输油管道设计与管理
输油管道设计与管理3——【输油管道设计与管理】
（三）热油管道的启动方法
1、冷管直接启动 将热油直接输入温度等于管线埋深处自然地温的冷管道， 靠油流降温放热来加热周围土壤。这样，最先进入管道的 油流在输送过程中一直与冷管壁接触，散热量大，当管道 较长时，油温很快降至接近自然地温，远低于凝固点。通 常把这一段称为冷油头。冷油头散失的热量主要用于加热 钢管及部分防腐层。冷油头中，有相当长的一段油流温度 接近或低于凝固点，油头在管内凝结，使输送时的摩阻急 剧升高，以至于会超出泵和管道强度的允许范围。因此只 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。
12
热油管道的启动投产
冷管道的热水预热过程就是周围土壤温度场的建立过程，也就是周围土 壤的蓄热过程，也是土壤热阻不断增大、管道热损失不断减少的过程。 如果按TR、TZ及Q由轴向温降公式推算管路的总传热系数K，将表现为K 值的不断下降。显然按稳定传热公式计算的K值，不能反映不稳定传热 过程中油管的散热特性。但在还未建立正确的算法前，工程上仍沿用上 述K值来分析启动过程，在输量和起点温度恒定的情况下，上述K值能大
ht
21
各层内外侧的温度可由温度分布公式得到
Tx,
y T0
qL
4t
ln
y0 y0
y2 y2
x2 x2
y0
ht2
D 2
2
, qL
KD
Байду номын сангаас
Ty
T0
由下式可求得每层(圆环内)的稳定蓄热量：
n
q tctVi (Tmi T0 ) i 1
22
热油管道的启动投产
式中：q—( ht－R )环形土壤每米稳定蓄热量，kJ/m ρt—土壤的密度，kg/m3 Vi—第i层环状土层的体积，m3 Tm、T0—第i环平均温度、自然地温，℃
输油管道设计与管理
在东北和华在北西地北区地，区先，后克建独成线了、庆克铁乌线线、担铁负了克拉玛依油田的原油外输任务；花 大线、铁秦格线线、担秦负京了线青、海铁油扶田线的、原抚油鞍外线输和任务；马惠宁线、靖咸线担负了长庆油 任了京大线庆，油形 田田成 、的了 辽原规 河油输模 油外任较 田输务大 、任。的 华务东 北；北 油库阿管 田鄯尔网 的线善油， 原担-赛管担 油负汉道负 外了塔塔拉里原木油田的原油外输任务。
H 泵站特性曲线
HA A
管路特性曲线
QA
Q
3、输油泵站的工作特性
输油泵的基本组合方式一般有两种：串联和并联
q1
Q
Hc
q2
例：阿赛线首站工艺流程图
例如两台泵并联时，若一台泵停运，由特性曲线知，单 泵的排量q>Q/2，排量增加，功率上升，电机有可能过载。
H
管路
并联 单泵
Q/2
q
Q
(2) 串联泵站的工作特性
1977年，俄罗斯建成了第二条“友谊”输油管道，口径为1220mm,长为4412km。两条管线的输量约为1 亿吨/年。 1977年，美国建成了世界上第一条伸入北极的横贯阿拉斯加管道,口径为1220mm，全长为1287km。年输 量约为1.2亿m3，不设加热站，流速达3m/s，靠摩擦热保持油温不低于60℃，投资77亿美元。
6、翻越点 如果使一定数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。
F Hf
H
Lf
例：阿赛线2#站至3站翻越点
1700
1600
1500
1400
高 度 （m）
1300
1200
1100
输油管道设计与管理
输油管道设计与管理一、填空：1. 输油管道的工艺计算要妥善解决沿线管内流体的能量供应和能量消耗这对主要矛盾,以达到安全经济输送的目的。
2. 泵机组常采用的两种连接方式有串联和并联。
3. 输油管道设计时年输油时间按350天/8400小时计算.4. 干线漏油后,漏点前面流量变大,漏点后面流量变小.漏点前面各站进站压力下降,出站压力下降;漏点后面各站进站压力下降,出站压力下降.5. 中间加热站的站间距的长短取决于加热站进出站温度和沿线散热情况两个因素.6. 加热输送的能量损失包括热能损失和压能损失.7. 常用的清管器有清管球,机械型清管器和泡沫塑料型清管器等多种类型.8. 热油管道的启动A法冷管直接启动,热水预热启动和加稀释剂或降凝剂启动.9. 管道的水力坡降是指单位长度管道的摩阻损失;对于等温管道,水利坡降线是一条斜直线;对于热油管道,水力坡降线是一条斜率不断增加的曲线.10. 改变管路调节常用的方法有节流调节和回流调节.11. 现在常采用的两种输油方式是旁接油罐输送和从泵到泵输送.12. 埋地管线的温度环境常取值等于埋深处土壤自然温度.13. 长距离输油管由输油站和线路两大部分组成.14. D为计算直径,对于无保温管道,取管道外径;对于保温管道,可取管道外径和保温层外径的平均值(保温层内外径的平均值).15. 泵站的工作特性指的是泵站的扬程和流量的相互关系.16. "从泵到泵"运行的等温输油管道,某中间站停运后输量减少;该中间站前面各站进站压力升高,出站压力升高;该中间站后面进站压力降低,出站压力降低.17. 通常所说的"结蜡"指在管道内壁上逐渐沉积了某一厚度的石蜡凝油胶质砂和其他机械杂质的混合物.18. 对于热油管道的设计,要固定进站温度;当热油管道运行时,要控制出站温度.19. 翻越点后会出现不满流,一般采取的措施为换用小直径管路和在终点或中途沿线设减压站节流.20. 对于埋地热油管道,管道散热的传递过程是由三部分组成的即油流与管壁之间的传热管壁与绝缘层保温层等的导热管壁与土壤的传热.21. 热油管道流量与摩阻损失的关系有三个不同的区域,其中不稳定区域是指II.二、名词解释:1. 泵的工作特性:恒定转速下,泵的扬程与排量(H-Q)的变化关系称为泵的工作特性.另外,泵的工作特性还应包括功率与排量(N-Q)特性和效率与排量（n-Q）特性.2. 泵站的工作特性:泵站的工作特性系数指泵站的排量与扬程之间的相互关系.3. 管道工作特性:是指管径、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.4. 水力坡降:管道的水力坡降就是单位长度管道的摩阻损失.与管道的长度无关,只随流量、粘度、管径和流态的不同而不同.5. 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.6. 管道纵断面图：在直角坐标系上表示管道长度与沿线高程变化的图形称为管道纵截面图.7. 静水压力:指油流停止流动后,由于地形高差产生的静液柱压力;或者指管线停输后,管内液体形成的静液柱压强.8. 动水压力: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高度.9. 计算长度:对于等温输油管道,无翻越点时,指首站到终点之间的距离.有翻越点时,指首站到翻越点之间的距离.10. 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.11. 输油站的工作流程:是指油品在站内的流动过程,是由站内管道,管件,阀门所组成的,并与其他输油设备,包括泵机组,加热炉和油罐相连接的输油管道系统.12. 顺序输送:在一条管道内,按照一定顺序,连续地输送不同种类油品的输送方式.13. 起始接触面的定义及意义:在油管内两种油品刚接触的界面,垂直于管轴以平均流速流动,其意义是在起始接触面处两油品的浓度相同,即KA=KB=0.514. 混油段:是指既含有A油又含有B油的段落,即在混油段内A种油品的浓度由1变化为0,B种油品的浓度由0变化为1.15. 混油量:混油段内含有的油品的容积称为混油量.16. 混油长度:混油段所占的管段长度称为混油长度.17. 混油段两段切割:将混油段切割成两部分,收入两种纯净油品的罐内.18. 混油段三段切割:将能够掺入前两种纯净油品罐内的混油切入两种纯净油品的罐内,其余混油进入混油罐.19. 扩散速度:单位时间内,某一种油品经单位截面积扩散至另一种油品种的数量W=G/Fdt20. 结蜡:实际上是指管路内壁上沉积了某一层某一厚度的石蜡、胶质、凝油、砂和其它机械杂质的混合物.21. 翻越点:定义一:如果一定输量的液体通过线路上的某高点所需的压头大于将液体输送到终点所需的压头,且在所有高点中,该点所需压头最大,则称该交点为翻越点.定义二:如果一定输量的液体从某高点自流到终点还有能量富裕,且在所有高点中,该高点的富裕能量最大,则称该交点为翻越点.22. 结蜡:是指在管道内壁逐渐沉积了某一厚度的石蜡,胶质,凝油,砂和其他机械杂质的混合物.23. 冷油头:将热油输入冷管时,最先进入管道的油流在输送过程中一直和冷管壁接触,散热量大,当管道较长时,油温很快将至接近自然地温,远低于凝固点.通常把这一段称为冷油头.冷油头散失的热量主要用于加热钢管及部分沥青层.冷油头中,有相当长的一段油流温度接近或低于凝固点.油头在管内凝结,使输送时的摩阻急剧升高,以至于会超出泵和管道强度的允许范围.因此只有当管道距离短,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。
输油管道设计与管理期末复习题含答案
《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、水路、航空、__公路_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、有利于管道的优化运行__。
4、当长输管道某中间站突然停运时，全线输量_减小_，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_、_改变运行的泵机组数_、改变泵机组的转数__。
6、影响等温输油管道水力坡降的主要因素是_输量_、_地温_、_管道直径_和_油品粘温特性_。
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_输量_、_进出站油温、_管道直径_和_油品粘度。
9、减少管内壁结蜡的主要措施有_提高油温_、_缩小油壁温差_、化学防蜡_、定期清蜡__。
10、为确保热油管道的运行安全，应严格控制其输量大于_管道允许最小输量_。
11、影响热含蜡原油管线再启动压力的因素有_停输终了管内温度分布_、_原油流变特性_和_原油的屈服裂解特性_。
12、沿程混油的机理是_流速分布不均引起的几何混油_、紊流扩散混油_、_密度差引起的混油。
13、混油段实现两段切割的充要条件是__K At3＞K At2____。
14、降低顺序输送管线沿程混油的措施主要有_设计时使管线工作在紊流区，不用副管，采用简单流程及先进的检测仪表、阀门等_、_运行中避免不满流，采用合理的输送顺序，终点及时切换，油品交替时避免停输等_、_采取隔离措施；采用“从泵到泵”的输送工艺；确定合理的油品循环周期_。
15、管道的运输特点：_运量大，固定资产投资低_、_受外界限制少，可长期稳定连续运行，对环境的污染小、——便于管理，易于实现集中控制，劳动生产率高_、_运价低，耗能少；占地少，受地形限制少；灌输适于大量、单向、定点的运输，不如铁路、公路运输灵活_。
输油管道设计与管理22
水力光滑区: 混合摩擦区: 粗糙区:
e / e 3
0.157 e / e 3
e / e 0.157
输油管道的压能损失
取
e
30D 3 e Re1 e
0.25
λ按紊流光滑区的Blasius公式计算：
0.3164/ Re1
令
0.25 30 D / e 代入边界层厚度计算公式，得 3 Re 1 0.3164 Re 1
其中：
Re1 59.7
8
7
Re2 665 765lg 2e D
输油管道中所遇到的流态一般为： 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
长输管道一般很少工作在粗糙区。
2、管壁粗糙度的确定 管壁粗糙度 ： 相对粗糙度：绝对粗糙度与管内径的比值(e/D或2e/D)。 绝对粗糙度：管内壁面突起高度的统计平均值。 紊流各区分界雷诺数 Re1、Re2及水力摩阻系数都与管壁粗糙 度有关。我国《输油管道工程设计规范》中规定的各种管子 的绝对粗糙度如下： 无缝钢管：0.06mm 直缝钢管：0.054mm
2e / D
则
Re1 59.22 /
8 7
输油管道的压能损失
规范上取 Re1 59.7 / ，这就是Re1的来历。
8 7
取
e / e 0.157
(1.74 2 lg )2
(混摩区与粗糙区的分界相对粗糙度) (粗糙区摩阻系数计算公式)
代入边界层厚度计算公式，得
如某条管道Re=5×105，若取e=0.1mm，则Re1=6.7×105， Re<Re1，为水力光滑区；若取e=0.15mm，则 Re1=4.2×105，Re>Re1，为混合摩擦区。
输油管道设计与管理
输油管道设计与管理
输油管道设计与管理是指对输油管道的设计和管理进行有效的规划、实施和监督，以确保输油过程的安全、高效和经济。
输油管道是石油工业中重要的基础设施，其设计和管理的好坏直接影响到石油运输的效率和安全。
输油管道的设计应符合国家相关标准和规范，考虑到输油的性质、流量、压力、温度等因素，选择适当的管材、管径和管线布置方式。
在设计过程中应特别关注输油管道的强度、稳定性和防腐蚀性能，以确保其在运行过程中不产生泄漏、破裂等安全隐患。
在输油管道的管理方面，应制定相应的管理制度和操作规程，明确各级管理人员的职责和权限。
对于输油管道的巡检、维护和修复工作，应定期开展，及时发现和处理管道的问题。
同时，还应建立监测系统，对输油管道的流量、压力、温度等关键参数进行实时监测，及时对异常情况进行报警和处理。
此外，还应加强对输油管道的安全培训和教育，提高管理人员和操作人员的安全意识和技能。
对于重大事故的应急预案和处置能力也应进行相应的培训和演练。
同时，还应定期对输油管道进行技术评估和安全评估，对现有设施进行优化和改进，以提高其运行效率和安全性。
总之，输油管道的设计与管理是一个复杂而重要的工作，需要综合考虑工程、管理、技术等多个方面的因素。
只有科学规范地进行设计与管理，才能确保输油过程的安全和高效。
输油管道设计与管理知识
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。
输油管道设计与管理
1.【简答】油品采用管道运输的特点：运输量大，固定资产投资小；②受外界限制少，可长期稳定连续运行，对环境的污染小；③便于管理，易于实现集中控制，劳动生产率高④运价低，耗能少。
⑤占地少，受地形限制小。
⑥管道运输适于大量、单向、定点的运输，不如铁路、公路运输灵活。
2.【简答】回答密闭输油方式的优缺点：联合工作时分为旁接油罐输油方式和密闭输油方式（1）优点：①全线密闭，中间站不存在蒸发损耗；②流程简单，固定资产投资小；③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。
3.【简答】热油管道启动的投产的方法和范围（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（2）原油加稀释剂或降凝剂启动。
这种方法可以与预热共同使用，通过原油将凝降粘，缩短预热时间，提高投产的安全性。
（3）预热启动。
用水作为预热介质。
为了节约水和热量，并避免排放大量预热用水污染环境，常采用往返输送热水的方法预热管道。
预热时，出站水温不能过高，否则会引起管道过大的热应力或破坏防腐层。
4.【小题】为什么会有最优循环次数：顺序输送管道的循环次数越少，每一种油品的一次输送量越大，在管道内形成的混油段和混油损失也随之减少。
循环次数越少，就需要在管道的起、终点以及沿线的分油点和进油点建造较大容量的储罐区来平衡生产、消费和输送之间的不平衡，油罐区的建造和经营维修费用就要增加。
因而，确定最优的循环次数应从建造、运营油罐区的费用和混油的贬值损失两方面综合考虑。
实际上，由于成品油管道输送计划受市场需求的制约，所以循环次数和罐容优化是成品油管道设计阶段应进行的工作。
5.【简答】成品油输送管道的输送范围：输送性质相近的成品油，输送性质不同的成品油，成品油输送的特点是种类多、批量小6【简答】“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。
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第二章等温输油管道的工艺计算
第一节 输油泵站的工作特性
第二节 输油管道的压能损失
第三节 等温输油管道的工艺计算
第五节 等温输油管道运行工况分析与调节
主要内容
教学基本要求
【了解】1、了解输油管道用泵机组的类型，2、了解粘度变化对进出站压力的影响，
【掌握】1、掌握输油泵工作特性的表示方法、改变输油泵特性的方法、串联泵站和并联泵站工作特性及站特性的计算方法、串联或并联泵机组数的确定方法。2、掌握管道的压降组成、流态化分和流态判别方法、输油管道中的常见流态、影响水力摩阻系数的因素，3、掌握干管、副管和变径管的水力坡降的计算方法和水力坡降线的画法，4、掌握管路工作特性的表示方法和影响管路工作特性的因素，5、掌握旁接油罐和密闭输送方式的特点和优缺点，6、掌握管道纵断面图的特点和画法，会在管道纵断面图上画水力坡降线，7、掌握翻越点的意义和判别方法以及计算长度确定方法，8、掌握泵站数的确定和泵站布置方法，9、掌握管道动静水压力的校核方法。10、掌握管道工况变化原因及运行工况分析方法，会使用能量平衡方程方程分析各种工况变化，11、掌握发生中间站停运、泄漏和堵塞工况时全线输量和各站进出站压力的变化趋势以及工况变化后水力坡降线的画法，12、掌握管道调节的分类及各种调节方法。
学习建议
掌握管路水力、热力计算的基本概念；掌握等温及热油管道工艺计算的基本方法和步骤；掌握管路和泵站协同工作的工况，会对等温及热油管道的运行工况进行分析和调度；熟悉泵站及加热站的流程，了解管路的调节和保护措施。
各章节主要学习内容及要求
第一章 输油管道概况和勘察设计
主要内容
教学基本要求
【了解】1、了解我国和世界输油管道的发展概况、长输管道的设计阶段及各阶段的内容和任务。
【重点掌握】1、能熟练使用轴向温降公式计算热油管道的温降，轴向温降公式的用途，
第四章 易凝高粘原油输送
第三节 含蜡原油加热输送的特殊问题
主要内容
教学基本要求
【了解】1、了解原油析蜡和管壁结蜡的过程；
【掌握】1、掌握管壁结蜡的机理、影响管壁结蜡的因素，2、原油析蜡和管壁结蜡对轴向温降和摩阻的影响，3、当量管径和当量结蜡厚度的计算方法、防止结蜡和清蜡的措施。
【掌握】1、掌握热油管道工作特性的特点、出现不稳定区的条件、影响热油管道温降的因素，2、掌握热油管道启动过程的特点、热油管道的启动方法以及热油管道的预热计算方法，
第六章 顺序输送
第一节 顺序输送的特点
第二节 顺序输送中的混油
第三节 管道终点混油的接受与销售
主要内容
教学基本要求
【了解】
【掌握】1、掌握顺序输送的应用范围和顺序输送工艺的特点，2、掌握顺序输送的应用范围和顺序输送工艺的特点，3、掌握管道终点混油浓度和混油量的计算方法，4、影响混油量的因素，5、管道终点混油段的切割方法，6、实现两段切割的充要条件、减少混油的措施。
【重点掌握】1、掌握和熟练使用列宾宗公式计算管道的摩阻、熟记层流和紊流光滑区的m和β值，2、熟练掌握泵站与管路联合工作时工作点的求解方法和各站进出站压力的计算方法。
第三章 加热输送管道的工艺计算
第一节 热油管道的温降计算
第二节 热油管道的摩阻计算
第三节 确定和布置加热站、泵站
主要内容
Байду номын сангаас教学基本要求
【了解】1、了解油流过泵温升和节流温升的计算方法，
编者：安家荣
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第五章 热油管道的运行管理
第一节 燃油管道的日常运行管理
第二节 热油管道的启动投产
第三节 热油管道的停输温降及再启动
主要内容
教学基本要求
【了解】1、了解热油管道优化运行方案的确定方法，2、了解热油管道启动投产的程序，3、了解投油时应注意的问题，4、了解热油管道停输的原因、停输温降过程的特点和计算方法、再启动过程的特点和再启动压力的计算方法、影响再起动压力的影响因素。
《输油管道设计与管理》课程教学（自学）基本要求
适用层次
所有层次
适应专业
油气储运工程
使用学期
自学学时
160
面授学时
40
实验学时
使用教材
教材名称
《输油管道设计与管理》
编 者
杨筱蘅 张国忠
出 版 社
石油大学出版社
参考教材
课程简介
本课程是一门应用技术方面的专业必修课，是在学生已修过流体力学、传热学、泵与压缩机等技术基础课的基础上，培养学生综合运用理论知识和方法、开展长距离输油管道设计与管理工作的能力。
【掌握】1、掌握热油管道的特点和轴向温降曲线的特点，2、掌握总传热系数的意义和确定方法、以及温度参数的确定方法，3、掌握各种油品物性的确定和表示方法，4、掌握热油管道摩阻计算的特点和摩阻计算的方法以及径向温降对摩阻的影响。5、掌握热油管道加热站数和泵站数的确定方法、热站和泵站的布置及热站和泵站合并的方法、热油管道设计计算的步骤。