02原油管道输送(第二次课)教程课件.ppt
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- 02 原油 管道 输送 第二次 教程 课件
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1、第一部分第一部分2022-4-242 输油管道内存在一个能量的供应和消耗的平衡问题。输输油管道内存在一个能量的供应和消耗的平衡问题。输油站提供能量,油品在管道内流动消耗能量。输油管道的工油站提供能量,油品在管道内流动消耗能量。输油管道的工艺计算就是要妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应艺计算就是要妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应之间的平衡。具体说来,在之间的平衡。具体说来,在中要通过工艺计算,确中要通过工艺计算,确定管径、选泵、确定泵机组数、确定泵站和加热站数及其沿定管径、选泵、确定泵机组数、确定泵站和加热站数及其沿线站场位置的最优组合方案,并为管道采用的控制和保护措线站场位置的最
2、优组合方案,并为管道采用的控制和保护措施提供设计参数。在施提供设计参数。在中,要根据输送条件的变化,中,要根据输送条件的变化,合理确定各站的温度、压力等运行参数。合理确定各站的温度、压力等运行参数。 长距离输油管道的工艺计算包括四大部分:水力计算、长距离输油管道的工艺计算包括四大部分:水力计算、强度计算、热力计算以及技术经济计算。强度计算、热力计算以及技术经济计算。2022-4-243 是指相对于加热输送的一种输油方式。是指相对于加热输送的一种输油方式。 等温输送管道工艺计算要解决的问题:等温输送管道工艺计算要解决的问题:(1)确定经济上最为合理的设计参数(最优参数),包)确定经济上最为合理的
3、设计参数(最优参数),包括:括:d、(壁厚)、(壁厚)、PH(泵站出口压力)和泵站数。就是(泵站出口压力)和泵站数。就是进行水力计算、强度计算、技术经济计算;进行水力计算、强度计算、技术经济计算;(2)布置泵站、确定站址;)布置泵站、确定站址;(3)计算输油管道投产后在不同工况下的操作参数。)计算输油管道投产后在不同工况下的操作参数。 2022-4-244(1)输油量)输油量 设计任务书给定的最大任务输量为额定流量。计算时将设计任务书给定的最大任务输量为额定流量。计算时将年输量年输量q qm m(10(104 4t/a)t/a)换算成计算密度下的体积流量换算成计算密度下的体积流量q qv v(
4、m(m3 3/h/h、m m3 3/s)/s)。输油管道的年工作天数一般按。输油管道的年工作天数一般按350350天或天或84008400小时计算。小时计算。 8400tmvqq36008400 tmvqq2022-4-245(2 2)年平均温度)年平均温度t tOCPOCP t tOCPOCP是为了确定平均密度和平均粘度所需要的,也是为了确定平均密度和平均粘度所需要的,也就是计算温度。由勘测选线资料提供的管路埋深处的土就是计算温度。由勘测选线资料提供的管路埋深处的土壤温度壤温度t t0 0是每月的平均地温,因此年平均地温为:是每月的平均地温,因此年平均地温为:01220100121ttttc
5、p2022-4-246(3 3)油品密度)油品密度 根据根据2020时油品密度按下式换算城计算温度下的密度。时油品密度按下式换算城计算温度下的密度。式中式中 温度为温度为tt及及2020时的油品密度,时的油品密度,kg/mkg/m3 3; 温度系数,温度系数, ,kg/,kg/(m m3 3))20(20tt20001315. 0825. 1t202022-4-247(4 4)油品的粘度(动力粘度,运动粘度)油品的粘度(动力粘度,运动粘度) 油品的粘度油品的粘度 ,一是可以通过粘,一是可以通过粘温关系曲线来查找温关系曲线来查找所需温度下的粘度,也可根据经验公式计算。所需温度下的粘度,也可根据经
6、验公式计算。 运动粘度是动力粘度与同温度下该流体密度的比值。运动粘度是动力粘度与同温度下该流体密度的比值。 动力粘度的单位为动力粘度的单位为Pas 运动粘度的单位为运动粘度的单位为m2/s2022-4-248 美国材料试验学会(美国材料试验学会(ASTM)推荐的粘温关系式)推荐的粘温关系式 : 式中式中 运动粘度,运动粘度,m m2 2/s/s; T T绝对温度,绝对温度,K K; a a,b b随原油而异的系数,可采用最小二乘法,由上随原油而异的系数,可采用最小二乘法,由上式求得。式求得。 Tbalg)108 . 0lglg(62022-4-249 粘度指数关系式粘度指数关系式 : 式中式中
7、 1 1,2 2温度为温度为t1,t2t1,t2时的原油运动粘度,时的原油运动粘度,m m2 2/s/s; t1,t2原油的温度,原油的温度,; 粘度指数,可根据两个不同温度下的粘度计粘度指数,可根据两个不同温度下的粘度计算。算。 )(2121tte2112ln1tt2022-4-2410(5)管材的机械性质)管材的机械性质 指所选管材钢号的强度极限和屈服极限,以进行强指所选管材钢号的强度极限和屈服极限,以进行强度计算,从而确定和校核管子的壁厚。度计算,从而确定和校核管子的壁厚。 钢号或钢级以及最低屈服强度见钢号或钢级以及最低屈服强度见GB50253-2003 输油管道工程设计规范输油管道工程
8、设计规范表表5.2.1 管径系列及壁厚见管径系列及壁厚见GB/T8163-1999输送流体用无输送流体用无缝钢管缝钢管,GB/T9711.1-1997石油天然气工业输送钢石油天然气工业输送钢管交货技术条件第管交货技术条件第1部分:部分:A级钢管级钢管, GB/T9711.2-1997石油天然气工业输送钢管交货技术条件第石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分:部分:B级钢管级钢管2022-4-2411(6)技术经济指标)技术经济指标 输油管道的费用主要包括投资输油管道的费用主要包括投资K和运行管理费用和运行管理费用E,投资包括线路部分的投资(管道造价、施工、安装费用投资包括线路部分的投资(管
9、道造价、施工、安装费用等,万元等,万元/公里)和泵站的投资(万元公里)和泵站的投资(万元/个)。运行管理费个)。运行管理费用决定了输油的成本:用决定了输油的成本: GLE2022-4-2412 1.1.静态比较静态比较 用于初期方案比较。用于初期方案比较。 A.A.静态差额投资回收期法静态差额投资回收期法 式中式中 I1I1,I2I2分别为两个方案的投资;分别为两个方案的投资; C1C1,C2C2分别为两个方案的输油成本分别为两个方案的输油成本 B.B.总费用法总费用法 式中式中 I I,C C分别为方案的投资及年输油成本;分别为方案的投资及年输油成本; f f投资效果系数,目前一般取投资效果
10、系数,目前一般取0.140.14。2112CCIITCfIE2022-4-2413 . .动态比较动态比较 用于正式方案比选。用于正式方案比选。 费用现值比较法费用现值比较法 式中式中 I I方案投资;方案投资; C C年经营总成本;年经营总成本; f f计算期末回收固定资产余值;计算期末回收固定资产余值; 计算期末回收流动资金;计算期末回收流动资金; 折现系数;折现系数; i i基准收益率或社会折现率;基准收益率或社会折现率; n n计算期。计算期。),()(1tiFPWSCIPWtniV),(tiFP2022-4-2414(7)线路纵断面图)线路纵断面图 所谓线路纵断面图是表示已选定的,经
11、过实际测所谓线路纵断面图是表示已选定的,经过实际测定的输油管路长度与沿线高程按一定比例画在直角坐定的输油管路长度与沿线高程按一定比例画在直角坐标系上的图形。标系上的图形。其纵坐标表示输油管线的海拔高程其纵坐标表示输油管线的海拔高程,比例为比例为1:500到到1:1000,其横坐标为管路的实际长度,其横坐标为管路的实际长度,常用比例为常用比例为1:10000到到1:100000。 纵断面图的起伏情况和管道的实际地形并不相同。纵断面图的起伏情况和管道的实际地形并不相同。沿线任意两点的直线的长度并不由纵断面图上这两点沿线任意两点的直线的长度并不由纵断面图上这两点的连线来决定,而是连接这两点的直线的长
12、度在横坐的连线来决定,而是连接这两点的直线的长度在横坐标上的投影来决定。标上的投影来决定。 2022-4-2415 图图2-1 管段纵断面示意图管段纵断面示意图2022-4-2416泵站的工作特性泵站的工作特性 就是指泵站所输出的流量就是指泵站所输出的流量Q和压头和压头H间的变间的变化关系。可用化关系。可用H=f(Q)的数学关系式或曲线表示。的数学关系式或曲线表示。 单台泵机组的工作特性不仅取决于泵的类型和规格,还单台泵机组的工作特性不仅取决于泵的类型和规格,还和驱动泵的原动机的类型密切相关。和驱动泵的原动机的类型密切相关。(1)固定转速离心泵的工作特性)固定转速离心泵的工作特性 在恒定转速下
13、,泵的扬程与排量(在恒定转速下,泵的扬程与排量(HQ)的变化关系)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(量(NQ)特性和效率与排量()特性和效率与排量(Q)特性。)特性。 2022-4-24172022-4-2418 对固定转速的离心泵机组,可以由实测的几组扬程、对固定转速的离心泵机组,可以由实测的几组扬程、排量数据,用最小二乘法回归泵机组的特性方程排量数据,用最小二乘法回归泵机组的特性方程H=f(Q),为便于长输管道的应用,可近似表示为,为便于长输管道的应用,可近似表示为(2)(2)调速泵的工作特性调速泵的工作特
14、性 根据离心泵的相似原理,转速变化后的泵特性可用下根据离心泵的相似原理,转速变化后的泵特性可用下式描述式描述 2022-4-2419(3)(3)叶轮直径变化后的泵特性叶轮直径变化后的泵特性 在一定转速下,采用不同直径的叶轮,可以得到不同在一定转速下,采用不同直径的叶轮,可以得到不同的泵特性。根据离心泵的切割定律,叶轮直径变化后的泵的泵特性。根据离心泵的切割定律,叶轮直径变化后的泵特性可用下式表示特性可用下式表示 叶轮切割量不能太大。否则切割定律失效,切割效率叶轮切割量不能太大。否则切割定律失效,切割效率明显下降。明显下降。 ( (表表2 21 1,允许切割量,允许切割量) )abQHDDHHQ
15、QDD200002022-4-2420 泵样本上给出的离心泵特性是输送泵样本上给出的离心泵特性是输送2020清水的特性。清水的特性。离心泵输送粘度比水大的液体时,由于泵内液体粘度的增离心泵输送粘度比水大的液体时,由于泵内液体粘度的增加和流动状况的改变,使液体流经泵时的流动摩擦阻力损加和流动状况的改变,使液体流经泵时的流动摩擦阻力损失增大。失增大。液体粘度越大,这种变化越明显。液体粘度越大,这种变化越明显。 2022-4-2421 当运动粘度在当运动粘度在20106m2/s以内时,不需要换算;以内时,不需要换算; 当运动粘度大于当运动粘度大于20106m2/s时,泵的效率需要换时,泵的效率需要换
16、算;算; 当运动粘度大于当运动粘度大于60106m2/s时,各项特性均需换时,各项特性均需换算。算。 输水时额定效率较高的泵,输送粘液时额定效率也输水时额定效率较高的泵,输送粘液时额定效率也相对较高。相对较高。 2022-4-24222022-4-2423(5)(5)离心泵的允许汽蚀余量(离心泵的允许汽蚀余量(NPSHRNPSHR)1 1)汽蚀余量与吸上高度汽蚀余量与吸上高度泵入口处的绝对压力与汽蚀余量的关系为泵入口处的绝对压力与汽蚀余量的关系为 允许汽蚀余量与吸上真空度的关系允许汽蚀余量与吸上真空度的关系2 2)油品蒸汽压的影响油品蒸汽压的影响 试验表明,离心泵所要求的允许汽试验表明,离心泵
17、所要求的允许汽蚀余量,不仅决定于泵的结构特征,还和所输液体的组成及蚀余量,不仅决定于泵的结构特征,还和所输液体的组成及热力学性质密切相关。对同一结构的泵,所输液体的蒸气压热力学性质密切相关。对同一结构的泵,所输液体的蒸气压愈高,泵所要求的允许汽蚀余量愈低。(愈高,泵所要求的允许汽蚀余量愈低。(P29P29图图2 23 3) 2022-4-24242.2.2 泵站的工作特性泵站的工作特性泵站的工作特性泵站的工作特性是指泵站的排量是指泵站的排量Q与扬程与扬程HC之间的关系。由之间的关系。由多台泵机组共同工作的泵站,其工作特性根据机组的组合情多台泵机组共同工作的泵站,其工作特性根据机组的组合情况,由
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