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兰州石化职业技术学院

油库工艺与设备第三章油库管路与泵房

Contents

管路水力计算

油库用管及配件

管路敷设与试压 4

1

2

3

本章主要内容

油库工艺流程和管路布置

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4

§3.1 油库工艺流程和管路布置

一、工艺流程所谓油库工艺流程设计，就是合理布置和规划油库经营油品的流向和可以完成的作业，包括油品的装卸、灌装、倒罐等。

5

二、基本管路布置形式1. 单管系统：将油品分为若干组，每组各设一根管线；2. 双管系统：将油品分为若干组，每组有两根管线，一进一出；3. 独立管道系统：每个油罐都有自己的进出油管。一般，油库管网的布置以双管系统为主，以单管系统和独立管道系统为辅。

§3.1 油库工艺流程和管路布置

第一节油库工艺流程和管路布置为了节约管线、简化流程、提高设备利用率、减少建设投

资，流程布置时应考虑一管多用和一泵多用的设计方案，即在不影响油库正常操作的情况下，利用同一管线和同一泵输送几种性质相近的油品。

根据油品性质，通常将油品分为 10 组，同组内的油品可以公用一条管线和一台泵。

上述分组是为了确保油品质量而拟定的。如果油库经营的油品种类较多，而已建管道不足时，亦可

在加强管道清洗的前提下，适当并组使用。溶剂汽油绝对不能与含铅汽油共用一条管道。对于有特殊要求的油品，例如航空汽油、航空煤油等，必

须专用。分组原则：把性质相似、色泽相近的油品分为一组。

7

油品分组表

组别油品名称燃一组车用汽油（含铅的）燃二组工业汽油、溶剂汽油、车用汽油燃三组灯用煤油、动力煤油燃四组轻柴油、农用轻柴油燃五组重柴油燃六组重油

润滑一组 22# 、 30# 汽轮机油；高速机械油等低粘度浅色油品

润滑二组各种中、低速机械油； 46# 、 57# 汽轮机油； 6# 汽油机油等中等粘度浅红色油品

润滑三组 10# 、 15# 汽油机油；各种柴油机油等高粘度深红色油品

润滑四组车轴油；齿轮油； 24# 汽缸油；过热汽缸油（不包括合成汽缸油）等黑色油品

第三章油库管路和泵房

8

2. 流程图绘制方法： ⑴无严格比例要求，各装置之间不受总图的约束； ⑵为便于与总图联系，流程图的布置方位，应尽可能地与总图取得一致；

⑶油管线用粗实线，其余设备用细实线，拐弯处有直角；

⑷布置合理美观； ⑸流程图上还应注明设备和管道名称、规格和所输油品。应有管线和布置说明，管线要标出走向；

⑹要有图例。

§3.1 油库工艺流程和管路布置

10

三、管网安装图和纵断面图1. 管网安装图

反映管道真实安装位置图纸，是施工依据。要求：⑴ 管路尽可能短，走直线，避免交叉；⑵ 在管线拐弯处与建筑物相交，管线起始终点，注明

管线的坐标和标高。2. 纵断面图：

管线沿高度变化曲线。作用：⑴ 进行线路施工放线；⑵ 计算土石方量；⑶ 检查停输时有无水柱分离现象；⑷ 检查吸入管的工作状况；⑸ 检查放空死角。

§3.1 油库工艺流程和管路布置

13

在管路设计中，选择什么样的管径是涉及到油库的投资，经营费用和维修费用问题，需要进行全面分析才能正确的选择。

油管线的投资和经营费用最省的管径称为经济管径。与之相应的流速称为经济流速。

§3.2 管路水力计算第三章油库管路和泵房

14

经济流速：

d

费用

① 运营费用

② 管线投资①+②

d0( 经济管径 )

§3.2 管路水力计算第三章油库管路和泵房

15

一、管径和流速的确定：1. 根据油品的粘度

2. 根据允许压降确定已知

§3.2 管路水力计算

Q d 流速V

2 4

4

QQ VF V D D

V

（3-1）

, , ,i Q V d 查水力坡降表

第三章油库管路和泵房

16

3. 根据经济分析确定管径油库管路建设投资 P 与管径有关，它可以表示为以直径为变量的指数函数即：

式中：，，—系数，一般

eDa+b — 管长，；— 管外径，；

— 管路建设单位管长投资，；

§3.2 管路水力计算

m

P ) (3 2)eD l （a+b

a b e

30a ，b=400，e=1. 7

l m元

D

第三章油库管路和泵房

式中：—管路年修理费的比例系数，；— 流量，；

—扬程，；—密度，；—重力加速度，；— 一年可能工作的时间，

17

aQ

1 2

3 4

1 2 3 4 2

R P R

R QH g TC R P

QH g TCS R R R R P+R P

a

管路年修理费元年，工资元年，动力费元年，折旧费

总费用：（3-3）

To

TT

T

§3.2 管路水力计算

H

g

1年3m s

m3kg m

2m s

第三章油库管路和泵房

18

— 管路在一年中的利用时间，；— 一年可能工作的时间，；

— 油泵效率；—单位功率的能量费，；

—抵偿率，

— 利率；—补偿期年数，年；

T

n

i1 1 i

§3.2 管路水力计算

0T

C

in

h

0T =365 24h

w 元年

第三章油库管路和泵房

19

2 m m

5 m

3 m me

2 5 m

QH

D

g TC Q S a a bD R

D

l

l l

将 = 代入（3-3）中：

+

§3.2 管路水力计算

3 m m

e 16 m

5 3

35 m e

dS 0dD

g TC Qa beD 5 m 0

D

5 g TC

5 g TCD

m e m m

m m

l l

mQ

a be

mQ

a be

令；

整理得：

D

（3-4）

第三章油库管路和泵房

20

4 当高差已知，确定管径的步骤：

假定流态

计算管径

校核流态

§3.2 管路水力计算

152 mm mQ L

dh

2

5

m m

m

Qh L

d

4Re

Q

d

第三章油库管路和泵房

二、一般管路的摩阻计算：1. 沿程摩阻计算：达西公式：

式中：—管路长度，；— 管内径，；

—平均流速，；—重力加速度，；

— 水力摩阻系数。

21

2

f

L Vh

d 2g （3-5）

§3.2 管路水力计算

mmm s

2m s

LdV

g

第三章油库管路和泵房

22

相对粗糙度：

式中：—油品的运动粘度，；— 流量，；

— 管壁的绝对粗糙度，。

要想获得较为准确的沿程摩阻，就必须正确选择水力摩阻系数 λ， λ是 Re 和的函数即：

e

dv 4QR

d d （3-6）

2e

d （3-7）

其中雷诺数：

§3.2 管路水力计算

Q

e m2m s

2m s

第三章油库管路和泵房

23

2. 流态确定：雷诺数标志着油品流动过程中，惯性力与粘滞力之比。⑴Re<2000 时，层流。粘滞力起主要作用

⑵3000<Re<Re1=59.7/ 时，水力光滑区。粘滞力起主要作用。

64

Re = （3-8）

4

0.3164

Re = （3-9）

§3.2 管路水力计算第三章油库管路和泵房

24

⑶Re1<Re<Re2= 混合摩擦区。惯性力和粘滞力起作用

⑸2000<Re<3000 ，过渡区。流态不稳。粘滞力起主要作用

⑷Re>Re2 时，阻力平方区或粗糙区，惯性力起主要作用

1.111 6.8

1.8lgRe 7.4

（3-10）

2

1

1.74 2lg

= （3-11）

4

0.16

Re = （3-12）

§3.2 管路水力计算

665 7651g

第三章油库管路和泵房

25

3. 列宾宗公式：应用达西公式计算摩阻有些时候不方便，因此，在达西公式的基础上推导出列宾宗公式：

§3.2 管路水力计算

m 2

2 m m

f m 2 m 5 m

m 2 m

2 m m

f 5 m

A 4Q 4QV Re

Re d d

8A Qh L

4 g d

8A

4 g

Qh L (3-13)

d

把综合 = ，并将和

代入达西公式：

令

第三章油库管路和泵房

26

4. 局部阻力计算

§3.2 管路水力计算

2

j

2d

f

d

Vh

2g

L Vh

d 2g

L

（3-14）

或

和通过查表得。

第三章油库管路和泵房

二、装卸系统摩阻计算油库铁路油罐车。装卸系统由输油管、集油管和装卸

油鹤管三部分组成在摩阻计算上，与单一管系不同。鹤管和集油管的流

量，在不同的段落是不一样的。越靠近输油管的流量越大。在系统计算中，需要考虑这一特点。

1. 装车系统摩阻计算油库装油作业可通过自流、泵送或泵送 -自流联合方式来实现。有条件时，应尽量考虑自流装车，以节约能源。

28

三、集油管摩阻计算设集油管直径为 d。全长为 2L ，输油管与集油管中点相连，鹤管的间距为 l，流量为 q，则输油管流浪为2Q。 2n个鹤管。

§3.2 管路水力计算第三章油库管路和泵房

29

1—2 段摩阻 :

2—3 段摩阻 :

n—0 段摩阻 :

2 m m

1 5 m

qh

dl

2 m m

2 5 m

2qh

dl

2 m m

n 5 m

nqh

dl

1 2 n

2 m m2 m 2 m 2 m 2 m

5 m

h h h h

q1 2 3 n

d

……

§3.2 管路水力计算第三章油库管路和泵房

30

§3.2 管路水力计算

ce 4

2

we 2 5

ce ce4 2

1281. m 1

g

n n 1128 qh

g d 2

82. m 0

g

n n 1 2n 18 qh

g d 3

n nq Q n 1 L 2n 1 2n n 1 n

1 128 Q 1 1 8 Qh L H h

2 g d 2 3 g

l

层流时，

紊流时，

！讨论：当较大时，

2

5

1L H

d 3

1 1

2 3

从以计算结果可以看出，层流时集油管的摩阻为同样

长度输油管摩擦的，紊流时。

第三章油库管路和泵房

31

⑴ 以上计算方法不太准确。若按上种作法，其一必须假设鹤管的流量均匀一致。其二：即使假设一致，该管路系统的水力计算模型应为。而与实际不符。

结果分析

⑵假设 q 均匀一致本身就有较大偏差。

§3.2 管路水力计算

32

四、装卸油系统摩阻计算1. 自流装油自流装油的能量来源于油罐液面和鹤管之间高差，可用伯努利方程求解。

⑴ 确定流速设鹤管，集油管和输油管直径为 d1 ，d2 ，d3 ，流

速为 v1 ，v2 ，v3 ，管长为 l1,l2,l3 ，灌装罐液面到出油管高差为 Z ，出油口到鹤管口的高差为 H。略去液面速度，因为液面下降较慢，∴速度为 0 。

§3.2 管路水力计算第三章油库管路和泵房

33

式中集油管的摩阻考虑为紊流区。∵ 输油管在集油管的中部，集油管的 V2 是按输油管的流量 2Q 一半计算，或

者说是总鹤管数流量之和的一半。22 2 2

3 31 1 1 2 20 1 2 3

1 2 3

VV V V1Z H

2g d 2g 3 d 2g d 2g

ll l

根据伯努利方程：§3.2 管路水力计算

第三章油库管路和泵房

34

§3.2 管路水力计算

22 21 2 1

1 2 2 12

22231 1

1 3 3 13

442 221 1 2 1 1

0 1 2 31 2 2 3

1

d d dn nV V V V

2 4 4 2 d

dd dn V V V n V

4 4 d

V d d1 nZ H 1 n

2g d 3 d 4 d d

V Z

l l

即：

因为是随位差的变化

21

1 0

V

2g

1V 2g Z H

0.02 0.03

而变化，上式等于

流量系数，

在此采用紊流公式，变化不大，可取

35

⑵ 装车时间（满足装车时间要求）设鹤管的截面积为 f，在 dt 时间内鹤管的流为：

2

1

1 0

T z

0 z0

0 1 0 2

nqdt nv fdt

dZ FdZ F

FdZ nv fdt n 2g H Z fdt

F dZdt

n f 2g H Z

2FT H Z H Z

n f 2g

在高度时，油罐流出流量为，油罐断面。

在紊流时，

§3.2 管路水力计算

36

① 设计计算时，装车时间 T ，位差 H0+Z 已知， F， f 已知时，由上式可求得流量系数 μ 。又∵ f， d1 已知，设油管和集油管径相等 d2=d3 。便由 μ 的公式算出输油管直径。

② 已知 T， H0+Z， d1，d2，d3 ，求 H0 是否满足装车时间要求。

44221 2 1 1

1 2 31 2 2 3

1 0 1 0 2 1

1

d d1 n1 n

d 3 d 4 d d

2FT H Z H Z T

n f 2g

T T

T < T

T = T

l l

先求出流量系数

代入求出时间。

若（规定时间）提高位差

降低位差

合理

§3.2 管路水力计算

2. 卸油系统摩阻计算油库的卸油系统，目前有上卸和下卸两种型式。

油品上卸系统摩阻核算油品上卸是通过泵的吸入头，将油品吸入卸油管，经集油管和装卸油管进入泵体，由泵送入储油罐。

所谓吸入，并不是用泵的吸力将油从罐车吸入管，而是由于泵的作用在管中形成真空，利用大气压力压入管，进行卸油。因此在上卸过程中，可利用的能量有限，总是在大气压力之下。考虑到泵的气蚀余量等因素，可利用的能量约 5-6m左右。

卸油系统中，任一点需要的压力低于该点大气压所能供给的能量时，卸油作业便会中断。这种物理现象我们可通过下述分析，作成真空一剩余压力，可利用伯诺利方程求得剩余压力。

38

初定油管的直径并进行管路布置后，必须对油管路进行校核，以防止在卸油时发生气阻断流现象或泵发生气蚀现象。

在卸油系统中，任意一点剩余压力（绝对压力） Hsh

可用下式标示。式中： —以油标表示得当地大气压，； — 计算点与油罐车液面标高差，当该点高于油罐车液面时，△Z 为正，反之为负，；

—从油罐车道计算点管路摩阻；

sh aH H Z h aHZ

h

m

mm

第三章油库管路和泵房

39

根据大气压力，剩余压力和真空度三者的关系，从上式中可得管路上任一点得真空度为：

当接卸蒸汽压力较高时，当卸油管路中某一点得剩余压力Hsh 等于或小于输送油品得蒸汽压力 Hy时，则卸油管路在该点就会发生汽化 .并形成气袋隔住油流，从而破坏离心泵和正常输入，这种现象称为气阻，因此为保证卸油系统得正常工作，必须使管路上任一点的剩余压力都大于输送温度下油品的饱和蒸汽压，即 Hsh>Hy，以防止气阻断流现象，同时还必须使泵入口处的真空度 Hzh小于油泵的允许吸上真空度 [Hzh]，以免发生离心泵的气阻现象。

§3.2 管路水力计算

zh a shH H H Z h

第三章油库管路和泵房

40

式中：—卸油地区的大气压，；—所卸油品的密度，；

—重力加速度，；

真空剩余压力图的方法真空剩余压力图使按接卸油最不利的情况，即油卸车位最低的情况下绘

制的，在绘制时，首先算出卸油流量下的各段的摩阻损失，具体步骤如下：

①按比例绘制卸油管路纵断油面图，横纵比例可不同。②从罐车内的最低液位，即罐车底部向上引出所卸油品液柱表示的当地大气压的液柱高度 Ha，线段 aa’ 。

aP'

gaa Ha

§3.2 管路水力计算

aP g 2m s

Pa3kg m

第三章油库管路和泵房

41

a

b c

d,e

f

a'A

b’

c’

d’

e’f’

c’’

d’’e’’

b’’

f’’

a’’ Ha

Ht

大气压力线

剩余压力线

饱和蒸汽压线

Ha

真空线

42

③在 aa’ 上截取 a’b’段，使其等于 ab段摩阻 + 速度头④分别在管路 c， d， e ， f的垂线上，从 a’ 点的水平

线上，自上而下地截取相应的于 ac， ad， ae， af各段的摩阻加其速度头之和的相应液柱，得 c’， d’， e’，f’ 。图中的 h2， h3， h4 分别为 ac-ab， ad-ac， ae-ad， ad-ae 的相应液柱。若不考虑速度头时，便分别为bc， cd， de和 ef各管段的摩阻。

⑤连接 a’， b’， c’， d’， e’， f’诸点，得到管路的压力坡降线。

§3.2 管路水力计算2

abV

2g

第三章油库管路和泵房

43

⑥将压力坡降线向下平移，得到蒸汽压力线。

⑦将压力坡降线向下平移 Ha ，得到真空线 ab”c”d”e”f” 。

§3.2 管路水力计算

yx

x

PH g

第三章油库管路和泵房

44

分析：1.∵ ∴ 管路上任意一点与压力坡降线相应点的垂直距离即为该点的剩余压力 Hsh 。2.∵ ∴ 管路上任意一点与真空线上对应点的垂直距离，即为该点真空度 Hzh 。校核方法：

①若蒸汽压力线与管路相交，则说明在该点后Hsh<Hy，发生气阻断流。

②若真空线与管路相交，则说明在该点后吸入头不能吸上。③在泵入口出，真空度 Hzh>[Hzh]。泵产生气蚀。

sh aH H Z h

§3.2 管路水力计算

zhH Z h

第三章油库管路和泵房

为了较为形象和直观地了解卸油管路是否满足上述两个条件，可将卸油系统按照流程绘制出每一点的剩余压力和真空度，这个图称为真空 -剩余压力图。

图形按最不利的情况绘出，即油罐车液面最低的情况。绘制时首先算出在卸油流量下管路的各段的摩阻和流速，然后按下述步骤绘制：

按比例绘制卸油管路纵断油面图。为减少水平方向的图幅，图中垂直方向和水平方向的比例可以不同；

从罐车内的最低液位，即罐车底部向上引出用所卸油品液柱表示的当地大地压的液柱高度

从真空一剩余压力图看出：管路上任一点与压力坡降线上相应点间的距离，即为该点的剩余压力线间的蹁即为输送温度下油品的饱和蒸汽压力。很明显，如果蒸气压力线或真空线与管路出现相交的情况，则说明交点以后剩余压力不足，将会出现汽阻或吸入头不能吸上。因此，利用真空 -剩余压力图便可检查校核卸油管路能否正常工作。另外，在泵的入口处，即 F 点，若真空度 H大于泵的允许吸入高度，泵将会产生汽蚀，系统也会不能正常工作。当出现上述问题时，可采取以下一些措施；

46

危险点：鹤管最高点和吸入管路靠近泵的点。采取危措：

①改变鹤管形式，降低鹤管高度。② 将交点前的管径加大，减少管路的摩阻损失。③降低卸油温度，减小蒸汽压力。④压力卸车，增加 Ha 。⑤量取泵入口真空度，若大于 [Hzh] ，则向前移泵

或降低泵高度。⑥缩小泵出口管径或用阀节流，增加泵出口摩阻，

使流量减小，使泵入口摩阻减小，但必须降低卸车速度为代价（如下图）。

§3.2 管路水力计算第三章油库管路和泵房

47

§3.2 管路水力计算第三章油库管路和泵房

48

⑵ 油品下卸系统设计计算这里主要讨论重油自流卸车，自流卸车受位差和卸车时间两个因素制约，通常位差和卸车时间是已知的，它取决于油库布置和卸车要求。位差满足时间要求，而又不得过大，否则将重新对管径进行核算。

①连续满流系统卸车时间计算油品的卸车时间，取决于车内液面与输油管出口的高程差，油品粘度，鹤管，集油管和输油管的直径和长度。

§3.2 管路水力计算

49

§3.2 管路水力计算

第三章油库管路和泵房

50

设油罐车直径为 D ，长为 L，半径 R ，卸车油面面积为w ，卸车管口截面积为 f ，紊流状态。在 dt 时间内，罐车油面下降高度为 dZ ，从罐车流出量为wdZ ，卸油管流出的流量为 Vdtf 。

0

22

Vfdt wdZ

V 2g h Z

w 2L R Z R 2L D Z Z

又因为

由图得知：

§3.2 管路水力计算

第三章油库管路和泵房

51

§3.2 管路水力计算

0

t 0

0 D0

32

0

00 0

2g h Z fdt 2L D Z ZdZ

2L D Z Zdt

f 2g h Z

D Z Z2Ldt dZ

h Zf 2g

h4 LDt

3 Df 2g

hh h D

D

3 13

zhH Z h

（1）

是取决于压头的一个函数，其值可根据，

由图查得。

第三章油库管路和泵房

—罐车底到卸油管口之间的高程差，；—罐车内液面的压强，；—零位油罐液面上的压强，；— 油品密度，；—重力加速度，；

52

当压力卸油时， H0还应加上附加压头即

式中：

0h

0 1 2h P P g

§3.2 管路水力计算

1P2P

g

mPa

Pa3kg m

2m s

第三章油库管路和泵房

53

当 h0=0 时，罐车便属于孔口泄流，其流卸时间为：

式中： —考虑到局部摩阻的泄流短管的换算长度，； —泄流短管直径，； —水力摩阻系数。由 (1)(2) 式可以看出：

32

0

hw

4 LD T

3 f 2g

L

1

1 d

（2）

这时流量系数 =

0 00

0

h h2 hTD D

值随压头的增加而减小。

hwLd

m

§3.2 管路水力计算

54

②层流状态时

4

0 04

t 0 0

40 D D0

0 0 04

128 q gdh Z L q h Z128 Lg d

qdt wdZ

128 2L D Z Zwdt dZ=

q gd h Z

256 L Dt h h h D

gd 2

l

（）

=-

（）

§3.2 管路水力计算

55

五、水击计算1. 水击现象当液体以 V 的速度在长度为 L 的管中流动时，若将管路出口阀门紧急关闭，则紧靠阀门后一微小管内的液体便立即停止流动，其动能转换成压能，并进而变成水和管子的弹性能。接着这一小段流体又阻止其后的另一部分流体流动，并引起这一部分的压力上升。这样，管中阀后的流体从阀门处开始以一定的速度逐渐向上游传递，使水停止流动，并使压力上升。

§3.2 管路水力计算

56

式中：—液体的体积模量，由表 3-9 查得，； —平均管径，； — 管材弹性模数，； — 管壁厚度，； —重力加速度，； —液体密度，。

压力波传播的速度 a 为：

k

121 D

ag k E

§3.2 管路水力计算

DE

g

Pa

Pam

m2m s

3kg m

第三章油库管路和泵房

57

⑴因为管路长为 L，压力波传播速度为 a，则经过 L/a时间压力波便从阀门处传遍所有管线。在这时瞬间管路流动停止，即在这一瞬间，所有动能全部变成弹性便性能。

⑵由于管路与油罐相连，压力保持不变，这时管内压力高于油罐压力，液体便从管内流向油罐。于是上游压力开始下降，这部分便性能消失，这种状态也同样以 a的速度向下传播，同样经过 L/a 时间到达阀门A 处。

⑶就在上游压力波传到阀门A 处同时，管中液体离开。与闭阀时压力上升相反，阀门前压力下降，经过 L/a达到上端。

⑷再经过 L/a 时间，管内压力开始回升到原始状态。

§3.2 管路水力计算第三章油库管路和泵房

2. 水击计算基本方程（略去）3.减小水击方法：

⑴压力下降（水柱分离）减轻方法• ① 安装飞轮。增大泵的惯性，增加了泵的能量，从而抑制了回轮速度，流量和压力急剧降低。

• ②改变管路形状。若管路在泵附件急速上升，并形成凸起峰巅，这样就容易引起水柱分离。若将管线布置成均匀上升，并略向下凹的平缓线路，便可避免初相负压，保证管道安全。

•③设置自动吸气阀。在可能出现负压的地方设置放气阀。

•④设置单向平衡罐。容器和管路之间设置逆止阀，当管内压力低于容器压力时，向管道内补充液体。

⑤设置空气罐。当泵的动力被切断，流速减小，空气罐内的液体被压缩气体排出管，从而减弱水击作用。

⑥设置涨油管：油温变化，每升温 1℃ ，压力上升约 0.7～ 0.8MPa 。温度降低

1℃ ，体积收缩为 1/1000Vm3 。由于温度变化，管内压力△ P 可由下述公式计算：

形成空洞体积：若油温，管材温差不同时，△ Q 可分别乘以相应的膨胀系数。

59

L P QP MPa

D10 k

E

§3.2 管路水力计算

第三章油库管路和泵房

L PV=V Q

60

⑵压力上升减小方法：• ① 设置安全阀。当压力高到一定程度时，安全阀便开启，来保证管路不超过允许值。

• ② 设置控制阀。在泵出口安装止回阀，以适应管路水击时的水力现象。其目的主要是使逆流缓慢停止。

•③使用急闭阀。因为逆流大时，阀一关闭其压力上升很大。因此，如果使用一种快速逆止阀，在逆流刚开始瞬间，便将阀门急速关闭，不让逆流产生或产生逆流很小，这样减小水击作用。

•④让管内的流体逆流。泵和原动机能耐逆转，并有足够的容量接纳逆流液体。

•⑤使用电动阀。手动阀关闭时间较长，但剩四分之一时确较快，会产生很大水击作用。可采用缓闭式电动阀，将最后四分之一时间延续到允许范围内。

改变鹤管形式，降低鹤管高度。从图中可以看出，在卸油系统中最容易造成汽阻断液的危险点是鹤管的最高点。这样降低鹤管高度或将鹤管水平段做成倾斜的，如图中虚线所示，以避免与蒸汽压力线相交。

将交点前的管径加大，减小水力摩阻；对罐车淋水降温或进行夜间卸车，以减小蒸气压力；采用压力卸车，即将罐车密闭，通过压缩空气或惰性气体，给以附加压力以提高从而提高管路各点的剩余压力；

采用电动或气动液下泵；当泵的入口真空度大于泵的允许吸入高度时，可将卸油

泵向罐车方向将近，或降低油泵的标高。

卸油中发生的汽阻问题是目前油库卸车迫切需要解决的课题。据调研，这个问题全国名地油库都有发生，南方和西北高原地区尤为突出。虽然我们列举了一些措施，但由于条件不同，在不同程度上还存在着一定的问题，需要在实践中控索解决。

卸油系统的摩阻计算。仍然可以利用装车计算的方法。不过，这时在计算管路时要分段计算，特别是鹤管的最高点处和泵的入口处，要仔细校核，看管路中的剩余压力是否小于液体的饱和蒸气压，泵前的真空度是否小于泵的允许吸入真空度。

油品下卸系统设计计算油品下卸如采用泵卸计算方法与上卸相同。这里讨论自

流下卸的计算，自流下卸系统可以按两种情况设计：（ a）从油罐车到零位罐，整个卸油系统完全被油充满，形成一个连续的水力系统：

（ b）从集油管开始出现不满流，于是罐车流向集油管时是满管自流，以后则是不满流。

自流卸车系统的设计主要受高程差和流卸时间两个因素控制。通常，高程差和流卸时间都已知的，它取决于油库布置和卸车要求。如设置的系统管线在高程差的作用下满足卸车时间要求，而又不过大，则系统是适合的，否则便需另设管径重新核算。

1 ）连续满流系统卸车时间计算油品在罐车中流卸的时间，取决于车内液面与输油管出口间的高程差，油品粘度，卸油管、集油管的直径和长度。卸油时，系统中可能会出现不同的流态。粘度小的轻油，可能是紊流；粘度大的重油，可能是层流。对于轻油也可能卸车开始时是紊流，随着液位降低，到后期出现层流。

集油管和卸油管为不满流时系统卸车时间的计算在自流卸车时，由于集油管和输油管的管径往往都较大，一般都可能出现图 3-12 的情况，罐车到集油管这段管内为满流。以后的集油管和输油管则为不满流。因此这段管路应按不满流计算。

§3-3 油库用管及其配件一般管路都是由管子、管件和阀件等部分组成的。当进行管路设计时，除工艺流程和水力计算外，首要的问题是选择管材和相应的配件，如果选择不当便会给管路带来不良后果，造成泄漏，甚至使管路破裂。选择管材和管件时，应考虑的主要因素是管子和配件的机械强度及其对流体的抗腐蚀性。

管材油库使用的管材一般为钢管、铸铁管、石棉水泥管、缸瓦管和耐油胶管等几种。通常钢管用于输送各种油品和水蒸汽；铸铁管则用作供水和消防；缸瓦管一般作为排水管使用；耐油胶管用来作为装卸油品时的连接软管。

钢管油库中输送油、蒸汽和水的管线一般都是采用碳素钢管。分类

•按其制造方法可分为无缝钢管和焊接钢管。无缝钢管又分为热轧和冷拔两种。

• 通常碳素钢管都是采用沸腾钢制造，低温时易脆化，主要用于常温。另外，为了不致产生蠕变问题，管材的最高温度控制在 300℃ 以下，即沸腾碳素钢管的温度适用范围为 0-300 。若采用优质碳素钢，温度适用范围为 -40-450 ；采用16Mn钢为 -40-475 ；采用水煤气管为 0-140 ℃ 。

钢管的试验压力 Pt 一般采用 1.5倍公称压力 Pg ，即 Pt ＝1.5Pg ，当介质操作温度不大于 200℃ 时，操作压力便是公称压力。 200 以上操作压力随着温度上升有所下降，其数值可由有关手册查得。

铸铁管按其制造方法分为重力铸造铁管和离心铸铁管两类。使用压力分为低压，中压和高压三种其压力分别为 0.45MPa、 0.75MPa、 1Mpa 。公称直径从 75-1500mm 。管长 3-4m. 。铸铁管耐腐蚀性好。作为地下管路非常合适。据统计，铸铁管与钢管相比，由于腐蚀造成的泄漏事故，单位长度上铸铁管仅为钢管的数十分之一。

非金属管主要指混凝土管、石棉水泥管、缸瓦管和塑料管。耐油胶管有耐油夹布胶管、耐油螺旋胶管、输油钢丝编织胶管三种，均由丁橡胶制成。分压力、吸入和排吸三种工况。除耐油管用作常温输送油品外，尚有输送其它介质的胶管，如输水胶管、蒸汽胶管、空气胶管、酸碱胶管等。

法兰及其紧固体管路由直管、曲管（弯头）、大小头、分支管（三通）、阀门等组成，这些部分都必须经过一定的连接方式才能构成一个完整的管系。管道的连接方式一般分为丝扣、焊接法兰连接和承插四类。

丝扣连接：一般用于压力不高，管径水大的煤气管配合这种连接，制造有相应的各种管件，如活接头、管箍、弯头、大小头三通、四通等等。安装非常方便。

焊接：一般用于大于 Dg50 管线，且使用中不需拆卸的地方。焊接是管道连接应用最广的一种形式，施工方便、坚因、严密、使用可靠并能节约钢材。

法兰连接：一般需要拆卸的地方都采用法兰连接。法兰在石油工业、化学工业和油库中应用非常广泛，是管路设计中的重要组成部分。

目前，设备、机泵及阀门等的对应法兰均采用一机部管道法兰标准。这个标准的特点是适应小外径管子的设计。另外，尚无石油管道法兰，它的特点是适应大外径管子的设计。因为炼油厂管线设计中，采用了部分大外径管子。

所谓大小外径，主要是钢管有大小外径两种规格，如Dg100 ，外径有 114和 108二种，前者为大外径，后者为小外径。大外径与相应的管螺纹外径基本一致（如外径 48、 60、 114 等），小外径小于相应的管螺纹外径（如外径 45、 47、 108 等）。

法兰的种类及特点

（ 1）平焊法兰 (SO) 焊接装配中较易对准，并且价格低廉，因而被广泛采用。此种法兰的强度，如按内压力计算，约为高颈法兰的三分之二，疲老寿命约为其三分之一，适用于压力、温度波动不严重的情况。

（ 2）螺纹法兰　法兰内侧面带有螺纹，可与螺纹管迅速连接，但螺纹连接对于有反复波动操作的情况，几乎都有漏泄的可能。反复受弯或反复受热的情况不可采用这种法兰。

（ 3）盲板法兰　用于封闭管路或阀件的一端。盲板法兰承受原弯曲应力。

（ 4）松套法兰　松套法兰使用时带有活套环圈。此种法兰的承压和严密程度，与平焊法兰具有相同的性能，但其疲劳寿命仅为对法兰的 10% ，因此它不适用于严重弯曲应力的连接。它的最大优点是螺栓孔易于对准。

（ 5 ）对焊法兰 (WN)　法兰环的厚度通过毂逐渐过渡到管壁的厚度，于是降低了应力的不连续性，增加了法兰的强度。这种法兰适用于高温、高压和反复波动较大的地方。

2 ）法兰密封面（ 1）平面（ FF）与突面法兰（ RF）

• 最广泛应用的一种，特点简单适用。• 突起表面有时加工有螺旋形或同心圆的沟槽（称

为水线）。安装时，垫片在外力作用下嵌入光槽，保证端面密封。但采用非金属垫片时，法兰面上有无水线（密封线）对密封性能影响不大。因此，对新加工的法兰可不车制水线。所以具有这种表面的法兰，便称为光滑面平焊法兰、光滑面对焊法兰等。

图 2 突面 (RF ）板式平焊钢制管法兰( 适用于 PN0.25、 PN0.6、 PN1.0、 PN1.6、 PN2.5和 PN4.0MPa ）

突面法兰（ RF ）

（ 2 ）凹凸面法兰（ MF ）优点在于能钳住垫片，因此减

少了垫片被吹出的可能，但不能保护垫片被挤入管中。一般使用在操作压力较大的情况。

（ 3 ）榫槽式法兰面（ TG ）具有凹凸面相似的优缺

点。垫片在凹槽内受两旁金属的限制，可以保护软垫片挤入管内。且垫片也软，少遭受流体的冲蚀或腐蚀。

（ 4）梯形槽法兰面（ RJ)优点是流体内压力作用在环圈上增加了连接处的密封性，垫片接触面位于法兰面之下，垫片接触面不易损环，适合于高压使用一。其缺点是制造价格高。

3）法兰的选用根据管路输送的介质、操作压力和操作温度予以选择。法兰及其紧固件的材料和使用范围可参照表 3-14 和表3-15 选用。

2. 法兰垫片及其选择作用 : 把一种半塑材置于法兰面之间，此材料受载荷时发生变形，将法兰微小不平整处加以密封，以阻止流体漏泄。

为使垫片变形，必须向垫片施加一压紧力，垫片的变形量和压力决定于法兰表面粗糙程度。此项压紧力是必须施加于垫片的最小载荷。　。

受力时，若流体静压轴向力很大，则当此力与螺栓载荷之间的差值使垫片载荷降至低于临界数值时，即将发生漏泄。若垫片的接触压力太小，垫片也可能被吹出 .

垫片压紧力与压力的比值称为垫片因数。垫片因数的大小主要取决于垫片的材质和样式。

油库中常用的主要是非金属垫片。使用时参照表 3-16 选用。

常用阀门的构造和特点闸阀

原理：阀座阀板平等，闸板通过手轮随阀杆垂直上下运动，从而切断或开放流体通道，进行关闭或开启。流体沿管路轴线流动，摩擦损失较小。用途：闸阀除用于蒸汽、油品等介质外，尚适用于在含有粒状固体及粘度较大的流体条件下工作。因为它的调节性能差，一般主要用作开闭件，即操作时，用于全开或全闭，不调节流量用。分类：

•根据闸板的构造不同，细分为楔式单闸阀、楔式双闸板闸阀、平行式双闸板闸阀和弹性闸板闸阀等。

楔式单闸板闸阀楔式双闸板闸阀

•闸板由两块绞接组成。关闭时，闸板间的球面顶心将闸板紧压阀座上。这种阀密封性较好。如密封面的倾斜角度和阀座配合不分准确时，仍具有较好的密封性。适用于开闭频繁的的部位及对密封面磨损较大的介质。

平行式双闸板闸阀•闸板为两块平行板组成。密封面的加工及检验比其它型式闸阀简单，但密封性较其它型式差。适用于温度及压力较低的介质。

弹性闸板闸阀• 在闸板周边厚度中部掏一环形槽或由两块闸板从背面中间部分组焊而成。比楔式单闸板密封性能好。

截止阀结构特点

阀芯是垂直落于阀座上，阀座与管路中心线平行，因此流体在阀中流动时成 S型，流体阻力比较大。可以来调节流量，因为阀心上升与流量有一定的比例关系。但若主要用作调节时，便可采用节流阀，节流阀的结构特点是截上阀作成抛物线状。操作方便，结构简单，便于制造和检修。价格便宜。

用途适用于蒸汽等介质，不宜用于粘度较大、易沉淀的介持。因此，这种阀在输送非粘性油品的小口径管路中，以及水管、蒸汽管中得到较普遍的应用。为了减小这种阀的阻力，还往往把阀作为直通式和角阀。角阀的优点是兼一个直角弯头，从而可以节省一个弯管。

转心阀旋塞阀或考克阀 coker阀体具有圆锥形或圆柱形的阀座，阀座内塞以能转动的带孔的旋塞的阀件叫做转心阀

转心阀开关迅速、操作方便，旋转 90 度即可开闭。并具有阻力小，零件少，重量轻等特点。它还可以旋塞作成三通或四通用作三通或四通阀。适于于温度较低、粘度较大的介质和要求开关迅速的部位。一般不宜用蒸汽和温度较高的介质。压力或管径大时，转动困难，因此大多用在 100mm 以下的管线上。

润滑油和重油用的转心阀无须润滑，而供煤油、汽油和其它轻油用的转心阀，为了防止阻塞须有油头润滑装置。这种锥体密封面上制有沟槽。在锥体的顶端注入特种润滑脂后，在锥体旋寒和阀体之间形成均匀油膜，以增加密封性。

如果旋塞作成球体来进行关闭和开启，便称球阀。它的特点是密封面易加工，且不易擦伤。

逆止阀可分为升降式和旋启式两类。原理：利用流体的背压来防止流体的逆向流动。旋启式是铰链作为支点，阀盘作弧形运动，当流体逆流时，阀盘便盖于阀座上，阻止流体回流。升降式则是阀盘在阀座上垂直上下运动。

旋启式与升降式相比，旋启式显然有流动阻力小的优点，因为升降式不但流动成 S形，而且举起阀盘还要消耗能量。并且旋启式可以装在水平、垂直、倾斜的管线上，升降式则只能安装在水平管线上。

除了上述几种最常用的阀门外，尚有由动力开闭的电动阀、电磁阀，用于自控的调节阀和起安全保障作用的安全阀等等。

选择阀门时，可根据输送介质、操作温度和操作压力，按照阀门的使用条件选择。

§3-5 管路的敷设和试压

管路的敷设有地上敷设、管沟敷设和埋地敷设等三种方式。

地上敷设就是将管路旋转在地面管墩或管架上。特点：优点是建设费用低，易于检修，不受土壤腐蚀；其缺点是库区管线较多时，管线来往穿插，妨碍交通。

管沟敷设是目前油库中管路敷设采用较多的一种形式。特点：由于管路敷设在管沟内，地面上看不到管线，油库中操作比较方便，而且受大气温度影响较小，特别是夏天不受太阳曝晒。这对管路的热胀和吸入管路的工作都有好处，对于加热保温管线，还可减少热能损失，维修检查也比较方便，其缺点主要是投资较多。

1. 管路的敷设方式1. 管路的敷设方式

埋地敷设将管路直接设在地下。通常使用在较长的管路上，例如油库

和隐蔽的储存区和装卸区这间的输油管线。特点：建设费用低，管路周围土壤是管路的天然保护层和绝热层，使管路不易遭到外界损伤，减少热能损失，其缺点是易遭到土壤腐蚀，并且一旦发生渗漏，不易发觉，维修困难。

敷设方法选择管路不同的敷设方法，使用上各有利弊，而且各油库的地形、地质条件和布局也不一致，因此不能说某一方法就是好。

设计时要根据油库地区的地下水位、土壤性质、气候等枪托管网的特点，灵活应用。需要具体分析，进行经济对比，然后合理选用。并用整个油库也不一定是全部是地上或管沟敷设，可以根据油库特点，在不同区域或对不同管线，采用不同的敷设方式。

管路敷设要求油库管路在库内的走向，应当按一定方位整齐地排列，尽是避免交叉。

管路间距按最小间隔排列。一般其净距在 100-150mm左右，这是考虑管线安装和维修时需要的最小距离。

管路应考虑热补偿；穿越墙壁、公路和铁路时，管路须敷设在保护套管内，套管可采用钢管或钢筋凝混土管。

为了排尽管路内的油品，管路应力求向泵房方向保持一定顺波，避免出现反向坡度。一般轻油管路的坡度可采用 0.003-0.005 ；重油管可采用0.005-0.01 。

对于泵房管路，除了照顾到泵房的平面布置进行排列外，尚应考虑油泵对管路的强度和工艺要求。

应尽量使吸入管路的路程最短，分支管路、弯头及其它配件最少。为了不致使油泵产生气蚀，安装时还要注意在吸入管中不形成气袋。油泵入口处的大小头要使用偏心大小头，其上部保持水平。

吸入口设置一长度不小于 3倍管径的直管。当采用双吸式离心泵时，这个直管段的长度应取为 7-10倍管径。防止流体进入油泵不致出现涡流。

2. 管路的试压管线施工完毕之后，在投入生产前必须进行试压，检查其严密性及耐压强度。油库管线一般均采用水压试验。试验压力由下式计算：

当试验压力上升到预定压力的 50% 时，停止升压，进行泄漏检查。若有泄漏发生，则进行补修，待确认无漏泄后，再行升压。达到预定压力，稳压 1小时，若无压力降则为合格。

tt PP

5.1

101

第七节油库泵房工艺设计

泵房的类型泵房工艺流程泵房工艺计算

102

3-6 油库泵房类型及特点一、泵房的类型分类方法泵房类型应用范围

输送油品的性质

轻油泵房输送易燃易爆、低粘度的轻质油品，如汽、煤、柴等

粘油泵房输送不易燃易爆、高粘度的油品，如润滑油等

泵房建筑特点

地上泵房常见类型，要求泵的吸入性能好

地下泵房常用于军用油库

半地下泵房对油泵的吸入性能要求不高

油品装卸条件（输送方式）

固定泵房铁路、公路装卸系统，油库内部转输油品泵房

浮动泵房水路装卸系统，油泵运行时吸入高度保持不变

移动式泵房军事野战油库或油品临时补给站点

承担的业务，分为收发油泵房和输转泵房。收发油泵房担负收发油任务；输转泵房担负油库内油品的输转等任务。

二、泵房的建筑要求1. 轻油泵房

1）泵房的建筑结构要求油库轻油泵房的建筑应符合如下要求：（ 1）必须要耐火材料（如砖石和钢筋水泥等）建成单层建筑，地

面须用不燃烧和受金属撞击时不产生火花的材料（如菱苦土等）铺成。

（ 2）为了在油气爆炸时起到减压作用和方便人员的撤离，油泵房应设外开门。建筑面积小于 60.cm2 的油泵房，可设一个外开门，大于 60cm2 的油泵房，不应少于 2个外开门，门的尺寸应满足设备最大部件的出入要求。

（ 3）泵房的建筑面积主要根据设备数量、尺寸、管组布置等情况而定，在满足操作、维修、保养方便的前提下，设备和管线布置应尽量紧凑，少占面积，特别是地下泵房。泵房的层高一般不少于3.8m 。

（ 4）泵房内地应有 1% 的坡度，坡向下水道，以便洗刷排污，在地下道出口应设隔油池。

（ 5）为了避免泵房受到泵的振动影响，泵机组的基础不应与泵房的墙基连接。油泵基础多用混凝土基。

2 ）通风、照明要求油库轻油泵房通风、照明应符合如下要求： 1）为了保证泵房安全及操作人员的健康，泵房内必须

有良好的通风设备，以便及时排出不断产生的油蒸气。由于自然通风量较少，难以满足通风要求，特别是输送含铅、含硫、闪点在 45℃ 以下的轻油泵房，最好采用机械通风，以加大通风量、泵房换气次数一般不少于10~15次 / 时，含硫油品时，换气次数需达 25~30次 /时。

2）为了便于操作管理，要有足够的自然采光，窗户的采光面积与泵房地面面积之比不应小于 1： 6 ，窗台高度（相对室外地坪）应不大于 0.9m 。

3）泵房照明采用防爆式的内部照明，室内照度一般不应小于 30IX 。

3 ）防水、防爆要求油库轻油泵房防水、防爆应符合如下要求： 1）泵房地坪标高一般低于铁路作业线轨面。当泵房地坪低于地下

水时，要作防水处理。 2）如果采用的电动机是不防爆的，电动机与泵房必须用砖墙隔开。穿墙处要有密封装置。

3）受雷击较多的雷击区，视具体情况应在泵房周围设置必要的避雷针（网），以防雷击。

4 ）其它要求在泵房的附属建筑物中，可以布置变电所（ 10kV 以下）、配电设

备、控制测量仪表室、工作人员休息间以及通风间，这些房间必须与泵房隔开。为了操作上方便，如果将油泵的启动，控制设备放在泵房内，则一定要采用防爆式结构。

2 粘油泵房由于粘性油品的性质比较稳定、闪电高、挥发性小，因此，无严格

的防水和防爆要求。其它和轻油泵房相同。

三、泵机组和管组的布置1. 泵机组的布置

布置原则：便于操作和便于维修的。泵机组数目不多时，可沿墙单排布置。电动机端部至墙壁（柱）净距不宜小于 1.5m 。泵机组数目较多，可顺两面墙排成两列，中间留出不小于

2m 的通道，以满足操作通行和布置拆卸下来的油泵。相邻泵机座之间的净距不应小于较大泵机组机底宽度的

1.5倍。泵机组与墙之间的距离不得小于 1m ，泵和管组的位置离

泵房门不得小于 1m 。

2. 管组的布置满足工艺流程，并与泵房的总体布置相应，即紧凑方便操作，检查和维修，尽量减小阀门的数量和管线长度，做到适用、经济合理。

⑴ 当泵机组数较少时，管组布置在泵房内，多时管组与泵机组用隔墙隔开，建成单独的管间，并应有独立向外出口。

⑵ 为保证放空，应有 3～ 5‰ 的坡度，坡向放空缸。⑶ 管线、管件之间与地面、墙壁有一定安装、检修的距

离。⑷ 管线标高、地面、管底标高 200 ，架空 2.0m 。

⑸ 房内阀门可单排或两排错开布置，相邻阀门最大外沿净距≥ 120～ 150mm 。

⑹ 入口阀和入口之间安过滤器。⑺ 出口与出口阀之间安单向阀，离心泵不允许逆转。⑻ 容积式泵加安全阀，进出口加跨线。⑼ 进出口加压力表。⑽ 泵的适当位置加放空接头 DN15 。⑾ 泵和管线加静电接地。

3. 真空泵及其辅助设备的布置 GB50074-2002 不再推荐使用真空系统。因此关于

不知不再赘述。

112

3-8 泵房工艺流程

泵房工艺流程包括：输油系统（工艺系统）真空系统放空系统

工艺流程设计基本原则满足生产要求操作方便，调度灵活节约投资

113

输油系统标准流程：

M M M

入口汇管

出口汇管

真空系统作用：

引油形成虹吸灌泵抽吸罐车底油或扫舱

组成：真空泵一般采用水环式真空泵真空罐一般采用锥底罐或或卧式罐气水分离器真空管路

117

真空系统示意图：

接离心泵进口或出口

接鹤管

抽底油

接放空罐接油泵吸入管

真

空

罐进

气

管真空泵

气水分离器

废气排出

接

上

水

管

接

下

水

管

放空系统作用：

防止混油防止凝管

组成：放空罐放空管路系统

119

一、油库用泵的特点离心泵容积式泵往复泵齿轮泵螺杆泵

120

（一）油库常用泵特点

离心泵容积式泵往复泵齿轮泵螺杆泵

§3.6 泵机组的选择

二、油泵的选择输送轻油和粘度在（ 4~5） ×10-4m2/s 以下的油品，广泛采用离心泵；

输送燃料油和润滑油一般采用往复泵、齿轮泵、螺杆泵和其它形式的容积泵。

因为离心泵具有结构简单、紧凑、基础小、可与原动机直接相连、流量均匀、工作时无惯性、价格低廉、管理方便等优点，因此，在油库中应用最为广泛，除必须选用容积泵的情况外，大都采用离心泵。

泵型选择1. 油泵的类型应根据泵的用途、输送介质性质和输送条件确定。

2.按离心泵在输送油品及其他介质时的效率换算系数划分，该系数大于或等于 0.7 时，应选用离心泵；在0.45---0.70 之间时，可根据情况选用离心泵、螺杆泵、往复泵或其他容积泵；小于 0.45 时，应选用螺杆泵、往复泵或其他容积泵。

3. 要求泵有较强抽吸性能时，宜选用往复泵、齿轮泵、螺杆泵、滑片泵、转子泵等容积式泵。

4. 用于抽吸油罐车内油品的泵宜选用滑片泵、潜液泵或真空泵配离心泵。

5. 输送轻质油品时，在操作条件允许的情况下，宜优先选用离心式管道泵。

6. 泵型除按上述方法进行选择外，还可参考《泵、轴封及原动机选用手册》 ( 石油工业出版社 ) 进行选择。

1.离心泵的选择1 ）确定泵的基础工作参数

选择油泵时，首先要确定输送油品的性质和工作参数。油品的性质：

•主要包括输送温度下的油品粘度、蒸汽压、腐蚀性、密度等。泵的工作参数：

•包括流量、扬程、吸入高度等，可根据工艺要求和位置条件确定。

泵的流量：多由车、船所要求的装卸时间来决定。泵的扬程：

• 可根据管径及油品的粘度、输送的流量，距离及高差算出。其算式为

计Ld

QZhZH

m

mm

5

2

124

计算长度 L 计

dj LLL 计

式中：

Lj ：几何长度

Ld ：当量长度

估算： jLL 15.1~05.1计

2 ）校核泵与管路的工作点当泵的流量和扬程初步确定以后，还必需用泵的工作特

性曲线和管道系统的工作特性曲线来确定泵的实际工作点，并由此来核算泵的轴功率和原动机的功率。

在输送粘性液体时 ( 运动粘度大于 20mm2/s) ，泵的工作特性曲线要作粘度修正。

在绘制管道系统的工作特性曲线时，可考虑选择不同的管径来调节泵的工作点以使其在高效区工作。

连续长期运转的泵，其工作点一定要靠近泵的高效率点。为了便于全面校核，一般均采用图解分析的方法。

§3.6 泵机组的选择

126

第九节输油系统工作点的确定

图解法作出泵的特性曲线作各段管路特性曲线将各个特性曲线按实际的串并联关系进行叠加找出整个输油系统的工作点确定泵在工作点下的工作参数以及各个管段在工作点下

的流量

输油系统中，泵与管路组成一个统一的水力系统。在此系统中，管路及泵任何一方工作状况的变化，都会破坏原有系统的能量平衡，而重新建立新的能量平衡。只有当泵供给的能量刚好满足管路消耗的能量时，泵和管路系统才处于平衡工作状态。

泵与管路处于平衡状态的工作点，可由以下方法求得。离心泵特性曲线上的每一点，表示在相应流量下泵所给出的压头（能量）；

管路特性曲线上的每一点，表示在相应流量下为克服管路摩阻和管路终点与起点高差所需的压头。

对于简单管路，首先绘出管路的特性曲线，然后在同一坐标系中，以同一比例画出泵的特性曲线，这两条能量供给线和能量消耗线的交点 A便是泵与管路处于平衡状态的工作点。 QA便是泵的工作流量， HA便是泵的扬程。

§3.6 泵机组的选择

§3.6 泵机组的选择

在油库中往往采用一台泵完成几种作业，校核泵时，应按各种作业的输油方案绘制管路特性曲线，且要画在同一张纸上，然后将所选泵的特性曲线叠合上，从各相交的工作点可以看出是否符合作业要求。

对于一台泵与几条管路配合，应考虑以下几点：• 1）应保证每条管路所规定的输送量；• 2）泵在每条管路上的任一种工作状况（如输送至最远

和最近，最高和最低的油罐），最好都处于泵特性曲线高效率范围内，力求在最大效率下工作；

• 3）应考虑油罐中油面高度的变化所引起的泵流量和压头的变化。

• 4）对于分支管路，绘制泵与管路系统的工作特性曲线时，管路的特性曲线必须按串、并联管路进行组合，然后与泵的特性曲线叠合，寻求工作点。

§3.6 泵机组的选择

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2. 管线并串连

§3.6 泵机组的选择

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§3.6 泵机组的选择

3 ）离心泵特性曲线的换算泵样本上所提供的特性曲线及性能参数是在标准大气压下，以 20℃ 的清水输送为介质，在额定转数时通过实验方法测得的。

当输送介质的粘度、蒸气压以及使用地区的大气压力发生明显变化时，离心泵的特性曲线及性能参数都要相应的变化。因此，当利用离心泵输送油时，应根据使用条件进行换算。

⑴输送粘性油品时离心泵的特性曲线当离心泵输送油品粘度≥ 0.5×10-4 m2/s 时，按以下方法换算：

式中： —分别为输油和输水时泵的流量，； —分别为输油和输水时泵的压头，； —分别为输油和输水时泵的效率，； —分别为流量、压头、效率和气蚀余量算系数。

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yQ

y Q sh

y H sh

y sh

y h sh

Q K Q

H K H

K

h K h

shQyH shH

y shQK HK K hK

3m h

m%

§3.6 泵机组的选择

（ 2 ）输送高蒸气压油品时泵的允许吸入高度是考虑了安全系数之后，离心泵在运转中不会产生汽蚀时，可能提供的最大吸入能力。与泵的允许汽蚀余量的关系可用下式表达。

Hx=Ha-△ h

• 式中 HX—— 泵的允许吸入的高度， m;• Ha—— 吸入端液面上的绝对压力， m 油柱；• △ h—— 泵的允许汽蚀余量， m 。

如上所述，泵样本给出的允许吸入高度是在标准大气压下，以 20℃ 的水为输送介质，通过实验测得。这时 Ha =10.13mH2O ， △ h =0.24mH2O ，即（ Pa—PV） /p

当利用离心泵输送原油、汽油等高蒸气压油品时，油品的蒸气压对允许吸入高度的影响则不可忽略，而速度头很小可以忽略。此时式（ 3-90）可写成

式中下角“ y” 表示输油时的参数 .

当所输油品粘度增大时，离心泵的允许气蚀余量按（ 3-90）进行修正，求出所输油品粘度下泵的允许汽蚀余量△ hy 。

因为允许气蚀余量仅仅取决于泵本身的结构和输送介质的粘度、流量，而与输送介质的蒸气压无关。因此，对同一台泵来说，它的汽蚀余量随流量的变化关系，只与输送介质的粘度有关。

输送汽油时，由于汽油与水的粘度相差不多，所以可以近似地认为

• △ hy= h△ sh

式中 Hxy— 输送汽油等轻质油品时，泵的允许吸入高度， m;• Hx.sh—— 泵样本上提供的输水时泵的允许吸入高度， m;• Pa—— 使用丢的大气压， Pa ；• Py—— 输送温度下油品的饱和蒸气压， Pa ；• ρ——所输油品的密度， kg/m3

• △hsh— 泵样本上提供的，输水时泵的允许汽蚀余量， m.

shy

yaxy

y

yashxxy

hgp

ppH

gp

ppHH

10

（ 3-93）

所以输送油品粘度小于 0.5×10-4m2/s 时，可按下式计算泵的允许吸入高度：

• 式中 h—— 吸入管路的摩阻损失， m ；– △ Z— 泵轴中心至吸入罐液面的标高差，△ Z=Z2—Z1，m ；– Z2—— 泵轴中心的标高， m ；– Z1—— 吸入罐液面的标高， m 。

将式（ 3-93）和式（ 3-95）代入式（ 3-94）便可求得泵中心的允许安装高度。

12 10 ZhHg

ppZ shx

y

ya

4 ）离心泵安装高度的确定为使泵能正常工作，必须使离心泵的允许吸入高度大于吸

入管所消耗的能量，即 Hxy≥Hs

由水力学可知，由吸入罐液面至泵的入口所消耗的能量ZhH s

（ 3-94）

（ 3-95）

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泵最大允许安装高度的计算

srtyj hh

g

ppH

hg

vH

g

ppH ss

ayj

2

式中：Py ：吸入液面压力h：从吸入液面到泵入口处的摩阻损失下标 s：表示实际输油工况注意：以吸入最危险工况为前提。

2 ．容积泵的选择油库中输送粘度较高的油品（润滑油、燃料油等），主

要采用容积泵（往复泵、齿轮泵、螺杆等）。往复泵具有效率高，并且粘度增高时对效率影响不大的

特点。有较强的“干吸”能力。不仅能抽油，而且能抽气。主要缺点：结构复杂，排量不均匀，不能与电动机、柴油机等直接连接，输送介质不能有任何杂质。

齿轮泵主要适用于小流量粘油的输送。螺杆泵是用来输送粘油最好的一种泵，它具有装置简单，尺寸小，排量均匀，没有脉动现象，能与电动机直接连接，效率高等特点。

容积泵的共同特点：当转速一定时，压头不随流量而变化。其理论上的 Q-H 特性曲线为一条平行纵轴（ H）的直线，

实际上，随着压头增高，其容积效率稍有降低，因此，实际Q-H 特性曲线稍偏于 H轴。虽然，随着压力的增加，泵的机械损失要增加，但其有效功率增加得更快，于是机械效率也随之增加。

选容积泵时，应尽可能使需要的泵的压力接近于泵的强度所允许的最大压头，而所需要的流量应接近于泵所能给出的最大流量。

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（四）真空泵的选择与校核国内油库泵房所设置的水环式真空泵一般采用 SZ-2型，个别油库也采用 SZ-3型。

SZ型可作真空泵，也可作压缩机。在油库泵房中，能为离心泵灌泵和扫舱，并提供一定压力的压缩空气，供某些需要压缩空气的场合应用。例如用作压力卸油和射流元件的气源等等。

真空泵的抽气速率（泵样本上给出）指泵出口为大气状态时，单位时间内泵所抽吸的在泵吸

入口状态下的气体的体积。单位： m3/min

业务抽气速率

2

1lg3.2P

P

t

VQg

式中：Qg ：真空系统的业务抽气速率V：真空系统所抽吸的容积t：抽气时间P1 ：抽气起始压力P2 ：抽气终了压力

业务抽气速率的换算真空泵样本上给出的抽气速率数值在标准状态下（即大气压力为

760mmHg,温度为 0℃ ） , 用装在真空泵出口的气体测量计测得的瞬时流量，所以要将业务需要的真空系统的抽气速率换算成标准状态下的抽气速率：

• 式中 Tb— 标准状态下的温度，• Pb---- 标准状态下的压力， Pa.

其它符号意义同前。选泵：

• 在压力 P=(P1+P2） /2下， Qgb为泵样本上给出的真空泵抽气速率在一般油库泵房中，对真空泵的主要要求是真空度，抽气速率问题

不大。

g

b

bg Q

P

PP

T

TQ

221'

'ggb QQ

例题 3-7 在趸船上装一台离心泵，用来从驳船收柴油，试为泵引油选择真空泵。已知：柴油密度为 850kg/m3,柴油粘度为 8*10-6m2/s 。真空泵直接从离心泵进口处抽吸空气，离心泵吸管包括钢管长 10m( 内径 207mm） , 真空皮龙（内钢丝胶管）长 16m（内径 150mn,钢丝突起高度2mn,钢丝圈距 26mn）。最大引油高度为 2.37m（包括油品流动时的摩阻）。引油时间为 1min ，操作温度为10℃ 。

解：将油引上时，离心泵进口处绝对压强为• P2=P1-pgh• 式中 p1--- 当地大气压力，取 Pa=1*105Pa ；• p---柴油密度， kg/m3;pg=850*10=8500N/m3,取 g=10;• h--- 最大引油密度， m 。

故 P2=(1-0.085*2.37） *105=(1-0.202*105=0.798*10Pa即所需真空泵的真空度为 202/13.6=14.8cmHg

平均压力 P=P1+P2/2=1+0.798/2*105=0.899*105*105Pa该离心泵吸入管总容积为V=3.14/4(0.2072*10+0.15022*106） =0.618m2真空系统的抽气速率为

• Qg=2.3(0.6189/1） lg1/0.798=0.139m3/min换算成标准状况下的抽气速率（ Pb=1Pa）

• Qg’=0.139*273/283*0.899/1=0.121m3/min根据以上计算结果，从泵样本上查得选用 SZ-1型水环式真

空泵便可完全满足要求。

三、油泵原动机的选择油库中驱动泵的原动机有蒸汽机、内燃机和电动机。

蒸汽机和蒸汽透平在油库中主要用来驱动往复泵。在采用往复泵输送粘油时，大多用蒸汽机。

内燃机主要用于缺乏电源的油库或用作消防泵的备用动力。

油库中应用最广泛和最普遍的原动机还是电动机。电动机有同步电动机和异步电动机两种，小功率和中等功率的泵主要采用鼠笼式异步电动机。因为鼠笼式异步电动机价格低廉、结构紧凑、启动简便、易于远距离控制，其缺点是电流大，在多数情况下，启动是要用降压启动器。

大功率的泵采用同步电动机。功率因数高，工作比异步电动机稳定，电压变化对转矩影响小。

电动机不能长期过载，选择电动机应认真考虑功率安全系数。轻油泵房应采用防爆电动机。当使用非防爆电动机时，必须用墙把泵和电动机隔开。

电动机的型式，可根据泵房防爆防火等级决定。

例题 3-8•某油库用泵轻柴自油轮送到山区油罐，试选择泵机

组。已知数据如下：油罐内油面与船舱内油面间之平均高差为 71.28m(其中吸入端高差为 1.56）；输送量为 150—200m3/h ；输送温度为 20℃ ；吸入及排出管全长为 3089m, 管径 Q219*6mn. 离心泵吸入管线由钢管和真空皮龙两部分组成。真空龙皮长16m, 内径 150mn, 内钢管圈距 26mm,钢丝直径2mm ；钢管直径为 Q219*6mn,包括过滤器和管路配件在内的计算长度为 30m 。当地大气压为Pa=751mnHg ；轻柴油密度： 850kg/m3;轻柴油粘度： 8*106m2/s 。