输油管道综合试验

输油管道综合实验 实验教学大纲 输油管道综合实验输油管道综合实验 一、所涉及的课程及知识点一、所涉及的课程及知识点 工程流体力学 、 输油管道设计与管理 二、实验要求二、实验要求 1 学习和掌握测定管路特性曲线、用图解法求管路与泵站联合工作时的工作点的方法； 2熟悉“泵到泵”密闭输送工艺运行时输油管路各站协调工作的情况； 3 观察管道发生异常工况或突然事故时 （如某泵站突然停电等） 全线运行参数的变化， 学会根据运行参数变化， 分析事故原因、事故发生地点及应采取的处理措施， 在实验中加以 验证； 4 观察翻越点后的流动状态，分析影响翻越点的因素和消除翻越点的措施，在实验中 加以验证； 5 学习和掌握清管球的收、发操作，观察清管球在管道中的运动状况； 6 了解计算机数据采集系统的组成及运行情况。 三、实验原理三、实验原理 在密闭输送的多泵站等温输油管道系统中， 泵站和管道组成一个统一的水力系统， 管道所消 耗的能量（包括摩阻损失、高程差、 站内局部摩阻和终点所要求的剩余压力）等于泵站所提 供的能量，二者必然保持能量供需的平衡关系。 全线的能量供需平衡关系式如下 H s1  NABQ2m  fLQ2mZ Z Z Q  Nh m  H sZ 式中Q──管道的工作流量，m3/s； N──全线运行的泵站数； f──单位流量的水力坡降； Hs1──管道首站进站压头，m 液柱； HsZ──管道终点剩余压头，m 液柱； L──管道总长度，m； ZQ、ZZ──管道起、终点高程，m； hm──每个泵站的站内损失，m 液柱。 根据上述能量平衡方程， 可以确定管道的输量和各个站的进出站压力， 分析事故工况时运行 参数的变化趋势。 流程说明各站内泵为串联方式。 收发球装置在 2 号和 3 号站之间；2、V18 为堵塞阀；3、各站间均设置一个泄漏阀；4、翻 越点位于管道末端。 四、实验装置流程四、实验装置流程 设备安装 1 1、泵站 每座泵站配有两台离心式清水泵，两台泵之间采用串联方式。1泵采用变频控制方式， 便于流量调节。泵的出口设有阀门方便流量调节，泵前有单向阀，以便于越泵运行。可以实 现泵运行的远程和本地控制。2 台不锈钢离心泵，紧凑放置在实验台（1200800）上，高 度 350mm，每泵出口有调节阀。泵站与管线台架通过阀门连接。泵站的流程如下图所示。 离心泵采用了杭州南方特种泵业制造的高效不锈钢泵， 型号为 ZS50-32-200/3.0SSC，泵的性 能参数见下表。 首站流程正输、站内泵串并联、计量。 2泵站流程正输、站内泵串并联、压力越站、发清管球、收清管球。 3泵站流程正输、站内泵串并联、计量、压力越站。 4站流程正输、站内泵串并联、翻越点观察。 流量 Qm3/h 36.3912.5151820 扬程 34.934.133.3 Hm 323129.828.9 泵站及管线的平面布置图如下 罐 1泵站2泵站3泵站4泵站 管线 2、实验管道系统 根据工艺计算设计结果， 等温输油管路实验装置全线采用密闭输送方式， 管内径管内径 40mm40mm， 全长全长 346m346m 左右左右。全线总共设有四个泵站全线总共设有四个泵站，即首站1 座，中间泵站2 座，末站1 座。每座泵 站配有两台离心式清水泵，两台泵之间采用串、并联方式，可以来回切换。 全线工艺流程图 见图 1。 管道采用螺旋铺设方式，4 层管架结构，每个站间管道放置在一层，层间相距 35cm， 能够保证站间管线阀门的安装、维修和开关，实验台架高度大约1.4m 左右。 2 中间泵站流程中，在3 站到 4 站管路之间，设置收发球装置； 在 2 站到 3 站之间，设置 堵塞阀以及泄漏点。在进末站之前设置一个高点作为实验的翻越点。实验中以各站 1泵同 时运行为正常工况。在弯头连接点，采用圆滑的管线，以减少局部摩阻的影响。 站外管线总长度站外管线总长度346m346mФ45Χ3Ф45Χ3 表 2-1 泵站及管线建设情况表 站号 站间距 m 站间号 站间管线长度 m 站外总长度 m 1 3 1-2 86 2 3 2-3 86 346 3 3 3-4 86 4 3 4-1 88 图图 1 1等温输油管路实验装置工艺流程等温输油管路实验装置工艺流程 3、收发球装置 发球装置由快开法兰盲板，收球筒、发球筒，直通球阀，观察管段组成。 收球筒和发球筒直径均为 150mm，通过发球阀与管道连接。 配置 DN100 清管器聚氨酯清管器 2 个，泡沫清管器 2 个，清管球 2 个 其中观察管段长 8 米，为 DN100 有机玻璃管，分 4 段连接。 直通球阀DN100 采用浮动式球阀 Q41 法兰硬密封。 3 发球阀DN150 采用浮动式球阀 Q41 法兰硬密封。 直通球阀和发球阀均采用上海恒星泵阀公司的电动球阀。 4、翻越点 在地形起伏较大的地区，输油管道的末段通过线路上的高峰时，油品自该高点至终点 所得的位能可能大于为克服流动时的摩擦阻力所需的能量， 这样的高点称为翻越点。 油品过 翻越点后不仅可以自流， 还会因位能有余而使流速加快， 从而在管道中出现不满流。 不满流 不仅浪费能量，还会使水击压力增大；在顺序输送的管道上， 则会导致混油量增大。为避免 不满流的危害， 防止停输时管内油品的静水压力可能超过管道强度的容许值， 在翻越点之后 要采取措施增加摩阻， 如在管道沿线高差很大的管段上设减压站， 并设置分隔静水压力的截 断阀等。 翻越点是长距离输油管道设计和运行中必须考虑和经常遇到的工艺问题。 在翻越点 后的一部分管段将出现不满流， 即通过局部流速的增加来消耗剩余压力。 不满流现象的存在， 将影响管道运行的平稳性， 使管道内压力波动增大， 更容易产生水击现象， 且水击压力变化 的幅度也将加大。 本实验装置在管道的最末端设计了一段并行的管路，最高点在3 米。当流量减少到一 定程度时，就会在此处现出不满流的现象。 学生们可以通过观察翻越点后的不满流现象， 加 深对翻越点概念的理解。 5、配电柜 5.1 泵站配电柜 每个泵站有 2 台泵，全线共 8 台泵，顺序编号为 1-8泵。每个泵站的 1泵没有调频控 制；而每个泵站的 2泵采用调频控制，即 2、4、6、8泵。泵频率的设定在面板上，固 定的开始频率为 50Hz，根据控制情况的不同，可以通过面板的设定来改变。每次设定后的 频率自动保存，下次开机时仍为本次设定的频率。 配电柜内部 4 配电柜面板 配电柜开机送电 开机时，打开配电柜门，合上总闸，再依次合上各个泵的控制开关。短期内停机时，可 只断开总电源开关；长期不用时建议将各个开关都置于断开的位置。 变频器变频器 变频器采用了国内最先进的变频器厂商德力西（杭州）变频器有限公司生产的CDI9100 系 列变频调速器。变频器的日常保养、定期检查请仔细参照变频器使用说明书进行。 简单的日 5 常应用参照如下步骤。 CDI9100 系列变频器提供了三种控制方式， 包括键盘运行、 端子运行及 RS-485 运行， 用户可以根据现场环境及工作需要选定相应的控制方式。具体选择