输油管道设计与管理(级第12次课)3学时.ppt
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1、上次课的内容复习:混油的接收与销售,顺序输送,混油,6.4 最优循环次数在顺序输送的输油管道中,为减少混油损失,总是按油品的物理-化学性质相接近的程度来安排输送次序。一般而言,若管道输送m种油品,按油品性质接近的程度安排输送次序如下:循环、循环周期、循环次数 在一个循环内,形成混油段的数量,顺序输送,最优循环次数的确定应从建造、经营油罐区的费用和混油的贬值损失两方面综合考虑。顺序输送m种油品,在一次循环内输送第一种油品的时间为t1、输送第二种油品的时间为2t2、输送第m种油品的时间为tm,则完成一次循环所需的时间,即循环周期为,顺序输送,在该循环内不输送第一种油品的时间为在该段时间内,首站必须
2、设置的第一种油品的容量为:在该段时间内,末站必须设置的第一种油品的容量为:若输油管道沿线共有s个进油点分别与相邻的炼油厂相连接,在Tt1时间内第1种油不能进输油管。各进油点储存第一种油品的储罐总容量应为,顺序输送,若输油管道沿线共有r个分油点,同样各分油点需设置的第一种油品的储罐总容量应为 因此,为协调产、运、销之间的平衡,全线各站需增设的油罐如下:首站:进油点:末站:分油点:全线储罐总容量:,顺序输送,循环周期和循环数的关系:建造、管理油罐区的费用和混油贬损的总损失为Sz(元/年)为 上式对循环次数求导数,求得总损失费用最小的最优循环次数Nop,顺序输送,求得最优循环次数后,可求全线需设置的
3、储罐总容量以及首站、终点站、进油点和分油点的储罐容量。并决定循环周期和在循环周期内各种油品的输送时间tp,求得循环周期内各种石油产品的输送量。按以上方法确定的最优循环次数是基于全年对油的均衡需求的条件下得到的。实际上,由于季节不同,或成品油供应计划变化,通常管道的输油量是不均衡的。在这种情况下,全线的油罐容量为定值,每一循环的油品批量和最优的循环次数是根据油品实际的供、求量和沿线油罐容量的可能性来确定的。有时在管道中间分输站和末站可能出现供油量不足的部分需由其它输送方式补充。,顺序输送,6.7 顺序输送管道的水力计算6.7.1 顺序输送管道水力计算的特点 顺序输送管道的水力计算,其基本原则和方
4、法与输送单种油品的输油管道相同,但顺序输送管道又有它的特点。(1)计算粘度 按粘度最大的油品在年平均地温下的粘度进行计算,因为整条管路的通过能力将受到粘度最大的油品的“限制”。(2)流态 紊流,保持尽可能大的流速,Re104,第六章 顺序输送,(3)选泵 1)根据所有油品的年平均输量初选离心泵。2)作每种油品的管路特性曲线和所有泵站的总特性曲线,以求得每种油品的实际输量。,求每种油品的工作点流量,第六章 顺序输送,a.一个泵站不能满足输量的要求;b.两个泵站不是所有的工作点均在高效区,并且工作点c2偏离最高效率区太远;c.较好的方案有几个:三个泵站;三个泵站加副管(大变径管)使工作点全部落在高
5、效区;四个泵站。,求每种油品的工作点流量,第六章 顺序输送,3)作经济比较,确定一个合理的方案,如四个泵站为合理的方案,则在此方案下,各油品的实际输量为qA4、qB4、qC4,以此实际输量求出每种油品的实际输送天数:4)校核工况的变化对泵站进出口压力、输量、泵功率、效率等的影响。,第六章 顺序输送,(4)由于经常变换输油品种,因而管道内流体的粘度和密度有较大的变化;(5)顺序输送管道在油品交替过程中,泵站特性和管道特性都会发生变化。泵站特性的变化是在油品交替的瞬间完成的,而管道特性的变化需要经历较长的时间,它随管道中两种油品长度的变化而改变。6.7.2 输油品种变化对调节的要求 油品的交替会引
6、起系统工作点的变化,设计顺序输送管道,在确定管道沿线的泵站数和布置泵站时,应着重考虑两种极端情况,即在全年低温季节输送高粘油品和在高温季节输送低粘油品。,第六章 顺序输送,如果管道距离较长且口径大,管道本身的容积往往大于所需油品的批量,全线常常会同时有几种油品。这种情况下,各站间的输送能力不同,管道的最大流量受高粘度油品所充满管段的输送能力的限制。充满低粘油品的站间输送能力偏大,使下站的进站压力偏高。显然,沿线有多个中间泵站的管道顺序输送粘度不同的油品时,必须经常调节泵站的运行工况,以维持泵站出站压力在管道强度允许范围内,泵站进站压力在离心泵要求的最低允许进泵压力范围内。,第六章 顺序输送,第
7、六章 顺序输送,6.7.3 短管道的泵站特性和系统的工作点 这里的“短管道”指没有中间泵站的顺序输送管道。对顺序输送管道来讲,各泵站和各管段内的油品往往不是同一种油品,若用液柱高度表示泵站扬程和管道的摩阻损失,不便于求解管道系统的工作点,故常采用流量压力之间的关系来分析顺序输送管道的水力特性。假设交替输送的A、B两种油品,A油为轻而粘度小的油品,B油为重而粘度大的油品。如忽略油品粘度变化对泵站特性的影响,则输送A油、B油时泵站出口压力为,油品交替时系统工况变化分析 输送A油时工作点为1,B油时为3。B油顶A油,0界面经过泵站时,工作点由1跃变为2,后逐渐由2向3移动,最后到3。A油顶B油,0界
8、面经过泵站时,工作点由3跃变为4,后逐渐由4向1移动,最后到1。,由1-2-3-4构成的框给出了泵站排量和压力的变化范围。,第六章 顺序输送,6.7.4 成品油管道系统的水力特性(P265),第六章 顺序输送,A,B,6.8 顺序输送管道运行控制及运行优化简介(P304)6.8.1 油品的分输和注入(1)操作分类:输入操作、注入操作、分输操作、输出操作。(2)分输(注入)方式:快速分输、连续分输(平均分输)、集中分输。顺序输送管道通常采用集中分输方法,即控制分输量为一定值。对分输量非常大的站一般考虑连续分输,对于某一油品因用户需要在某一点全部卸下时,采用快速分输操作。,第六章 顺序输送,(3)
9、集中分输(注入)操作分输站一般用分输调节阀控制分输(注入)流量,且任一时刻各站分输(注入)的总流量不能太大,以防管道下游(上游)流态处于混油曲线的陡降区,造成混油量增大;中间分输站不分输混油,各分输(注人)站要在混油界面到达该站前一段时间或者在混油界面通过该站后一段时间再进行作业。分输(注入)站需严格按照分输(注入)计划进行油品输送作业;使刚刚关闭的分输站和刚刚开启的分输站的间距尽量小,即最好顺序启停各分输站;沿线各站的分输总量尽量保持相对平稳。,第六章 顺序输送,6.8.2 成品油管道运行计划与调度(1)编制运行计划的目的 顺序输送的成品油管道的调度管理涉及油源、销售、管道系统的协调与优化问
10、题。制定能够满足委托方及接收方客户的需求并确保管道安全、高效运营的运行计划,是调度管理中最为核心的任务。顺序输送管道是根据输送计划运行的。在编制运行计划时,需对管道运行工况认真地模拟计算,以保证运行计划调度的准确性,才能够按时、按量完成计划。,第六章 顺序输送,(2)运行计划编制的基础1)编制的原则根据输送对象确定出合理的输送顺序尽可能满足所有委托者的要求能够适应管道运行的水力条件,达到优化运行。2)编制的方法以输入(注入)为基础的计划以分输为基础的计划基于公共存储或市场需求的输送计划。,第六章 顺序输送,(3)运行计划的分类 从运行时间上,输送计划又分为月计划、10日输送计划以及24(或48
11、)小时输送计划。10日计划和24(或48)小时输送计划是根据管线的运行和维护情况编制的,可以每日更新一次。编制一个输送计划,既要满足用户的需要,又要能使管道达到最优经济运行条件,这就需要从非常多的方案及变化中作出决策。科学地进行管道管理,一要有较好的编制运行计划的软件,二要有经验丰富的编制输送计划的调度人员,三要有完备的信息传递系统,三者缺一不可。,第六章 顺序输送,6.8.3 顺序输送管道的运行控制 根据管道的地形、配泵、站场类型及上下游情况不同,有以下几种控制方式(1)控制流量 在顺序输送过程中,对于给定沿线分输站分输方案和减压站控制方案的管道系统,在满足泵站进、出站压力约束及管道特殊点压
12、力约束等条件下,首站利用调速电机或调节阀以控制流量为定值。(2)控制压力 首站以给定的压力运行。,第六章 顺序输送,(3)管道注油或卸油的控制方式 根据输送的实际情况确定合理的分输方案。在进行沿线分输和注油控制中应考虑管道的动态特性和所产生的压力波动,对于进出量比较大的站可以考虑阶梯操作控制方法。,(4)减压站的控制 减压站的控制过程依赖于它的工艺流程,控制方式要适应一定的工艺条件。,第六章 顺序输送,6.8.4 顺序输送管道的运行优化 成品油管道的优化运行不仅应在满足管道沿线市场需求的条件下最充分利用管道通过能力,降低能耗费用,而且要减少混油损失,以获得最佳经济效益。使管道安全、平稳、经济地
13、运行是管道经营者的追求目标。运行费用优化应保证各批次油品在输送计划预定的时间到达目的地,同时使泵送动力费用最小。减少泵运行费用就是要确定输送各批次油品时优化的泵配置。顺序输送管道的运行优化必须考虑混油段在管道中的运移过程及其工艺参数随时间的变化。,第六章 顺序输送,减少混油的措施尽量流程简单尽量不用副管翻越点的处理输送次序的选择交替时候输量尽量加大减少计划内停输尽量加大每种油品的一次输送量混油的切割,第六章 顺序输送,输油管道设计与管理,第七章输 油 站,第一部分,输油站是输油管道两大组成之一。基本任务就是提供能量。根据输油站的位置,可分为首站、中间站和末站,其作用也有所差异。7.1 输油站的
14、平立面的布置(1)站址的选择 1)输油站站址符合线路走向的总体要求,由工艺计算来确定;2)靠近城镇及工矿,但要有一定的安全距离;3)要有足够的面积和一定的坡度;4)少占耕地,减少污染,保护环境;5)站址从工程地质和水文地质上满足工程要求。,第七章 输油站,(2)分区和基本组成 输油站包括生产区和管理(生活)区。生产区又分为主要作业区和辅助作业区。主要作业区包括:输油泵房、阀组间、清管球收发装置、计量间、油罐区、加热系统、站控室、油品预处理设施。辅助作业区包括:供电系统;通信系统;供热系统;给、排水系统;消防系统;机修间、油品化验室、车库;办公室等。,第七章 输油站,(3)输油站平立面布置(总图
15、设计)输油站的平立面布置是从站址的具体地形、地质及气候条件出发,根据生产和安全的要求,统筹安排全站的建(构)筑物。总图布置中要遵照有关规范,在保证生产和安全的前提下减少占地、减少土石方工程量,节约投资。遵循如下的一些原则:充分体现工艺流程和生产的全部要求,并尽量做到减少“逆流”和管道互相交叉;充分利用地形,使管道和线路走向合理,土石方小;严格按照有关安全防火规范进行设计;全面考虑站内各部分的协调;站内道路应能保证消防车辆的通行;确定建、构筑物标高时,要考虑土石方的平衡,一般就地平衡。,第七章 输油站,7.2 输油站的工艺流程 工艺流程是指:按规定的工艺和操作要求,油流在连接各种工艺设备的管线中
16、的流向。这种流向是通过阀门控制的。将工艺流程绘制成图即为工艺流程图。可行性研究及初步设计阶段,要绘制输油系统的原理流程图,反映输油系统操作、主要设备、阀件及管路间的联系。施工图设计时,要绘制工艺安装流程图,图上主要设施的方位、主要管线带的走向要与总平面布置大体一致。,第七章 输油站,7.2.1工艺流程设计原则 输油泵站流程的一个最大特点是生产的连续性。设计工艺流程时要考虑以下一些原则:要充分、但又合理地满足输油管的主要生产环节:试运投产、正输、停输再启动(主要指热油管)、越站、收发球、站内循环或倒罐。采用先进工艺技术和设备;要方便操作、检修和事故处理,而且不中断输油;在满足规定的工艺和各项操作
17、要求的前提下,流程力求简单,使各种阀门和管件的数量最少,管线的长度最短;要考虑首站、中间站、末站各自的特点,热油管道和等温输油管道、顺序输送管道各自的特点,在流程设计上应有所不同。,第七章 输油站,7.2.2各单体工艺流程(1)油罐区流程 罐区流程有两种方案:双管流程,可同时进油和输油,互相不干扰;单管流程,阀门集中于阀室,任何一个矿区来油可进任何一个罐,而同时可从任一罐出油。,第七章 输油站,(2)泵房流程 离心泵可并联也可以串联。输油管道上大都采用中扬程、大排量单级离心泵串联流程,因为这样泵效率高、调节经济性好,特别在投产初期输量小、或输油不满负荷的情况下,为调节流量,两台串联泵可关掉一台
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