《输油管道设计与管理》课程教学大纲.docx

输油管道设计与管理（英）教学大纲一、课程基本信息课程名称输油管道设计与管理（英）Design and Management of Oil Pipeline (Uk)课程编码PLC224111020开课院部储运与建筑工程学院课程团队输油管道设计与管理课程团队学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业本研一体化班（石油工程类）授课语言中文先修课程工程流体力学理论与进展（2-1）、传热学、泵与压缩机课程简介 （必修）“输油管道设计与管理”是为油气储运工程专业本科生开设的一门专业必修课程，要求学生已修读过流体力学、传热学、储运油料 学、泵与压缩机等学科基础课程。本课程其主要授课内容包括：输油管道概况和勘察设计、等温输油管道的工艺计算、加热输送管道的工 艺计算、原油流变学及其应用、热油管道的运行管理、顺序输送、输油站及其主要设施、输油管道瞬变流动与控制、输油管道完整性管 理，旨在培养学生综合运用相关理论知识和方法，开展长距离输油管道设计与管理工作的基本能力。The course named uDesign and Operation of Oil Pipeline” is a compulsory major course set up for the college students majoring in Oil-Gas Storage & Transportation Engineering. Students are required to have studied basic courses including Fluid Dynamics, Heat Transfer, oil physical property, Pump and Compressor, etc. The main contents of the course include: overview of oil pipeline, calculation of isothermal oil pipeline, calculation of hot oil pipeline, operating management of hot oil pipeline, batch transportation, oil transport station and its main facilities, transient flow and control of oil pipeline, oil pipeline integrity management. The teaching subject of the course aims to cultivate students' basic ability to carry out long-distance oil pipeline design and operation through the comprehensive use of relevant theoretical knowledge and methods.负责人大纲执笔人、审核人二、课程目标序号代号课程目标0BE毕业要求指标点任务自选1Ml目标1 ：掌握输油管道专业知识及其数学模型方法，全面考虑油品市场需求、油品种类与物性、管道 沿线地质、土壤、气候等因素，完成输油管道设计方案与运行管理的对比分析。是1.3五、评分细则练习设计：线上课程题库。26第9章第9章输油管道 的完整性管理教学目的：主要向学生介绍输油管道完整性管理概念、内容、 特点、过程及评价方法，我国完整性管理发展概况；腐蚀与防 护简介。（指标点1L1）重点难点：学生重点掌握输油管道完整性管理概念、内容、特 点、过程及评价方法。教学准备：结合相关国内外管道完整性管理案例，深化学生对 课程内容的理解.练习设计：线上课程题库、完整性管理作业。M44讲授、讨 论16线上课程 题库、完 整性管理 作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1过程考核1 .利用智慧树设展过程考核，成绩采用百分制，其中平时成绩占40%,章节测试占10%,以主观题为主的在线测试占 50%。2 .考核学生对输油管道专业基础知识的了解和掌握能力。20%2程序作业1 .成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。2 .要求学生能够运用管道基本原理，自主编程开展工艺计算，利用软件分析呈现计算结果，考核学生自主编写程序解决 输油管道复杂工程问题能力。15%3工艺分析 作业1 .成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。2 .考核学生基于输油管道专业知识及其数学模型方法，对输油管道设计方案与运行管理对比分析的掌握能力。5%4完整性管 理作业1 .要求学生从4个题目中任选1题，调研文献，综述相应技术方法种类、实施原理、优缺点等内容；2 .根据学生报告内容的完整性、准确性等方面评分；3 .考查学生对油气储运工程专业相关的技术标准体系、法律法规、智慧管道等领域国际发展趋势和研究热点的了解与把 握能力。10%5期末考试1 .闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2 .按照0BE理念和要求，知识和能力考核并重，考查学生对基础知识、基本理论的掌握程度和对各种工艺问题的综合分 析能力，题型主要有简答题、分析题、计算题等。50%序号课程目标考核环节大致占比评分等级1Ml过程考核20%见智慧树评分标准2M2程序作业15%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，解题 思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。c-按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、 格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，解题思路混乱。3M4完整性管 理作业10%A-参考文献15篇以上，相关度局，较全面了解掌握选题所及的国内外动态，引证资料翔实，归纳总结恰 当；思路清晰，书写规范。B参考文献10篇以上，相关度高，基本了解掌握选题所涉及的国内外动态，进 行了归纳总结；思路清晰，书写较规范。C参考文献8篇以上，相关度一般，了解掌握选题所涉及的一些 国内外动态，进行了归纳总结；思路较清晰，书写符合标准。D-参考文献5篇以上，不能了解掌握选题所 涉及的国内外动态，简单罗列，没有归纳总结；表述逻辑性差，书写不符合标准。4M2工艺分析 作业5%A-独立思考、按时完成，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B-独立思考、按时完成，解题 思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。c-按时完成，解题思路比较清晰、步骤比较完整、 格式比较合理、答案准确。D-作业抄袭，未能按时完成，解题思路混乱。5Ml期末考试15%见试卷评分标准6M2期末考试10%见试卷评分标准7M3期末考试15%见试卷评分标准8M4期末考试10%见试卷评分标准评分等级说明：A, B, C, D, E=90-100, 80-89, 70-79, 60-69, 0-59; A, B, C, D = 90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B, C=90-100, 75-89, 60-74, 0-59; A, B = 80-100, 0-79六、教材与参考资料序号教学参考资料明细1图书1输油管道设计与管理，杨筱薪，中国石油大学出版社，2006, ISBN:7563622411. （*主教材）2图书|GB 50253-2014输油管道工程设计规范，中国计划出版社，2014, 3图书|GB 32167-2015油气输送管道完整性管理规范，中国标准出版社，2015, ISBN:321672015.2M2目标2 ：熟悉输油工艺原理、热泵站确定与布置等管道设计方法，能够根据用户需求运用计算工具完 成相关工艺计算，确定输油管道设计及运行管理方案。是3. 1, 5.33M3目标3： 了解输油管道输送工艺、原油流变学、管道蜡沉积、停输再启动等相关领域的发展趋势及研 究热点。是4M4目标4 ：掌握输油管道完整性管理体系与经济决策方法，能够运用费用现值法确定经济管径。是三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课 程目标课内 学时教学方式课外 学时课外环节1第1章第1章输油管概 况和勘察设计/21. 1第一节输油管道 概况教学目的：该节内容是介绍性质，主要向学生阐述长距离输油 管道的优势和不足、长距离输油管道的组成；长输管道国内外 发展概况和发展趋势；我国输油管道的发展现状、存在的问题 及未来发展方向。通过本节介绍，使学生了解长距离输油管道 的主要组成，了解和认识到原油/成品油等油品管道输送的原因 和必要性，了解世界油气管道的发展历程与发展方向，了解我 国油气管道的发展历程与发展方向。（指标点10. 2）授课过程中融入思政教育：介绍世界最早的管道（秦朝），增强 学生文化自信和理论自信；讲述管道人艰苦奋斗的石油精神， 激发学生吃苦耐劳精神；展示新世纪管道工业卓越成就，体现 我国集中力量办大事的优越性，激发学生道路自信和制度自 信，实现思政教育润物无声。重点难点：本节为介绍性内容，难点较少，学生重点掌握输油 管道的特点和发展趋势。教学准备：我国油气管道的分布图，长距离输油管道发展案例 等。练习设计：线上课程题库。M51讲授、讨 论/线上课程 题库31.2第二节输油管道教学目的：该节内容是介绍性质的，主要向学生阐述大型长距Ml0.5讲授、讨/线上课程勘察设计概述离输油管道建设所遵循的具体程序，重点介绍大型输油管道设 计的三个重要阶段：可行性研究、初步设计、施工图设计。要 求学生了解设计三阶段的作用和主要内容。（指标点L3、3. 1）重点难点：本节为介绍性内容，难点较少，学生重点掌握输油 管道设计三阶段及其内容。教学准备：设计三阶段的主要步骤及内容。练习设计：线上课程题库。论题库4第2章第2章等温输油 管道的工艺计算/52. 1第一节输油泵站 的工作特性教学目的：主要向学生介绍长输管道中给油流提供能量（扬 程）的离心泵机组特点、工作特性。包括长输管道用泵机组的 类型介绍，离心泵机组的特点、原动机和辅助设备，离心泵的 工作特性方程，离心泵特性的改变方法，由多台离心泵串联、 并联组成的输油泵站的工作特性，泵机组输量的确定以及串并 联方式的选择。（指标点L3, 3.1）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握改变离心泵特 性的方法，离心泵与输油泵站的工作特性，输油泵站串并联组 合方式的选择等。教学准备：收集各种不同类型的泵特性资料，改进教学模式， 通过引入工程实例阐明离心泵的特点、优势及其在输油管道中 的应用性能。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设 计和毕业设计。Ml, M21讲授2线上课程 题库、工 艺分析作 业，程序 作业62.2第一书输油管道 的压能损失教学目的：主要向学生介绍长输管道中压能损失的组成部分与 计算方法。包括管路压降的组成部分（沿程摩阻损失和局部摩 阻损失），水力摩阻系数的计算方法，流态的划分方法，列宾宗 压降计算公式、水力坡降，管路的工作特性等。（指标点L3,Ml, M21讲授2线上课程 题库、工 艺分析作 业，程序3. 1）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握沿程摩阻损失 和局部摩阻损失的概念，沿程摩阻损失的计算方法，流态的划 分方法，副管与变径管的水力坡降变化规律，管路的工作特性 等。教学准备：该部分授课内容与流体力学课程（学生们已修完该 门课程）部分内容密切相关，通过对两门课程衔接部分的综合 阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设 计和毕业设计。作业72.3第三节等温输油 管道的工艺计算教学目的：主要向学生介绍长输管道工作点流量的计算方法。 包括计算所需参数的介绍，管道纵断面对图介绍，翻越点定义 与确定方法，泵站数的确定与布置、泵站及管道工况校核等内 容。（指标点L3, 3.1）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握如何将泵站特 性和管路特性联立求解工作点流量，掌握翻越点定义与确定方 土笺3寸o教学准备：该节内容与前两节内容密切相关，需要从能量供应 与消耗两个角度解释工作点的确定方法，以便于学生理解。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设 计、毕业设计。Ml, M22讲授2线上课程 题库、工 艺分析作 业，程序 作业82.4第四节等温输油 管设计方案的经济 比较教学目的：主要向学生介绍如何选择经济合理的管道直径。包 括经济评价指标的选择，费用现值的定义及选择该指标的原 因，影响费用现值的因素，费用现值与最优管径的关系，经济 流速与经济输量选取，最优管径的确定及步骤。（指标点11.1）重点难点：本节内容涉及经济性评价与最优化问题，难度较 大，学生重点掌握费用现值的定义及选择该指标的原因，利用M61讲授2线上课程 题库、工 艺分析作 业，程序 作业费用现值求解最优管径的方法和步骤。教学准备：查阅经济性评价与最优化书籍，了解费用现值的意 义和计算方法。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设 计和毕业设计。92.5第五书等温输油 管运行工况分析与 调节教学目的：主要向学生介绍输油管道运行工况变化的原因和变 化类型，并通过能量供应与消耗平衡计算分析停泵、泄露、管 道局部堵塞等事故情况下管道工况变化规律，介绍管道的两种 调节方法（稳定性调节和输量调节）。（指标点4.1, 4.4） 重点难点：学生重点掌握事故工况卜管道工况变化的分析方 法，并能够通过工况分析确定管道工况变化规律。教学准备：通过理论授课与实验相结合的方式，促进学生的理 解。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业。M32讲授4线上课程 题库、工 艺分析作 业，程序 作业10第3章第3章加热输送 管道的工艺计算/113. 1第一节热油管道 的温降计算教学目的：主要向学生介绍加热输送的特点、热油管道轴向温 降公式（苏霍夫公式与列宾宗公式）的推导及应用、热力计算 主要物性参数的计算与选取、热油管道的散热特点以及总传热 系数K值的计算。（指标点1.3, 3.1, 5.3）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握两种热油管道 轴向温降公式的推导过程及应用，总传热系数K值的计算方 法，相关热力计算参数的意义与选取。教学准备：该部分授课内容与传热学课程（学生们已修完该门 课程）部分内容密切相关，通过对两门课程衔接部分的综合阐 述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库、程序作业、课程设计和毕业设计。Ml, M22讲授4线上课程 题库、程 序作业123.2第二节热油管道教学目的：主要向学生介绍热油管道沿程摩阻计算的特点与计Ml, M21.5讲授4线上课程的摩阻计算算方法，摩阻计算过程中流型和流态的变化规律，存在流态、 流型变化时沿程摩阻的计算方法。（指标点L3, 3.1, 5.3） 重点难点：学生重点掌握热油管道沿程摩阻计算的特点，摩阻 的平均温度计算法，管道内油流流型、流态的划分标准，不同 流型、流态下摩阻的计算方法。教学准备：该部分授课内容涉及原油流变学的部分内容，通过 对两门课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理 解。练习设计：线上课程题库、工艺分析作业、程序作业、课程设 计和毕业设计。题库、程 序作业133.3第三节确定和布 置加热站、泵站教学目的：主要向学生介绍热油管道运行所需热站、泵站数的 确定与布站，热、泵站合并的原则与条件，热油管道设计计算 的基本步骤。（指标点L3, 3.1）重点难点：学生重点掌握热油管道热、泵站合并的原则与条 件，热油管道设计计算的基本步骤。教学准备：该书内容与前两节内容密切相关，需要从热能、动 能供应与消耗两个角度解释热站、泵站数的确定与布站，以便 于学生理解。练习设计：线上课程题库、程序作业、课程设计和毕业设计。Ml, M21.5讲授/线上课程 题库、程 序作业14第4章第4章原油流变 学简介教学目的：主要向学生介绍原油流变特性分类与影响因素，牛 顿/非牛顿原油流变性对管道设计与运行的影响。（指标点 10.2）重点难点：明确原油的基本流变特性，明确原油流变性对管道 设计与运行的影响规律。教学准备：结合原油流变学知识（选修课，已修读）深化学生 对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库、程序作业、课程设计、毕业设计。 程序作业：利用计算机编制程序，计算不同输油条件下热油管M2, M53讲授、讨 论4线上课程 题库、程 序作业道的轴向温降，确定热站数量和间距，然后通过分段计算法计 算热油管道的沿程摩阻损失。（指标点5. 3）15第5章第5章热油管道 运行管理/165. 1第一节热油管道 的运行特性教学目的：主要向学生介绍热油管道的工作特性，不稳定工作 区的产生条件与预防措施，影响热油管道温降的因素，热油管 道经济运行方案的确定方法。（指标点1.3、11. 1）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握分析热油管道 工作特性的方法，不稳定工作区产生的原因与条件，热油管道 经济运行方案的确定原则。教学准备：该节内容与第二章内容密切相关，需结合第二章内 容详细阐述不稳定工作区概念。练习设计：线上课程题库、课程设计和毕业设计。Ml, M61讲授/线上课程 题库175.2第二节热油管道 的投产教学目的：主要向学生介绍热油管道试运投产步骤，埋地热油 管道启动过程的特点，热油管道的启动方法，热油管道预热启 动过程的计算与预热时间的估算，投油时需要注意的问题。（指 标点 1.3、4.1）重点难点：学生重点掌握埋地热油管道启动过程的特点，热油 管道的启动方法，热油管道预热启动过程的计算与预热时间的 估算。教学准备：本节内容与传热学部分内容密切相关，通过对两门 课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库。M1,M51讲授/线上课程 题库185.3第二节含蜡原油 管道的蜡沉积及清管教学目的：主要向学生介绍原油析蜡特性，管壁结蜡的组成， 结蜡机理与影响因素，析蜡与结蜡对沿程温降与摩阻的影响， 热输含蜡原油管道工艺设计时流型与流态的变化规律，清蜡与 防蜡措施。（指标点4.1、10.2）重点难点：学生重点掌握原油析蜡规律，管壁结蜡机理及相关M1,M51讲授/线上课程 题库影响因素，析蜡与结蜡对沿程温降与摩阻的影响，管内流型与 流态的变化规律。教学准备：结合石蜡的组成特性、析蜡照片等促进学生对结蜡 规律和机理的认识。练习设计：线上课程题库。195.4第四节热油管道 的停输再启动教学目的：主要向学生介绍热油管道停输原因，架空及水中管 道停输后的温降计算（包括重油管道和热含蜡原油管道的温降 计算），埋地管道停输温降计算，停输后再启动压力的计算。（指标点 4.1、10.2）重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握热含蜡原油架 空及水中管道停输后的温降计算，埋地管道停输温降计算。教学准备：本节内容与传热学部分内容密切相关，通过对两门 课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库。M1,M51讲授/线上课程 题库20第6章第6章顺序输送/216. 1第一节顺序输送 工艺的特点教学目的：主要向学生介绍顺序输送的定义、特点，循环周期 与循环次数的定义，循环次数与罐容的优化设计，顺序输送的 热力特性与水力特性。（指标点1.3, 3.1）重点难点：学生重点掌握循环周期与循环次数的定义，油品排 列次序的确定原则，循环次数与罐容的优化设计步骤，顺序输 送的摩擦温升计算，顺序输送的水力特性。教学准备：本书内容与流体力学部分内容密切相关，通过对两 门课程衔接部分的综合阐述，深化学生对课程内容的理解。练习设计：线上课程题库。Ml, M21.5讲授/线上课程 题库226.2第二节顺序输送 管道的混油教学目的：主要向学生介绍沿程混油的机理，纵向混油扩散的 特点及混油浓度微分方程的推导与求解（得到混油浓度计算公 式），有效扩散系数的计算方法，混油量的计算公式推导，影响 混油的因素及规律，预防混油的措施。（指标点1.3, 3.1）Ml, M21.5讲授/线上课程 题库重点难点：本节内容和难点较多，学生重点掌握沿程混油的机 理，纵向混油浓度微分方程的推导与求解，混油量的计算公式 推导，影响混油的因素及规律。教学准备：以前节内容为基础。练习设计：线上课程题库。236.3第二节混油界面 检测与混油处理教学目的：主要向学生介绍混油浓度的检测方法，管道终点油 罐内的允许混油量，管道终点混油段的切割量计算与切割方 式，混油的处理方法。（指标点1.3, 3.1）重点难点：学生重点掌握管道终点油罐内的允许混油量，管道 终点混油段的切割量计算与切割方式。教学准备：以前节内容为基础。练习设计：线上课程题库。Ml, M21讲授/线上课程 题库24第7章第7章输油站教学目的：主要向学生介绍输油站的各种工艺流程（来油与计 量流程、站内循环流程、正输流程、反输流程、压力越站流 程、热力越站流程、全越站流程等）与流程图，热油管道埋 深、保温、加热系统的选择与运行工艺参数的优化。（指标点 1. 3、3. 1）重点难点：学生重点掌握各种流程的特点和适用条件。教学准备：收集输油站现场照片，通过图文介绍加深学生对各 种工艺流程的理解。练习设计：线上课程题库、课程设计和毕业设计。Ml, M21讲授/线上课程 题库25第8章第8章输油管道 的瞬变流动与控制教学目的：主要向学生介绍管道瞬变流动产生的原因，瞬变流 基本公式，瞬变流动过程与特征线解法，输油管道水力瞬变流 动的特点与控制。（指标点3.1, 4.1）重点难点：学生重点掌握管道瞬变流动产生的原因，瞬变流基 本公式，输油管道水力瞬变流动的特点与控制。教学准备：结合管道瞬变流动知识深化学生对课程内容的理 解。M2, M33讲授/线上课程 题库