《输油管道设计与管理》复习提纲文档格式.docx
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2等温输送：
管道输送原油过程中，如果不人为地向原油增加热量,提高原油的温度，而是使原油输送过程中基本保持接近管道周围土壤的温度，这种输送方式称为等温输送。
3原油凝固点：
它是在规定的试验条件下，当原油在试管中被冷却到某一温度,将试管倾斜45℃，经一分钟后，液面未见有位置移动,此种现象即称为凝固,产生此现象的最高温度称为原油凝固点。
4、线路纵断面图:
在直角坐标上表示管道长度与沿线高程变化的图形称为线路纵断面图。
5、管路工作特性：
是指管长、管内径和粘度等一定时，管路能量损失H与流量Q之间的关系。
6、泵站工作特性：
是指泵站提供的扬程H和排量Q之间的相互关系。
7、工作点：
管路特性曲线与泵站特性曲线的交点,称为工作点。
8、水力坡降：
管道单位长度上的水力摩阻损失，叫做水力坡降。
9、水力坡降线:
就斜率为水力坡降数值的直线.
10、翻越点：
在地形起伏变化较大的管道线路上，从线路上某一凸起高点，管道中的原油如果能按设计量自流到达管道的终点，这个凸起高点就是管道的翻越点。
11、计算长度：
从管道起点到翻越点的线路长度叫做计算长度。
12、总传热系数K：
指油流与周围介质温差为1℃时，单位时间内通过管道单位传热表面所传递的热量。
13、析蜡点：
蜡晶开始析出的温度,称为析蜡点.
14、反常点：
牛顿流体转变为非牛顿流体的温度,称为反常点.
15、结蜡:
是指在管道内壁上逐渐沉积了某一厚度的石蜡、胶质、凝油、砂和其它机械杂质的混合物。
16、失流点：
含蜡原油形成网络结构，出现屈服值的温度。
17、含蜡原油的热处理:
是将原油加热到一定温度,使原油中的石蜡、胶质和沥青质溶解，分散在原由中，再以一定的温降速率和方式冷却，以改变析出的蜡晶形态和强度，改善原油的低温流动性。
18、热处理输送：
利用原油热处理实现含蜡原油的常温输送或延长输送距离。
19、顺序输送:
在一条管道内，按照一定批量和次序，连续地输送不同种类油品的输送方法。
20、压力越站：
指油流不经过输油泵流程.
21、热力越站:
指油流不经过加热炉的流程。
22、水悬浮输送：
是将高凝点的原油注入温度比凝点低得多的水中，在一定的混合条件下，凝成大小不同的冻油粒，形成油粒是分散项、水是连续项的悬浮液。
23、液环输送：
是利用稀的高聚物粘弹性水溶液在管道中形成壁面水环，高粘原油在管中心部分流动，使原油与管壁隔开.
24、纵向紊流扩散：
紊流速度场内局部流速不均匀,紊流脉动以及在浓度差推动下沿管长方向的分子扩散而造成混油的原因,统称为纵向紊流扩散。
25．混油长度：
混油段所占管道的长度。
26．起始接触面:
前后两种（或A、B）油品开始接触且垂直于管轴的平面.
27、动水压力:
油流沿管道流动过程中各点的剩余压力.
28、相对混油量：
混油量与管道容积之比.
二、填空题
1、由于在层流状态时,两种油品在管道内交替所形成的混油量比紊流时大得多，因而顺序输送管道运行时，一般应控制在紊流状态下运行.
2、采用顺序输送时，在层流流态下，管道截面上流速分布的不均匀时造成混油的主要原因.
3、石油运输包括水运、公路、铁路、管道等几种方式。
4、输油管道由输油站和线路两部分组成。
5、原油管道勘察工作一般按踏堪、初步勘察与详细勘察三个阶段进行。
6、在纵断面图上，其横坐标表示管道的实际长度，纵坐标为线路的海拔高程。
8、雷诺数标志着油流中惯性力与粘滞力之比,雷诺数小时粘滞阻力起主要作用；
雷诺数大时，惯性损失起主要作用。
9、管路特性曲线反映了当管长L，管内径D和粘度μ一定，Q与Hz的关系。
10、若管路的管径D增加，特性曲线变得较为平缓,并且下移；
管长、粘度增加，特性曲线变陡,并且上升。
11、线路上有没有翻越点，除了与地形起伏有关,还取决于水力坡降的大小，水力坡降愈小，愈易出现翻越点.
12、泵站总的特性曲线都是站内各泵的特性曲线叠加起来的，方法是：
并联时，把相同扬程下的流量相加；
串联时，把相同流量下的扬程相加。
13、短期停输后管内油温计算公式中的
，。
14、加热站加热原油所用设备有加热炉和换热器两类。
15、泵站-管道系统的工作点是指在压力供需平衡条件下，管道流量与泵站进、出站压力等参数之间的关系。
16、有多个泵站的长输管道，中间站C停运后的工况变化具体情况是：
在C以前各站的进出站压力均上升，在C以后各站的进出站压力均下降，且距C站愈远，变化幅度愈小。
17、在长输管道中C点漏油后，漏油前的泵站的进出站压力都下降，漏点后面各站的进出站压力也都下降，且距漏点愈近的站，压力下降幅度愈大。
18、热油管道中,对温降影响较大的两个参数是总传热系数K和流量G，K值增大，温降将加快，随着流量减小,温降将加快。
19、某油品20℃的粘度为，粘温指数，则出站温度℃,进站温度℃时，热油管道中的平均粘度为.
20、顺序输送时，循环周期越长,产生的混油量越少，所需要的油罐容量越大。
21、热油管道中，在m=0.25的紊流情况下，可能出现不稳定区的条件是μ（TR—T0）＞20;
在层流情况下，可能出现不稳定区的条件是μ（TR—T0）＞3。
22、由于粘度对摩阻的影响，当Lc/C＞L/N时，由最大粘度确定允许最小进站压头；
由最小粘度确定允许最大进站压头。
三、证明题及分析
1、设全线N座泵站,长为L，输量为Q,在C+1站入口处漏油，漏量为q,漏点前面流量为Q＊,漏点后面流量为Q＊-q。
试证明漏点前的输量大于正常输量,漏点以后的输量小于正常输量（即Q＊>
Q〉Q＊-q）。
证明：
从首站至漏油点的管段压降平衡式为：
（1）
从漏油点至末站油罐液面的压降平衡式为：
（2）
将
（1）+
（2）可得
（3）
正常情况下全线的呀降平衡式为：
整理为
（4）
对比（3）和（4）可知
证毕
2、设某管线长为L,有N座泵站，输量为Q（提高输量后为Q1）。
提高管路输送能力的方法通常有倍增泵站、铺设副管和变径管，如果要求提高的输送能力大于倍，则可以采用既倍增泵站又铺设副管的综合方法,试证明此时所需要的副管长度为。
（其中：
，）。
证明:
倍增泵站并铺副管前的能量平衡式为：
倍增泵站并铺副管后的能量平衡式为:
联立解
（1）和
（2）得
3、某等温输油管道，地形平坦沿线高程均相等,三个泵站等间距布置，每站二台相同型号的离心泵并联工作，输量为Q；
现由于油田来油量减少，输量降为Q/2,问可对运行的泵组合及泵站出口阀进行哪些调节？
说明理由（已知管线流态均为水力光滑区，忽约）。
解：
设:
管线长为L，输量为Q时各泵站的扬程均为hc，输量为Q/2时各泵站的扬程均为hc1,
输量为Q时的能量平衡方程为：
①
输量为Q/2时的能量平衡方程为：
②
比较①和②可得：
所以,按题意可知只需一个泵站的一台泵即可完成Q/2的输量.当然，还可采取把泵站出口关小节流、调节泵机组速度、换用离心泵的叶轮直径等措施。
但以全线能耗费用最低为基本原则考虑,前者为最优.
4、在管道建设中，常为某种目的而铺设副管或变径管来降低摩阻，在流态相同（如水力光滑区）的情况下，试分析降低相同水力摩阻时，采用铺设副管还是变径管在经济上更为合理？
（设铺设副管与变径管的长度均为Lf；
副管的管径与干线管径相同，即d=df;
变径管直径为d0）
因为在水力光滑区，且d=df,ιf=ωι=ι/21.75=0.298ι
据题意有ι0=0.298ι，即Ω=（d/d0）4。
75=0。
298,解得d0=1。
29d
钢材耗量分别为：
副管为2πdδLfρ
变径管为1。
29πdδLfρ
可见铺设变径管可节约钢材35.5％，所以铺设变径管比铺设副管在经济上更为合理.
四、计算题
1、某埋地原油管道等温输送管线,任务输量2500×
104t/a,管内径D=0.703m；
年平均地温T0=19℃（µ
19=82。
2×
10—6m2/s）；
油温20℃时的密度为874Kg/m3；
钢管绝对粗糙度e取0.1mm;
全线长176Km。
求全线的沿程摩阻损失hl。
（1）、计算输送温度下的流量
油品19℃时的密度为:
Kg/m3℃
Kg/m3℃
体积流量：
m3/s
（2）、计算雷诺数
故流态为水力光滑区，即m=0。
25
（3）、用列宾宗公式计算沿程摩阻
2、某Φ325×
7的等温输油管线有两座泵站，每座泵站有两台同型号的泵串联工作，线路上几个测点所对应的里程和高程如下所示。
当第二站停运后，该管线的输量又可达到多少?
流态为水力光滑区，首站进站压头为20m，各站单泵特性方程为H=280。
2-2030q1。
75（q：
H:
m），油品的计算粘度υ=2。
10-6m2/s，站内局部阻力和干线局部阻力均不计。
全线能量平衡方程
第二站停运后
3、某管线，站间距,总传热系数K=1。
8W/m2.℃，输量G=98Kg/S，出站温度65℃，沿线地温T0=3℃,所输油品物性为（粘温系数）,按平均温度计算法求热油管路的站间摩阻。
（按水力光滑区计算。
（1）计算平均温度
（2）由平均温度计算平均粘度
由粘温指数公式：
得
（3）求站间摩阻
五、问答题
1、输油站的主要作业区由哪几部分组成?
简述输油站的主要功能（或操作）。
主要作业区包括：
输油泵房；
阀组间；
清管器收发装置；
计量间;
油罐区；
加热系统;
站控室;
油品预处理设施。
输油站的主要功能（或操作）包括：
来油与计量;
正输；
反输；
越站输送（包括全越站、压力越站、热力越站）；
收发清管器;
站内循环或倒罐；
停输再启动。
2、简述顺序输送管道有哪几个特点？
顺序输送时会产生混油；
混油需要采用合理的工艺进行处理和销售；
批量和最优循环次数；
首末站批量油品的储存；
管道的水力特性不稳定.
3、简述管道输送的特点?
管道输送的优点：
运费低,能耗少；
运输量大、劳动生产率高;
建设投资低，占地面积少;
受外界影响小，安全性高。
管道输送的缺点：
管道输送量的经济范围小、极限范围小;
起输量高。
4、热油管道的泵站布置与等温管道相比有何特点？
①加热站间管道的水力坡降线是一条斜率不断增大的曲线.可根据各段油温对应的摩阻值在纵断面图上按比例画出，连成曲线.②在加热站处，由于进、出站油温突变，水力坡降线的斜率也会突变，而在加热站之间，水力坡降线斜率连续变化。
5、热油管道在中等流量区时，为什么随流量减小，摩阻反而增大？
进入不稳定区的条件是什么？
在中等流量区，一方面随着流速的增大而使摩阻增加，另一方面随着流量的增加，终点油温TZ显著上升，对于µ
或B值较大的含蜡原油和重油,当油温较低时，粘度随温度的变化是较剧烈的。
因此T的上升会使油流的粘度显著下降，而使摩阻减小。
加之层流时粘度对摩阻的影响较大，故可能出现随流量减小,摩阻反而增大的现象。
进入不稳定区的条件是：
在m=0。
25的紊流情况下，;
在层流情况下,.
6、简述顺序输送时,影响混油的因素有哪些？
答：
管内流动状态、管径、混油界面所经过的管道长度（或时间）；
此外还有输送次序、首站初始混油量、中间泵站、停输等对混油量均有影响。
7、两种油品在管内交替时,产生混油的主要原因是什么?
一是管道横截面沿径向流速分布不均匀使后行油品呈楔形进入前行的油品中；
二是管内流体沿管道径向、轴向造成的紊流扩散作用;
三是两种油品的密度差而引起的混油.
8、影响混油量多少的因素有哪些?
答:
影响混油量的因素有管内流动状态、管径、混油界面所经过的管道长度、输送次序、首站初始混油量、中间泵站、停输对混油量的影响。
9、简述怎样用图解法判断翻越点?
在接近末端的纵断面的上方,按其纵横坐标的比例作一水力坡降线,将此线向下平移，直到与纵断面线相切为止。
如水力坡降线在与终点相交之前,不与管道纵断面线上的任一点相切，即不存
在翻越点，如水力坡降线在与终点相交之前，与管道纵断面线相切，第一个切点就是翻越点.
10、为什么外伴随加热可以避免石蜡沉积?
（1）分子扩散方向从管壁向中心扩散；
（2）剪切弥散被热运动削弱
六、判断题
1、一般情况下，紊流时，扩散混油是主要的；
层流时，流速分布不均而形成楔形油头造成的混油是主要的.因此，对于长距离顺序输送管道，一般都在紊流区工作，主要是扩散混油。
（√）
2、有一条顺序管道,设计输送n种油品,在一个循环内,形成混油段的数量m为：
m=n-1.（×
）
3、对于大直径的热含蜡油管道,加热站间常见流态变化顺序为：
从加热站出口处的牛顿紊流→牛顿层流→非牛顿紊流→非牛顿层流.（×
4、热油管道中，在m=0.25的紊流情况下，可能出现不稳定区的条件是μ（TR-T0）＞3；
在层流情况下，可能出现不稳定区的条件是μ（TR—T0）＞20。
（×
5、泵的扬程和泵的排出压力均等于泵的出口压力。
6、如果一定输量的液体从某高点自流到终点还有能量富裕，且在所有的高点中该点的富裕量最大，则该高点就是翻越点。
7、热油管道的运行方式是导致是否出现不稳定工作区的首要条件，当流态为层流时，维持进站温度TZ一定运行时，易出现不稳定工作区。
8、我们知道只要铺设副管总有减阻效果，并且随雷诺数的升高，铺副管和变径管的减阻效果增强。
9、管道某点堵塞后由于流量减小，因此堵点前后的压力均下降。
10、在管道运行中反算总传热系数K时，若发现K减小，如果此时输量Q降低,摩阻Hl增大,则说明管壁结蜡可能较严重，应采取清蜡措施.（√）
七、多项选择题
1、评价含蜡原油流变特性的主要指标有：
（ABD）
A粘度，B凝点,C含蜡量，D静屈服值。
2、含蜡原油管道中的蜡沉积机理主要包括：
（BCD）
A蜡晶吸附，B分子扩散，C布朗运动，D剪切弥散.
3、输油管道的勘察工作是设计工作的基础,勘察一般按以下哪几个阶段进行：
（ACD）
A踏勘，B选线勘察，C初步设计勘察,D施工图勘察。
4、改变泵特性的方法主要有：
（ABC）
A切削叶轮，B改变泵的转速,C进口负压调节，D调节泵的出口压力。
5、影响热油管道结蜡量的主要因数有：
（ABCD）
A油温和管壁温差，B油流速度，C原油的组成，D管壁材质。
6、影响热油管道温降的因素包括:
A土壤温度场,B土壤湿度,C大气温度,D管道运行参数。
7、铺设副管的目的主要是为了：
A增大散热面积，B降低摩阻，C增大泵站布置范围，D增加输量。
8、影响管道特性曲线起点高低的因素是:
（C）
A流量，B管径，C地形高差,D油流粘度。
9、影响管道特性曲线陡缓的因素是：
A流量，B不同管径,C地形高差，D油流粘度。
10、热油管道的运行启动方法有：
A冷管直接启动，B预热启动，C加稀释剂启动，D加降凝剂启动。
管输工艺复习题
1、长输管道由哪两部分组成？
P2
答:
输油站和线路
2、长输管道分为哪两类？
原油管道和成品油管道
3、长距离输油管道的设计阶段一般分为哪三个阶段？
P13
答：
可行性研究、初步设计、施工图设计三个阶段
4、热含蜡原油管道、大直径轻质成品油管道，小直径轻质成品油管道，高粘原油和燃料油管道分别处于哪个流态？
热含蜡原油管道、大直径轻质成品油管道：
水力光滑区.小直径轻质成品油管道：
混合摩擦区.高粘原油和燃料油管道：
层流区
5、旁接油罐输油方式的工作特点有哪些?
P42
（1）各泵站的排量在短时间内可能不相等；
（2）各泵站的进出口压力在短时间内相互没有直接影响.课件：
●每个泵站与其相应的站间管路各自构成独立的水力系统；
●上下游站输量可以不等（由旁接罐调节）；
●各站的进出站压力没有直接联系；
●站间输量的求法与一个泵站的管道相同：
6、密闭输油方式的工作特点有哪些？
P43
（1）各站的输油量必然相等；
（2）各站的进、出站压力相互直接影响。
课件：
●全线为一个统一的水力系统，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；
7、管道纵断面图的横坐标和纵坐标分别表示什么？
P46
横坐标表示管道的实际长度,常用的比例为1:
10000~1:
100000。
纵坐标为线路的海拔高程,常用的比例为1：
500~1：
1000.
8、管道起点与翻越点之间的距离称为管道的计算长度。
不存在翻越点时，管线计算长度等于管线全长。
存在翻越点时,计算长度为起点到翻越点的距离,计算高差为翻越点高程与起点高程之差。
P48
9、当长输管道某中间站突然停运时，管道运行参数如何变化？
P68（P70）
在较短时间内，全线运行参数随时间剧烈变化,属于不稳定流动。
（间站停运后流量减少；
停运站前面各站的进、出站压力均上升；
停运站后面各站的进、出压力均下降。
①c站停运后，其前面一站（c-1站）的进站压力上升。
停运站愈靠近末站（c越大），其前面一站的进站压力变化愈大.
②c站停运后，其前面各站的进站压力均上升。
距停运站越远，变化幅度越小。
③停运站前面各站的出站压力均升高，距停运站越远，变化幅度越小
④c站后面一站的进站压力下降,且停运站愈靠近首站（c越小），其后面一站的进站压力变化愈大.
⑤c站停运后，c站后面各站的进站压力均下降，且距停运站愈远，其变化幅度愈小。
⑥停运站后面一站的出站压力下降.同理可得出停运站后各站的出站压力均下降,且变化趋势与进站压力相同
全线水力坡降线的变化
①某站停运后，输量下降,因而水力坡降变小,水力坡降线变平，但停运站前后水力坡降仍然相同,即水力坡降线平行。
②停运站前各站的进出站压力升高，因而停运站前各站的水力坡降线的起点和终点均比原来高（且出站压力升高幅度比进站压力大），且距停运站越近，高得越多.
③停运站后各站的进出站压力下降,因此停运站后各站间的水力坡降线的起点和终点均比原来低（且出站压力下降幅度比进站压力小），且距停运站越近，低得越多。
10、当管道某处发生泄漏时，管道运行参数如何变化？
P72
漏油后，漏点后面的各站的进出站压力都下降。
漏油后全线工况变化情况如图2-27所示。
课件:
漏油后，漏点前面各站的进出站压力均下降，且距漏点越远的站变化幅度越小.漏点距首站越远,漏点前面一站的进出站压力变化愈大。
即：
也就是说漏点前面一站的出站压力也下降。
漏点后面各站的进出站压力均下降,且漏点距首站愈近，其后面一站的变化幅度愈大。
总之，管道漏油后，漏点前的流量增大，漏点后流量减小，全线各站进出站压力均下降，且距漏点越近的站进出站压力下降幅度愈大。
漏点距首站愈远，漏点前一站的压力变化愈大，反之漏点后面一站的进出站压力变化愈大。
11、长输管道输量调节的方法主要有？
（1）改变泵站特性：
①改变运行的泵站数②改变运行的泵机组数③改变泵的转速④改变多级泵的级数⑤切削叶轮
（2）改变管路特性:
改变管路特性主要是节流调节。
节流调节是人为地调节泵站出口阀门的开度，增加阀门的阻力来改变管路特性以降低管道的输量
12、长输管道稳定性调节的方法主要有？
①改变泵机组转速②回流调节。
回流就是通过回流管路让泵出口的油流一部分流回入口③节流调节.节流是人为地造成油流的压能损失，降低节流调节机构后面的压力，它比回流调节节省能量
13、影响等温输油管道水力坡降的主要因素。
主要因素:
流量、粘度、管径
14、热油管不同于等温管的特点。
P76
在于输送过程中存在着两方面的能量损失。
①沿程的能量损失包括热能损失和压能损失两部分。
②热能损失和压能损失互相联系，且热能损失起主导作用.③沿程油温不同，油流粘度不同,沿程水力坡降不是常数，i≠const.一个加热站间,距加热站越远，油温越低，粘度越大，水力坡降越大
15、轴向温降公式的应用？
P81
（看课本）①设计时确定加热站间距（加热站数）②运行中计算沿程温降，特别是计算为保持要求的进站温度TZ所必须的加热站出站温度TR③校核站间允许的最小输量④运行中反算总传热系数K值
16、热油管道摩阻计算方法有哪几种？
P101
有两种。
一种是按平均油温的粘度作计算粘度，按此粘度计算摩阻；
第二种是根据粘温关系式，计入粘度随温度的变化.（课件：
①平均温度计算法②分段计算法③基于粘温关系的方法）
17、热油管道的设计计算的基本步骤?
P105
热油管道工艺设计过程是首先进行热力计算,得出全线所需加热站数。
按加热站间管道进行水力计算,根据全线所需压头计算所需泵站数.在线路纵断面图上布置加热站、泵站并进行调整，根据布站结果再核算热力与水力工况。
（1）热力计算①确定热力计算所需要的参数:
TR、TZ、T0、K②按最小设计输量计算加热站间距LR③计算加热站数nR并化整，重新计算加热站间距和出站油温TR④计算加热站热负荷，选加热炉
（2）水力计算①翻越点的确定：
一般用作图法②计算最大输量下各加热站间的摩阻hR③计算全线所需总压头④选择泵型号及其组合方式，计算泵站扬程⑤确定泵站数并化整
（3）确定最优管径方案。
方法与等温管相同，只是能耗费用包括动力费用和热能费用两部分。
（4）站址的确定①按最小设计输量布置热站，最大输量布置泵站，兼顾最大最小输量要求，尽量使热站和泵站合并。
②给出若干输量下的热站和泵站的允许组合。
（5）校核①TR、TZ②Hs、Hd③动静水压力④原动机功率及加热炉热负荷⑤Gmin
18、热泵站上先炉后泵流程的优点？
进泵油温高,泵效率高；
站内油温高，管内结蜡较轻，站内阻力小；
加热炉受压较低,投资小，危险性也小。
在旁接灌流程下，若采用先炉后泵，则进站压力较低，加热炉受上一站的控制。
目前我国有些管道已经将先泵后炉的流程改为先炉后泵流程.新设计的管线，不论是采用“泵到泵"
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