文档介绍：石油机械
年第巷第期
●海洋石油装备
海上平台原油外输系统管道阻力特性分析
刘新福王春升齐明侠尚超
.
摘要:基于原油外输系统管道阻力特性分析,建立了管道阻力损失的计算模型,并依据管道
中原油流动仿真分析结果制订减小管道阻力损失的有效措施。实例分析结果表明,管道阻力损失
对有效汽蚀余量的影响较大,其比值为% 左右,研究外输泵的汽蚀问题时需分析管道阻力特
性。管道阻力损失中,滤器等引起的局部阻力损失约占% ,需合理设置滤器进出口压差最大
值,必要时可增大流通比。管道中流动原油在阀门两侧发生湍流而弯头处出现漩涡,使得管件引
起的局部阻力和能耗损失较大,约占总损失的% ,需尽量减少管件数量,必要时采用全通径阀
门管道中输送原油的沿程阻力损失影响较小,外输量不大时常可忽略,
关键词:海上平台;原油外输泵;汽蚀余量;管道阻力; 阻力损失
中图分类号: 文献标识码: :./..一...
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核关系到外输设备的正确选择及其安装,如果计算
引言不当,会导致泵发生汽蚀,造成泵的性能下降
并出现振动和噪声等运行不平稳现象..以往计
海上平台原油外输系统泵汽蚀问题的计算与校算海上平台外输泵汽蚀余量时,通常采州近似估算
基金项日:同家汁划项日“大型/和天键技术”;中海石油巾圉有限公司综合科研项
“南海中等水深边际油田开发丁程关键技术及模式研究”。
年第卷第期刘新福等:海上平台原油外输系统管道阻力特性分析
吸入箭道水力损失的方法,这些方法没有考虑司的粘性力占王导地位,系数/由卜式确定:
诸多『夫索对汽蚀余的影响,使得其结果不可靠。
.
吸人管道阻力损,人足汽蚀余量计算中与管道系统有—
关的未知,【大】此求解管道阻力损失往往是精确计式中,,为输送原油的运动黏度。
算汽蚀余链的关键。笔者结合原油外输系统管道阻当≤时,管道中输送原油
力各成部分展开研究,分析了管道阻力特性,建流动首先进入紊流光滑区,系数町下式确定:
立了『失的计算模型,并依据管道巾原油流动· .
状态的实例计算和仿真分析结果,给出减小管道阻、\ 、一
力损,人和减弱外输泵汽蚀的有效措施。其中
管道阻力损失数学模型√√每≤、
式中, 为管道内啭表面粗糙度
原油外输系统的管道阻力损,人包括阀门、当儿时,管道巾输送原
弯头和滤器等局部阻力损失和管道『的沿程阻力损流动将进入紊流粗糙,系数变为:
失。泵的吸人管道,一般需要安装阀门、弯头
/ .—
和滤器等,这些管件引起的水力损失为局部阻力损
失,巾滤器等引起的局部阻力损失...可通过其中
差计等荻得,而阀门、弯头等管件引起的局部阻
:
力损,人,,的汁箅达式为: √√
『¨. / 此,原油外输系统巾管道阻力损失为:
式巾, 为管道内输送原的平均速度, 为局.、
部【力损失系数,『‘表查得。.
表管件的局部阻力损失系数
管道阻力仿真分析
为便于进一步分析原油外输系统管道叶局部
力损失和沿程阻力损火,依据原油任管道中流动规
律,建立模拟原油水平网管中流动的物理模型,
采用流体仿软件给⋯管道巾原油的运动状
态和速度分布情况假没管道为轴对称构造且载荷
对称分布,忽略气体和温度对泵的影响冈此,
将原油流动物理模简化为二维矩形变截面圆管流
动, 同,模型网格划分采川四边形网格,
油在管道入口沿轴流动,出口沿轴流动。
变径阀门。蛮
符道输送原的沿程阻力损失可用—管道
入】
—方程计算:
, ,
..
.
式, 为管道内径,,为管道长度。
擦阻力损火系数可分为层流、过渡和完管道出口
全粗糙种情况来计算,雷诺数舶是刚来表征流图原油外输系统管道中原油流动模型
体流动情况的无址纲数“卜“, 当≤时, .
管道『原流动可行作层流运动,输送原油各质点
石油机械年第卷第期
仿分析域包括僻道入、变径阀『、。⋯, 管道管段,原油运动尢沦
和竹道¨,模型的边界条件为:锊道入为层流还是紊流,其运移速度都相对较慢, 管壁
处, 初速度轴均匀分布;锊处,采川碰撞不大,使得沿程阻力损火也较小。从
;僻道⋯【¨,仿真前¨ 以看,外输入【管道术含阀门和弯头时,原
【速度术知,采⋯⋯边