输油管道设计与管理.doc

《输油管道设计与管理》综合复习资料
一.填空题
1. 五大运输方式是指铁路、 公路 、航空、__水运___和___管道__运输。
2. 翻越点可采用_图解法_和_解析法_两种方法判别。
3. 串联泵的优点是_不存在超载问题_、_调节方便_、_流程简单_、_调节方案多_。
4. 当长输管道某中间站突然停运时，全线输量_下降_，停运站前各站的进、出站压力均_升高_，停运站后各站的进、出站压力均__下降_。
5. 长输管道输量调节的方法主要有_改变运行的泵站数或泵机组数 、_泵机组调速_、_换用（切削）离心泵的叶轮直径_。
6. 影响等温输油管道水力坡降的主要因素是_流量_、_粘度_、_管径_和_流态_。
7. 热泵站上，根据输油泵与加热炉的相对位置可分为_先炉后泵_流程和_先泵后炉_流程。
8. 影响热油管道水力坡降的主要因素是_油温_、__粘度_、_流量_和_管径_。
9. 减少管内壁结蜡的主要措施有_保持沿线油温均高于析蜡点__、_缩小油壁温差_、_保持管内流速在1.5m/s以上_、_采用不吸附蜡的管材或内涂层_、 化学防蜡 。
10. 管道的运输特点：运量大 、_占地少、 密闭安全 、能耗少。
11. 解决动水压力超压的方法有_增大壁厚_、_设减压站_。
12. 长输管道工况变化的原因分为_正常工况变化、_事故工况变化_。
13. 热油管道摩阻计算的方法有平均油温计算法 、_分段计算法_、__由粘温关系式推导摩阻计算式_。
14. 减少管内壁结蜡的主要措施有_保持沿线油温均高于析蜡点__、_缩小油壁温差_、_保持管内流速在1.5m/s以上_、_采用不吸附蜡的管材或内涂层_、 化学防蜡 。
15. 当管道中间某处发生堵塞时，全线输量_降低_，堵塞点前各站的进出站压力均_升高__，堵塞点后各站的进出站压力均_降低_。
16. 在管道纵断面图上，横坐标代表管道的__实际长度_，纵坐标代表_管道的海拔高度_。
17. 翻越点后不满流的危害是_流速变化时会增大水击压力_、_增大混油_。
18. 选择输油泵机组的原则是_满足输量要求充分利用管路的承压能力_、_泵在高效区工作_、_泵的台数符合规范要求（一般不超过四台）_。
19. 密闭输送工艺的优缺点是__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_、_要求自动化水平高，要有可靠的自动保护系统_。
20. 长输管道稳定性调节的主要方法有_改变泵机组转速_、_回流调节_、_节流调节。
21 当管道某处发生堵塞时，管道输量 降低 ，堵塞点前各站的进出站压力均 升高 ，堵塞点前各站的进出站压力均 升高 。
22. 热泵站上，先炉后泵流程的优点是_进泵油温高，泵效高_、站内油温高，减少管内结蜡，减小站内阻力_、 加热炉承受压力低，危险性小 。
23. 影响热油管道轴向温降的主要因素是_输油量_、__加热温度__、_环境条件_和_管道散热条件_。
24. 影响管内壁石蜡沉积的主要因素是_油温_、_油壁温差_、__流速_、_原油组成_、管壁材质。
25. 当发现热油管道进入不稳定区时，要尽快使其回到稳定区。可采取的措施有_在管线允许和可能的情况下，尽量提高出站油温_、_开启备用泵或未开的泵站，尽快提高输量_、_输入轻质油品（或热水），用轻油（或热水）将重油从管道中置换出来_。
26. 管道运输的优点：运量大 、_占地少、 密闭安全 、能耗少。
27. 长距离输油管道由_输油站__和__线路__两大部分组成。
28、输油管道流态划分的标准是：层流 ，过渡流 ，紊流光滑区 ，混合摩擦区 ，紊流粗糙区 。
29. 输油管道中常见的流态是：稠油和燃料油管道一般为 层流区 ，加热输送的含蜡原油管道一般为 水力光滑区 。
30. 解决静水压力超压的方法有_增加壁厚_、_设减压站_。
31. 旁接油罐输送工艺的缺点是 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 。
32. 长输管道中间某处发生泄漏时，漏点前输量 增大 ，漏点后输量 减小 ，全线各站的进出站压力均 下降 。
33. 长输管道的总压降由三部分组成，即 位能损失 、 沿程摩阻损失 、 局部摩阻损失 。
34. 热油管道摩阻计算的特点是_沿程水力坡降不是常数__、_应按一个加热站间距计算摩阻_。
35. 热油管道的总能耗费用包括 热能损耗 和 压能损耗 。
36. 热油管道当u(TR-T0)＞3时，管路特性曲线上出现不稳定区，该结论的前提条件是_维持出站温度TR不变运行_、_粘温指数u为常数_、_层流（m=1）_。
二.简答题
1. 简述输油管道工况变化原因及运行工况分析方法。
“从泵到泵”运行的等温输油管道，有许多因素可以引起运行工况的变化，可将其分为正常工况变化和事故工况变化。
1、正常工况变化

⑴ 季节变化、油品性质变化引起的全线工况变化，如油品的ρ、ν变化；
⑵ 由于供销的需要，有计划地调整输量、间歇分油或收油导致的工况变化。
2、事故工况变化
⑴ 电力供应中断导致某中间站停运或机泵故障使某台泵机组停运；
⑵ 阀门误开关或管道某处发生堵塞；
⑶ 管道某处发生泄漏。
3、运行工况的分析方法 ：课本P68~72

2. 简述热油管道为什么会存在最优运行温度？
确定加热站的进、出站温度时，需要考虑三方面的因素：
①油品的粘温特性和其它的物理性质；
②管道的停输时间，热胀和温度应力等因素；
③经济比较，取使费用现值最低的进出站温度。
⑴ 加热站出站油温的选择⑵ 加热站进站油温的选择⑶ 周围介质温度 T0 的确定，详细参见课本P80~P81.

3. 简述热油管道节能降耗的主要措施。
加热系统与保温结构的技术经济比较是节能降耗的重要方面。确定热油管道最优设计方案，涉及管径、管材、壁厚、各站的工作压力、加热温度、加热站数、泵站数及各站泵组合等一系列相应的约束条件下的最优组合。
4. 简述热泵站上先泵后炉流程的缺点。
1、进泵油温低，泵效低
2、站内油温低，管内结蜡严重，站内阻力大
3、加热炉承受高压，投资大，危险性大

三.等温输油管道分析题
1、某等温输油管，全线地形平坦。全线共设四座泵站，等间距布置。正常运行时，每站三台同型号的离心泵并联工作，输量为Q。如果管线输量降为2Q/3：
计算全线摩阻损失变为原来的多少倍（已知流态为水力光滑区）？
答：Hf=fLQ2-m,f=βνm/d5-m,
流态为水利光滑区，故m=0.25，
Hf1/Hf2=Q2-m/(2Q/3)2-m=2.03,
故变为原来的2.03倍。
2、某等温输油管道，四个泵站等间距布置，各站高差为0，采用“从泵到泵”方式工作，若第二站因故障停运，
试根据能量平衡原理定性分析管线输量和各站进出站压力的变化趋势；
答：（1）.输量变化：
c 站停运前全线能量平衡方程：

c 站停运后全线能量平衡方程：

两式相减得：

即：<
（2）. c 站前面各站进出站压力的变化
先来讨论c站前面一站即c-1站的情况。为此，从首站进口到 c-1 站进口列能量平衡方程：
c 站停运前：

c 站停运后：

两式相减得：

由上式可知：
即>
（3）.c 站后面各站进出站压力的变化
先来讨论c站后面一站即c+ 1站的情况。为此，从 c+1 站入口到末站入口列能量平衡方程：
c站停运前：

c站停运后：

两式相减得：

即
（4）.将c=2带入以上各式，可知，管线数量Q降低；
进出站压力：首站升高，第三站、第四站降低。

3、某等温输油管道，全线地形平坦。全线共设8座泵站，等间距布置。正常运行时，每站2台同型号的离心泵串联工作，输量为Q。如果管道输量减少1/3，
计算全线摩阻损失变为原来的多少倍（已知管道流态为水力光滑区）？
答：Hf=fLQ2-m,f=βνm/d5-m,
流态为水利光滑区，故m=0.25，
Hf1/Hf2=Q2-m/(2Q/3)2-m=2.03,
故变为原来的2.03倍。

4、某等温输油管道，全线地形平坦。全线共设6座泵站，等间距布置。正常运行时，每站2台同型号的离心泵并联工作，输量为Q。如果管道输量降低50%，
计算全线摩阻损失变为原来的多少倍（已知管道流态为水力光滑区）？
答：Hf=fLQ2-m,f=βνm/d5-m,
流态为水利光滑区，故m=0.25，
Hf1/Hf2=Q2-m/(1Q/2)2-m=3.36,
故变为原来的3.36倍。

四.热油管道计算题
1、一条φ610×7的埋地热油管道，管道全长55km，全线只一座热泵站，维持首站出站油温55℃不变运行，管道年输量为1100万吨（一年按350天计算），原油平均比热C＝2150J/kg℃，油品平均密度ρ＝890kg/m3，油品粘温关系为υ＝19.5×10-6e-0.036(T-65) m2/s，地温T0＝8℃，总传热系数K=1.8W/m2℃，防腐层厚度为4mm，管道流态为水力光滑区，不考虑摩擦升温的影响。
(1) 计算末站的进站油温为多少？
(2) 用平均温度法计算管道的摩阻损失。
答：（1），
，
代入，得TL=45.2℃
（2）水力光滑区，β=0.0246，m=0.25，
，，υ＝19.5×10-6e-0.036(T-65)，代入数据，得i=1411.80
HL=iL=1411.8×55×103=7.7×104KJ
2、一条φ529×7 的埋地热油管线，最长的加热站间距为60km，最短的为53km，管线允许的最低进站油温为33℃，最高出站油温为65℃，原油平均比热2100J/kg℃，管道中心埋深处的自然地温5℃，正常运行时总传热系数为1.9W/m2℃沥青防腐层厚5mm，管线流态为水力光滑区，不考虑摩擦升温的影响。
① 计算该管线的允许最小输量Gmin，
② 设管线年输量为800万吨（一年按350天计算），维持出站油温65℃不变运行，油品平均密度870kg/m3，油品粘温关系为υ＝7.3×10-6e-0.036(T-65) m2/s，试用平均温度法计算站间距为60km的加热站间的摩阻损失。
答：（1），代入数据计算即可。
（2），，υ＝7.3×10-6e-0.036(T-65) m2/s，
HL=iL ，代入数据即可。
3、一条φ508×7的埋地热油管道，年输量为850万吨（一年按350天计算），加热站间距为60km，维持进站油温TZ＝35℃不变运行。站间管道总传热系数1.95w/m2℃（按钢管外径计），管道中心埋深处的自然地温为5℃，计算温度范围内原油平均比热为2100J/kg℃、平均密度为859kg/m3，原油60℃时的运动粘度为17×10-6m2/s，粘温指数为0.036（原油粘度按粘温指数公式计算），摩擦升温忽略不计。
(1)根据进站油温计算该站间的出站油温TR；
(2)用平均温度法计算该站间的摩阻损失（已知流态为水力光滑区）；
(3)计算该站间允许的最小输量（管线允许的最低进站油温为30℃，最高出站油温为65℃）。
答：（1），。
代入数据即得。
（2）水力光滑区，β=0.0246，m=0.25，
，，HL=iL ，代入数据即得。
4、一条φ426×7 的埋地热油管线，最长的加热站间距为58km，管线允许的最低进站油温为35℃，最高出站油温为65℃，原油平均比热2100J/kg℃，地温T0=5℃，正常运行时总传热系数1.9W/m2℃(以钢管外径计)，已知流态为水力光滑区，不考虑摩擦升温的影响。
(1)计算该站间的允许最小输量；
(2)设管线年输量为450万吨（一年按350天计算），维持进站油温35℃不变运行，油品平均密度875kg/m3，油品粘温关系为υ＝10.3×10-6e--0.036(T-65) m2/s，计算该站间的出站油温，并用平均温度法计算该站间的摩阻损失。
答：（1），代入数据计算即可。
（2），。
代入数据即得。
水力光滑区，β=0.0246，m=0.25，
，，HL=iL ，代入数据即得。