管道运输设备.

管道运输设备第一节管道运输概述第二节输油管道运输设备第三节输气管道运输设备第四节固体料浆管道运输设备管道运输本章需了解管道运输的历史、现状和发展趋势，管道运输新设备和新技术；理解管道运输的特点及应用的范围；掌握输油管道、天然气管道、固体管道运输设备的组成及工作原理。本章重点：输油管道运输设备及工作原理。本章难点：输油管道运输设备及工作原理。第一节管道运输概述重点：特点、分类（3种）一、管道运输的特点二、我国管道运输的差距三、管道运输的发展趋势一、管道运输的特点管道运输（pipelinetransportation）已有约130余年的历史。作为输送原油和成品油最主要的方式之一，管道运输的发展与能源工业，尤其是石油工业的发展密切相关。现代管道运输起源于19世纪中叶1865年美国宾夕法尼亚的第一条原油管道。一、管道运输的特点我国的管道网建设则始于20世纪50年代末期新疆建成的全长为147km、管径为150mm的克拉玛依－独山子输油管道。20世纪60年代以后，随着我国石油工业的蓬勃发展，大庆、胜利等油田的建设，管道运输得到了较大发展。形成以（大）庆铁（岭）、铁（岭）大（连）、铁（岭）秦（皇岛）、东（营）黄（岛）和鲁（山东临岜）宁（江苏仪征）五大干线为主的全国原油长输管道系统。一、管道运输的特点管道运输是指由钢管、泵站和加压设备等组成的运送气体、液体、固体等的运输方式。管道运输系统一般由管线和管线上的各个站点组成。1．运输量大一条管径为720mm的管道年输原油量约2000万吨，相当于一条铁路的全部运量，一条管径为1220mm的管道年输量可达1亿吨以上，而每100km的操作人员仅为铁路运输的一半，为公路汽车运输的1/9。2．给耗少，运费低。原油管道的单位能耗只相当于铁路的1/12~1/7。据国外资料，管输成本约为铁路输送成本的22％，我国则大致为80％。主要是由于我国管道工程尚属初创，管径小、压力低，优势未能充分发挥。3．占地少，受地形、地貌影响小，运输距离短。由于受地形影响很小，一般不需绕行，长度较铁路、公路均短，投资与施工周期是铁路的一半以下，占地只有铁路的1/9。4．易于实现全面自动化管理。5．安全密闭，受环境条件影响小。由于深埋地下、密闭输送，能够长期连续稳定运行，不受气候和其他交通事故的影响，无噪声，对环境污染少。6.不产生废渣废液，环境保性能好。管道运输不足之处:灵活性较差，只适用于定点、量大的流体单向运输；经济输量范围小，直径1020mm的管道最佳输量为4200万t，增加或减少输量均会造成成本增加；管道输送量的极限受泵的能力、加压站间距、管子强度及直径等限制，临时增减输量较为困难，且不能停输、反输；而且，管道运输起输量高，导致油田开发初期产量低而难于采用管道输送。二、我国管道运输的差距1．在管道所用管材与制管工艺方面我国采用16号锰钢，制管工艺不够完善，管子承压较低，导致泵站间距短，耗钢量大。2．在输油工艺方面我国原油多为高凝固点、高含蜡、高粘度的原油，需要采用加热炉直接输送。国外部分管道采用换热器间接加热、利用高速流动的摩擦热输送或经热处理后常温输送的技术可大大降低技术难度与输送成本。3．在机、泵、阀门等方面国外发展方向为单级、大排量、中扬程、高效率离心泵，电机、阀门的调节性、可靠性均优于我国目前水平。4．在自动化技术方面国外采用全线集中控制设计较先进的自动化技术，我国虽也在研究自动程序控制，但离自动化还较远。5．在防腐技术方面国外普遍采用阴极保护与管道涂层相结合的技术，我国仍以沥青玻璃布涂层为主。6．在管道施工技术方面我国在机械化水平、绝缘质量、焊接工艺、质量检测方面仍存在较大差距。三、管道运输的基本设施及其分类㈠、管道运输的基本设施管道运输系统的基本设施包括管道线路设施、管道站库设施和管道附属设施。管道线路设施是管道运输的主体，主要有石油管道和天然气管道。由于管道运输的过程是连续进行的，因此管道两端必须建造足够容纳其所承载货物的储存库。㈡、管道站库设施的分类1．站点一般分为首站、中间站和末站三种。⑴首站首站位于管线的首端，其作用一般为汇集货物并将其变成流体然后加压送往中间站。除加压设备外，首站还应具备较强的储存能力和运输中的计量和预处理能力。⑵中间站中间站位于管线上首站和末站之间，长距离运输时中间站不止一个，中间站的作用主要是给管道加压，为管道运输提供能量。对于某些货物还需进行其他处理。例如：运输易凝高粘原油，中间站还必须给原油加热以增加其流动性。⑶末站末站位于管线的末端，其作用是接收管道输送的货物，然后送往使用单位或用其他运输方式转运出去。有些货物在末站还需进行处理，例如：煤浆的脱水、成型。因此，管道的末站应具备较强的储存能力和转运能力以及必要的作业能力。2．泵站布置油品在输油首站加压进入管道后，在流动中要克服摩擦阻力，能量不断减少，长距离输送油品，必须建立中间加压泵站。每个泵站供给油品的最大压力能，受泵的管材性能和强度的限制。输送距离愈长，所需的中间泵站愈多。在地形起伏较大的地区，输油管道的末段通过高峰时，油品自该高点至终点所得的位能可能大于为克服流动时的摩擦阻力所需的能量，这样的高点称为翻越点。油品过翻越点后不仅可以自流，还会因位能有余而使流速加快，从而在管道中出现不满流。不满流不仅浪费能量，还会使冲击压力增大，在顺序输送的管道上，则会导致混油量增大。为避免不满流的危害，防止停输时管内油品的静水压力可能超过管道强度的容许值，在翻越点之后要采取措施增加摩擦阻力，如在管道沿线高差很大的管段上设减压站，并设置分隔静水压力的截断阀等。3．压气站设置货物经由管道从甲地输送到乙地、必须靠压力来推动，压力站就是管道运输动力的来源。一般管道运输压力的来源有气压式、水压式、重力式及最新的超导体磁力式。通常气体的输送动力来源靠压缩机来提供，这类压力站彼此的设置距离一般为80—160km，液体的输送动力来源则是靠泵提供，这类的压力站设置距离为30—160km.。为提高天然气压力或补充天然气沿管道输送所消耗的压力，需要设置压气站。是否需要建设起点压气站，取决于气田压力。当气田压力能满足输气的需要时，可暂不建站。长距离输气管道必须在沿线建设若干个中间压气站。中间压气站的数目主要由输送距离和压缩比决定。站距主要由输气量确定，每个压气站都要消耗一部分天然气作燃料，因此输气量逐站减欠，从而使各站距也有所不同。在确定站距时，应根据通过该站的实际输气量和进出口压力值，还应综合考虑压气站址的地理、水源、电力、交通等条件。四、管道运输的基本设备㈠、运输管道管线一般用钢质的管道焊接而成，能承受较大的压力。根据运输货物的种类和运量的不同，管径、管道压力有大有小。例如：原油管道的管径为273mm一1020mm，成品油管道的管径为59mm一920mm。目前我国管道运行压力都在5MPa以下。运输管道常按所输送的物品不同而分为：原油管道、成品油管道、天然气管道和固体料浆管道。分类：输油管道输气管道固体料浆管道“西气东送”工程五、管道运输的发展趋势目前输气管道运输正朝大口径（1400mm以上）、高压力方向发展，并不断研制采用新材料、新技术、新工艺。国外研究的新技术还包括新的输气工艺。目前国内采用的大部分是有线载波通讯，微波通讯也开始得到应用。水力管道、风动管道、集装胶囊管道和管道旅客运输系统，但应用最广泛的仍主要是液体输油管道及输气管道。第二节输油管道运输设备重点：输油管道的主要设备一、输油管道的组成二、输油管道的主要设备三、管道防腐措施四、液化气管道输送的特殊性一、输油管道的组成1.输油管种类等温输油管热油输油管一、输油管道的组成2.组成：（1）输油站——沿管道干线为输送油品而建立的各种站场。包括：首站、中间站、末站首站：长输管道的起始点，主要任务是集油、输送。中间站：为油流提供能量，即加压泵站和加热站。末站：位于管道的终点，往往是受油单位的油库或转运油库。一、输油管道的组成2.组成：（2）管线管道、沿线阀室、穿越设备、管道防腐保护措施、供电和通讯设施等。1—井场；2—输油站；3—来自油田的输油管；4—首站罐区和泵房；5—全线调度中心；6—清管器发放室；7—首站锅炉房；8—微波通讯塔；9—线路阀室；10—维修人员住所；11—中间输油站；12—穿越铁路；13—穿越河流；14—跨越工程；15—车站；16—炼厂；17—火车装油线桥；18—油轮码头。长距离输油管组成及油的流程二、输油管道的主要设备输油管道的主要设备：1.离心泵与输油泵站2.输油加热炉3.储油罐4.管道系统5.清管设备6.计量及标定装置二、输油管道的主要设备1.离心泵与输油泵站离心泵：是输油站的核心设备，是将机械能变成液体动能的动力装置。一般采用电动机、柴油机或燃气轮机驱动。离心泵和驱动机组成泵机组，通常一个泵站设几个泵机组，根据需要采用串联或并联连接。输油泵站：设于首站和中间站，为油流提供能量。二、输油管道的主要设备2.输油加热炉在输送原油的过程中，为降低能量消耗，防止凝结，减少结腊，通常采用加热炉加热。直接加热炉间接加热炉二、输油管道的主要设备1—燃烧器（火嘴）；2—辐射室；3—对流室；4—烟囱直接加热炉流程图二、输油管道的主要设备3.储油罐（1）作用：储存石油和产品。（2）油罐分类：按建造方式分按建造材料分按结构形式分二、输油管道的主要设备（a）桁架式锥顶油罐（b）悬链式无力矩顶油罐（c）立式圆柱形拱顶钢罐储油罐示意图二、输油管道的主要设备4.管道系统有缝钢管、无缝钢管埋设深度：不小于0.8m二、输油管道的主要设备5.清管设备清理管道结腊，保证管道通常。二、输油管道的主要设备1—前皮碗；2—锅刷；3—刮板；4—后皮碗机械清管器构造示意图二、输油管道的主要设备6.计量及标定装置掌握油品的首发量、库存量、损耗量。在现代化的管道运输系统中，还可以调整运行状态、矫正压力与流量、检查泄露等。三、管道防腐措施化学腐蚀、电化学腐蚀1.采用防腐材料管道2.在管道中加入缓蚀剂3.管壁涂防腐涂层4.阴极保护法（外接电源）四、液化气管道输送的特殊性1．保持液化气管道沿线压力不低于输送温度下的饱和蒸汽压，以避免液化气汽化降低输量。一般要求各中间站进站压力比同温下液化气饱和蒸汽压高5×105MPa以上。2．液化气输送管道温度常低于管道周围土壤，为防止液化气温度升高，管道周围应涂敷绝热保温层。同时，液化气输送时摩擦阻力会降压且使温度升高，故长距离输送时，除设加压泵站外，还应设中间冷却站。四、液化气管道输送的特殊性3．液化气管道投产前，要用压缩空气推动清管球驱除管内试压存水，同时还要用低露点的天然气或氮气为管道置换空气。通常从开始运行到稳定运行需要一个预冷却过程。4．液化气管道停运时，管道温度会在周围热量渗透下升温，使管道压力急剧增大，故应在进出站处设安全阀与空罐相连，使管道压力保持在安全极限以内。第三节输气管道运输设备一、输气管道的组成二、输气管道的主要设备三、增加输气管输气能力一、输气管道的组成我国是世界上最早使用管道输送天然气的国家之一。1600年左右，竹管输气已有很大发展。第一条现代意义的输气管道是1963年在四川建成的、管径426mm、长度55km的巴渝管线。18世纪以前主要是用木竹管道输送，1880年首次出现蒸汽机驱动的压气机，19世纪90年代钢管出现后，管道运输进入工业性发展阶段。到20世纪80年代，全世界的输气管道约近90万km。美国、西欧、加拿大及前苏联国家均建成了规模较大的输气管网甚至跨国输气管道。一、输气管道的组成矿场集气管网干线输气管道(网)城市配气管网相关站、场等一、输气管道的组成天然气输送管道系统示意图二、输气管道的主要设备1.矿场集气任务：从井口开始，经分离、计量、调压、净化和集中，到输入干线前的一系列过程。主要设备：井场、集气管网、集气站、天然气处理厂、外输总站等。二、输气管道的主要设备2.输气站(或压气站)任务：对气体进行调压、计量、净化、加压和冷却，使气体