油氣管道輸送習題

1、天然氣管道輸送第一章天然氣輸送概述1、什么是天然氣虛擬臨界常數(shù)，在實際中有何應用？2、根據(jù)熱力學穩(wěn)定判據(jù)，推導RK、SRK和PR狀態(tài)方程的2個參數(shù)a、b的表達式。3、按照壓縮系數(shù)方程RK、SRK、PR和BWRS，編程計算不同壓力和溫度下的壓縮系數(shù)，并說明它們的大致使用范圍。4、什么是氣體的對比態(tài)原理，在實際中有何應用？5、根據(jù)氣體焓和熵的熱力學關(guān)系，利用RK、SRK、PR狀態(tài)方程分別推導實際氣體焓和熵的計算公式。6、根據(jù)表1-1和表1-2所提供的不同氣田天然氣組分，分別按照式1-95和1-102計算不同壓力和溫度下的氣體焓和熵，并與按照圖法得到的結(jié)果進行比較。7、根據(jù)熱力學關(guān)系，證明氣體質(zhì)量定

2、壓熱容和質(zhì)量定容熱容滿足式1-108。8、根據(jù)氣體熱力學關(guān)系，證明氣體焦耳-湯姆遜系數(shù)滿足式1-119。9、如何用RK、SRK、PR狀態(tài)方程來計算氣體的質(zhì)量定壓熱容、質(zhì)量定容熱容和焦耳-湯姆遜系數(shù)？10、什么是燃氣的燃燒值？在實際生產(chǎn)中為什么采用低熱值而不是高熱值？11、什么是燃氣的爆炸極限？惰性氣體含量對爆炸極限有何影響？12、定性說明溫度對液體和氣體粘度的不同影響。13、根據(jù)粘度計算方法，編程計算天然氣在不同壓力和溫度下的粘度。14、什么是氣體的導熱系數(shù)？給出計算實際氣體導熱系數(shù)的步驟并編程。15、什么是天然氣的水露點和烴露點？說明確定水露點和烴露點的幾種方法。16、如何根據(jù)平成常數(shù)列線圖

3、計算天然氣的烴露點？17、試說明氣體流動連續(xù)方程1-159、運動方程1-161和能量方程1-163的物理意義和適用條件。第二章輸氣管水力計算1、在什么情況下，輸氣管的流量計算公式中可以忽略速度變化對流量的影響？2、為什么管道沿線地形起伏、高差超過200m以上，要考慮地形對工藝參數(shù)Q或P的影響？3、公式2-532-62適用于何種流態(tài)？若管內(nèi)實際流動偏離該液態(tài)，應如何處理？4、為什么干線輸氣管道采用高壓輸氣較為經(jīng)濟？5、對于已建成的一條輸氣管道，若要增大輸氣量，其擴建工程可以采用哪些措施？6、流量系數(shù)法能解決哪些復雜輸氣管道的設計計算？7、用公式2-112、2-115、2-120、2-124計算的

4、流量是整個輸氣管道的通過能力，這一說法是否正確？試說明用上述任意一個公式計算沿線既有分氣工況又有進氣工況時的步驟，并編寫計算機程序。8、試說明沿線有進、分氣直線的環(huán)形輸氣管網(wǎng)如何設計？9、如圖所示，已知管道起點壓力PQ = 4.0 MPa，重點壓力PZ = 3.0 MPa，氣體壓縮系數(shù)Z=0.95，氣體密度 = 0.6，氣體溫度T = 293K，求同徑管管徑D和節(jié)點壓力P1、P2。第三章輸氣管道熱力計算1、根據(jù)第二章所給的氣體壓力沿管道分布關(guān)系，由式3-10推導氣體溫度沿管道變化的計算公式。2、若考慮氣體質(zhì)量定壓熱容和焦耳-湯姆遜系數(shù)隨壓力和溫度變化，如何根據(jù)式3-10或3-12計算氣體溫度沿

5、線變化？3、在什么條件下，埋地輸氣管道中氣體溫度會低于地溫？4、試定性說明地溫變化、土壤濕度變化如何影響埋地輸氣管道總傳熱系數(shù)？5、在什么條件下，輸氣管道中會形成水合物？如何判斷輸氣管道中形成水合物？6、已知天然氣組分如下表，試按照經(jīng)驗圖解法、相平衡法和熱力學統(tǒng)計學法計算壓力為5 MPa和10 MPa時形成水合物的最高溫度，計算溫度為270K和300K時形成水合物的最低壓力。組分H20CO2N2CH4C2H6C3H8摩爾分數(shù)%0.0082563.4970.714381.6287.15743.9963組分nC4H10iC4H10nC5H12iC5H12C6H14C7+摩爾分數(shù)%1.0240.86

6、3180.277850.164820.180770.0384877、某天然氣組分同上表，當氣量為50×104 m3/d，壓力為9 MPa、溫度為40的天然氣輸入管徑為159×9、管長為30km水平管道。試判斷是否會形成水合物。管道不形成水合物的最低起點溫度是多少？第四章輸氣干線系統(tǒng)的設計與工況分析1、什么情況下采用多臺壓縮機并聯(lián)？根據(jù)壓縮機并聯(lián)原則，試寫出兩臺相同壓縮機恒定轉(zhuǎn)速下并聯(lián)后的特性方程？2、輸氣管道最大通過能力受到哪些因素的影響？3、討論輸氣管道中間某站停運后，沿線各站壓力、流量變化規(guī)律。4、討論輸氣管道某處分氣或集氣時，沿線各站壓力、流量變化規(guī)律。5、輸氣管道末

7、段的作用是什么？如何設計末段的長度和管徑？6、對于地形起伏地區(qū)沿線有若干進、分氣直線的輸氣管道，沿線壓氣站如何布置？7、敘述用方案比較法優(yōu)選輸氣管道設計方案的步驟。8、試敘述用灰色關(guān)聯(lián)分析法優(yōu)選輸氣管道設計方案的思路，該方法與方案比較法有什么區(qū)別？9、已知天然氣輸氣量80×106 m3/d，天然氣相對密度 = 0.6，壓氣機入口處的絕對壓力P1 = 5.8 MPa，入口溫度T = 293K，壓氣站采用PCL-1002型離心式壓縮機，兩級壓縮、兩臺年并聯(lián)工作機組。壓氣機的額定轉(zhuǎn)速n0 = 5100r/min，實際轉(zhuǎn)速n = 4800r/min。對比條件下：氣體進口狀態(tài)下壓縮技術(shù)為Z0

8、= 0.9、氣體常數(shù)R0 = 490J/（kg·K），進口溫度T0 = 288K。用兩種方式計算壓氣站的工況：壓縮比、內(nèi)功率N、軸功率NS、出站壓力P2、出站溫度T2和效率。（1）利用圖4-1，用圖解法計算；（2）利用圖4-1和公式4-154-21，建立壓氣站的特性后再計算，并與（1）題計算結(jié)果進行比較。第五章輸氣戰(zhàn)場工藝流程及主要設備1、輸氣戰(zhàn)場一般具有哪些基本功能？輸氣站的設計和布置應考慮哪些主要原則？2、設計站的工藝流程應注意哪些主要問題？3、試說明圖6-6所示離心壓縮機站啟動和停運的操作過程。4、試敘述圖6-2和圖6-4中各站主要工藝流程。5、在首站，若需要將一部分天然氣輸送

9、至用戶，一部分天然氣輸送至長輸管道，試設計并繪出其工藝流程圖。6、試說明旋風除塵器工作原理。設計旋風除塵器時應考慮哪些主要結(jié)構(gòu)尺寸？7、輸氣管道中所用平板閥和一般閘閥有何區(qū)別？球閥和平板閥各有什么特點？8、試說明調(diào)節(jié)閥和安全閥各用于什么場合，并說明選擇步驟。9、試敘述天然氣標準孔板、計量裝置的適用范圍和所適用的氣流條件，編寫一個用于流量計算的程序。10、往復壓縮機和離心壓縮機各有什么特點？壓縮機驅(qū)動設備有哪些？有何特點？11、壓縮機和驅(qū)動設備選用主要應考慮哪些因素？12、試說明清管器的作用和清管器接收和發(fā)送過程。第六章輸氣管道運行自動化1、簡述天然氣管道自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)對一個公益運行參數(shù)進行調(diào)節(jié)的

10、原理和過程。2、根據(jù)本書中所學的計算公式和計算方法，針對下述條件，推導出干線及進氣支線首站出站壓力調(diào)節(jié)設定值的計算公式：（1）干線管徑711.2mm，年輸氣量30億m3，在距干線首站下游60km處有一條進氣支線與干線匯合。（2）支線管徑500.8mm，年輸氣量5億m3，無中間壓氣站，在支線首站下游50km處與干線匯合。（3）干線和進氣支線匯合點下游60km處設置有壓氣站，要求在全線正常運行情況下進站壓力達到1.0 MPa。3、簡述某壓氣站一個工藝參數(shù)（如天然氣壓力）的自動監(jiān)測原理和過程。4、以某壓氣站的清管接收系統(tǒng)為例，簡述SCADA系統(tǒng)對該系統(tǒng)進行清管器自動順序接收的監(jiān)控原理和過程；根據(jù)你掌

11、握的知識，設計出清管接收的操作原則、自動順序接收控制邏輯圖及自控邏輯程序。5、列舉出一座年處理天然氣約30億m3的天然氣脫硫處理廠所采用的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)；為該脫硫廠分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，簡稱DCS）的配置提出自己的設想；闡述適用于多站場遠程自動監(jiān)控的SCADA與適用于工廠工業(yè)過程自動調(diào)節(jié)和監(jiān)控DCS之間在系統(tǒng)構(gòu)成、功能、運行特點和工作原理等方面的相同性和相異性。6、假設某管起始于黑龍江，途徑吉林、遼寧、天津、河北、山東、江蘇、浙江等省市，終止于上海市，干線全長4000公里，年輸氣量200億m3，有20條以上的有關(guān)城鎮(zhèn)和工廠供氣的分輸管線，試提出SC

12、ADA系統(tǒng)配置和運營管理機構(gòu)設計構(gòu)想。7、你認為在我們國家今后建立的自動化輸氣管道系統(tǒng)的經(jīng)營管理中有實現(xiàn)天然氣買、賣費用自動結(jié)算的可能嗎？會遇到哪些問題？怎樣解決？8、以本章單站順序（Station Sequence）自控操作中所假定的具有一只進氣站電動球閥、兩臺并聯(lián)運行的離心式壓縮機和一只出站電動球閥的壓氣站為例，分別按全站順序啟動過程和全站順序停運過程設計出從調(diào)度控制中心或站控系統(tǒng)發(fā)一個啟動本站命令完成恩站自動順序啟動的全站順序啟動邏輯圖和發(fā)一個停運本站命令完成全站自動順序停運的本站順序停運邏輯圖（有關(guān)設備儀表編號、表示符號及信息存放地址分配等可以自行確定），并將這兩套自控邏輯圖編制成自控

13、邏輯程序。輸油管道設計與管理第一章輸油管及其勘察和設計1、管道運輸與其他運輸方式相比有何特點？目前國內(nèi)外石油管道運輸?shù)默F(xiàn)狀和發(fā)展方向如何？我國在這方面的技術(shù)水平與國外相比還有何差距？2、長輸管道系統(tǒng)主要有哪幾部分組成？管道輸送有哪些特點？3、大型長輸管道建設要遵循哪些程序？4、請說明可行性研究、初步設計和施工圖設計間的區(qū)別和內(nèi)容。5、輸油管道的勘察工作分哪三個階段，各階段的任務和側(cè)重點有何不同？6、輸油管道的設計工作分哪三個階段，各階段的任務和側(cè)重點有何不同？7、勘察和設計是如何密切配合進行的？8、輸油管道的勘察選線一般應遵循哪些原則？9、輸油管道的初步設計文件包括哪幾個部分，其中說明書包括哪

14、些內(nèi)容？第二章等溫輸油管道工藝計算1、等溫輸油管道有何特點？2、計算管道摩阻的達西公式與列賓宗公式有何特點？3、什么是動、靜水壓力？4、請說明等溫輸油管道設計時泵站數(shù)圓整及布站的方法。5、對泵站及管路工作情況校核主要應考慮哪些因素？6、請說出等溫輸油管道常規(guī)設計的步驟。7、等溫輸油管道中間某站停運后工況如何變化？8、等溫輸油管道某處漏油后工況如何變化？9、密閉輸油管道輸量發(fā)生變化時，怎樣進行調(diào)節(jié)？10、什么是翻越點，什么是計算長度？11、擬建一條長690km，年輸量為600萬噸的輕質(zhì)油管線。已知原始資料：管路埋深1.5m處的月平均低溫：月份123456789101112地溫6.355.910.

15、314.917.419.821.120.818.313.58.6油品密度20=867.5kg/m3油品的粘溫特性：溫度（）510152025粘度（10-6m2/s）30.222.618.815.813.5可選用的離心泵型號規(guī)格：首站進口壓頭取H1=45m，站內(nèi)摩阻取15m。管材選用16Mn鋼，螺旋焊縫鋼管。線路高程：樁號1234567891011里程（km）019124190290335438484554635696高程（m）51760874559640751353635331717求：1）合理選擇泵型號和泵站的組合方式，并查相關(guān)資料作所選型號的泵在輸此油品時特性數(shù)據(jù)的換算；2）選取合適的管徑

16、，計算壁厚并取整，然后計算管道的承壓能力和對應的允許最大出站壓頭；3）取管道的當量絕對粗糙度e = 0.003 mm，計算所需的泵站數(shù)；4）將計算的泵站數(shù)取大化整，然后提出三項經(jīng)濟可行的措施使輸量保持不變，并對每種措施作相應的計算；5）將計算的泵站數(shù)取小化整，分別計算所需副管的長度（管徑與主管相同）、大一個等級的變徑管長度、大兩個等級的變徑管長度，并進行管材耗量的比較；6）按泵站數(shù)化小加副管的方案，分別求夏季高溫時和冬季低溫時泵機組的揚程，然后作布站水力坡降線，并確定中間各站的布站范圍；7）設副管敷設在首站出口位置，求第一站間動水壓頭Hx的表達式，并檢查全線動水壓頭和靜水壓頭；8）按泵站數(shù)化小

17、加副管的方案，求管道系統(tǒng)的最大和最小輸量及相應的電機的總輸出功率。第三章熱油管道輸送工藝計算1、與等溫輸油管道相比，加熱輸油管道有什么特點？2、在熱油管道的設計中，為什么要先進行熱力計算，后進行水力計算？3、請說明舒霍夫公式的適用范圍。4、根據(jù)舒霍夫公式，討論管徑對沿線溫度的影響。5、在熱油管道中，蠟的析出對沿線溫度分布有何影響？6、在舒霍夫公式中地溫t0是指管道埋地設出的自然地溫，還是在運行時的實際地溫？7、在熱油管道設計過程中，加熱站的進站溫度和出站溫度的取值應考慮哪些因素？8、常見的熱油管道水力計算有幾種方法？比較這些方法的優(yōu)、缺點。9、在熱油管道水力計算過程中，為什么要以加熱站站間距作

18、為計算單元？10、請說明熱油管道設計的基本步驟。11、與等溫輸油管道相比，熱油管道特性曲線有什么特點？12、在熱油管道輸送過程中，在其他條件不變的情況下，隨著輸量的增加，沿程摩阻也隨之增加嗎？為什么？13、在熱油管道輸送過程中，若發(fā)現(xiàn)輸量少而摩阻反而增加時，應及時采取哪些措施？14、在熱油管道設計時，為什么要考慮反輸工藝？15、某熱油管線720×9，全長350km，設有6個加熱站。總傳熱系數(shù)K為1.5千卡/（m2·h·），如采用聚氨酯泡沫塑料保溫，加多厚的保溫層，全線只需2個加熱站（設加熱站進、出溫度和輸量不變）？16、擬建一條長690km，年輸量為600萬噸的高

19、粘原油管線。已知原始資料（1）油品性質(zhì)：凝固點29，初餾點75，析蠟點41.3，比重204=0.8575，粘溫特性：溫度（）6055504540動力粘度（厘泊）13.615.818.822.630.2運動粘度（厘沱）16.419.022.526.935.837以上為牛頓流體。（2）管徑選用529×8，管材選用16Mn鋼螺旋焊縫鋼管，導熱系數(shù)g = 48 W/（m·k）。（3）采用瀝青玻璃布作為防腐絕緣層，厚度為6 mm，導熱系數(shù)f =0.15 W/（m·k）；采用聚氨酯泡沫作為保溫層，厚度為40 mm，導熱系數(shù)取b =0.045 W/（m·k）。（4）選

20、用DKS-750/550型輸油泵（泵特性曲線見第三章11題），首站入口壓頭取H1 = 40 m，熱站摩阻hR= 10 m，泵站摩阻取hP = 20 m，熱泵站摩阻取hRP= 25 m，允許最小進口壓頭取Hmin = 4 m。（5）終點站油罐高度hg = 6 m。（6）管路埋深1.5m處，年平均地溫13.5，夏季最高地溫21.1，冬季最低地溫5，土壤導熱系數(shù)取t = 1.5 W/（m·k）。求：（1）合理選取熱站的進出口溫度，計算所需的熱站數(shù)。（2）用平均溫度法，按所選的熱站進出口溫度計算所需的泵站數(shù)。（3）將計算所需的泵站數(shù)化小，分別就熱站數(shù)化大和化小提出布站方案，并確定加熱站的進出

21、口溫度和熱負荷。（4）將計算所需的泵站數(shù)化大，分別就熱站數(shù)化大和化小提出布站方案，并確定加熱站的進出口溫度和熱負荷。（5）就不同的布站方案進行經(jīng)濟比較，從而確定較優(yōu)方案（經(jīng)濟參數(shù)自擬）。（6）求從5中選出的較優(yōu)方案的最大輸量。（7）求較優(yōu)方案分別對應夏季和冬季時的允許最小輸量。（8）求較優(yōu)方案分別對應夏季和冬季時的最小運行輸量。第四章易凝、高粘原油輸送1、對比分析稠油與含蠟原油高粘的本質(zhì)區(qū)別。2、簡要回答易凝高粘原油主要輸送方法的基本原理及適用性。3、對于規(guī)格為377×7的輸油管道，輸送70熱處理的某原油。原油20時密度為840 kg/m3，比熱容為2.1 kJ/kg·K，

22、輸量為200m3/h，進入管線的油溫問70，沿線總傳熱系數(shù)為6.046 kJ/m2·h·K。原油凝點為23，各油溫下的流變方程如下表所列。沿線地溫18，管道粗糙度為0.15 mm。求：（1）油溫從70降至25的輸送距離；（2）計算輸送距離的壓降（應考慮原油呈現(xiàn)不同流變性和不同流態(tài)，分段計算）。溫度（）流變方程溫度（）流變方程溫度（）流變方程25356028407030453350第五章順序輸送1、順序輸送油品時，油流的雷諾數(shù)大好還是小好，為什么？2、在順序輸送時，層流產(chǎn)生的混油量大于紊流產(chǎn)生的混油量的主要原因是什么？3、什么是擴散速度？什么是擴散率？4、描述混油濃度在管路軸線方向隨時間變化的微分方程是否適合不穩(wěn)定流動？5、一般認為影響混油量的主要因素有哪些？其他因素有哪些？6、減少混油量的一般技術(shù)措施有哪些？7、某管道159×7，管長713km，順序輸送汽油（A）和柴油（B）流速1m/s，已知A = 0.8 × 10-6 m2/s，B = 8 × 10-6 m2/s。若汽油（A）中允許混入柴油（B）的濃度為1%，柴油（B）中允許混入汽油（A）的濃度為0.5%，試計算當重點站油罐容積為50m3和2000m3兩種情況下的切割濃度及確定混