油气储运天然气输配.ppt
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1、第二章第二章 原油管道输送技术原油管道输送技术油气管油气管输输工工艺艺第一节第一节 原油管道输送基础原油管道输送基础第二节第二节 等温输油管道工艺计算等温输油管道工艺计算第三节第三节 热油管道输送热油管道输送第四节第四节 易凝高粘原油管道输送易凝高粘原油管道输送第五节第五节 输油站及其主要设施输油站及其主要设施第六节第六节 输油管道工况分析输油管道工况分析第七节第七节 输油管道的运行管理输油管道的运行管理一、长距离原油管道的组成一、长距离原油管道的组成二、原油管道输送工艺二、原油管道输送工艺(重点)(重点)油气管油气管输输工工艺艺第一节第一节 原油管道输送基础原油管道输送基础一、长距离原油管道
2、的组成一、长距离原油管道的组成用户用户炼油厂炼油厂矿场油库矿场油库转油站转油站联合站联合站计量站计量站油井油井矿场油气集输系统矿场油气集输系统长输管道长输管道原油管道原油管道成品油管道成品油管道一、长距离原油管道的组成一、长距离原油管道的组成输输油油管管道道输油站输油站线路线路首站首站中间站中间站末站末站管线管线泵站泵站加热站加热站分输站分输站合合建建清管站清管站通讯系统等辅助系统通讯系统等辅助系统阀门、阀室阀门、阀室穿跨越构筑物穿跨越构筑物伴行路伴行路阴极保护设施阴极保护设施 一、长距离原油管道的组成一、长距离原油管道的组成二、原油管道输送工艺二、原油管道输送工艺根据输送过程中油品是根据输送
3、过程中油品是否需要加热否需要加热常温输送常温输送加热输送加热输送根据管道与泵的连接方式根据管道与泵的连接方式开式输送开式输送(从罐到罐、旁接油罐从罐到罐、旁接油罐)密闭输送(密闭输送(从泵到泵从泵到泵)二、原油管道输送工艺二、原油管道输送工艺1 1、常温输送和加热输送、常温输送和加热输送 油品从首站进入管道,输送一段距离后,管内油品从首站进入管道,输送一段距离后,管内油温油温就会等就会等于管道埋深处的于管道埋深处的地温地温,故称为,故称为常温输送常温输送(也称等温输送)。(也称等温输送)。原油的原油的凝点凝点(即反常点)是衡量可否常温输送的依据;(即反常点)是衡量可否常温输送的依据;凝点是指在
4、凝点是指在规规定的冷却条件下一切液定的冷却条件下一切液态态流体停止流流体停止流动动的的最高温度最高温度。汽、煤、柴油等成品油及低凝点、低黏度轻质原油汽、煤、柴油等成品油及低凝点、低黏度轻质原油可直接可直接进行常温输送。进行常温输送。等温等温输输送送二、原油管道输送工艺二、原油管道输送工艺1、常温输送和加热输送、常温输送和加热输送 将原油将原油加热、加压加热、加压后进入管道,通过提高原油输送温度使后进入管道,通过提高原油输送温度使油品黏度降低,减少管路摩擦阻力损失,或使管内最低油温维油品黏度降低,减少管路摩擦阻力损失,或使管内最低油温维持在凝点以上,保证安全输送。持在凝点以上,保证安全输送。原油
5、加热输送管道存在两方面的能力损失:原油加热输送管道存在两方面的能力损失:摩擦阻力损失摩擦阻力损失和热损失和热损失,故需要在沿线设置,故需要在沿线设置泵站和热站泵站和热站 我国生我国生产产的原油的原油绝绝大部分大部分为为高凝点、高黏度和高含蜡原油高凝点、高黏度和高含蜡原油(俗称(俗称“三高三高”原油),故国内原油管道大都是原油),故国内原油管道大都是热热油管道油管道。加加热输热输送送二、原油管道输送工艺二、原油管道输送工艺2 2、开式输送和密闭输送、开式输送和密闭输送工作特点工作特点每个泵站与其相应的站间管路各自构成每个泵站与其相应的站间管路各自构成独立的水力系统独立的水力系统 上下站输量可以不
6、等(由旁接罐调节)上下站输量可以不等(由旁接罐调节)各站的进出站压力没有直接联系各站的进出站压力没有直接联系 二、原油管道输送工艺二、原油管道输送工艺 Q1 Q2 旁接油罐旁接油罐从罐到罐:油品全部通从罐到罐:油品全部通过过各中各中间间站的油罐,站的油罐,蒸蒸发损发损耗大耗大 旁接油罐旁接油罐 Q1 Q2优点优点安全可靠,水击危害小,安全可靠,水击危害小,对自动化水平要求不高。对自动化水平要求不高。缺点缺点 流程和设备复杂,固定资产投资大流程和设备复杂,固定资产投资大油气损耗严重油气损耗严重 全线难以在最优工况下运行,能量浪费大全线难以在最优工况下运行,能量浪费大 二、原油管道输送工艺二、原油
7、管道输送工艺工作特点工作特点 全线为一个统一的水力系统,全线为一个统一的水力系统,全线各站流量相同全线各站流量相同;输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定;输量由全线所有泵站和全线管路总特性决定;二、原油管道输送工艺二、原油管道输送工艺QQ密闭输油方式(也叫泵到泵流程)密闭输油方式(也叫泵到泵流程)密闭输油方式(也叫泵到泵流程)密闭输油方式(也叫泵到泵流程)密闭输油方式(也叫泵到泵流程)密闭输油方式(也叫泵到泵流程)QQ优点优点 全线密闭,中间站不存在蒸发损耗;全线密闭,中间站不存在蒸发损耗;流程简单,固定资产投资小;流程简单,固定资产投资小;可全部利用上站剩余压头,便于实现优化运行。可全部利
8、用上站剩余压头,便于实现优化运行。缺点:缺点:要求自动化水平高,要有可靠的自动保护系统。要求自动化水平高,要有可靠的自动保护系统。二、原油管道输送工艺二、原油管道输送工艺现现代的管代的管线线均均为为密密闭输闭输送方式送方式作作 业业 结合所学专业知识,查阅相关文献资料,谈谈自己对油结合所学专业知识,查阅相关文献资料,谈谈自己对油气储运发展趋势的认识(不少于气储运发展趋势的认识(不少于500500字)字)第二节第二节 等温输油管道等温输油管道工艺计算工艺计算第二节第二节 等温输油管道工艺计算等温输油管道工艺计算一、等温输油管道工作特性一、等温输油管道工作特性1、输油管道摩阻损失、输油管道摩阻损失
9、长输管道的摩阻损失根据产生原因可分为两部分:长输管道的摩阻损失根据产生原因可分为两部分:一是油品流过直管段所产生的摩阻损失,称为一是油品流过直管段所产生的摩阻损失,称为沿程摩阻沿程摩阻二是油品流过管件、阀件、设备所产生的摩阻损失,称为二是油品流过管件、阀件、设备所产生的摩阻损失,称为局部局部摩阻摩阻(1)沿程摩阻)沿程摩阻损损失的失的计计算算达西公式达西公式列宾宗公式列宾宗公式(1)沿程摩阻)沿程摩阻损损失的失的计计算算达西公式达西公式-水力摩阻系数水力摩阻系数L-管道长度管道长度d-管内径管内径在流动截面上原油的平均流速在流动截面上原油的平均流速g-重力加速度重力加速度v-输送温度下原油的运
10、动黏度输送温度下原油的运动黏度Q-管路中原油的体积流量管路中原油的体积流量e-管壁的绝对粗糙度管壁的绝对粗糙度Re雷诺数雷诺数-管壁相对当量粗糙度管壁相对当量粗糙度Re2000,层流层流2000Re3000,紊流紊流紊流流态又可分为紊流流态又可分为水力光滑区、混合摩擦区和粗糙区水力光滑区、混合摩擦区和粗糙区3000ReRe1时,水力光滑区时,水力光滑区(层层流流边层边层能盖住管内壁的全部粗糙突起)能盖住管内壁的全部粗糙突起)Re1 Re Re2时,粗糙区时,粗糙区(管壁粗糙突起几乎全部暴露在(管壁粗糙突起几乎全部暴露在层层流流边层边层之外)之外)管路中流管路中流态态划分划分(1)沿程摩阻)沿程
11、摩阻损损失的失的计计算算列宾宗公式列宾宗公式各流各流态态区的区的A,m,值值及沿程摩阻及沿程摩阻计计算式算式见见表表2-1(P14)代入达西公式代入达西公式、和和把把(2)局部摩阻)局部摩阻损损失的失的计计算算-管件或阀件的局部摩阻系数管件或阀件的局部摩阻系数LD-管件或阀件的当量长度管件或阀件的当量长度管件或管件或阀阀件的当量件的当量长长度度指与流体指与流体通通过该过该管件或管件或阀阀体体产产生的摩阻生的摩阻损损失相同的同径直管段失相同的同径直管段长长度。度。2、管道的工作特性、管道的工作特性(1 1)管道特性方程)管道特性方程 管道的压降由三部分组成管道的压降由三部分组成:用于克服地形高差
12、所需的位能、用于克服地形高差所需的位能、管路沿程摩阻和局部摩阻。管路沿程摩阻和局部摩阻。长距离输油管道沿线的长距离输油管道沿线的局部摩阻损失局部摩阻损失不大,一般只占沿程不大,一般只占沿程摩阻损失的摩阻损失的1%左右。左右。(2)管道特性曲)管道特性曲线线 管线特性曲线表征管线所需压头管线特性曲线表征管线所需压头管线特性曲线表征管线所需压头管线特性曲线表征管线所需压头H H与流量与流量与流量与流量 q q的关系,的关系,的关系,的关系,特性特性特性特性曲线曲率的急缓反映管线水力摩阻的大小曲线曲率的急缓反映管线水力摩阻的大小曲线曲率的急缓反映管线水力摩阻的大小曲线曲率的急缓反映管线水力摩阻的大小
13、。n一条管道输送一种油品,其特性一条管道输送一种油品,其特性曲线是唯一的。曲线是唯一的。n任一参数(任一参数(d,L,v)发生变化)发生变化时,特性曲线相应变化。时,特性曲线相应变化。对对于于前后不同前后不同变变径管径管,其,其总总管道特性曲管道特性曲线为线为前后两段管道特性曲前后两段管道特性曲线线串串联联相加相加对对于于平行平行管段,其管段,其总总管道特性曲管道特性曲线线由主、副两管段特性曲由主、副两管段特性曲线线并并联联相加相加(2)管道特性曲)管道特性曲线线串联管路串联管路并联管路并联管路二、二、输输油油泵泵站工作特性站工作特性1、离心输油泵的工作特性、离心输油泵的工作特性在恒定转速下,
14、泵的在恒定转速下,泵的扬程与排量扬程与排量(H-Q)的变化关系称为泵的工作特性的变化关系称为泵的工作特性转速转速液体黏度液体黏度汽蚀汽蚀进口负压进口负压二、二、输输油油泵泵站工作特性站工作特性(1)转速对泵特性的影响)转速对泵特性的影响n0,n-调节前后的泵转速调节前后的泵转速a,b-对应对应n0转速下泵特性方程中的两个系数转速下泵特性方程中的两个系数转速对泵特性的变化可用下式表示:转速对泵特性的变化可用下式表示:二、二、输输油油泵泵站工作特性站工作特性离心泵调速措施通常有两类:离心泵调速措施通常有两类:n一类是一类是调节原动机的转速调节原动机的转速,如燃气轮机、柴油机都具有调速功,如燃气轮机
15、、柴油机都具有调速功能,电动机可采用能,电动机可采用变频方法调速变频方法调速。n另一类是通过安装在原动机和离心泵之间的另一类是通过安装在原动机和离心泵之间的调速器调速器(如液力耦(如液力耦合器等)改变泵的转速。合器等)改变泵的转速。(2)流体黏度对泵特性的影响)流体黏度对泵特性的影响 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20清水的特性清水的特性。离心泵输送黏度比水大的液体如原油、润滑油及其他石油产品时,由于液离心泵输送黏度比水大的液体如原油、润滑油及其他石油产品时,由于液体黏度增加,流动状态变化,使液体流经泵时的流动摩擦阻力损失增大,与体黏度增加,流动状态变化,使液体流
16、经泵时的流动摩擦阻力损失增大,与输送清水时的额定工况相比,泵的杨程、流量和效率将降低,轴功率增加。输送清水时的额定工况相比,泵的杨程、流量和效率将降低,轴功率增加。同时,流体黏度增加,还会使泵的吸入特性变坏,增大其允许同时,流体黏度增加,还会使泵的吸入特性变坏,增大其允许汽蚀余量汽蚀余量。二、二、输输油油泵泵站工作特性站工作特性 泵泵入口入口处处液体所具有的液体所具有的总总水水头头与液体汽化与液体汽化时时的的压压力力头头之差,之差,单单位用米位用米(水柱)(水柱)标标注,用(注,用(NPSH)()(Net Positive Suction Head)表示表示(3)汽蚀对泵性能的影响)汽蚀对泵性
17、能的影响 当离心泵叶轮进口处某点的压力降低到输送温度下液体的汽化压力时,当离心泵叶轮进口处某点的压力降低到输送温度下液体的汽化压力时,就有一部分液体汽化,生成气泡,气泡被液流带到压力较高的区域时迅速凝结。就有一部分液体汽化,生成气泡,气泡被液流带到压力较高的区域时迅速凝结。在凝结过程中,气泡周围的液体就以高速向气泡中心运动,从而产生严重的水在凝结过程中,气泡周围的液体就以高速向气泡中心运动,从而产生严重的水击现象。水击的地方产生非常巨大的瞬时压力(可达几十个击现象。水击的地方产生非常巨大的瞬时压力(可达几十个MPa),如气泡紧),如气泡紧贴在叶轮或其他部分的金属表面上,这里就会受到冲击,同时由
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