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1、第七章 管道运输系统,管道运输概述管道运输设备管道运输组织管理,一、世界管道运输发展概况现代管道运输起源于19世纪中叶1865年美国宾夕法尼亚泰特斯维尔油田的第一条原油管道。管径为50mm，全长约8km，日输量1273，每桶油的运价由马车运输的2.55美元降至1美元。1928年，苏联建成格罗兹内至图阿普赛焊接式钢制长输原油管道，揭开了现代管道工业发展的序幕。,第一节 管道运输概述,在全球已建成的230多万公里管道中，输气管道占近60%，原油管道和成品油管道各占15%多，化工和其它管道不足10%。目前，世界管道总长度已超过了世界铁路总里程，成为能源运输的主要方式，世界上100%的天然气、85%以
2、上的原油的运输是通过管道输送实现的。目前，世界管道运输网分布很不均匀，主要集中在北美、欧洲、俄罗斯和中东。,1、美国修建了长达29万多公里输油管道和30多万公里的输气管道，其各类管道总长度位居世界第一，也是世界上管道技术最先进的国家。管道运输量已占到了全国货运总量的20%以上。1977年，美国建成了纵贯阿拉斯加州的输油管道，北起北冰洋沿岸的普拉德霍湾（这里的石油占美国石油可开采量的1/3），南至太平洋沿岸的瓦尔迪兹港，穿越了3条山脉、300多条大小河流和近650公里的冻土带，全长1287公里，管径1220mm，年输量4000万吨以上，全线采用计算机控制，是美国最大的现代化输油管道，也是世界上最
3、为先进的管道之一。,阿拉斯加输油管道,2、前苏联前苏联的管道建设在上个世纪发展特别快。20世纪50年代，前苏联共有管道7700公里，此后即以每年6000-7000公里的速度递增。上个世纪下半叶，前苏联在极短的时期内建成了输送天然气、原油和成品油的干线管道系统，干线管道的总长度达21.5万公里，堪称20世纪世界上规模最大的管道工程。其中6条超大型输气管道系统，总长合计近2万公里，管径在1220-1420mm，是世界上规模最大、最复杂的输气管道网络。,3、中东地区沙特在1987年建成了东起波斯湾沿岸的阿卜凯克，向西横越阿拉伯半岛后到达红海岸边的延布港，全长1200公里、管径1219mm的大口径长输
4、原油管道，该管道仅在1988年输油量即达1.1亿吨，至今年输量仍保持在9000万吨，是世界上输量最大的石油管道。伊朗的阿瓦士阿加贾里加拉维管道，尽管全长仅248公里，其第一期工程年输量就达7500万吨。,4、我国管道运输发展1958年，我国修建了第一条原油管道克拉玛依至独山子输油管道,该管道全长147km，管径150mm，是我国第一条长距离原油输送管道。1970年8月3日，大庆油田原油产量突破2000万t，以“八三工程”为代号的大庆原油外输管道开始建设，掀起了中国第一次建设油气管道的高潮。会战5年，国家率先在东北地区建成了输油管网。,1976年，胜利油田、辽河油田、华北油田、中原油田相继进入快
5、速开发期，中国掀起了第二次建设油气管道的高潮。十年先后建成了秦京线、鲁宁线等12条油气管道，总长度3400km，形成了中国东部油气管网。1987年，按照“稳定东部，发展西部”的战略部署和实施，掀起了第三次建设油气管道的高潮。至2005年，随着中哈管道、阿独管道、西部管道的推进和投运，我国管道总里程达到5万多公里，形成了中国西部和南部油气管网。,西气东输工程（一线）于2002年7月4日开工建设，2004年12月30日全线供气。它西起新疆轮南，经过戈壁沙漠、黄土高原、太行山脉，穿越黄河、淮河、长江，途经9个省、自治区、直辖市，最后到达上海，全长约4000公里。西气东输工程（二线）至2010年底，我
6、国已建油气管道的总长度约为8.5万千米。未来10年将迎来中国修建跨国油气管线的高潮。“十二五”全国将新建天然气管道4.5万千米、原油管道0.9万千米、成品油管道2万千米，到2015年我国油气管道总长度将达到15万千米。,二、管道运输分类输油管道输气管道固体料浆管道,三、管道运输发展趋势目前输气管道运输正朝大口径（1400mm以上）、高压力方向发展，并不断研制采用新材料、新技术、新工艺。国外研究的新技术还包括新的输气工艺。目前国内采用的大部分是有线载波通讯，微波通讯也开始得到应用。,一、输油管道的组成1、输油管种类等温输油管热油输油管2、组成输油站、管线,第二节 管道运输设备,3、输油站 沿管道
7、干线为输送油品而建立的各种站场。包括：首站、中间站、末站首 站：长输管道的起始点，主要任务是集油、输送。中间站：为油流提供能量，即加压泵站和加热站。末 站：位于管道的终点，往往是受油单位的油库或转运油库。4、管线管道、沿线阀室、穿越设备、管道防腐保护措施、供电和通讯设施等。,1井场；2输油站；3来自油田的输油管；4首站罐区和泵房；5全线调度中心；6清管器发放室；7首站锅炉房；8微波通讯塔；9线路阀室；10维修人员住所；11中间输油站；12穿越铁路；13穿越河流；14跨越工程；15车站；16炼厂；17火车装油线桥；18油轮码头。长距离输油管组成及油的流程,二、输油管道的主要设备1.离心泵与输油泵
8、站2.输油加热炉3.储油罐4.管道系统5.清管设备6.计量及标定装置,1、离心泵与输油泵站离心泵：是输油站的核心设备，管道运输的心脏，是将机械能变成液体动能的动力装置。一般采用电动机、柴油机或燃气轮机驱动。离心泵和驱动机组成泵机组，通常一个泵站设几个泵机组，根据需要采用串联或并联连接。国内铁大线KS型单级离心泵扬程（液体出泵和进泵的压差换算成的液柱的高度）为190m，排量为3000m3/h;大型输油泵采用多级离心泵串联工作，每级可达500600m。输油泵站：设于首站和中间站，为油流提供压力能或热能。,2、输油加热炉在输送原油的过程中，为降低能量消耗，防止凝结，减少结蜡，通常采用加热炉加热。直接
9、加热炉间接加热炉,1燃烧器（火嘴）；2辐射室；3对流室；4烟囱直接加热炉流程图,3、储油罐,（a）桁架式锥顶油罐（b）悬链式无力矩顶油罐（c）立式圆柱形拱顶钢罐储油罐示意图,4、管道系统有缝钢管、无缝钢管埋设深度：不小于0.8m5、清管系统清理管道结蜡，保证管道通常。6、计量及标定装置掌握油品的首发量、库存量、损耗量。在现代化的管道运输系统中，还可以调整运行状态、矫正压力与流量、检查泄露等。监测输油管运行的中枢。计量系统包括：流量计、过滤器、温度及压力测量仪表、标定系统和排污管等。,三、输油管道的防腐设施 一是化学腐蚀，即金属表面与周围介质发生作用而导致的破坏。二是电化学腐蚀，它是指在腐蚀过程
10、中有电流产生的腐蚀。1、采用防腐材料管道2、在管道中加入缓蚀剂3、管壁涂防腐涂层4、阴极保护法（外接电源）,四、输气管道系统我国是世界上最早使用管道输送天然气的国家之一。1600年左右，竹管输气已有很大发展。但第一条现代意义的输气管道却是l963年在四川建成的管径426mm、长度55km的巴渝管线。从全世界来看，18世纪以前主要是用木竹管道输送，1880年首次出现蒸汽机驱动的压气机，19世纪90年代钢管出现后，管道运输进入工业性发展阶段。到20世纪80年代，全世界的输气管道约近90万km。美国、西欧、加拿大及前苏联国家均建成了规模较大的输气管网甚至跨国输气管道。,1、输气管道的组成矿场集气管网
11、；干线输气管道(网)；城市配气管网；相关站、场等。从气田的井口装置开始，经矿场集气、净化及干线输送，再经配气管网送到用户，形成一个统一的、密闭的输气系统。（集、净、输、储、配）,气体处理厂,（1）矿场集气集气过程指从井口开始，经分离、计量、调压、净化和集中等一系列过程，到向干线输送为止。集气设备包括井场、集气管网、集气站、天然气处理厂、外输总站等。（2）输气站输气站又称压气站。核心设备是压气机和压气机车间。任务是对气体进行调压、计量、净化、加压和冷却，使气体按要求沿着管道向前流动。每110-150km设一个中间压气站。,（3）干线输气干线是指从矿场附近的输气首站开始到终点配气站为止。由于输气管
12、道输送的介质是可压缩的，其输量与流速、压力有关。压气站与管路是一个统一的动力系统。压缩机的出站压力就是该站所属管路的起点压力。终点压力为下一个压气站的进站压力。（4）城市配气城市配气指从配气站（即干线终点）开始，通过各级配气管网和气体调压所按用户要求直接向用户供气的过程。配气站是干线的终点，也是城市配气的起点与枢纽。气体在配气站内经分离、调压、计量和添味后输入城市配气管网。,2、增加输气管输气能力输气管道在生产过程中常需要进行扩建或改造，目的在于提高输气能力并降低能耗。当输气管最高工作压力达到管路强度所允许的最大值时，可采用铺设副管、倍增压气站两种方法来提高输气能力。前者需要扩建原有压气站、增
13、加并联机组；后者是通过在站间增建新的压气站、减少站间管路长度，从而获得输气管通过能力的提高。,一、管道运输生产管理1、管道输送计划管理 年度计划、月计划、批次计划；全线运行计划、站库输入输出计划、分 输配气计划等。2、管道输送技术管理：检测、控制、调节运行参数。3、管道输送设备管理4、管道线路管理,第三节 管道运输组织管理,二、管道运输安全管理1、事故预防管道强度不足造成破坏；管道腐蚀穿孔；凝管事故；设备故障等。2、场库安全防火防爆、防雷、防静电、防毒。,一、国内外发展概况世界上最早的地铁是1863年1月10日在伦敦开通的一段6km长的线路。列车由蒸汽机车驱动，通风很成问题，被称为“地沟铁路”
14、。但它标志着城市快速轨道交通在世界上的诞生。1879年电力机车应用。,第八章 城市轨道交通,公共马车,1863年，世界上第一条地铁在英国伦敦建成通车。1863-1899年，美国、英国、法国、匈牙利、奥地利等5个国家的7座城市相继修建了地铁。1900-1924年，欧洲和美洲又有9座城市修建了地铁，包括柏林、马德里、费城等。1925-1949年，由于第二次世界大战的影响，城市轨道建设速度放慢。莫斯科第一条地铁于1935年建成通车。1950-1974年，欧洲、亚洲、美洲有30余座城市地铁相继通车。1975-2000年，世界进入和平发展时期，又有30余座城市地铁相继通车，其中亚洲有20余座城市开通了地
15、铁。亚洲最早地铁：1927年12月日本的浅草涩谷我国最早地铁：1969年北京地铁。,20世纪，城市交通的发展历程，是一个否定之否定的发展过程；有轨电车从大发展到大拆除；然后汽车登上历史舞台，逐渐成了城市交通的主角；到20世纪末，以地铁和轻轨为代表的城市轨道交通又恢复了它的主导地位，这是个螺旋式的上升过程。（有轨电车汽车地铁轻轨）,北京地铁始建于1965年，目前已建成投入运营的线路14条，路网运营线路总长达342公里（其中“十一五”期间建成10条222公里线路），车站196座，其中换乘站22座。在建轨道交通共8条216公里线路，分别为6号线、7号线、8号线二期、9号线、10号线二期、14号线、1
16、5号线一期东段和房山线北段。2010年北京市轨道交通路网客运量18.46亿人次，日均506万人次，较2009年同比增长29.8%，轨道交通已成为北京重要的城市公共交通出行方式。目前，北京市轨道交通运营企业共有两家，北京地铁运营有限公司负责运营12条线路；北京京港地铁有限公司负责运营2条线路。,上海地铁1990年开工建设，目前已建成投入运营的线路13条，路网运营线路总长近500公里，共282座车站。其中，换乘车站数共36座，线网规模位列全国之首。1993年至今，上海轨道交通客流以年均超过两位数的百分比大幅度增长，2010年全路网日均客运量超过560万人次，最大日客流为754万人次，所承担的客运量
17、已占到了全市总客运量的34%，轨道交通日益成为上海重要的城市公共交通出行方式。上海申通地铁集团有限公司为融投资、建设、运营、管理、资源开发、设计咨询为一体的企业集团，是上海轨道交通投资建设和和运营主体单位，总从业人员2.5万人。,广州地铁已建成开通8条线路，总里程近200公里，运营日均客运量近500万人次。在建线路包括广州市轨道交通6号线首期、6号线二期、9号线，以及珠江三角洲城际快速轨道交通广佛线二期等工程。广州地下地道总公司成立于1992年，由市政府主管部门授权国有资产经营，负责组织全市地铁线路规划、建设和经营工作，是广州市负责建设和经营地铁等轨道交通设施的集设计、建设、运营和资源开发“四
18、位一体”模式的企业。广州地铁的运营模式为典型的“国有国营”模式。,申建地铁的城市应达到的基本条件（1）地方财政一般预算收入在100亿元以上；（2）GDP总值在1000亿元以上；（3）城区人口在300万人以上；（4）规划线路的客流规模达到单向高峰小时3万人以上；（5）项目资本金须达到总投资的40%以上；（6）国产化率达到70%以上。,申建轻轨的城市应达到的基本条件（1）地方财政一般预算收入在60亿元以上；（2）GDP总值在600亿元以上；（3）城区人口在150万人以上；（4）规划线路的客流规模达到单向高峰小时1万人以上；（5）项目资本金须达到总投资的40%以上；（6）国产化率达到70%以上。,我
19、国城市轨道交通的态势1、城市轨道交通呈迅速发展之势；2、城市轨道交通运输向高密度、快速发展；3、车辆制式向多元化发展；4、地铁、轻轨的快速线正在悄然形成；5、实现多线、多站的资源共享；6、实现以轨道交通为载体，地上、地下空间的综合开发；7、加快提高车辆和机电设备国产化率；8、新技术应用、施工技术的进步、不断降低造价；,二、城市轨道交通分类1、按基本技术特征 地铁、轻轨、独轨、有轨电车、自动导向系统、市郊铁路2、按路权及列车运行控制方式分类 路权专用、按信号指挥运行；路权专用、按可视距离运行；路权混用、按可视距离运行；3、按高峰小时单向运输能力分类 大运量（3万）、中运量（1.53万）、小运量（
20、0.51.5万）,三、常见城市轨道交通形式技术特点1、地铁最小运行时间间隔：2min；每节车辆定员数：310人；每列车辆编组辆数：610；每小时单向最大运输能力：5500085000人；旅行速度：4060km/h；建设投资（包括车辆）：250300亿日元/km；运营费用：6.66亿日元/(km年)；最低经济运输量：12200人/（km年）（假定平均票价为150日元/人）。市中心站间距在1km左右，郊区为2km左右。单方向小时通过能力在3万人左右，一般可延伸到离市中心20km左右。,地下铁道的特点（1）运量大。单向每小时运送能力可以达3000070000人次左右。（2）速度快，可靠性强。（3）安
21、全性高。（4）污染少，噪声小。（5）占地面积少。,2、轻轨最小运行时间间隔：2min；每节车辆定员数：120270人；每列车编组辆数：210；每小时单向最大运输能力：600030000人；最高速度：6080km/h。建设投资（包括车辆）：33亿日元/km及以下；运营费用：1.13亿日元/（km年）；最低经济运输量：2100人/（km人）（假定平均票价为150日元/人）。,武汉轻轨车站,轻轨的主要特点（1）以钢轮和钢轨为走行系统，其车辆的牵引动力为电力，可以是直流电、交流电或线性电机传动等；（2）中运量的公共交通形式，客运能力为1000030000人/小时；（3）线路可以为地面、地下和高架，与地
22、面道路可以部分混行；（4）轻轨车辆有单节四轴车、双节单铰接六铀车和三节双铰接八轴车（5）一般车站设施比较简单；（6）加强消音和减震措施；（7）大部分轻轨系统可以在没有信号装置的情况下安全行驶。,3、市郊铁路最小运行时间间隔：5min；每节车辆定员数：80118人（座席）；每列车编组辆数：810；每小时单向最大运输能力：30000人以上；最高速度：120km/h。唯一能与高速公路比速度的短途出行方式,市郊铁路的特点（1）高质量的服务。由于列车能以高达130km/h的速度行驶，座位数也能保证每人都有，有些列车还采用双层客车来增加座位数量。（2）市郊铁路票价适中，定期乘客可以购买月票得到优惠，旅客的
23、平均花费要比采用其他出行方式的用户及小轿车使用者低很多。（3）市郊铁路编组灵活，可适应通勤出行的时间集中性和方向性，根据客流大小，调整编组数及发车间隔，有较高的加减性能和较好的运行秩序，能实现高效运输。（4）市郊铁路具有大站高速的特点。市区内站间距1.53km，郊区510km，运营速度可达到80km/h以上。（5）噪音小、无（轻）污染绿色交通。（6）市郊铁路的建设对城市形态合理发展也具有良好的作用。,4、独轨最小运行间隔：3min；每节车辆定员数：140190人（跨骑式），80120人（悬挂式）；每列车编组车厢节数：26节；每小时单向最大运送能力：500020000人；最高速度：80km/h；
24、建设投资（包括车辆）：65145亿日元/km；运营费用：2.21亿日元/（km年）；最低经济运输量：4000人/(km天)（假定平均票价为150日元/人）。该系统适宜于市区较窄的街道上建造高架线路，目前一般多用于运动会、体育场、机场和大型展览会等场所与市区的短途联系。,跨座式和悬挂式独轨系统,悉尼独轨系统,重庆独轨,独轨的主要特点（1）占用土地少。由于采用单一轨梁，相对于轻轨所占的空间更小。（2）运量较大。运送速度一般在3040km/h。（3）能适应复杂地形要求。由于使用橡胶轮胎，可以适应复杂地形的要求，适宜在狭窄街道的上空穿行，可减少拆迁，降低造价。（4）建设工期短，造价低。（5）运输能确保
25、安全。（6）噪声与振动均低，且无排气污染等公害。（7）对日照及城市景观影响小。,5、自动导向交通系统（AGT）最小运行时间间隔：2min；每节车厢乘客人数：70人；每列车编组辆数：412；每小时单向最大运送能力：840025000人；旅行速度：30km/h；建设投资（包括车辆）：65145亿日元/km；运营费用：2.33亿日元/(km年)；最低经济运输量：4300人/（km天）（假定平均票价为150日元/人）。自动导向交通系统线路采用混凝土道床，轨道中央或者两侧侧墙上安装有导向轨；车辆采用橡胶轮胎，走行部分由导向轮和走行轮组成。,AGT的特点（1）使用橡胶轮胎，噪音小，有利于环境保护。（2）双向运行，前后轴都能转向。（3）与汽车一样，可以通过小半径曲线。（4）橡胶车轮粘着系数高，爬坡能力强，但运行阻力大，不利于节能。（5）橡胶轮胎的寿命，汽车一般约为3万km，新交通系统最大可延长到10万km左右。（6）混凝土轨道补修困难。（7）最高运行时速60km左右。（8）有荷载限制，异常时输送力应变灵活性小。（9）属于无人驾驶服务类型，,此外，平均站间距离为8001200m，平均速度为2030km/h，列车间隔为150s。可以有不同的规模和不同的用途,以适应各种特定的客运需求。可以作为城市中的一种高质量的中容量客运交通系统，也可以作为大型机场的穿梭交通,
