《输油管道设计与管理》Word文档格式.docx

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5、原油管道勘察工作一般按踏堪、初步勘察与详细勘察三个阶段进行。

6、在纵断面图上，其横坐标表示管道的实际长度，纵坐标为线路的海拔高程。

9、管路特性曲线反映了当管长L，管内径D和粘度μ一定，Q与Hz的关系。

10、若管路的管径D增加，特性曲线变得较为平缓，并且下移；

管长、粘度增加，特性曲线变陡，并且上升。

11、线路上有没有翻越点，除了与地形起伏有关，还取决于水力坡降的大小，水力坡降愈小，愈易出现翻越点。

12、泵站总的特性曲线都是站内各泵的特性曲线叠加起来的，方法是：

并联时，把相同扬程下的流量相加；

串联时，把相同流量下的扬程相加。

14、加热站加热原油所用设备有加热炉和换热器两类。

15、泵站-管道系统的工作点是指在压力供需平衡条件下，管道流量与泵站进、出站压力等参数之间的关系。

16、有多个泵站的长输管道，中间站C停运后的工况变化具体情况是：

在C以前各站的进出站压力均上升，在C以后各站的进出站压力均下降，且距C站愈远，变化幅度愈小。

17、在长输管道中C点漏油后，漏油前的泵站的进出站压力都下降，漏点后面各站的进出站压力也都下降，且距漏点愈近的站，压力下降幅度愈大。

18、热油管道中，对温降影响较大的两个参数是总传热系数K和流量G，K值增大，温降将加快，随着流量减小，温降将加快。

20、顺序输送时，循环周期越长，产生的混油量越少，所需要的油罐容量越大。

21、热油管道中，在m=0.25的紊流情况下，可能出现不稳定区的条件是μ（TR-T0）＞20；

在层流情况下，可能出现不稳定区的条件是μ（TR-T0）＞3。

22、由于粘度对摩阻的影响，当Lc/C＞L/N时，由最大粘度确定允许最小进站压头；

由最小粘度确定允许最大进站压头。

三、证明题及分析

2、设某管线长为L，有N座泵站，输量为Q（提高输量后为Q1）。

提高管路输送能力的方法通常有倍增泵站、铺设副管和变径管，如果要求提高的输送能力大于

倍，则可以采用既倍增泵站又铺设副管的综合方法，试证明此时所需要的副管长度为

。

（其中：

，

）。

证明：

倍增泵站并铺副管前的能量平衡式为：

（1）

倍增泵站并铺副管后的能量平衡式为：

（2）

联立解

（1）和

（2）得

3、某等温输油管道，地形平坦沿线高程均相等，三个泵站等间距布置，每站二台相同型号的离心泵并联工作，输量为Q；

现由于油田来油量减少，输量降为Q/2，问可对运行的泵组合及泵站出口阀进行哪些调节？

哪种方案最好？

说明理由（已知管线流态均为水力光滑区，忽约

解：

设：

管线长为L，输量为Q时各泵站的扬程均为hc，输量为Q/2时各泵站的扬程均为hc1，

输量为Q时的能量平衡方程为：

①

输量为Q/2时的能量平衡方程为：

②

比较①和②可得：

所以，按题意可知只需一个泵站的一台泵即可完成Q/2的输量。

当然，还可采取把泵站出口关小节流、调节泵机组速度、换用离心泵的叶轮直径等措施。

但以全线能耗费用最低为基本原则考虑，前者为最优。

4、在管道建设中，常为某种目的而铺设副管或变径管来降低摩阻，在流态相同（如水力光滑区）的情况下，试分析降低相同水力摩阻时，采用铺设副管还是变径管在经济上更为合理？

（设铺设副管与变径管的长度均为Lf；

副管的管径与干线管径相同，即d=df；

变径管直径为d0）

因为在水力光滑区，且d=df，ιf=ωι=ι/21.75=0.298ι

据题意有ι0=0.298ι，即Ω=（d/d0）4.75=0.298，解得d0=1.29d

钢材耗量分别为：

副管为2πdδLfρ

变径管为1.29πdδLfρ

可见铺设变径管可节约钢材35.5%，所以铺设变径管比铺设副管在经济上更为合理。

四、计算题

1、某埋地原油管道等温输送管线，任务输量2500×

104t/a，管内径D=0.703m;

年平均地温T0=19℃（µ

19=82.2×

10-6m2/s

）；

油温20℃时的密度为874Kg/m3；

钢管绝对粗糙度e取0.1mm；

全线长176Km。

求全线的沿程摩阻损失hl。

（1）、计算输送温度下的流量

油品19℃时的密度为：

Kg/m3℃

Kg/m3℃

体积流量:

m3/s

（2）、计算雷诺数

故流态为水力光滑区，即m=0.25

（3）、用列宾宗公式计算沿程摩阻

3、某管线

，站间距

，总传热系数K=1.8W/m2.℃,输量G=98Kg/S,出站温度65℃，沿线地温T0=3℃，所输油品物性为

（粘温系数），按平均温度计算法求热油管路的站间摩阻。

（按水力光滑区计算

（1）计算平均温度

（2）由平均温度计算平均粘度

由粘温指数公式：

得

（3）求站间摩阻

五、问答题

1、输油站的主要作业区由哪几部分组成？

简述输油站的主要功能（或操作）。

主要作业区包括：

输油泵房；

阀组间；

清管器收发装置；

计量间；

油罐区；

加热系统；

站控室；

油品预处理设施。

输油站的主要功能（或操作）包括：

来油与计量；

正输；

反输；

越站输送（包括全越站、压力越站、热力越站）；

收发清管器；

站内循环或倒罐；

停输再启动。

2、简述顺序输送管道有哪几个特点？

顺序输送时会产生混油；

混油需要采用合理的工艺进行处理和销售；

批量和最优循环次数；

首末站批量油品的储存；

管道的水力特性不稳定。

3、简述管道输送的特点？

管道输送的优点：

运费低，能耗少；

运输量大、劳动生产率高；

建设投资低，占地面积少；

受外界影响小，安全性高。

管道输送的缺点：

管道输送量的经济范围小、极限范围小；

起输量高。

4、热油管道的泵站布置与等温管道相比有何特点？

①加热站间管道的水力坡降线是一条斜率不断增大的曲线。

可根据各段油温对应的摩阻值在纵断面图上按比例画出，连成曲线。

②在加热站处，由于进、出站油温突变，水力坡降线的斜率也会突变，而在加热站之间，水力坡降线斜率连续变化。

5、热油管道在中等流量区时，为什么随流量减小，摩阻反而增大？

进入不稳定区的条件是什么？

在中等流量区，一方面随着流速的增大而使摩阻增加，另一方面随着流量的增加，终点油温TZ显著上升，对于µ

或B值较大的含蜡原油和重油，当油温较低时，粘度随温度的变化是较剧烈的。

因此T的上升会使油流的粘度显著下降，而使摩阻减小。

加之层流时粘度对摩阻的影响较大，故可能出现随流量减小，摩阻反而增大的现象。

进入不稳定区的条件是：

在m=0.25的紊流情况下,

;

在层流情况下,

6、简述顺序输送时，影响混油的因素有哪些？

答：

管内流动状态、管径、混油界面所经过的管道长度（或时间）；

此外还有输送次序、首站初始混油量、中间泵站、停输等对混油量均有影响。

7、两种油品在管内交替时，产生混油的主要原因是什么？

一是管道横截面沿径向流速分布不均匀使后行油品呈楔形进入前行的油品中；

二是管内流体沿管道径向、轴向造成的紊流扩散作用；

三是两种油品的密度差而引起的混油。

8、影响混油量多少的因素有哪些?

影响混油量的因素有管内流动状态、管径、混油界面所经过的管道长度、输送次序、首站初始混油量、中间泵站、停输对混油量的影响。

9、简述怎样用图解法判断翻越点？

在接近末端的纵断面的上方，按其纵横坐标的比例作一水力坡降线，将此线向下平移，直到与纵断面线相切为止。

如水力坡降线在与终点相交之前，不与管道纵断面线上的任一点相切，即不存

在翻越点，如水力坡降线在与终点相交之前，与管道纵断面线相切，第一个切点就是翻越点。

10、为什么外伴随加热可以避免石蜡沉积？

（1）分子扩散方向从管壁向中心扩散；

（2）剪切弥散被热运动削弱

六、判断题

1、一般情况下，紊流时，扩散混油是主要的；

层流时，流速分布不均而形成楔形油头造成的混油是主要的。

因此，对于长距离顺序输送管道，一般都在紊流区工作，主要是扩散混油。

（√）

2、有一条顺序管道，设计输送n种油品，在一个循环内，形成混油段的数量m为：

m=n-1。

（×

）

3、对于大直径的热含蜡油管道，加热站间常见流态变化顺序为：

从加热站出口处的牛顿紊流→牛顿层流→非牛顿紊流→非牛顿层流。

4、热油管道中，在m=0.25的紊流情况下，可能出现不稳定区的条件是μ（TR-T0）＞3；

在层流情况下，可能出现不稳定区的条件是μ（TR-T0）＞20。

5、泵的扬程和泵的排出压力均等于泵的出口压力。

6、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点的富裕量最大，则该高点就是翻越点。

7、热油管道的运行方式是导致是否出现不稳定工作区的首要条件，当流态为层流时，维持进站温度TZ一定运行时，易出现不稳定工作区。

8、我们知道只要铺设副管总有减阻效果，并且随雷诺数的升高，铺副管和变径管的减阻效果增强。

9、管道某点堵塞后由于流量减小，因此堵点前后的压力均下降。

10、在管道运行中反算总传热系数K时，若发现K减小，如果此时输量Q降低，摩阻Hl增大,则说明管壁结蜡可能较严重，应采取清蜡措施。

第11题

为了运行安全和检修需要，一般泵站均设备用泵，加热站均设备用加热炉。

错

第12题

顺序输送工艺主要用于输送性质相差很大的成品油和性质相近的原油。

第13题

管线纵断面图是表示沿线地形情况的图形，图上的曲折线表示管线的实长，纵座标表示线路的海拔高程。

错

第14题

对于一条输油管线来说，翻越点是否存在，只取决于地形，而与管线的输量无关。

第15题

热油管线是否存在不稳定区，只取决于热力条件。

第16题

对于以“从泵到泵”方式工作的输油系统来说，翻越点只可能有一个，且一定是管线上的最高点。

第17题

起始接触面是两种油品刚开始接触时的截面，该面始终位于管线的起点位置。

第18题

管道终点储存Ａ油的油罐内允许混入多少Ｂ油量，仅仅取决于两种油品的性质，而与其他因素无关。

第19题

在设计热油管线时，如果不考虑摩擦升温和原油析蜡的影响，设计方案将偏于安全（假设运行中不存在管壁结蜡问题）。

对

第20题

管道内壁结蜡会引起管道压降增大、散热损失减小。

七、多项选择题

1、评价含蜡原油流变特性的主要指标有：

（ABD）

A粘度，B凝点，C含蜡量，D静屈服值。

2、含蜡原油管道中的蜡沉积机理主要包括：

（BCD）

A蜡晶吸附，B分子扩散，C布朗运动，D剪切弥散。

3、输油管道的勘察工作是设计工作的基础，勘察一般按以下哪几个阶段进行：

（ACD）

A踏勘，B选线勘察，C初步设计勘察，D施工图勘察。

4、改变泵特性的方法主要有：

（ABC）

A切削叶轮，B改变泵的转速，C进口负压调节，D调节泵的出口压力。

5、影响热油管道结蜡量的主要因数有：

（ABCD）

A油温和管壁温差，B油流速度，C原油的组成，D管壁材质。

6、影响热油管道温降的因素包括：

A土壤温度场，B土壤湿度，C大气温度，D管道运行参数。

7、铺设副管的目的主要是为了：

A增大散热面积，B降低摩阻，C增大泵站布置范围，D增加输量。

8、影响管道特性曲线起点高低的因素是：

（C）

A流量，B管径，C地形高差，D油流粘度。

9、影响管道特性曲线陡缓的因素是：

A流量，B不同管径，C地形高差，D油流粘度。

10、热油管道的运行启动方法有：

A冷管直接启动，B预热启动，C加稀释剂启动，D加降凝剂启动。

管输工艺复习题

1、长输管道由哪两部分组成？

P2

答：

输油站和线路

2、长输管道分为哪两类？

原油管道和成品油管道

3、长距离输油管道的设计阶段一般分为哪三个阶段？

P13

可行性研究、初步设计、施工图设计三个阶段

4、热含蜡原油管道、大直径轻质成品油管道，小直径轻质成品油管道，高粘原油和燃料油管道分别处于哪个流态？

热含蜡原油管道、大直径轻质成品油管道：

水力光滑区。

小直径轻质成品油管道：

混合摩擦区。

高粘原油和燃料油管道：

层流区

5、旁接油罐输油方式的工作特点有哪些？

P42

（1）各泵站的排量在短时间内可能不相等；

（2）各泵站的进出口压力在短时间内相互没有直接影响。

课件：

●每个泵站与其相应的站间管路各自构成独立的水力系统;

●上下游站输量可以不等（由旁接罐调节）；

●各站的进出站压力没有直接联系；

●站间输量的求法与一个泵站的管道相同：

6、密闭输油方式的工作特点有哪些？

P43

（1）各站的输油量必然相等；

（2）各站的进、出站压力相互直接影响。

●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；

7、管道纵断面图的横坐标和纵坐标分别表示什么？

P46

横坐标表示管道的实际长度，常用的比例为1:

10000~1:

100000。

纵坐标为线路的海拔高程，常用的比例为1：

500~1：

1000。

8、管道起点与翻越点之间的距离称为管道的计算长度。

不存在翻越点时，管线计算长度等于管线全长。

存在翻越点时，计算长度为起点到翻越点的距离，计算高差为翻越点高程与起点高程之差。

P48

10、当管道某处发生泄漏时，管道运行参数如何变化？

P72

漏油后，漏点后面的各站的进出站压力都下降。

漏油后全线工况变化情况如图2-27所示。

漏油后，漏点前面各站的进出站压力均下降，且距漏点越远的站变化幅度越小。

漏点距首站越远，漏点前面一站的进出站压力变化愈大。

即：

也就是说漏点前面一站的出站压力也下降。

漏点后面各站的进出站压力均下降，且漏点距首站愈近，其后面一站的变化幅度愈大。

总之，管道漏油后，漏点前的流量增大，漏点后流量减小，全线各站进出站压力均下降，且距漏点越近的站进出站压力下降幅度愈大。

漏点距首站愈远，漏点前一站的压力变化愈大，反之漏点后面一站的进出站压力变化愈大。

11、长输管道输量调节的方法主要有？

（1）改变泵站特性：

①改变运行的泵站数②改变运行的泵机组数③改变泵的转速④改变多级泵的级数⑤切削叶轮

（2）改变管路特性：

改变管路特性主要是节流调节。

节流调节是人为地调节泵站出口阀门的开度，增加阀门的阻力来改变管路特性以降低管道的输量

12、长输管道稳定性调节的方法主要有？

①改变泵机组转速②回流调节。

回流就是通过回流管路让泵出口的油流一部分流回入口③节流调节。

节流是人为地造成油流的压能损失，降低节流调节机构后面的压力，它比回流调节节省能量

13、影响等温输油管道水力坡降的主要因素。

主要因素：

流量、粘度、管径

14、热油管不同于等温管的特点。

P76

在于输送过程中存在着两方面的能量损失。

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

15、轴向温降公式的应用？

P81

（看课本）①设计时确定加热站间距（加热站数）②运行中计算沿程温降,特别是计算为保持要求的进站温度TZ所必须的加热站出站温度TR③校核站间允许的最小输量④运行中反算总传热系数K值

16、热油管道摩阻计算方法有哪几种？

P101

有两种。

一种是按平均油温的粘度作计算粘度，按此粘度计算摩阻；

第二种是根据粘温关系式，计入粘度随温度的变化。

（课件：

①平均温度计算法②分段计算法③基于粘温关系的方法）

17、热油管道的设计计算的基本步骤？

P105

热油管道工艺设计过程是首先进行热力计算，得出全线所需加热站数。

按加热站间管道进行水力计算，根据全线所需压头计算所需泵站数。

在线路纵断面图上布置加热站、泵站并进行调整，根据布站结果再核算热力与水力工况。

（1）热力计算①确定热力计算所需要的参数：

TR、TZ、T0、K②按最小设计输量计算加热站间距LR③计算加热站数nR并化整，重新计算加热站间距和出站油温TR④计算加热站热负荷，选加热炉

（2）水力计算①翻越点的确定：

一般用作图法②计算最大输量下各加热站间的摩阻hR③计算全线所需总压头④选择泵型号及其组合方式，计算泵站扬程⑤确定泵站数并化整

（3）确定最优管径方案。

方法与等温管相同，只是能耗费用包括动力费用和热能费用两部分。

（4）站址的确定①按最小设计输量布置热站，最大输量布置泵站，兼顾最大最小输量要求，尽量使热站和泵站合并。

②给出若干输量下的热站和泵站的允许组合。

（5）校核①TR、TZ②Hs、Hd③动静水压力④原动机功率及加热炉热负荷⑤Gmin

18、热泵站上先炉后泵流程的优点？

进泵油温高，泵效率高；

站内油温高，管内结蜡较轻，站内阻力小；

加热炉受压较低，投资小，危险性也小。

在旁接灌流程下，若采用先炉后泵，则进站压力较低，加热炉受上一站的控制。

目前我国有些管道已经将先泵后炉的流程改为先炉后泵流程。

新设计的管线，不论是采用“泵到泵”输送还是采用“旁接灌”输送，都应设计为先炉后泵流程，但进站压力一定要满足加热炉工作压力的需要。

19、间接加热的优缺点？

P329

（看课本329页）课件：

间接加热的优点：

①运行安全可靠②原油在热媒原油换热器中走壳程，压力损失为50～100kPa，与直接加热相比，压力损失可减少1/2以上③热效率高且效率基本上不随热负荷变化，因而对输量和热负荷的适应性强④体积小,重量轻,便于实现加热炉系统的轻型化和预制化。

间接加热的缺点：

①设备多，占地面积大，投资大；

②要求的自控水平和操作水平高；

③热媒为一种低毒有机化合物，当热媒温度高于60℃时，热媒与大气接触发生氧化，所以必须用氮气密封。

20、热油管道投产程序一般包括哪些？

P222

（1）成立投产指挥机构，等；

（2）制定《投产方案》，等；

（3）生产准备；

（4）投产试压；

（5）投产试运；

（6）投产检查；

（7）干线清扫。

（详细看课本222~223页）

①各站单体及整体冷热水试运。

单体试运包括：

⑴油罐试水⑵加热炉和锅炉的烘炉及试烧⑶电机和主泵试运站内整体试运分冷水试运和热水试运，采用站内循环流程

②冲洗清扫站间管路。

③预热管路：

一般采用热水预热。

长距离管道一般采用正反输交替预热，短管道一般采用单向预热。

④通油投产，管线预热达到要求并全面检查合格后便可投油。

21、热油管道的启动方法有？

P214

热油管道启动投产方式有三种：

（1）冷管直接启动；

（2）预热启动；

（3）原油加稀释剂或降凝剂启动。

（详细看课本214页）

①冷管直接启动。

只有当管道距离短，投油时地温高，并能保证大排量输送情况下，才能采用冷管直接启动。

对于长输管道，当地温接近凝固点时，也可采用冷管直接启动

②加稀释剂或降粘剂启动。

在原油中加入化学添加剂或稀油，降凝降粘后直接输入冷管

道，这种方法要受降粘剂或稀油的限制

③预热启动对于大多数输送易凝原油的长输管道，均采用此方法启动。

即在输送原油前先在管道中输送热水，往土壤中蓄入部分热量，建立一定的温度场后再输油。

预热的方法可以是单向预热（即一直从首站往末站输送热水），也可以是正反输交替预热。

对于较长的管道，为了节约水和燃料，并避免排放大量热水污染环境，常采用正反输交替预热

22、投油时应注意的问题？

①尽可能加大输油量，一般应大于预热输水量的一倍。

②在油头前（即油水界面处）连续放入2～3个隔离器（清管器）。

③首站油源和末站转运要衔接，投油后不得中途停输。

④中间站尽可能采用压力越站流程。

必须启泵时要在混油段（含隔离器）过站后再启泵。

⑤混油段进入末站后，要进专门的混油罐，混油罐的容量视情况而不同。

放置隔离器时，可取混油罐容量为管道总容积的5％，未放置隔离器时，混油罐的容量为管道总容积的40％。

混油进罐后，加温脱水，待含水合格后方允许外销。

23、管壁结蜡的机理P228

可以归纳为分子扩散、剪切弥散、布朗扩散和重力沉降四种机理

24、影响管壁结蜡强度的因素P231~233

油温、原油与管壁的温差、流速、原油组成、管壁材质、蜡沉积层与运行时间的关系。

六种因素

①油温的影响②油壁温差的影响③流速的影响（流速对管壁结蜡强度的影响主要表现

为，随着流速的增大，管壁结蜡强度减弱）④原油组成的影响⑤管壁材质的影响

25、防止结蜡和清蜡的措施有哪些？

（1）保持沿线油温均高于析蜡点，可大大减少石蜡沉积。

（2）缩小油壁温差。

可采用保温的方法，既可以减少结蜡又可以降低热损失，但要进行技术经济比较，以确定是否采取保温措施。

（3）保持管内流速在1.5m/s以上，避免在低输量下运行。

（4）采用不吸附蜡的管材或内涂层。

（5）化学防蜡。

可采用表面活性剂作为防蜡剂，阻止蜡分子在已结晶的表面上继续析出。

也可以在原油中加入蜡晶改良剂，使石蜡晶体分散在油流中并保持悬浮，阻碍蜡晶的聚结或沉积。

但目前这种方法还很不经济，因为化学添加剂太贵。

（6）清管器清蜡。

目前最常用的清管器有机械清管器和泡沫塑料清管器。

26、热油管道停输的原因分为哪两类？

P239

停输的原因分为计划检修和事故抢修两类。

27、顺序输送的应用范围

①输送性质相近的成品油。

如汽、煤、柴及各种