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1、第十一章 管道运输设备,教学目的：了解我国管道运输概况了解管道运输的发展趋势 掌握管道运输的特点了解输油管道的主要组成设备及其工作原理 了解天然气管道运输设备的组成及其工作原理 了解固体料浆管道运输设备的组成及工作原理,第十一章管道运输设备,第一节管道运输概况,1、世界第一条现代意义的管道1865年美国宾夕法尼亚的第一条原油管道。2、我国第一条管道我国的管道网建设则始于五十年代末期新疆建成的全长为147km管径为150mm的克拉玛依-独山子输油管道。3、管道运输的种类运输对象不同，主要分为输油、输气、固体料浆输送。4、管道运输的优点运输成本低、能耗少；运量大、劳动生产率高；投资省、上地少；受外
2、界影响小，安全可靠。5、管道运输的发展大口径、高压力、新材料、新工艺、多用途。,第十一章管道运输设备第一节管道运输概况,6、与国外相比，我国输油管道技术差距一管材与制管工艺方面：我国采用16锰钢，制管工艺不够完善，管子承压较低，导致泵站间距短，耗钢量大。二输油工艺方面；我国原油多为高凝固电、高含蜡、高粘度的原油，需要采用加热炉直接输送。国外部分管道采用换热器间接加热、利用高速流动的摩擦热输送或经热处理后常温输送的技术可大大降低技术难度与输送成本。三机、泵、阀门等方面：国外发展方向为单级、大排量、中扬程、高效率离心泵，电机、阀门的调节性、可靠性均优于我国目前水平。四自动化技术方面：国外采用的全线
3、集中控制设计较先进，我国虽也在研究自动程序控制，并试用微波通讯，但离自动化还较远。五防腐技术方面：国外普遍采用阴极保护与管道涂层相结合的技术，我国仍以沥青玻璃布涂层为主。六管道施工技术方面：我国在机械化水平、绝缘质量、焊接工艺、质量检测方面仍存在较大差距。,第一节管道运输概况,第十一章管道运输设备第一节管道运输概况,第二节输油管道运输设备,一、输油管道的组成长距离输油管道由输油站和管线两大部分组成。输送轻质油或低凝点原油的管道不需加热，油品经一定距离后，管内油温等于管线埋深处的地温，这种管道称为等温输油管。易凝、高粘油品，不能采用这种方法输送，因为当油品粘度极高或其凝固点远高于管路周围环境温度
4、时，每公里管道的压降将高达几个甚至几十个大气压，这种情况下，加热输送是最有效的办法。,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,一、输油管道的组成,输油站包括首站、末站、中间泵站等。起点称为首站：集油，经计量后加压向下一站输送，故首站的设备除输油机泵外，一般有较多的油罐。沿途设有中间泵站：对所输送的原油加压、升温。中间站的主要设备有输油泵、加热炉、阀门等设备。输油管道末站：接受输油管道送来的全部油品，供给用户或以其它方式转运，故有较多的油罐和准确的计量装置。,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,输油管道的线路（即管线）部分包括：管道、沿线阀室、穿越江河、山谷等的设施、管道阴极防腐保护
5、设施、供电和通讯设施等。,一、输油管道的组成,1.井场；2.输油站；3.来自油田的输油管；4.首站灌区和泵房；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.穿越工程；15.车站；16.炼厂；17.火车装油线桥；18.油轮码头。,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,二、输油管道的主要设备及工作原理,1、离心泵泵是一种将机械能(或其他能)转化为液体能的水力机械，它也是国内外输油管线广泛采用的原动力设备，是输油管线的心脏。,当泵内充满液体时，叶轮旋转产生离心力，叶轮槽中的液体因此被
6、甩向外围而流进泵壳，使叶轮中心压力降低并低于水池叶面压力，液体在此压力差下由吸入池流进泵壳，通过泵的不断吸入和压出，完成液体输送。,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,2、输油泵站输油泵站的基本任务是供给油流一定的能量(压力能或热能)，将油品输送到终点站(末站)。输油泵站包括生产区和生活区两部分，生产区又可分为主要作业区和辅助作业区。主要作业区的设备或设施包括输油泵房、总阀室、清管器收发装置、计量间、油罐区、油品预处理装置(多设于首站)、加热炉或换热器组等。,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,3、输油加热炉,加热输送的目的是使原油温度升高，防止输送过程中原油在输油管道中凝结，
7、减少结蜡，降低动能损耗。通常采用加热炉为原油提供热能。加热炉一般由四个部分组成，即辐射室(炉膛)、对流室、烟囱和燃烧设备；加热方法有直接加热和间接加热两种方式。间接式加热炉，也称热煤炉，它利用某种中间载体(又称热媒)通过换热器加热油品(原油)。间接加热炉的优点是安全、可靠，但系统复杂，不易操作，造价亦较高。,1.燃烧器（火咀）；2.辐射室3.对流室；4.烟囱。,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,4、储油罐,油罐按建造方式分：地下油罐、半地下油罐(三分之二左右在地下)和地上油罐三种；按建造材料分：金属油罐、非金属油罐；按罐的结构形式分：立式圆柱形油罐、卧式油罐、双曲率形油罐三类。,第十
8、一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,5、管道系统,输油管道一般采用有缝或无缝钢管，大口径者可采用螺旋焊接钢管。无缝钢管的规格标称方法是：外径壁厚，如1084表示外径为108mm、壁厚为4mm的无缝钢管。焊接钢管又称有缝钢管，其规格标称方法采用公称口径的毫米或英寸数，如Dg100表示公称直径100mm管（即4英寸管）,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,6、清管设备,油品运输过程中，管道结蜡使管经缩小，造成输油阻力增加、能力下降，严重时可使原油丧失流动性，导致凝管事故。处理管道结蜡有效而经济的方法是机械清蜡，即从泵站收发装置处放入清蜡球或其它类型的刮蜡器械，利用泵输送的原油在管内顶挤
9、清蜡工具，使蜡清除并随油输走。,1前皮碗；2钢刷；3刮板；4后皮碗。,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,我国普遍使用的是机械式清管器和泡沫式清管器。,直型清管器,涂层防损清管器,软质泡沫清管器,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,7、计量及标定装置,为保证输油计划的完成，加强输油生产管理，长输管线上必须对油品进行计量，以及时掌握油品的收发量、库存量及耗损量。输油管道上常用的流量计有容积式流量计和涡轮流量计两种一般来说，流量计只能测体积，大庆油田安装了一套我国自行研制出的原油计量装置，能同时报出体积、质量、原油中的含水率等重要数据，且系统精度在0.4%以内。,第十一章管道运输设
10、备第二节输油管道运输设备,三、管道防腐措施,根据金属管道腐蚀的机理可将其分为两大类：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：它是指在腐蚀过程中有电流产生的腐蚀。在管道运输中，管道和储罐的防腐主要有下列措施或方法：1、选用耐腐蚀材料制造的管道：如一般城市采用的聚氯乙烯管，海洋油气管道中采用的含钼和钛的合金钢管。2、在输送或储存介质中加入缓蚀剂以抑制管道的内壁腐蚀。3、在管道内外壁上采用防腐绝缘涂层，使钢管与腐蚀介质隔离。例如，在输气管道内壁喷涂环氧树脂，既可防止内腐蚀，也可减少输送时的摩擦阻力。4、采用阴极保护法。即对被保护的金属管道通以外接电流，使整个管道成为腐
11、蚀电池的阴极而得到保护。此法也可用于保护储油罐罐底。,第十一章管道运输设备第二节输油管道运输设备,第三节输气管道运输设备,一、输气管道的组成输气管道系统主要由矿场集气网、干线输气管道（网）、城市配气管网以及与此相关的站、场等设备组成。这些设备从气田的井口装置开始，经矿场集气、净化及干线输送，再经配气网送到用户，形成一个统一的、密闭的输气系统。,第十一章管道运输设备第三节输气管道运输设备,二、输气管道运输设备及工作原理,输气管道由以下四部分组成：1、矿场集气2、输气站3、干线输气4、城市配气,第十一章管道运输设备第三节输气管道运输设备,1、矿场集气,集气过程从井口开始，经分离、计量、调压净化和集
12、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。由于长距离输气需要不断供给压力能，故沿途每隔一定距离(一般为110150km)设置一座中间压气站(或称压缩机站）,第十一章管道运输设备第三节输气管道运输设备,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。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
13、。气体在配气站内经分离、调压、计量和添味后输入城市配入管网。城市配气管网形式可分树枝形和环形两类，按压力则可分高压、次高压、中压和低压四级。城市一般均设有储气库，可调节输气与供气间的不平衡；例如，当输气量大于城市供气量时，储气库储存气体，否则输出气体。,第十一章管道运输设备第三节输气管道运输设备,第四节固体料浆管道运输设备,一、用管道输送固体物质方法：基本措施：将待输送固体物质破碎为粉粒状，再与适量的液体配置成可泵送的浆液，通过长输管道输送这些浆液到目的地后，再将固体与液体分离送给用户。目前浆液管道主要用于输送煤、铁矿石、磷矿石、铜矿石、铝钒士和石灰石等矿物，配制浆液的主要是水，还有少数采用燃
14、料油或甲醇等液体作载体。,第十一章管道运输设备第四节固体料浆管道运输设备,二、固体料浆管道设备,固体料浆管道设备由浆液制备系统、中间泵站、后处理系统3部分组成。1、浆液制备系统以煤为例，煤浆制备过程包括洗煤、选煤、破碎、场内运输、浆化、储存等环节。为清除煤中所含硫及其它矿物杂质，一般要采用淘选、浮选法对煤进行精选，也可采用化学法或细菌生物法。煤浆管道首站一般与制浆厂合在一起，首站的增压泵从外输罐中抽出浆液，经加压后送入干线。,第十一章管道运输设备第四节固体料浆管道运输设备,2、中间泵站,中间泵站的任务是为煤浆补充压力能。停运时则提供清水冲洗管道。输送煤浆的泵也可分容积式与离心式两种，其特性差异
15、与输油泵大致相同。为了减少浆液对活塞泵缸体、活塞杆、密封圈的的磨蚀，国外研制了一种油隔离泵，可避免浆液进入活塞缸内，活塞只对隔离油加压并通过它将压力传给浆液。,第十一章管道运输设备第四节固体料浆管道运输设备,3、后处理系统,煤浆的后处理系统包括脱水、储存等部分。管输煤浆可脱水储存，也可直接储存。影响脱水的因素主要有浆液温度与细颗粒含量。管道中流动的浆液是固液两相的混合物，其输送过程中还要考虑其沉淀的可能，尤其是在流速降低情况下。不同流速、不同固体粒和不同浓度条件下，浆液管道中可能出现均质流、非均质流、半均质流三种流态。要保证系统的经济性需要考虑并确定合理的颗粒大小及浆液浓度。细颗粒含量多时虽然
16、可以降低管输费用，但制浆、脱水费用增加。,第十一章管道运输设备第四节固体料浆管道运输设备,练习题,1、管道运输的种类主要有 管道、管道和管道三种。2、世界首次现代管道运输为19世纪中叶年美国宾夕法尼亚的原油管道。3、长距离输油管道由和两大部分组成。4、输气管道系统主要由、4部分组成。5、固体料浆管道设备由、3部分组成。6、请说明用管道输送固体物质的基本措施？7、管道运输的优点？,答案,1、输油、输气、固体料浆 2、1865年3、输油站、管线4、矿场集气网、干线输气管道（网）、城市配气管网以及与此相关的站、场等设备组成 5、浆液制备系统、中间泵站、后处理系统6、将待输送的固体物质破碎为粉粒状，再与适量的液体配置成可泵送的浆液，通过长输管输送这些浆液到目的地手，再将固体与液体分离送给用户。7、运输成本低、能耗少；运量大、劳动生产率高；投资省、上地少；受外界影响小，安全可靠。,
