重点难点：天然气中杂质及危害；气质标准；除液除尘分 离方法；脱水方法、脱酸气方法以及各自的工艺及主要设备。/133. 13.1天然气净化概 述及分离脱尘天然气净化的意义；天然气中杂质及危害；天然气
7、气质标准； 除液除尘分离方法、工艺及主要设备。Ml2讲授/自学143.23. 2天然气脱水及 脱酸气天然气的脱水方法、工艺及主要设备；天然气脱二氧化碳方 法、工艺及主要设备；天然气脱硫化氢方法、工艺及主要设 备。Ml, M22讲授/自学15第四章第四章输气管的 水力计算本章重点难点：气体管流的基本方程；水平输气管水力计算基 本公式；地形起伏输气管的计算公式；摩阻系数与实用输气管 流量公式；输气管基本参数对输气量的影响；输气管的压力分 布及平均压力；复杂输气管的计算。/164. 14.1气体管流的基 本方程天然气在管道中流动的基本规律；天然气管流连续性方程、运 动方程及能量方程的意义及推导。Ml
8、2讨论/自学174.24.2稳定流动的气 体管流基本方程及 输气管流量基本公 式稳定流动条件下气体管流的基本方程；水平输气管流量基本公 式的推导、含义及应用；地形起伏输气管流量基本公式的推 导、含义及应用；探讨地形起伏对输量的影响。Ml3讲授(2) +讨论(1)/作业184.34.3输气管常用流 量计算公式输气管摩阻系数的计算；常用的输气管基本流量公式及其应 用。Ml1讲授/自学194.44. 4输气管基本参 数对流量的影响及 压力分布输气管温度、起终点压力、站间距、管径等对输气流量的影响 及应用；输气管流动过程的压力分布；输气管平均压力的计算 及应用。Ml, M22讲授/作业204.54.
9、5等流量复杂管 的计算等流量复杂管的特点；当量管法的含义及应用；流量系数法的 含义及应用；常见等流量复杂管的流量系数计算。Ml, M22讲授/作业214.64.6不等流量复杂简单支状管网的水力计算，主要讲述压力、流量计算；简单环M42上机/大作业管的水力计算状管网的水力计算，主要讲述管网各节点的压力和各段的流 量、管径等。编写简单环状管网的流量计算，包括分压点的确 定、各节点压力、各段流量及管径的确定；讨论环状管网与枝 状管网的利弊。224. 74.7实验输气管基本参数对输气量影响；平均压力的测定。M31.5实验/实验报告23第5章第五章输气管的 热力计算本章重点难点：输气管温降公式；温度分布
10、和平均温度；天然 气水合物；水力、热力计算的数值求解。/245. 15.1输气管道的温 度分布输气管道温度沿线变化的公式推导和计算；输气管的温度分布 及平均温度计算；输气管道的传热系数。Ml2讲授/自学255.25.2天然气水合物天然气水合物的研究现状；天然气水合物的结构和性质；天然 气水合物的生成条件；管道中形成天然气水合物的条件分析； 天然气水合物相平衡及计算；天然气水合物防治方法。Ml2讲授/作业26第6章第六章输气站本章重点难点：压缩机选型；压气站特性；压气站调节；输气 站工艺系统及主要设备；输气站的平面布置。/276. 16.1输气站压气计 定工乙输气站压气工艺流程；压缩机的工作原理
11、；压缩机及动力机的 选择；压气站的工作特性；压气流程的调节；输气站的冷却系 统流程及设备；输气站计量工艺流程；国内外输气系统常用流 量计的工作原理介绍和选择依据。Ml, M22讲授/作业286.26.2输气站清管系 统及截断阀室输气系统清管工艺流程及主要设备；清管器的种类及工作原 理；输气管道收球和发球流程；输气管道系统截断阀室的作用 和工艺流程；截断阀室的主要设备及动力选择。Ml, M21讲授/自学296.36.3输气站的平面 布置与工艺流程站址选择；平面布置；立方案设计及参数选择。Ml, M22讲授/自学30第7章第七章压气站与 管路的联合工作本章重点难点：离心式压气机的工作特性；单个压气
12、站与管路 联合工作；多个压气站与管路联合工作/317. 17.1单个压气站与 管路的联合工作离心压缩机的工作特性；离心压缩机的串联和并联；单个输气 站的工作特性；单个输气站与管路的联合工作Ml, M22讲授/自学327.27. 2多个压气站与 管路的联合工作多个压气站与干线输气管的联合工作；多站和管线联合运行条 件下运行参数对干线输气工况的影响；多站输气管道系统运行 工况分析；输气管道泄漏工况分析及泄露检测方法；讨论参数 变化和各种运行工况对干线输气管道的影响；结合实际管道的 设计与运行，开展研讨。Ml, M25讲授(3) +讨论(2)/自学337.37.3实验管线泄漏对输气管工况的影响。M2
13、0.5实验/实验报告34第8章第八章天然气储 存与调峰以及压气 站布置本章重点难点：气体储存；末段储气；压气站布置；提高输气 能力的措施/358. 18.1输气系统的调 峰与末端储气输气系统调峰的作用和措施；天然气储存方法；输气管道末段 储气分析；末段储气量的计算；研讨储气调峰方案。Ml, M22讲授/作业368.28. 2干线输气管压 气站的布置与参数 优化干线输气站的布置；增加输气管管输能力的措施；最优工艺参 数选择与压气站压缩机配置优化；输气方案经济比选原理及优 化；研讨增输方案以及增输措施。M1,M2,M52讨论/报告四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1 .成绩采用百分
14、制，根据作业完成准确性、是否按时上交完成评分。2 .考核学生对输气管道设计与管理基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。3 .题型主要有填空、简答、分析和计算题。15%2实验1 .成绩采用百分制，根据实验完成情况评分。2 .考核学生对输气管基本参数对输气量影响、平均压力的测定和管线泄漏对输气管工况的影响等方案构建实验系统，安 全地开展实验，正确地采集实验数据，并能够对实验结果进行分析和解释，通过信息综合得到合理有效的结论。10%3大作业1 .成绩采用百分制，根据大作业完成准确性、是否按时上交完成评分。2 .考核学生使用程序设计语言编制压缩因子和简单环状管网流量计算程序
15、的能力，对输气管道输气工程中的一些计算问 题进行编程表达并求解。15%4报告1 .成绩采用百分制，根据报告完成准确性、是否按时上交完成评分。2 .考核学生能否根据用户需求确定输气管道工程的设计目标和技术方案。10%5考勤随机点名、刷卡点名等5%6课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况5%7期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分10。分。2 .考核学生对输气管道设计与管理基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。3 .题型主要有填空题、简答题、分析题和计算题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml平时作业40%A-按时提交作业
16、，对压缩因子计算、含水量、地形起伏对输气管流量的影响、压缩机性能调节、阀门的类 型、离心压缩机的工作特性方程等知识点理解无误。B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误。C-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误。2Ml期末考试60%（见试卷评分标准）3M2平时作业30%A-按时提交作业，对参数变化对输气管流量的影响、流量系数法、末段储气能力、压气站与管路联合工作 等知识点理解无误。B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误。c-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误。D-不按时提交作业，或对上述知识点理解存在大量错误。4M2报告30%A-按时提交报告，结论无误。B-按时提
17、交报告，结论较准确。 c-按时提交报告，结论基本准确。 D-未按时提交报告，结论有错误5M2期末考试40%（见试卷评分标准）6M3实验100%A-按时提交实验报告，数据分析符合规范，结论无误。B-按时提交实验报告，数据分析基本规范，结论基本正确。C-数据分析过程存在问题。D-发生安全事故7M4大作业100%A-按时提交作业，对压缩因子和流量计算等知识点理解无误。B-按时提交作业，对上述知识点理解存在少量错误。C-按时提交作业，对上述知识点理解存在一定量错误。D-不按时提交作业，或对上述知识点理解存在大量错误。8M5报告60%A-按时提交报告，结论无误。B-按时提交报告，结论较准确。c-按时提交
18、报告，结论基本准确。D-未按时提交报告，结论有错误9M5期末考试40%见试卷评分标准10M6课堂表现70%A-积极B-不积极11M6考勤30%A-缺勤2次以内B-缺勤3次及以上，很少参加课堂讨论。评分等级说明：A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1输气管道设计与管理，姚光镇，中国石油大学出版社，2012.2图书1输气管道工程，王志昌，石油工业出版社，1997.3图书1天然气矿场集输，林存瑛，石油工业出版社，1997.4图书1天然气处理与加工，朱利凯，石油工业出版社，1
19、997.5图书 Oilfield Processing of Petroleum, Vol. 1: Natural Gas, Francis Manning, Richard Thompson , PennWell Corp., 1991.6图书 The Handbook of Natural Gas Transmission and Processing, , ELSEVIER.七、实验项目信息序号项目名称实验室名称门牌号组人数学时实验类别要求实验类型上机1实验1 ：输气管基本参数对输气量影 响燃气工程实验室工科楼D13461专业必做综合性否2实验2 ：平均压力的测定燃气工程实验室工科楼D13460.5专业必做综合性否3实验3 ：管线泄漏对工况的影响燃气工程实验室工科楼D13460.5专业必做综合性否4上机1 ： AGA 8-92DC计算压缩因子的 程序学校机房随机2个班2专业必做综合性是5上机2 ：不等流量复杂管的计算程序学校机房随机2个班2专业必做综合性是