油氣儲運天然氣輸配

油氣儲運天然氣輸配第一頁，共五十二頁，2022年，8月28日油氣管輸工藝第一節(jié)原油管道輸送基礎(chǔ)第二節(jié)等溫輸油管道工藝計算第三節(jié)熱油管道輸送第四節(jié)易凝高粘原油管道輸送第五節(jié)輸油站及其主要設(shè)施第六節(jié)輸油管道工況分析第七節(jié)輸油管道的運行管理第二頁，共五十二頁，2022年，8月28日一、長距離原油管道的組成二、原油管道輸送工藝（重點）油氣管輸工藝第一節(jié)原油管道輸送基礎(chǔ)第三頁，共五十二頁，2022年，8月28日一、長距離原油管道的組成第四頁，共五十二頁，2022年，8月28日用戶煉油廠礦場油庫轉(zhuǎn)油站聯(lián)合站計量站油井礦場油氣集輸系統(tǒng)長輸管道原油管道成品油管道一、長距離原油管道的組成第五頁，共五十二頁，2022年，8月28日輸油管道輸油站線路首站中間站末站管線泵站加熱站分輸站合建清管站通訊系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)閥門、閥室穿跨越構(gòu)筑物伴行路陰極保護(hù)設(shè)施一、長距離原油管道的組成第六頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、原油管道輸送工藝根據(jù)輸送過程中油品是否需要加熱常溫輸送加熱輸送根據(jù)管道與泵的連接方式開式輸送(從罐到罐、旁接油罐）密閉輸送（從泵到泵）第七頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、原油管道輸送工藝1、常溫輸送和加熱輸送油品從首站進(jìn)入管道，輸送一段距離后，管內(nèi)油溫就會等于管道埋深處的地溫，故稱為常溫輸送（也稱等溫輸送）。原油的凝點（即反常點）是衡量可否常溫輸送的依據(jù)；

凝點是指在規(guī)定的冷卻條件下一切液態(tài)流體停止流動的最高溫度。汽、煤、柴油等成品油及低凝點、低黏度輕質(zhì)原油可直接進(jìn)行常溫輸送。等溫輸送第八頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、原油管道輸送工藝1、常溫輸送和加熱輸送將原油加熱、加壓后進(jìn)入管道，通過提高原油輸送溫度使油品黏度降低，減少管路摩擦阻力損失，或使管內(nèi)最低油溫維持在凝點以上，保證安全輸送。原油加熱輸送管道存在兩方面的能力損失：摩擦阻力損失和熱損失，故需要在沿線設(shè)置泵站和熱站

我國生產(chǎn)的原油絕大部分為高凝點、高黏度和高含蠟原油（俗稱“三高”原油），故國內(nèi)原油管道大都是熱油管道。加熱輸送第九頁，共五十二頁，2022年，8月28日第十頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、原油管道輸送工藝2、開式輸送和密閉輸送第十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日工作特點●每個泵站與其相應(yīng)的站間管路各自構(gòu)成獨立的水力系統(tǒng)

●上下站輸量可以不等（由旁接罐調(diào)節(jié)）

●各站的進(jìn)出站壓力沒有直接聯(lián)系

二、原油管道輸送工藝

Q1

Q2①旁接油罐從罐到罐：油品全部通過各中間站的油罐，蒸發(fā)損耗大第十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日①旁接油罐

Q1

Q2優(yōu)點安全可靠，水擊危害小，對自動化水平要求不高。缺點●流程和設(shè)備復(fù)雜，固定資產(chǎn)投資大●油氣損耗嚴(yán)重●全線難以在最優(yōu)工況下運行，能量浪費大

二、原油管道輸送工藝第十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日工作特點

●全線為一個統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，全線各站流量相同；

●輸量由全線所有泵站和全線管路總特性決定；

二、原油管道輸送工藝QQ密閉輸油方式（也叫泵到泵流程）②密閉輸油方式（也叫泵到泵流程）第十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日②密閉輸油方式（也叫泵到泵流程）QQ優(yōu)點

●全線密閉，中間站不存在蒸發(fā)損耗；

●流程簡單，固定資產(chǎn)投資小；

●可全部利用上站剩余壓頭，便于實現(xiàn)優(yōu)化運行。

缺點：要求自動化水平高，要有可靠的自動保護(hù)系統(tǒng)。二、原油管道輸送工藝現(xiàn)代的管線均為密閉輸送方式第十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日作業(yè)結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，談?wù)勛约簩τ蜌鈨\發(fā)展趨勢的認(rèn)識（不少于500字）第十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)等溫輸油管道工藝計算第十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日第二節(jié)等溫輸油管道工藝計算一、等溫輸油管道工作特性1、輸油管道摩阻損失長輸管道的摩阻損失根據(jù)產(chǎn)生原因可分為兩部分：一是油品流過直管段所產(chǎn)生的摩阻損失，稱為沿程摩阻二是油品流過管件、閥件、設(shè)備所產(chǎn)生的摩阻損失，稱為局部摩阻第十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日（1）沿程摩阻損失的計算達(dá)西公式列賓宗公式第十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日（1）沿程摩阻損失的計算達(dá)西公式λ-----水力摩阻系數(shù)L----管道長度d----管內(nèi)徑ω－在流動截面上原油的平均流速g---重力加速度v---輸送溫度下原油的運動黏度Q---管路中原油的體積流量e---管壁的絕對粗糙度Re—雷諾數(shù)ε---管壁相對當(dāng)量粗糙度第二十頁，共五十二頁，2022年，8月28日Re<2000,層流2000<Re<3000,過渡區(qū)Re>3000,紊流紊流流態(tài)又可分為水力光滑區(qū)、混合摩擦區(qū)和粗糙區(qū)3000<Re<Re1時，水力光滑區(qū)(層流邊層能蓋住管內(nèi)壁的全部粗糙突起）Re1<Re<Re2時，混合摩擦區(qū)(管壁的粗糙突起部分地被層流邊層所掩蓋）Re>Re2時，粗糙區(qū)（管壁粗糙突起幾乎全部暴露在層流邊層之外）管路中流態(tài)劃分第二十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日（1）沿程摩阻損失的計算列賓宗公式各流態(tài)區(qū)的A，m，β值及沿程摩阻計算式見表2-1（P14)代入達(dá)西公式、和把第二十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）局部摩阻損失的計算ξ---管件或閥件的局部摩阻系數(shù)LD---管件或閥件的當(dāng)量長度管件或閥件的當(dāng)量長度指與流體通過該管件或閥體產(chǎn)生的摩阻損失相同的同徑直管段長度。第二十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、管道的工作特性（1）管道特性方程管道的壓降由三部分組成:用于克服地形高差所需的位能、管路沿程摩阻和局部摩阻。長距離輸油管道沿線的局部摩阻損失不大，一般只占沿程摩阻損失的1%左右。第二十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）管道特性曲線管線特性曲線表征管線所需壓頭H與流量q的關(guān)系，特性曲線曲率的急緩反映管線水力摩阻的大小。一條管道輸送一種油品，其特性曲線是唯一的。任一參數(shù)（d，L，v）發(fā)生變化時，特性曲線相應(yīng)變化。第二十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日對于前后不同變徑管，其總管道特性曲線為前后兩段管道特性曲線串聯(lián)相加對于平行管段，其總管道特性曲線由主、副兩管段特性曲線并聯(lián)相加（2）管道特性曲線串聯(lián)管路并聯(lián)管路第二十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、輸油泵站工作特性1、離心輸油泵的工作特性

在恒定轉(zhuǎn)速下，泵的揚程與排量(H-Q）的變化關(guān)系稱為泵的工作特性轉(zhuǎn)速液體黏度汽蝕進(jìn)口負(fù)壓第二十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、輸油泵站工作特性（1）轉(zhuǎn)速對泵特性的影響n0,n-----調(diào)節(jié)前后的泵轉(zhuǎn)速a，b-----對應(yīng)n0轉(zhuǎn)速下泵特性方程中的兩個系數(shù)轉(zhuǎn)速對泵特性的變化可用下式表示：第二十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、輸油泵站工作特性離心泵調(diào)速措施通常有兩類：一類是調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速，如燃?xì)廨啓C、柴油機都具有調(diào)速功能，電動機可采用變頻方法調(diào)速。另一類是通過安裝在原動機和離心泵之間的調(diào)速器（如液力耦合器等）改變泵的轉(zhuǎn)速。第二十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）流體黏度對泵特性的影響

泵樣本上給出的離心泵特性是輸送20℃清水的特性。離心泵輸送黏度比水大的液體如原油、潤滑油及其他石油產(chǎn)品時，由于液體黏度增加，流動狀態(tài)變化，使液體流經(jīng)泵時的流動摩擦阻力損失增大，與輸送清水時的額定工況相比，泵的楊程、流量和效率將降低，軸功率增加。同時，流體黏度增加，還會使泵的吸入特性變壞，增大其允許汽蝕余量。二、輸油泵站工作特性泵入口處液體所具有的總水頭與液體汽化時的壓力頭之差，單位用米（水柱）標(biāo)注，用（NPSH）（NetPositiveSuctionHead）表示第三十頁，共五十二頁，2022年，8月28日（3）汽蝕對泵性能的影響當(dāng)離心泵葉輪進(jìn)口處某點的壓力降低到輸送溫度下液體的汽化壓力時，就有一部分液體汽化，生成氣泡，氣泡被液流帶到壓力較高的區(qū)域時迅速凝結(jié)。在凝結(jié)過程中，氣泡周圍的液體就以高速向氣泡中心運動，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的水擊現(xiàn)象。水擊的地方產(chǎn)生非常巨大的瞬時壓力（可達(dá)幾十個MPa），如氣泡緊貼在葉輪或其他部分的金屬表面上，這里就會受到?jīng)_擊，同時由于氧的析出和伴隨氣泡凝結(jié)過程所產(chǎn)生的局部高壓和高溫，使葉輪表面受到化學(xué)腐蝕。這種液體的汽化、凝結(jié)、水擊和腐蝕的綜合就稱為汽蝕現(xiàn)象。二、輸油泵站工作特性第三十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日二、輸油泵站工作特性汽蝕現(xiàn)象-----水泵的揚程、功率以及效率曲線迅速下降（3）汽蝕對泵性能的影響第三十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日（4）進(jìn)口負(fù)壓對離心泵特性的影響有自吸能力的離心泵輸送熱原油或輕石油產(chǎn)品時，如保持泵進(jìn)口在一定的負(fù)壓下運行，泵的Q-H特性曲線會相應(yīng)降低，可作為調(diào)節(jié)泵特性措施之一。二、輸油泵站工作特性外壓降低，特性曲線降低我國的某些油庫和煉廠就是用進(jìn)口閥節(jié)流來降低泵的排量的。第三十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日（1）多臺泵串聯(lián)的泵站特性離心泵串聯(lián)組合的特點是：通過每臺泵的排量相同，均等于泵站的排量；泵站的揚程等于各泵揚程之和。串聯(lián)泵站適用于管線輸送距離長而高度相對低的場合。2、泵站的工作特性QHc

q2,H2

q1,H1第三十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日（2）多臺泵并聯(lián)的泵站特性離心泵并聯(lián)組合的特點是：每臺泵提供的揚程相同，均應(yīng)等于泵站揚程，泵站排量為每臺泵的排量之和。并聯(lián)泵站適用于管線的輸送高度高而距離較短的場合。2、泵站的工作特性QHc

q2

q1第三十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日

泵站-管道系統(tǒng)的工作點就是指在壓力供需平衡條件下，管道流量與泵進(jìn)出戰(zhàn)壓力等參數(shù)之間的關(guān)系。

圖解法解析法三、泵站-管道系統(tǒng)工作點第三十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日三、泵站-管道系統(tǒng)工作點1、圖解法常用作泵站特性曲線和管道特性曲線，求二者交點的方法，來確定泵站的排量和進(jìn)、出站壓力.曲線C為泵站出站壓頭隨排量的變化曲線G為管道特性曲線。二者的交點A稱為系統(tǒng)的工作點，即泵站的排量為QA，出站壓頭為HA第三十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、解析法通過列出泵站的壓力供應(yīng)特性方程和管道的壓力消耗特性方程，根據(jù)壓頭供需平衡的原則來求解。三、泵站-管道系統(tǒng)工作點假設(shè)一條管道有N座泵站，且泵站特性相同，全線管徑相同，無分支，首站進(jìn)站壓頭和各站內(nèi)摩阻均為常量，可寫出全線的壓力供需平衡關(guān)系式如下：第三十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日三、泵站-管道系統(tǒng)工作點Q---全線工作流量N---全線泵站數(shù)f----單位流量的水力坡降Hsl----管道首站進(jìn)站壓頭Ht---管道終點剩余壓頭L----管道總長度ZQ,ZZ----管道起、終點高程Hm---每個泵站的站內(nèi)損失解析法管道首站進(jìn)站壓頭+泵站揚程=水力坡降+克服地形高差所需位能+泵站站內(nèi)損失+終點剩余壓頭第三十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日工藝計算主要解決的問題是：1）確定經(jīng)濟上最為合理的主要參數(shù)，包括管徑、管壁厚度、泵站進(jìn)出口壓力和泵站數(shù)；2）當(dāng)管道長度、管徑、泵機組的型號、泵站數(shù)和工作條件已選定時，在管道沿線布置輸油泵站、確定站址；3）對已經(jīng)投產(chǎn)運行的管道，估算及校核不同工況下的操作壓力和實際輸油量，用以指導(dǎo)輸油管道的優(yōu)化運行。四、等溫輸油管道工藝計算第四十頁，共五十二頁，2022年，8月28日1、工藝計算所需的原始資料（1）計算流量（2）管道埋深處的年平均地溫G---年任務(wù)質(zhì)量輸量Q---體積流量第四十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日1、工藝計算所需的原始資料（3）油品的密度（4）油品黏度（5）管材及工作壓力ξ-----溫度系數(shù)Vt，V0----溫度為t，t0時油品的運動黏度u----黏溫指數(shù)第四十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日1、工藝計算所需的原始資料（6）經(jīng)濟流速根據(jù)大量經(jīng)濟計算及運行實踐可知，輸油管道經(jīng)濟流速的變化范圍一般為1.0-2.0m/s。在設(shè)備、材料、動力價格等經(jīng)濟參數(shù)一定的情況下，經(jīng)濟流速大小取決于管徑和油品的黏度。一般管徑增大，經(jīng)濟流速提高；油品黏度越大，經(jīng)濟流速降低。我國目前對DN300-700mm的含蠟原油管道，設(shè)計時一般取經(jīng)濟流速為，成品油管道經(jīng)濟流速在2.0m/s左右。第四十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日1、工藝計算所需的原始資料（7）管道縱斷面圖按適當(dāng)比例，在直角坐標(biāo)系中，用來表示管道長度與沿線高程關(guān)系的圖形。橫坐標(biāo)表示管道的實際長度，常用的比例為1：10000到1：100000；縱坐標(biāo)表示線路的海拔高程，比例為1：500到1：1000.應(yīng)該指出，縱斷面圖的起伏情況與管道的實際地形并不相同。第四十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日2、管道的水力坡降線在縱斷面圖上，管道的水力坡降線是管內(nèi)流體的能量壓頭（忽略動能壓頭）沿管道長度的變化曲線。管道單位長度上的摩阻損失稱為水力坡降。用i表示水力坡降與管道長度無關(guān)，只隨流量、粘度、管徑和流態(tài)不同而不同。第四十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日(1)翻越點的定義

如果使一定數(shù)量的液體通過線路上的某高點所需的壓頭比輸送到終點所需的壓頭大，且在所有高點中該高點所需的壓頭最大，那么此高點就稱為翻越點。

3、翻越點及計算長度

另一種表述：如果一定輸量的液體從某高點自流到終點還有能量富裕，且在所有的高點中該高點的富裕能量最大，則該高點叫做翻越點。第四十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日(2)翻越點的確定

圖解法

在管道縱斷面圖右上角作水力坡降線的直角三角形，將水力坡降線向下平移，如果水力坡降線與終點相交之前首先與某高點F相切，則F點即為翻越點。

3、翻越點及計算長度第四十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日Lf由圖可知：水力坡降線不一定先與管路上的最高點相切，所以翻越點不一定是管路上的最高點，而是靠近線路終點某個高點。Fi3、翻越點及計算長度第四十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日4、泵站數(shù)的確定全線N個泵站提供的總楊程必然與管道全線消耗的總能量平衡。HC---任務(wù)流量下泵站的揚程，m；hm----泵站站內(nèi)損失，m；H---任務(wù)流量下管道所需總壓頭，m；Hsz-----末站剩余壓力，m第四十九頁，共五