输油管道设计与管理知识

1第一章1、原油及成品油的运输有公路、铁路、水运和管道输送这四种方式。2、管道运输的特点：①运输量大；②管道大部分埋设于地下，占地少，受地形地物的限制少，可以缩短运输距离；③密闭安全，能够长期连续稳定运行；④便于管理，易于实现远程集中监控；⑤能耗少，运费低；⑥适于大量、单向、定点运输石油等流体货物。3、输油管道一般按按输送距离和经营方式分为两类：一类属于企业内部（短输管道）；另一类是长距离输油管道。4、输油管道按所书油品的种类可分为原油管道与成品油管道两种。原油管道是将油品生产的原油输送至炼厂、港口或铁路转运站，具有管径大、输量大、运输距离长、分输点少的特点。成品油管道从炼厂将各种油品送至油库或转运站，具有输送品种多、批量多、分输点多的特点，多采用顺序输送。5、长距离输油管有输油站和线路两大部分及辅助系统设施组成。6、首站：输油管起点有起点输油站，也称首站，主要组成部分是油罐区、输油泵房和油品计量装置；它的任务是收集原油或石油产品，经计量后向下一站输送。末站：输油管的终点，有较多的油罐和准确的计量系统；任务：接受来油和向用油单位供油。7、长距离输油管道上每隔一定距离设有截断阀（作用：一旦发生事故可以及时截断管道内流体，限制油品大量泄漏，防止事故扩大和便于抢修），输油管道截断阀的间距一般不超过32km。8、长输管道的发展趋势有以下特点：①建设高压力、大口径的大型输油管道，管道建设向极低、海洋延伸；②采用高强度、高韧性、可焊性良好的管材；③高度自动化；④不断采用新技术；⑤应用现代安全管理体系和安全技术，持续改进管道系统的安全；⑥重视管道建设的前期工作。9、大型长距离输油管道建设要认真遵守以下程序：(1)根据资源条件和国民经济长期规划、地区规划、行业规划的要求，对拟建的输油管道进行可行性研究，并在可行性研究的基础上编制和审定设计任务书。(2)根据批准的设计任务书，按初步设计(或扩大初步设计)、施工图两个阶段进行设计。初步设计必须有概算，施工图设计必须有预算。(3)工程完毕，必须进行竣工验收，做出竣工报告(包括竣工图)和竣工决算。10、选择合理的线路要遵循的原则：（1）线路选择应满足输油管道施工、安全、维护和管理的要求，进行多方案调查，通过综合分析和技术经济比较，确定最佳线路走向。（2）通过山谷、公路、铁路、江河、湖泊、沼泽地的大型穿（跨）越工程应尽可能少。（3）尽可能避开滑坡、崩塌、沉陷、泥石流等不良地质条件地段，避开地震区、其他矿藏开采区。（4）线路不得通过军事禁区、重点文物保护区、自然保护区、城市水源地及机场、火车站、海港码头等区域。（5）线路与铁路干线、城镇、工矿企业等建筑物应保持一定的距离，与输电线、通信电缆应保持一定的距离。（6）为便于施工、物质供应、动力供应和投产后管道的维修与巡线等，管道应尽可能靠近和利用现有公路和电网。（7）综合考虑通过地区的规划和开发需要，考虑与相关工程和后续工程的关系，注重管道建设项目于沿线和下游地区经济发展相结合。11、输油站址选择原则：（1）应满足管道工程路线的走向和路由的需要，满足工艺设计的要求。（2）应符合国家现行的有关安全防火、环境保护、劳动卫生等法律、法规要求。（3）站场应选在地势平坦、开阔的地方，应避开不良的水文、地质条件。（4）应选在交通、供电、供水、排水和职工生活较方便的地方。12、勘察中收集的资料内容：①地理、气象及水文地质方面；②经济建设方面。13、勘察一般按踏勘，初步设计勘察与施工图勘察三个阶段进行。踏勘是在正式设计任务书下达之前进行的，是为进行可行性研究或编制方案设计提供资料。初步设计勘察是在设计任务书下达以后，初步设计开始之前，根据可行性研究报告及踏勘报告选择的线路方案，加深勘察，为技术经济比较确定最优线路方案提供资料。施工图阶段勘察又称定测，它是在初步设计批准后，施工图设计前进行。14、设计工作包括编制设计文件、配合施工和参加验收、进行总结的全过程。15、根据批准的设计任务书，按初步设计和施工图设计两个阶段设计。16、大型输油管道的设计一般分为三个阶段：①可行性研究；②初步设计；③施工图设计。17、输油管道工程项目可行性研究报告一般应包括以下主要内容：(1)总论、工程概况、依据与原则。(2)2论述建设该输油管道的必要性，并与其它运输方式比较。(3)油源、油品去向的近期、远期规划。(4)线路情况，包括走向、线路长度、大型穿(跨)越方案、沿线地形、地质概况等。(5)输油工艺方案，包括输送工艺、输量、管径、管材规格、输送温度、输送压力、输油站数、主要设备等。(6)自动控制、通信、供水、供电、热工、机修等设施的论述，管理机构及人员编制等说明。(7)环境保护与劳动保护。(8)经济分析(财务评价、国民经济评价、结论与建议)。最后确定推荐方案。除以上内容外，还应附上工艺流程图和概算表。18、设计任务书一般包括以下主要内容：(1)工程项目的依据。(2)管道的起、终点，主要走向及中间进、出油点。(3)所输油品品种、年输量(近期与远期)。(4)对输油管道技术水平及某些技术指标的要求。(5)建设进度与投资估算。(6)各设计阶段的期限。19、输油管道初步设计通常包括以下文字材料与图纸：(1)概述，包括设计依据，设计指导思想、原则与特点，工程概况与主要技术经济指标，基础资料与数据。(2)工艺部分，包括输送工艺，水力、热力及强度计算，管材规格，泵站数及站址，首、末站储油罐容量及数量。(3)线路，包括线路走向及沿线状况，线路工程及穿(跨)越工程，管道防腐与保温。(4)泵站及加热站，包括首、末站及中间站工艺流程，泵机组和加热炉的型号、规格，供电与配电，仪表及自动控制，其它辅助设施，总图与主要建筑物。(5)通信，包括通信方式、通信组织、主要设备。(6)环境保护，包括对环境的影响及环保措施。(7)管理，包括组织机构、人员编制。(8)设备与材料清单。(9)总概算。第二章1、工艺设计包括工艺设计及技术经济比较两部分。2、等温输油管道：输送轻质成品油或低凝点原油的长输管道，沿线不需要加热，油品从首站进入管道，输经一定距离后，管内油温就会等于管道埋深处的地温。所谓等温输油管道，即指那些在输送过程中油温保持不变的管道。这意味着：油温=地温=常数。油流与管壁、管壁与环境之间没有热交换。3、改变泵特性的方法：1）切削叶轮（改变叶轮直径）式中：D0、D—变化前后的叶轮直径，mm；a,b—与叶轮直径D0对应的泵特性方程中的两个常系数2）改变泵的转速式中：n－调速后泵的转速，r/min；n0－调速前泵的转速，r/min；a,b－与转速n0对应的泵特性方程中的两个常系数4、泵样本上给出的离心泵特性是输送20℃清水的特性。与输送清水时的额定工况相比，输送粘液时泵的扬程和排量都要减小，泵的效率要降低，泵的轴功率将增大。5、进口负压对离心泵特性的影响：4、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，每台泵的扬程均等于泵站的扬程。即：设有n1台型号相同的泵并联，即则：A=a5、并联泵站的特点：①各泵流量相等，q=Q②泵站扬程等于各泵扬程之和：设有n2台型号相同的泵串联，则：6、摩阻损失包括两部分，即沿程摩阻和局部摩阻沿程摩阻—达西公式：局部摩阻：(：管件或阀门的局部阻力系数)列宾宗公式：mmqDDbDDaH2020mmqnnbnnaH2020qQmmcbqaBQAH221/nQqmmmcQnbanQbaH22121bnBm211icHHmcbQnanHnH2222bnBanA22，gVDLhL22gVh22LDQvhmmmL5237、流态，分为层流(m=1,β=4.15)和紊流[包括水力光滑区（m=0.25,β=0.0246）、混合摩擦区、粗糙区]。8、管道的工作特性：系指管径、管长一定的某管道，输送性质一定的某种油品时，管道压降H随流量Q变化的关系。其数学关系式为：9、管道的水力坡降定义：管道单位长度上的摩阻损失称为水力坡降。用i表示：或10、⑴旁接油罐输油方式（也叫开式流程）：由上一站来的输油干管与下一站的吸入管道相连，同时在吸入管路上并联着与大气相通的旁接管道。用油罐调节两站间排量的差额，多进少出。①优点：水击危害小，对自动化水平要求不高。②缺点：油气损耗严重；流程和设备复杂，固定资产投资大；全线难以在最优工况下运行，能量浪费大。⑵密闭输油方式（也叫泵到泵流程）：“密闭输送”方式输油时，上站来的输油干管直接与下站泵机组的吸入管相连，正常工作时，没有其调节作用的油罐，各站泵机组直接串联工作，又可称为“从泵到泵”方式。①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。②缺点：要求自动化水平高，要有可靠的自动保护系统。11、设全线有n个泵站，各站特性相同，则输量为：12、等温输油管道的工艺计算设计参数：①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：③油品粘度：④计算流量：设计时年输油时间按350天（8400小时）计算。⑤管道纵断面图：在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图形称为管道纵断面图。13、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。等温输油管道的水力坡降线是斜率为i的直线。14、翻越点：如果使一定输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。另一个定义：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。15、动水压力：指油流沿管道流动过程中各点的剩余压力。在纵断面图上，是管道纵断面线与水力坡降线之间的垂直距离。静水压力：指油流停止流动后，由地形高差引起的静液柱压力。16、工艺设计计算的基本步骤：①根据经济流速或经济输量的范围，初选3~4种相邻的管径，以下按3~4种方案分别计算；②选择泵机组型号及组合方式；③由泵站工作压力确定管材及管壁壁厚、管内径；④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；⑤计算全线所需压头，确定泵站数；⑥根据技术经济指标计算基建投资及输油成本等费用；⑦综合比较差额净现值和差额内部收益率等指标，并考虑管道的可能发展情况，选出最佳方案；⑧按所选方案的管径、泵机组型号及组合、泵站数等，计算工作点参数：流量、泵站扬程、水力坡降；⑨在纵断面图上布置泵站；⑩泵站及管道系统各种工况的校核和调整。17、长输管道经济流速的变化范围，一般为1.0~2.0m/s我国目前对DN300~700mm的含蜡原油管道，设计时一般取流速v=1.5～2.0m/s，液化石油气管道可取0.8~1.4m/s。18、按照制管方法不同，钢管可分为无缝钢管和有缝钢管。有缝钢管又可分为直缝管和螺旋焊缝管。第三章1、与等温管相比，热油管道的特点是：①沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。②热能损失和压能损失互相联系，且热能损失起主导作用。③沿程油温不同，油流粘度不同，沿程水力坡降不是常数，i≠const。一个加热站间，距加热站越远，油温越低，粘度越大，水力坡降越大。ZhDLQHmmm52gVDi212mmmDQi52mjcsfLnBnhZHnAQ21)20(20tt)(00ttute42、加热输送管道的沿程温降曲线的特点：由图可知：①温降曲线为一指数曲线，渐近线为T=T0②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。因此当出站温度提高时，下一站的进站油温TZ不会按比例提高。如果TR提高10℃，进站油温TZ一般只升高2～3℃。因此为了减少热损失，出站油温不宜过高。3、⑴加热站出站油温的选择：考虑到原油中难免含水，加热温度一般不超过100℃。