等温输油管路实验

1. 等温输油管路实验 主讲：范军领 机电工程学院 油气储运教研室

2. 一、实验目的： • 学习测定管路的H-Q特性曲线。用图解法求出管路与泵站配合工作时的工作点。了解“泵到泵”运行的输油管路各站协调工作的情况。 • 观察管线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。根据参数变化，分析事故原因、事故发生地点及应采取的处理措施，并在实验中加以验证。 • 观察翻越点实验。 • 了解计算机数据采集系统的组成及运行情况。

3. 图1 等温输油管线 全线工艺流程图 1# 2# 3# 4#

4. 二、实验架流程 • 实验管线采用不锈钢管材，管线内径25毫米，管线全长92米。全线建有四个泵站，每泵站设有两台离心泵，站内采用串、并联输送方式，全线采用泵到泵密闭输送。 • 中间泵站流程中，在2站到3站之间，设置堵塞点和泄漏点；在末站之前，设置一个高点作为管线翻越点。 • 每台泵的扬程21.5米，工作流量1.3L/S。各站的离心泵工作参数如下 ：

5. 三、等温输油管路的实验原理 • 在等温输送管道实验系统中，泵站和管道组成了一 个统一的水力系统，管道所消耗的能量（包括终点 所要求的剩余压力）等于泵站所提供的压力能 。 • 全线的压力供需平衡关系式如下：

6. 四、实验内容和步骤 1、学习正常启、停泵站的操作方法 • 打开操作台上的电源开关，给泵站接通电源； • 按下1#泵站1泵启动开关，启动1泵，启动顺序为 1# 3# 2# 4#，即隔站顺序启动。停运时 的顺序与此相反。 • 全线以四个泵站的1#泵全部投入运行作为正常工 况，规定各站进站压力不得低于-10kPa，出站压力 不得高于230kPa。

7. 四、实验内容和步骤 2、测定管路特性曲线，用图解法求出正常工作 时管路系统的工作点 • 管路特性曲线是指管路摩阻损失和流量之间的关系，见图。 • 测定管路特性的过程： 改变管线输量，记录各站 进、出站压力，测出各泵站 之间的管路摩阻损失； • 用图解法求出正常工作时管 路系统的工作点。

8. 四、实验内容和步骤 3、异常工况及事故分析处理 1）模拟泵站突然停电 • 关停2#泵站，模拟突然停电； • 记录各站压力及流量； • 理论分析应采取什么调节措施才能使管线重新恢复正常工作（即各站的进出站压力处于规定范围），并在实验中加以验证。 • 调节好管线的运行参数后，记录各站的进出压力、流量。

9. 四、实验内容和步骤 2）模拟管路堵塞 • 关小堵塞阀门模拟管路堵塞情况； • 记录各站压力及流量； • 理论分析应采取什么措施才能使管线恢复正常工作，并加以验证； • 记录采取措施调节后的压力及流量数据。 3）管道泄漏检测 • 实验装置恢复到正常运行工况后，打开泄漏阀， • 记录泄漏后各站进出站压力和漏点前后流量。

10. 四、实验内容和步骤 4、翻越点演示实验 • 正常情况下，打开阀1，关闭阀2 。 • 翻越点演示时，关闭阀门1，打开阀2； • 记录出现翻越点全线运行数据，并加以验证。

11. 五、数据采集系统 • 数据采集系统由PLC+主机+计算机组成，采用组态 软件采集数据 ，硬件采用西门子S7-200PLC。 • 数据采集系统在 每个泵站布置3个压 力变送器，分别测 量泵站入口、1#泵 出口、泵站出口的 压力。在1#泵站出 口布置1个流量计， 在4#泵站入口前布 置1个流量计，分别 测量管线泄漏点前后的流量。

12. 五、数据采集系统 1、西门子PLC 选用西门子PLC 的CPU224作为主模 块，用于和计算机 通讯，选用EM235 4AI 1O作为模拟量 输入模块，接入压 力和流量传感器。 图4 测试系统框图

13. 五、数据采集系统 2、涡轮流量计 涡轮流量计由涡轮流量变送器、前置放大器、数字积算器、瞬时流量（频率）指示表组成。当流体流过变送器时，变送器的叶片旋转，将流体动能转化成电能输出，产生电脉冲信号，传入数 据采集箱供计算机采集。

14. 五、数据采集系统 3、压力传感器 本实验共安装了13个压力传感器，其中P1、P4、P7、P10四个传感器为绝压传感器，接在各泵站的进口处，其余传感器为表压传感器，接在各站1#泵的出口和泵站出口处。各传感器相对于起点的位置如下表所示： • P13在实验装置末端，距离92米。

15. 五、数据采集系统 • 数据采集流程界面

16. 六、实验报告要求 1. 将实验数据整理列表

17. 六、实验报告要求 2. 在直角坐标纸上绘出各站的泵特性，管路特性曲线。用图解法求四个泵站运行时的工作点，求出各站进、出站压力，并与实测结果对比。 3. 比较各种事故工况和正常工况的数据，分析事故工况对运行参数的影响。讨论应采取的措施。 4. 从能量供求关系的角度讨论事故工况1和2的运行参数有什么相同和不同之处。

18. 七、思考题 1. 为什么要关闭泵出口阀后才能启动离心泵？往复泵能否这样做？ 2. 当首站提供的能量不足以把相应输量的液体输送到管路终点时，应怎样启动长输管线？这样常发生在什么情况下？ 3. 流程操作时，为使管线不至于憋压应注意些什么？ 4. 根据哪些管线数据来判断输油管线工况是否正常？ 5. 若漏油发生在首站出口处或第四站末端，各站运行参数会怎样变化？如何根据参数变化来判断漏点位置？