《輸油管道設(shè)計與管理》課程綜合復(fù)習(xí)資料[共9頁]

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1、《輸油管道設(shè)計與管理》綜合復(fù)習(xí)資料 一、填空題 1. 長距離輸油管道的設(shè)計階段一般分為 、 、 。 2. 在管道縱斷面圖上，橫坐標(biāo)表示 、縱坐標(biāo)表示 。 3. 解決靜水壓力超壓的方法有 、 。 4. 翻越點(diǎn)后管道存在不滿流的危害有 、 。 5. 解決翻越點(diǎn)后管道不滿流的措施有 、 。 6. 當(dāng)管道某處發(fā)生堵塞時， 全線輸量 ，堵塞點(diǎn)前各站的進(jìn)、 出站壓力均 ， 堵塞點(diǎn)后各站的進(jìn)、出站壓力均 。 7. 當(dāng)管道某處發(fā)生泄漏時， 泄漏點(diǎn)前輸量 ，泄漏點(diǎn)后輸量 ，泄漏點(diǎn)前各站的進(jìn)、 出站壓力均 ，泄漏點(diǎn)后各站的進(jìn)、出站壓力均 。 8. 影響等溫輸油管道水力坡降的主要因素是 、 、

2、 和 。 9. 熱泵站上，根據(jù)輸油泵與加熱爐的相對位置可分為 流程和 流程。 10. 影響熱油管道水力坡降的主要因素是 、 、 和 。 11. 熱油管路當(dāng) u(T R-T 0) ＞3 時，管路特性曲線出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)， 該結(jié)論的前提條件是 、 、 。 12 翻越點(diǎn)可采用 和 兩種方法判別。 13. 選擇輸油泵機(jī)組的原則是 、 、 、 。 14. 串聯(lián)泵的優(yōu)點(diǎn)是 、 、 、 。 15. 長輸管道工況變化的原因分為 、 。 16. 改變離心泵特性的主要方法有 、 、 。 17. 長輸管道穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的主要方法有 、 、 。 18. 熱油管道摩阻計算的特點(diǎn)是 、 。 19. 影響熱油

3、管道軸向溫降的主要因素是 、 、 、 。 20. 管內(nèi)壁石蠟沉積的機(jī)理是 、 、 。 21. 當(dāng)發(fā)現(xiàn)熱油管道進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)時， 要盡快使其回到穩(wěn)定區(qū)。 可采取的措施有 、 、 。 22．五大運(yùn)輸方式是指公路運(yùn)輸、 、 、 和 。 23．輸油管道運(yùn)行工況分析的方法有 和 。 24．當(dāng)管道系統(tǒng)的工況發(fā)生變化時，調(diào)節(jié)措施可以從 和 兩方面考慮。 25．改變離心泵站特性的主要方法有 、 、 。 26．長輸管道輸量調(diào)節(jié)的主要方法有 、 、 。 27．熱油管不同于等溫管的特點(diǎn)就在于 、 、 。 28．影響熱油管道沿程摩阻損失的因素有 、 。 29．減輕管內(nèi)壁石蠟沉積的措施有 、 、 。

4、 30．長距離輸油管道由 和 兩大部分組成。 31. 解決動水壓力超壓的措施有 、 。 32. 管道輸送中所遇到的流態(tài)一般為：熱輸含蠟原油管道為 、小直徑的輕質(zhì)成品油管道 為 、高粘原油和燃料油管道為 。 33. 當(dāng)長輸管道某中間站突然停運(yùn)時，全線輸量 ，停運(yùn)站前各站的進(jìn)、出站壓力 均 ，停運(yùn)站后各站的進(jìn)、出站壓力均 。 34. 熱油管道摩阻計算的方法有 、 、 。 35. 設(shè)計長距離輸油管道時，設(shè)計工作壓力取得越大，則泵站間距 ，泵站數(shù)就 。 36. “旁接油罐”輸油工藝的缺點(diǎn)是 、 、 。 二、請回答下列問題 1. 簡述離心泵的啟動過程。 2. 熱油管道設(shè)計中確定加熱

5、站的進(jìn)出站溫度時應(yīng)考慮哪些因素？ 3. 簡述熱油管道為什么會存在最優(yōu)運(yùn)行溫度？ 4. 如果一條長輸管道存在翻越點(diǎn)但設(shè)計中沒有考慮，投產(chǎn)后管道的輸量會怎樣變化？為什么？ 5. 維持進(jìn)站油溫不變運(yùn)行的管道會不會出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)，為什么？ 6．簡述密閉輸送工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。 7．熱油管道摩阻計算時，為什么要按一個加熱站間距計算 ? 8．簡述熱油管道節(jié)能降耗的主要措施 9. 熱泵站上先爐后泵流程的優(yōu)點(diǎn)。 10. 簡述軸向溫降公式的用途。 11. 簡述熱油管線上反輸流程的作用。 三、等溫輸油管道分析題 1、某等溫輸油管，全線地形平坦。全線共設(shè) 8 座泵站，等間距布置。正常運(yùn)行時，每站三臺同

6、型 號的離心泵并聯(lián)工作，輸量為 Q。如果管線輸量降為 2 3 Q： ⑴、計算全線摩阻損失變?yōu)樵瓉淼亩嗌俦叮ㄒ阎鲬B(tài)為水力光滑區(qū)）？ ⑵、給出最佳的調(diào)節(jié)方案，并說明理由。 2、某等溫輸油管道，全線水平，三個泵站等間距布置。每站三臺相同型號的離心泵并聯(lián)。旁接油 罐方式輸油。首站與第二站之間有一分支管路，間歇分油，管線布置如下圖所示。不分油時，各站兩臺 泵運(yùn)行，輸量為 48m 3 /h 。分油時，分油量 24m3/h ，輸往末站 24m3/h 。問分油時，應(yīng)對運(yùn)行的泵組合及泵 出口閥門進(jìn)行哪些調(diào)節(jié)？說明理由（已知流態(tài)為水力光滑區(qū)）。 # # 2 1 #

7、3 3、一條等溫長距離輸油管道，全線地形平坦， 6 座泵站等間距布置。每站有 3 臺相同型號的離心泵 并聯(lián)工作。 6 座泵站每站 3 臺泵運(yùn)行時輸量為 750m 3/h ，若要求將輸量降為 400m3/h ，試給出最佳的調(diào)節(jié) 方案，并說明理由 ( 己知管道流態(tài)為水力光滑區(qū) ) 。 4、某等溫輸油管道，四個泵站等間距布置，各站高差為 0，采用“從泵到泵”方式工作，若第二站 因故障停運(yùn)， ⑴、試根據(jù)能量平衡原理定性分析管線輸量和各站進(jìn)出站壓力的變化趨勢； ⑵、為了維持管線運(yùn)行，可采取的調(diào)節(jié)措施有哪些？那種調(diào)節(jié)措施最好？為什么？ 四、計算題 一條 φ529 7 的埋地?zé)嵊凸芫€，

8、某加熱站間距為 55km，管線允許的最低進(jìn)站油溫為 32℃，最高出 站油溫為65℃，原油比熱 C＝2100J/kg ℃，地溫 T0＝5℃，正常運(yùn)行時總傳熱系數(shù) K=1.9W/m 2℃（以防腐層 外徑計），防腐層厚 5mm，管線流態(tài)為水力光滑區(qū)，不考慮摩擦升溫的影響。 ⑴、計算該站間的允許最小輸量 Gmin； ⑵、設(shè)管線年輸量為 750 萬噸（一年按 350 天計算），維持出站油溫 TR＝65℃不變運(yùn)行，油品平均 3 密度 ρ＝870kg/m ，油品粘溫關(guān)系為 υ＝5.3 10 -6 e-0.036( T-65) m2/s ，試用平均溫度法計算該站間距的摩阻 損失。 《輸

9、油管道設(shè)計與管理》復(fù)習(xí)資料參考答案 一、填空題 1. 可行性研究，初步設(shè)計、施工圖設(shè)計 2. 管道的實(shí)長，管道的海拔高程 3. 增大壁厚、減壓站減壓 4. 不滿流的存在將使管道出現(xiàn)兩相流動，當(dāng)流速突然變化時會增大水擊壓力；對于順序輸送的管道還 會增大混油。 5. 在翻越點(diǎn)后采用小管徑、在中途或終點(diǎn)設(shè)減壓站節(jié)流 6. 減小，升高，下降 7. 增大、減小、下降、下降 8. 流量、粘度、管徑、流態(tài) 9. 先爐后泵 先泵后爐 10. 管道內(nèi)徑、油品粘度、輸量、運(yùn)行溫度、流態(tài) 11. 層流；維持出站油溫不變運(yùn)行；粘溫指數(shù) u 為常數(shù) 12. 圖解法，解析法 13. 滿足輸量

10、要求；充分利用管路的承壓能力；泵在高效區(qū)工作；泵的臺數(shù)符合規(guī)范要求 14. 不存在超載問題、調(diào)節(jié)方便、流程簡單、調(diào)節(jié)方案多、效率高 15. 正常工況變化，事故工況變化 16. 切削葉輪，改變轉(zhuǎn)速，拆級 17. 改變泵機(jī)組轉(zhuǎn)速、回流調(diào)節(jié)、節(jié)流調(diào)節(jié) 18. 沿程水力坡降不是常數(shù)；應(yīng)按一個加熱站間距計算摩阻 19. 總傳熱系數(shù)、流量、管道埋深處的自然地溫，管徑 20. 分子擴(kuò)散、布朗運(yùn)動、剪切彌散 21. 在管線允許和可能的情況下，盡量提高出站油溫；盡快提高輸量（開啟備用泵或未開的泵站） ；用 輕油 ( 或熱水 ) 將重油從管道中置換出來 22. 鐵路運(yùn)輸，水路運(yùn)輸、航空運(yùn)輸，管

11、道運(yùn)輸 23. 圖解法，解析法 24. 能量供應(yīng)（或泵站特性） 、能量消耗（或管路特性） 25. 切削葉輪，改變轉(zhuǎn)速，拆級，改變運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)，改變運(yùn)行的泵站數(shù)（任選 3） 26. 改變泵機(jī)組轉(zhuǎn)速、 改變運(yùn)行的泵站數(shù)、 改變運(yùn)行的泵機(jī)組數(shù)、 節(jié)流調(diào)節(jié)、 切削液輪、 多級泵拆級 （任 選 3） 27. 沿程的能量損失包括熱能損失和壓能損失兩部分；熱能損失和壓能損失互相聯(lián)系，且熱能損失起主 導(dǎo)作用；沿程水力坡降不是常數(shù)。 28. 管道直徑、輸量、油品粘度（溫度） 、管道長度（任選 2） 29. 提高油溫、縮小油壁溫差、提高流速、采用不易結(jié)蠟的管材、定期清管（任選 3） 30.

12、線路、輸油站 31. 增大管道壁厚、減壓站減壓 32. 水力光滑區(qū)，混合摩擦區(qū)，層流 33. 減小、升高、下降 34. 平均溫度計算法、基于粘溫關(guān)系的方法、分段摩阻計算 35. 越大、越少 36. 油氣損耗嚴(yán)重；流程和設(shè)備復(fù)雜，固定資產(chǎn)投資大；全線難以在最優(yōu)工況下運(yùn)行，能量浪費(fèi)大。 二、請分析以下問題 1. 灌泵、盤泵、關(guān)閉泵出口、啟泵、緩慢開啟出口閥 2. 確定加熱站的進(jìn)站溫度時，需要考慮三方面的因素： （1）油品的粘溫特性和其它的物理性質(zhì)； （2）管道的停輸時間，熱脹和溫度應(yīng)力等因素； （3）經(jīng) 濟(jì)比較，使總的能耗費(fèi)用最低。 3. 熱油管線運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性可以用熱力費(fèi)用

13、和動力費(fèi)用之和來衡量，運(yùn)行溫度高時，摩阻損失小，動力 費(fèi)用低， 但熱力費(fèi)用高， 動力費(fèi)用隨著運(yùn)行溫度的升高而降低， 而熱力費(fèi)用隨著運(yùn)行溫度的升高而增大， 因此必然存在一個使總能耗費(fèi)用最低的運(yùn)行溫度。 4. 流量會變小， 設(shè)翻越點(diǎn) f 處的高程為 Zf ，距起點(diǎn)的距離為 Lf ，則將規(guī)定流量的液流輸送到該點(diǎn)所需要的起點(diǎn)壓力為 H f iL Z Z f f Q 而起點(diǎn)到終點(diǎn)所需要的壓力 H

14、 V H （與等溫管相似） 、Q T T H R m m ；總的趨勢是 Q↑H↑，即 H=f ( Q) 是單調(diào)上 升的曲線。 6. 優(yōu)點(diǎn)： (1) 全線密閉，中間站不存在蒸發(fā)損耗； (2) 流程簡單，固定資產(chǎn)投資??； (3) 可全部利用 上站剩余壓頭，便于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行。 缺點(diǎn)：水擊危害大，全線各站必須有可靠的水擊自動保護(hù)系統(tǒng)。 7. 因?yàn)樵诩訜嵴具M(jìn)出口處油溫發(fā)生突變，粘度也發(fā)生突變，從而水力坡降也發(fā)生突變，只有在兩個加 熱站之間的管路上，水力坡降 i 的變化才是連續(xù)。 8. (1) 提高輸油泵的效率 : 以高效泵代替低效泵、加強(qiáng)輸油泵的維護(hù)保養(yǎng)與檢修，減少泵內(nèi)損失 (2) 提

15、高電機(jī)的負(fù)載率 (3) 提高加熱系統(tǒng)的效率：用高效加熱爐替代效率低下的加熱爐可大幅度降低原油加熱的燃料消耗。也 可對現(xiàn)用加熱爐進(jìn)行技術(shù)改造，增加煙氣余熱回收裝置，降低加熱爐的排煙溫度，在運(yùn)行中加強(qiáng)調(diào)節(jié)， 降低過?？諝庀禂?shù)，加大油盤管的換熱面積，改造油盤管使其容易清垢等。 (4) 保證管道系統(tǒng)始終處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)：利用信息網(wǎng)絡(luò)和自動化技術(shù)以及優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)，優(yōu)化運(yùn)行參 數(shù)，確定合理的優(yōu)化運(yùn)行方案，可大幅度降低熱油管道運(yùn)行的總能耗費(fèi)用，提高管輸效率。 (5) 減少管輸過程中原油泄漏。 9. (1) 進(jìn)泵油溫高，泵效高； (2) 站內(nèi)管道油溫高，管內(nèi)結(jié)蠟輕，站內(nèi)阻力?。?(3) 加熱爐承

16、受低壓， 投資小，運(yùn)行安全。 10. 設(shè)計時確定加熱站間距、根據(jù)要求的進(jìn)站溫度確定所需的出站溫度、根據(jù)出站溫度確定下一站的進(jìn) 站站溫度、確定管道允許的最小輸量、反算總傳熱系數(shù) K值 11. （1）、輸量不足時，需要正反輸交替來活動管線以防止凝管； （2）出現(xiàn)事故工況時需要反輸，事故 工況如：末站著火、末站罐已儲滿等。 三、等溫輸油管道分析題 1、答： ⑴、 設(shè)輸量為 Q和 2/3 Q時全線摩阻損失分別為 h1 和 h2，流態(tài)為水力光滑區(qū)，故 m=0.25，根據(jù)列 賓宗公式有 h 2 h 1 1.75 (2Q / 3) 4.75 d 1.75 0.

17、 25 Q 4.75 d 0.25 L L 2 3 1.75 0. 49 全線摩阻損失變?yōu)樵瓉淼亩种弧? ⑵、 沿線地形平坦，泵站所提供的能量主要用于克服摩阻，而全線摩阻損失不到原來的二分之一， 故可停開 4 座泵站，由于輸量減少了三分之一，故運(yùn)行的站可停開一臺泵。 所以最佳的調(diào)節(jié)方案是： 2、4、6、8 站停運(yùn)， 1、3、5、7 站各停運(yùn)一臺泵，同時運(yùn)行的站每站出 口稍微節(jié)流。 2、答： # 設(shè)分油前后 2 站到終點(diǎn)的摩阻損失分別為 h1 和h2，流態(tài)為水力光滑區(qū)， 故m=0.25，根據(jù)列賓宗公式有 h 2 h 1

18、(24 (48 / / 1 .75 3600 ) 4.75 d 1.75 3600 ) 4.75 d 0.25 0.25 L L 1 2 1. 75 0.297 沿線地形平坦，泵站所提供的能量主要用于克服摩阻，而 2#站到終點(diǎn)的摩阻損失摩阻損失不到原來 的一半，故可停開 3#站，同時還必須關(guān)小 2#站出口閥的開度，由于 2#站到終點(diǎn)輸量減少了二分之一，故 2#站可停開一臺泵，另外由于 1#站到2#站之間的摩阻降低，還必須關(guān)小 1#站出口閥的開度。 所以最佳的調(diào)節(jié)方案是： 3#站停運(yùn)， 2#站停運(yùn)一臺泵，同時關(guān)小 1#站和

19、2#站出口閥的開度（節(jié)流調(diào) 節(jié)）。 3、答： 設(shè)輸量為 750m 1 和 h2，流態(tài)為水力光滑區(qū)，故 m=0.25，根據(jù) 3/h 和 400m3/h 時全線摩阻損失分別為 h 列賓宗公式有 h 2 h 1 ( 400 ( 750 / / 1.75 1.75 3600 ) 4 .75 d 3600 ) 4 .75 d 0.25 0.25 L L 400 750 1. 75 0.3328 沿線地形平坦，泵站所提供的能量主要用于克服摩阻，而全線摩阻損失不到原來的三分之一，故可 停開 4 座泵站，由于輸量

20、減少了 350 m 3/h 三分之一，故運(yùn)行的站可停開一臺泵，由于運(yùn)行站的每臺泵的 排量減小，揚(yáng)程會升高，故還必須關(guān)小運(yùn)行站出口閥的開度。 所以最佳的調(diào)節(jié)方案是： 2、3、5、6 站停運(yùn)， 1、4 站各停運(yùn)一臺泵，同時關(guān)小 1、4 站出口閥的開 度（節(jié)流調(diào)節(jié)） 。 4、 ⑴、第二站停運(yùn)后，由于全線能量供應(yīng)減少，全線流量下降，首站出站壓力上升，三、四站的進(jìn)出 站壓力均下降。 ⑵、第一種調(diào)節(jié)措施： 3#、4#站出站節(jié)流。 第二種調(diào)節(jié)措施：停運(yùn) 4#站。 第二種調(diào)節(jié)措施較好，因?yàn)榈谝环N調(diào)節(jié)措施太浪費(fèi)能量。 四、計算題 ⑴、該站間的允許最小輸量為： G min C

21、 K ln DL 1.9 0. 539 55 1000 R kg/s max 105.53 T T 65 5 Rmax 0 2100 ln T T 32 5 Z min 0 7 750 10 ⑵、質(zhì)量流量： 248. 02 G kg/s 350 24 3600 G 248.02 體積流量： 0.2851 3/s Q m 870 進(jìn)站油溫為： T Z T 0 T T R 0 K DL exp( GC ) 5 1.9 exp( 65 5 0.539 55000 ) 248. 02 2100

22、 47.72 平均溫度為： 1 1 Tpj T T ℃ 2 65 2 47.72 53. 48 R Z 3 3 平均粘度為： 0.036( T 65) 6 5.3 10 6 0 036 (53. 65) 8.0245 10 6 pj . 48 2/s 5.3 10 e e pj m 流態(tài)為水力光滑區(qū)， m=0.25， 0.0246 2 m m pj Q hR L 5 m Rmax d 0. 0246 1. 75 0.2851 8.0245 4.75 0.515 10 6 0. 25 50 1000 187.28 米油柱