《管道工程》输油管道.ppt

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1、NCWUNCWU管道工程NCWUNCWU管道工程第7章 输油管道7.1 7.1 输油管道概况输油管道概况7.2 7.2 输油泵站的工作特性输油泵站的工作特性7.3 7.3 输油管道的压能损失输油管道的压能损失7.4 7.4 等温输油管道运行工况分析与调节等温输油管道运行工况分析与调节7.5 7.5 热油管道的温降计算热油管道的温降计算7.6 7.6 热油管道的摩阻计算热油管道的摩阻计算7.7 7.7 热油管道的日常运行管理热油管道的日常运行管理 7.8 7.8 热输含蜡原油管道的石蜡沉积热输含蜡原油管道的石蜡沉积7.9 7.9 热油管道的启动投产热油管道的启动投产7.10 7.10 热油管道的

2、停输温降及再启动热油管道的停输温降及再启动NCWUNCWU管管道道是是石石油油生生产产过过程程中中的的重重要要环环节节，是是石石油油工工业业的的动动脉脉。在在石石油油的的生生产产过过程程中中，自自始始至至终终都都离离不不开开管管道道。我我们们可可以把石油的生产过程简单的表示为：以把石油的生产过程简单的表示为：用户用户炼油厂炼油厂矿场油库矿场油库转油站转油站联合站联合站计量站计量站油井油井矿场油气集输系统矿场油气集输系统长输管道长输管道原油管道原油管道成品油管道成品油管道7.1 7.1 输油管道概况输油管道概况输油管道NCWUNCWU1、输油管道的发展历史、输油管道的发展历史1879年年，在在美

3、美国国的的宾宾夕夕法法尼尼亚亚铺铺设设了了一一条条口口径径为为150mm，长长为为17.4km的输油管道。的输油管道。1886年年，美美国国又又铺铺设设了了一一条条口口径径为为200mm，长长为为139km的的输输油管道。油管道。管管道道工工业业有有着着悠悠久久的的历历史史。中中国国是是最最早早使使用用管管道道输输送送流流体体的的国国家家。早早在在公公元元前前的的秦秦汉汉时时代代，就就有有人人用用打打通通了了节节的的竹竹子子连连接接起起来来输输送送卤卤水水，随随后后又又用用于于输输送送天天然然气气。现现代代管管道道始始于于19世世纪纪中中叶叶，1859年年，美美国国宾宾夕夕法法尼尼亚亚打打出出

4、了了第第一一口口油油井井，所所生生产产的的原原油油起起初初用用马马车车拉拉运运，从从而而导导致致了了严严重重的的交交通通拥拥挤挤。直直到到1865年年，才才建建造造了了第第一一条条用用于于输输送送原原油油的的管管道道。直直径径为为50mm，长长为为10km，输量为输量为2.8m3/h,用往复泵驱动。用往复泵驱动。7.1 输油管道概况NCWUNCWU1920年年前前，管管道道均均采采用用丝丝扣扣连连接接，因因此此管管径径较较小小。1920年年，在在管管道道铺铺设设中中开开始始采采用用气气焊焊，随随后后又又被被电电焊焊所所取取代代。金金属属焊焊接接工工艺艺的的发发展展和和完完善善促促进进了了大大口

5、口径径、长长距距离离管管道道的的发发展展，同同时时也也促促进进了了新新管管材材的的使使用用。但但真真正正具具有有现现代代规规模模的的长长输输管管道道始始于于第第二二次次世世界界大大战战。当当时时由由于于战战争争的的需需要要，美美国国急急需需将将西西南南部部油油田田生生产产的的油油运运往往东东海海岸岸，但但由由于于战战争争，海海上上运运输输常常常常被被封封锁锁而而中中断断，这这就就促促使使美美国国铺铺设设了了两两条条输输油油管管道道。一一条条是是原原 油油 管管 道道，口口 径径 为为 600mm，长长 度度 为为 2158km，输输 量量 为为47700m3/d(1500万万吨吨/年年)，由由

6、德德克克萨萨斯斯到到宾宾夕夕法法尼尼亚亚。另另一一条条为为成成品品油油管管道道，口口径径为为500mm，包包括括支支线线全全长长为为2745km，输输量量为为3760m3/d(1300万万吨吨/年年)，由由德德克克萨萨斯斯到到新新泽泽西西，同同时时还还铺铺设设了了一一条条输输气气管管道道，口口径径为为600mm，长长为为2035km，由由西西南部到东海岸。南部到东海岸。7.1 输油管道概况NCWUNCWU从从60年年代代起起，输输油油管管道道向向大大口口径径、长长距距离离的的方方向向发发展展，并并出出现许多跨国管线。较著名的有：现许多跨国管线。较著名的有：1964年年，原原苏苏联联建建成成了了

7、苏苏联联东东欧欧的的“友友谊谊”输输油油管管道道，口口径为径为1020mm,长为长为5500km。1977年年，建建成成了了第第二二条条“友友谊谊”输输油油管管道道，在在原原苏苏联联境境内内与与第第一一条条管管线线平平行行，口口径径为为1220mm,长长为为4412km,经经波波兰兰至至东东德。两条管线的输量约为德。两条管线的输量约为1亿吨亿吨/年。年。1977年年，美美国国建建成成了了世世界界上上第第一一条条伸伸入入北北极极的的横横贯贯阿阿拉拉斯斯加加管管道道,口口径径为为1220mm，全全长长为为1287km，其其中中900km管管道道采采用用架架空空保保温温铺铺设设。年年输输量量约约为为

8、1.2亿亿m3，不不设设加加热热站站，流流速速达达3m/s，靠摩擦热保持油温不低于靠摩擦热保持油温不低于60，投资，投资77亿美元。亿美元。7.1 输油管道概况NCWUNCWU1988年年，美美国国建建成成了了从从西西部部圣圣巴巴巴巴拉拉至至休休斯斯顿顿的的原原油油管管道道，管径管径762mm,总长总长2731km，年输油能力约为年输油能力约为1600万吨。万吨。同同时时，成成品品油油管管道道也也获获得得了了迅迅速速发发展展。典典型型的的是是美美国国的的科科罗罗尼尼 尔尔 成成 品品 油油 管管 道道 系系 统统。干干 线线 口口 径径 为为 750、800、900、1000mm,总长为总长为

9、8413km,输油能力为输油能力为1.4亿吨亿吨/年。年。7.1 输油管道概况NCWUNCWU2、长输管道的发展趋势、长输管道的发展趋势(1)高压力、大口径的大型输油管道高压力、大口径的大型输油管道(2)采用高强度、高韧性、可焊性良好的管材采用高强度、高韧性、可焊性良好的管材(4)采用先进的输油工艺和技术采用先进的输油工艺和技术(3)采用新型、高效、露天设备采用新型、高效、露天设备a.设计方面，采用航空选线设计方面，采用航空选线.b.采用密闭输送工艺流程，减少油气损耗和采用密闭输送工艺流程，减少油气损耗和压压能损耗。能损耗。c.采用计算机自控、遥控技术。采用计算机自控、遥控技术。d.用化学药剂

10、（减阻剂、降凝剂）降低能耗。用化学药剂（减阻剂、降凝剂）降低能耗。7.1 输油管道概况NCWUNCWU3、管道运输的特点、管道运输的特点运量大，基建费用低（与铁路相比）运量大，基建费用低（与铁路相比）。管输适于大量、单向、定点的运输，不如铁路、公路运管输适于大量、单向、定点的运输，不如铁路、公路运输灵活。输灵活。占地少，受地形限制少。占地少，受地形限制少。运价低，耗能少。运价低，耗能少。便于管理，易于实现集中控制，劳动生产率高。便于管理，易于实现集中控制，劳动生产率高。受外界限制少，可长期稳定连续运行，对环境受外界限制少，可长期稳定连续运行，对环境的污染小。的污染小。输油管道概况输油管道概况一

11、一条条720管管线线的的输输量量约约等等于于一一条条单单线线铁路的运量，但造价不如铁路的铁路的运量，但造价不如铁路的1/2。管线埋于地下，基本不受恶管线埋于地下，基本不受恶劣气候的影响，油气污染和劣气候的影响，油气污染和噪声污染都比铁路小得多。噪声污染都比铁路小得多。原原苏苏联联管管线线运运价价约约为为铁铁路路的的1/2，美美国国约约为为铁铁路路的的1/7-1/10，我我国国目前基本与铁路持平目前基本与铁路持平。管管线线埋埋于于地地下下，地地面面仍仍可可耕耕种种。铁铁路路的的坡坡度度一一般般不不能能超超过过30度度，而而管管线线不不受受坡坡度度的的限限制制，有有利利于于翻翻山山越越岭岭，取取捷

12、捷径径，起起终终点点相相同同的的两两地地间间，管管线线的的长度一般要比铁路短长度一般要比铁路短30%。7.1 输油管道概况NCWUNCWU4、我国输油管道概况、我国输油管道概况1958年年以以前前，我我国国输输油油管管道道还还是是一一个个空空白白。1958年年，我我国国修修建建了了第第一一条条长长输输管管道道：克克拉拉玛玛依依独独山山子子原原油油管管道道。随随着着我我国国石石油油工工业业的的发发展展，20世世纪纪70年年代代开开始始兴兴建建大大型型输输油油管管道道，我我国国管管道道工工业业进进入入第第一一个个发发展展高高潮潮,建建设设的的管管道道主主要要是是原原油油管管道道。到到目目前前为为止

13、止,我我国国铺铺设设的的百百公公里里以以上上的的原原油油长长输输管管道道40余余条条,管管径径为为159720,形形成成了了具具有有一一定定规规模模的的原原油油管管网网(见全国油气管线分布图见全国油气管线分布图)。7.1 输油管道概况NCWUNCWU我我国国管管道道工工业业继继第第一一个个发发展展高高潮潮之之后后，于于20世世纪纪90年年代代中中期期逐逐渐渐进进入入第第二二个个发发展展高高潮潮，而而且且目目前前已已经经处处在在发发展展高高潮潮之之中中。此此次次发发展展高高潮潮以以天天然然气气管管道道和和成成品品油油管管道道建建设设为为主主。近近几几年年来来，我我国国已已经经建建成成的的或或正正

14、在在兴兴建建中中的的管管道道有有，西西气气东东输输管管道道、涩涩北北西西宁宁兰兰州州天天然然气气管管道道、兰兰州州成成都都重重庆庆成成品品油油管管道道、茂茂名名至至昆昆明明成成品品油油管管道道、忠忠县县至至武武汉汉天天然然气气管管道道、宁宁波波上上海海南南京京进进口口原原油油管管道道、环环珠珠江江三三角角洲洲液液化化天天然然气气管管道道、镇镇海海至至萧萧山山成成品品油油管管道道，以以及及平平湖湖至至上上海海的的海海底底天天然然气气管管道道等等。正正准准备备兴兴建建的的管管道道还还有有中中俄俄天天然然气气管管道道、中中俄俄原原油油管管道道，远远景景规规划划可可能能还还有有吐吐库库曼曼斯斯坦坦至至

15、中中国国的的天天然然气气管管道道、西西西西伯伯利利亚亚至至中国天然气管道，以及苏里格气田的外输管道等。中国天然气管道，以及苏里格气田的外输管道等。7.1 输油管道概况NCWUNCWU返回返回阿尔善阿尔善-赛汉赛汉塔拉原油管道塔拉原油管道在东北和华北地区，先后建成了庆铁在东北和华北地区，先后建成了庆铁线、铁大线、铁秦线、秦京线、铁扶线、铁大线、铁秦线、秦京线、铁扶线、抚鞍线和任京线，形成了规模较线、抚鞍线和任京线，形成了规模较大的东北管网，担负了大庆油田、辽大的东北管网，担负了大庆油田、辽河油田、华北油田的原油外输任务。河油田、华北油田的原油外输任务。在在华华东东华华北北地地区区，先先后后建建成

16、成了了鲁鲁宁宁线线、濮濮临临线线、沧沧临临线线、中中洛洛线线、东东临临线线、东东黄黄线线、东东黄黄复复线线、东东辛辛线线、临临济济线线，形形成成了了规规模模较较大大的的华华东东原原油油管管网网，担担负负了了胜胜利利油油田田、中中原原油油田田的的原原油油外外输输任任务务。另另外外，已已经经停停止止运运行行的的任任沧沧线线实实际际上上已已将东北和华东两大管网连为一体。将东北和华东两大管网连为一体。在在华华中中地地区区，魏魏荆荆线线担担负负了了河河南南油油田田的的原原油油外外输输任任务务。在在华华南南地地区区，湛湛茂茂线线担担负负了了茂茂名名石石化化的的供供油油任任务务。在在内内蒙蒙境境内内阿阿赛赛

17、线线担负了二连油田的原油外输任务。担负了二连油田的原油外输任务。在在西西北北地地区区，克克独独线线、克克乌乌线线担担负负了了克克拉拉玛玛依依油油田田的的原原油油外外输输任任务务；花花格格线线担担负负了了青青海海油油田田的的原原油油外外输输任任务务；马马惠惠宁宁线线、靖靖咸咸线线担担负负了了长长庆庆油油田田的的原原油油外外输输任任务务；库库鄯线担负了塔里木油田的原油外输任务。鄯线担负了塔里木油田的原油外输任务。四川油田管网四川油田管网马惠宁线马惠宁线花格线花格线魏荆线魏荆线7.1 输油管道概况NCWUNCWU7.2 7.2 输油泵站的工作特性输油泵站的工作特性 1、长输管道的泵机组类型、长输管道

18、的泵机组类型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。输油管道NCWUNCWU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。离心泵的型式有两种：离心泵的型式有两种：多级（高压）泵多级（高压）泵:排量较小排量较小,又称为并联泵；又称为并联泵；单级（低压）泵单级（低压）泵:排量大，

19、扬程低，又称为串联泵。排量大，扬程低，又称为串联泵。(1)长输管道用泵长输管道用泵一一般般来来说说，输输油油泵泵站站上上均均采采用用单单一一的的并并联联泵泵或或串串联联泵泵，很很少少串串并并联联泵泵混混合合使使用用，有有时时可可能能在在大大功功率率并并联联泵泵或或串串联联泵泵前前串串联低扬程大排量的给油泵，以提高主泵的进泵压力。联低扬程大排量的给油泵，以提高主泵的进泵压力。串串联联泵泵具具有有排排量量大大、扬扬程程低低、效效率率高高的的特特点点。我我国国试试制制的的KS型型串串联联泵泵比比并并联联泵泵效效率率高高10%左左右右，而而国国外外生生产产的的串串联联泵泵比比国内多数管道采用的并联泵效

20、率高出国内多数管道采用的并联泵效率高出18%左右。左右。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU长长距距离离输输油油管管道道是是耗耗能能大大户户，而而等等温温输输油油管管道道的的耗耗能能设设备备主主要要是是输输油油主主泵泵，因因此此提提高高输输油油主主泵泵的的效效率率是是提提高高等等温温输输油油管管道道经经济济效效益益的的主主要要途途径径。如如果果将将我我国国目目前前输输油油管管道道的的输输油油主主泵泵效效率率由由70%左左右右提提高高85%左左右右，输输油油电电耗耗将将减减少少20%以以上上。因因此此，在在成成品品油油管管道道的的日日常常管管理理中中，加加强强对对输输油油主主泵泵的的维维修

21、修保保养养，使使其其始始终终处处于于高高效效状状态态，对对提提高高输油管道的经济效益非常重要。输油管道的经济效益非常重要。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU(2)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：电电动动机机具具有有体体积积小小、重重量量轻轻、噪噪音音低低、运运行行平平稳稳可可靠靠、便便于于实实现现自自动动控控制制等等优优点点，对对于于电电力力供供应应充充足足的的地地区区一一般

22、般均均采采用用电电动动机机作作为为的的原原动动机机。其其缺缺点点是是调调速速困困难难，需需要要专专门门的的调调速速装装置置。但但对对于于电电网网覆覆盖盖不不到到的的地地区区，是是否否采采用用电电动动机机要要进进行行经经济济比比较较。如如果果需需要要架架设设长长距距离离输输电电线线路，采用电动机是不合适的。路，采用电动机是不合适的。与与电电动动机机相相比比，柴柴油油机机有有许许多多不不足足之之处处：体体积积大大、噪噪音音大大、运运行行管管理理不不方方便便、易易损损件件多多、维维修修工工作作量量大大、需需要要解解决决燃燃料料供供应应问问题题。其其优优点点是是可可调调速速。对对于于未未被被电电网网覆

23、覆盖盖或或电电力力供供应应不不足足的的地地区区，采采用用柴油机可能更为经济。柴油机可能更为经济。燃燃气气轮轮机机单单位位功功率率的的重重量量和和体体积积都都比比柴柴油油机机小小得得多多，可可以以用用油油品品和和天天然然气气作作燃燃料料，不不用用冷冷却却水水，便便于于自自动动控控制制，运运行行安安全全可可靠靠，功功率率大大，转转速速可可调调。一一些些退退役役的的航航空空发发动动机机经经改改型型后后可可用用于于驱驱动动离离心心泵泵。对对于于偏偏远远地地区区的的大大型型油油气气管管线线，采采用用燃燃气气轮轮机机可可能能是是比比较较好好地地选选择择。如如前前面面提提到到的的横横贯贯阿阿拉拉斯斯加加管管

24、线线采采用用的的就就是是改改型型后后的的航航空空燃燃气轮机。气轮机。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU2、离心泵的工作特性、离心泵的工作特性对对于于电电动动离离心心泵泵机机组组，目目前前原原动动机机普普遍遍采采用用异异步步电电动动机机，转转速速为为常常数数。因因此此H=f(q)，扬扬程程是是流流量量的的单单值值函函数数，一一般般可用二次抛物线方程可用二次抛物线方程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，可可根根据据泵泵特特性性数数据据由由最最小小二二乘乘法法求求得得；m与与流流态态有有关关;q为为单单泵

25、泵排排量量。采采用用上上式式描描述述泵泵特特性性，与与实实测测值值的的最最大大偏偏差差 2%。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU3、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a,b与叶轮直径与叶轮直径D0对应的泵特性方程中对应的泵特性方程中的两个常系数的两个常系数7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU(2)改变泵的转速改变泵的转速n调速后泵的转速，调速后泵的转速，r/minn0调速前泵的转速，调速前泵的转速，r/mina,b与转速与转速n0对应的泵特性方程中的两个对应的泵特性方程中的两个常系数常系数式中：式中：7.2 输

26、油泵站的工作特性NCWUNCWU4、输油泵站的工作特性、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)表示表示输油泵的基本组合方式一般有两种：串联和并联输油泵的基本组合方式一般有两种：串联和并联(1)并联泵站的工作特性并联泵站的工作特性QHcq2q17.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU并联泵站的特点并联泵站的特点：泵泵站站的的流流量量等等于于正正在在运运行行的的输输油油泵泵的的流流量量之之和和，每每台台泵泵的的扬程均等于泵站的扬程。即：扬程均等于泵站的扬程。即：7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU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

27、=a注意注意：泵泵并并联联运运行行时时，在在改改变变运运行行的的泵泵机机组组数数时时，要要防防止止电电机机过载。过载。则：则：7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU例例如如两两台台泵泵并并联联时时，若若一一台台泵泵停停运运，由由特特性性曲曲线线知知，单单泵泵的的排排量量qQ/2，排排量量增加，功率上升，电机有可能过载。增加，功率上升，电机有可能过载。H管路管路单泵单泵并联并联QqQ/27.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU(2)串联泵站的工作特性串联泵站的工作特性QHcq2,H2q1,H17.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU各泵流量相等，各泵流量相等，q=Q设有设有n2台型号相同

28、的泵串联，则：台型号相同的泵串联，则：泵站扬程等于各泵扬程之和：泵站扬程等于各泵扬程之和：特点：特点：7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU(3)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）。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU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为单泵的额定排量为单泵的额定排量显然显然不一定是整

29、数不一定是整数，只能取与之相近的整数，这就是泵机，只能取与之相近的整数，这就是泵机组数的化整问题。组数的化整问题。如如果果管管线线的的发发展展趋趋势势是是输输量量增增加加，则则应应向向大大化化，否否则则向向小小化化。一般情况下要向大化。一般情况下要向大化。由此可见并联泵的台数主要根据输量确定，而泵的级数（扬由此可见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。另外根据规范规定，程）则要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。泵站至少设一台备用泵。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU串联泵串联泵其中：其中：H为管路的许用强度（允

30、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能超超过过管管子子的的许许用用强强度度，是是很很危危险险的的。而而且且向向大大化化后后，泵泵站站数数将将减减少少，开开泵泵方方案案少少，操操作作不不灵灵活活。串串联联泵泵的的额额定定排排量量根根据管线任务输量确定。据管线任务输量确定。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU(4)串、并联组合形式的确定串、并联组合形式的确定从从管管特特性性和和地地形形方方面面考考虑虑，串串联联泵泵更更适适合合于于地地形形平平坦坦

31、的的地地区区和和下下坡坡段段，这这种种情情况况下下管管路路特特性性较较陡陡，所所以以也也可可以以说说串串联联泵泵更更适适合合于于管管路路特特性性较较陡陡的的情情况况。这这一一点点可可以以用用如如图图所所示的特性曲线解释。示的特性曲线解释。从从经经济济方方面面考考虑虑，串串联联效效率率较较高高，比比较较经经济济。我我国国并并联联泵泵的的效效率率一一般般只只有有70%左左右右，而而串串联联泵泵的的效效率率可可达达90%。串串联联泵泵的的特特点点是是：扬扬程程低低、排排量量大大、叶叶轮轮直直径径小小、流流通通面面积积大，故泵损失小，效率高。大，故泵损失小，效率高。7.2 输油泵站的工作特性NCWUN

32、CWU Q1 Q2ABC h1h2并联并联串联串联并联单泵并联单泵串联单泵串联单泵HQ平坦地区或下坡段串联泵与并联泵的比较平坦地区或下坡段串联泵与并联泵的比较7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU如如图图所所示示，正正常常运运行行时时，串串、并并联联泵泵均均需需两两台台泵泵工工作作，工工作作点点为为A，流流量量为为Q1。当当需需将将输输量量降降为为Q2=1/2Q1时时，串串、并并联联泵泵均均只只开开一一台台泵泵即即可可。工工作作点点分分别别为为B、C。串串联联泵泵的的节节流流损损失失为为 ，并并联联泵泵的的节节流流损损失失为为 ，显显然然 ，因此采用串联泵较经济，可适应输量的较大变化。，因

33、此采用串联泵较经济，可适应输量的较大变化。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU并联泵更适合于地形比较陡、高差比较大的爬坡地区，并联泵更适合于地形比较陡、高差比较大的爬坡地区，此时站间管道较短，管路特性较平，泵所提供的能量主要用此时站间管道较短，管路特性较平，泵所提供的能量主要用于克服很大的位差静压头。于克服很大的位差静压头。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU Q2 Q1ABC h1 h2并联并联串联串联并联单泵并联单泵串联单泵串联单泵HQ上坡段串联泵与并联泵的比较上坡段串联泵与并联泵的比较7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU如如图图所所示示，正正常常运运行行时时两两台台泵泵

34、运运行行，输输量量为为Q1，当当输输量量需需降降为为Q2=1/2Q1时时，并并联联泵泵只只开开一一台台泵泵即即可可，节节流流损损失失为为，而而串串联联泵泵仍仍需需开开两两台台泵泵，节节流流损损失失为为，显显然然。因因此此，对对于于管管路路特特性性较较平平（地地形形较较陡陡）的的情情况况，并并联联泵泵更更能能适适应流量的较大变化。应流量的较大变化。7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU串联泵便于实现自动控制和优化运行。串联泵便于实现自动控制和优化运行。目前国内管线使用的基本上都是并联泵组合形式，而目前国内管线使用的基本上都是并联泵组合形式，而我国大部分管线处于平原地带，高差很小，因而造成节流

35、我国大部分管线处于平原地带，高差很小，因而造成节流损失大，调节困难，不易实现密封输送。因此，东部管线损失大，调节困难，不易实现密封输送。因此，东部管线改造的一个重要任务是并联泵改串联泵，进而改旁接油罐改造的一个重要任务是并联泵改串联泵，进而改旁接油罐流程为密闭流程，实行优化运行。流程为密闭流程，实行优化运行。A、不存在超载问题、不存在超载问题B、调节方便、调节方便C、流程简单、流程简单D、调节方案多、调节方案多7.2 输油泵站的工作特性NCWUNCWU1、管路的压降计算、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：hL为沿程

36、摩阻为沿程摩阻h为局部摩阻为局部摩阻(zj-zQ)为计算高程差为计算高程差7.3输油管道的压能损失输油管道的压能损失7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU2、水力摩阻系数的计算、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：对对于于一一条条给给定定的的长长输输管管道道，L和和D都都是是已已知知的的，输输量量（或或流流速速）也也是是已已知知的的，现现在在的的问问题题就就是是如如何何计计算算水水力力摩摩阻阻系数系数。输油管道7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU根据流体力学理论根据流体力学理论其中：其中：

37、e为管壁的绝对粗糙度，为管壁的绝对粗糙度，D为管道内径。为管道内径。是是Re和和e/D的二元函数，具体的函的二元函数，具体的函数关系视流态而定。数关系视流态而定。在在解解决决工工程程实实际际问问题题时时，为为了了安安全全，一一般般尽尽量量避避开开过过渡渡区区，因因该该区区的的流流态态不不稳稳定定。实实在在无无法法避避开开时时，该该区区的的按按紊紊流流光滑区计算。光滑区计算。流态：分为层流和紊流，中间还存在一个过滤区。流态：分为层流和紊流，中间还存在一个过滤区。7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU(1)流态划分和输油管道的常见流态流态划分和输油管道的常见流态层流：层流：Re2000过渡流：

38、过渡流：2000Re3000紊流光滑区：紊流光滑区：3000ReRe1（简称光滑区）简称光滑区）紊流混合摩擦区：紊流混合摩擦区：Re1ReRe2（简称粗糙区）简称粗糙区）我国我国输油管道工程设计规范输油管道工程设计规范规定的流态划分标准是：规定的流态划分标准是：7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU其中：其中：输油管道中所遇到的流态一般为：输油管道中所遇到的流态一般为：热含蜡原油管道：水力光滑区热含蜡原油管道：水力光滑区小口径小口径轻质成品油管道：混合摩擦区轻质成品油管道：混合摩擦区高粘原油和燃料油管道：层流区高粘原油和燃料油管道：层流区长输管道一般很少工作在粗糙区。长输管道一般很少工作在

39、粗糙区。7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU(2)管壁粗糙度的确定管壁粗糙度的确定管壁粗糙度管壁粗糙度：相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或或2e/D)。绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。紊紊流流各各区区分分界界雷雷诺诺数数Re1、Re2及及水水力力摩摩阻阻系系数数都都与与管管壁壁粗粗糙糙度度有有关关。我我国国输输油油管管道道工工程程设设计计规规范范中中规规定定的的各各种种管管子子的绝对粗糙度如下：的绝对粗糙度如下：无缝钢管：无缝钢管：0.06mm直缝钢管：直缝钢管：0.054mm螺旋焊缝钢管

40、：螺旋焊缝钢管：DN=250350时取时取0.125mmDN400时取时取0.1mm7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU(4)水力摩阻系数的计算水力摩阻系数的计算我国常用的各区水力摩阻系数的计算公式见下表。我国常用的各区水力摩阻系数的计算公式见下表。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=7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU3、流量压降综合计算公式、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代入达西公式代入达西公式、和和把把令令整理得整理得即得到列宾宗

41、公式：即得到列宾宗公式：7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU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不同流态下的不同流态下的A、m、值值7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU4、管路的水力坡降、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：或或单位输量的水力坡降单位输量的水力坡降:水水力力坡坡降降与与管管道道长长度度无无关关，只只随随流流量量、粘粘度度、管管径径和和流流态态不同而不同。不同

42、而不同。Q=1时的水力坡降，即单位流量下，单位管道长度上的摩时的水力坡降，即单位流量下，单位管道长度上的摩阻损失，用阻损失，用f表示表示7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU5、管路工作特性、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）称为管路工作特性。称为管路工作特性。7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWUZHQ层层流流区区过过渡渡区区紊流区紊流区QLJ的工作特性曲线的工作特性曲线7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU6、离心泵

43、与管路的联合工作、离心泵与管路的联合工作泵站与管路的工作点的方法有两种，即图解法和解析法。泵站与管路的工作点的方法有两种，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图解法：图解法：下面重点讨论解析法。下面重点讨论解析法。7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU(1)(1)一个泵站的管道一个泵站的管道 1122由断面由断面1-11-1到到2-22-2列能量方程有：列能量方程有：式中：式中：HS1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7.3 输油管道的压能损

44、失NCWUNCWU即：即：7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU(2)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7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU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

45、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Lj、Zj第第 j站至第站至第 j 1站间的计算长度和计算高差站间的计算长度和计算高差Aj、Bj第第 j 站的站特性方程的系数站的站特性方程的系数式中：式中：7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU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

46、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。7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU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；设全线有设全线有n个泵站，各站特性相同，则输量为：个泵站，各站特性相同，则输量为：式中：式中：LJ为管道计算长度为管道计算长度Z为管道计算高程差为管道计算高程差7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU当各站

47、特性不同时，输量计算公式为：当各站特性不同时，输量计算公式为：Aj、Bj为第为第j座泵站特性方程中的两个系数。座泵站特性方程中的两个系数。7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU各站进、出站压力相互影响各站进、出站压力相互影响首站：首站：第二站：第二站：由站间能量平衡方程由站间能量平衡方程:7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU第第 j站：站：式中：式中：Lj-1为第为第 j-1站到第站到第j 站的管道长度，站的管道长度，Zj-1为第为第j站与第站与第 j-1站的高程差站的高程差7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU7、翻越点和计算长度、翻越点和计算长度 HHfFLf7.3 输油管道

48、的压能损失NCWUNCWU(1)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，且在所有高点中该高点所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。需的压头最大，那么此高点就称为翻越点。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。7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU由此可给出翻越点的另一个定义：由此可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

49、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高高点点的的富富裕裕能能量量最最大大，则则该该高点叫做翻越点。高点叫做翻越点。(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。图解法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首先与某高点F相切，则相切，则F点即为翻越点。点即为翻越点。7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWU解解析析法法在

50、在线线路路上上选选若若干干个个高高点点进进行行计计算算，一一般般选选最最高高点点及及最最高高点点之后的高点进行计算。计算方法有两种：之后的高点进行计算。计算方法有两种：A、计计算算从从起起点点到到高高点点j 所所需需的的总总压压头头Hj,并并与与从从起起点点到到终终点点所所需需的的总总压压头头H比比较较，如如果果有有若若干干个个高高点点的的Hj 都都大大于于H，则则Hj 最最大大者者为为翻翻越越点点。若若所所有有的的Hj 都都小小于于H，则不存在翻越点。则不存在翻越点。式中：式中：Lj、Zj 分别为高点分别为高点 j的里程和高程。的里程和高程。7.3 输油管道的压能损失NCWUNCWUB、计算