《输油管道设计与管理》

《输油管道设计与管理》一、名词解释（本大题╳╳分，每小题╳╳分）1可行性研究：是一种分析、评价各种建设方案和生产经营决策的一种科学方法。2等温输送：管道输送原油过程中，如果不人为地向原油增加热量，提高原油的温度，而是使原油输送过程中基本保持接近管道周围土壤的温度，这种输送方式称为等温输送。4、线路纵断面图：在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图形称为线路纵断面图。5、管路工作特性：是指管长、管内径和粘度等一定时，管路能量损失H与流量Q之间的关系。6、泵站工作特性：是指在转速一定的情况下，泵站提供的扬程H和排量Q之间的相互关系。7、工作点：管路特性曲线与泵站特性曲线的交点，称为工作点。8、水力坡降：管道单位长度上的水力摩阻损失，叫做水力坡降。10、翻越点：在地形起伏变化较大的管道线路上，从线路上某一凸起高点，管道中的原油如果能按设计量自流到达管道的终点，这个凸起高点就是管道的翻越点。11、计算长度：从管道起点到翻越点的线路长度叫做计算长度。12、总传热系数K：指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量。13、析蜡点：蜡晶开始析出的温度，称为析蜡点。14、反常点：牛顿流体转变为非牛顿流体的温度，称为反常点。15、结蜡：是指在管道内壁上逐渐沉积了某一厚度的石蜡、胶质、凝油、砂和其它机械杂质的混合物。19、顺序输送：在一条管道内，按照一定批量和次序，连续地输送不同种类油品的输送方法。20、压力越站：指油流不经过输油泵流程。21、热力越站：指油流不经过加热炉的流程。25．混油长度：混油段所占管道的长度。26．起始接触面：前后两种（或A、B）油品开始接触且垂直于管轴的平面。27、动水压力：油流沿管道流动过程中各点的剩余压力。二、填空题1、由于在层流状态时，两种油品在管道内交替所形成的混油量比紊流时大得多，因而顺序输送管道运行时，一般应控制在紊流状态下运行。2、采用顺序输送时，在层流流态下，管道截面上流速分布的不均匀时造成混油的主要原因。3、石油运输包括水运、公路、铁路、管道等几种方式。4、输油管道由输油站和线路两部分组成。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m212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)1(221mLx。（其中：QQ1，iif）。证明：倍增泵站并铺副管前的能量平衡式为：LfQhHNmmC2)(（1）倍增泵站并铺副管后的能量平衡式为：)1()(221xLfQhHNmmC（2）联立解（1）和（2）得2)1(212xLQLQmm)1(221xLLQQmQQ1)21(12mLx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mts1hHH，，）。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：tm-2mcS1HfLQ)hh(3H+=+－①输量为Q/2时的能量平衡方程为：tm2mc1s1H)2Q(fL)hh(3H+=+－－②比较①和②可得：2973.0)21(hhm2cc1==－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）解：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℃（µ19=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。解：（1）、计算输送温度下的流量油品19℃时的密度为：)20(02019T6757.087401315.0825.1001315.0825.120Kg/m3℃68.87419Kg/m3℃体积流量:9452.0360084001019319GQm3/s(2)、计算雷诺数20826419119DQRe70300101.0703.01010311eDRe703003000eR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mLDQhmmmL1992176000703.0)102.82(9452.00246.075.425.0675.151192193、某管线mmD3250，站间距Km32，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036.0,/103.5,./0.2,/85226320smCKgKJCmKgTR（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))20(,001315.0825.1,25.0,0246.02020tmt。解：（1）计算平均温度CTTTLRPj3.549.483265313231（2）由平均温度计算平均粘度Pj由粘温指数公式：)(PjRTTPjTRe得smeTPjTTRPjR/108.725)(（3）求站间摩阻lh)203.54(203.54CmKg./70426.0001315.0825.132033.54/8.827mKgsmGQ/11838.033.543.54mLDQhRmmPjml20732000325.0)108.7(11838.00246.075.425.0675.15123.54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？CeeTTTTaLRL49)365(3)(3100.29832000325.014.38.100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,20)(0TTR;在层流情况下,3)(0TTR。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？答：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?答：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？答：（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