等温输油管道实验台介绍

毕智高 王金玺

摘要： 针对传统实验教学中存在的不足，引进了等温长输管道实验室台。对平台从系统构成、实验原理、工艺流程、实验项目等方面做了较为详尽的介绍。该平台的投运，使学生在校即可接触更加贴近工程现场的实验装置，有利于提高学生工程应用能力和教学水平。

Abstract： In view of the deficiencies in traditional experimental teaching， an isothermic long-distance transmission laboratory bench was introduced. The detailed description of the platform from the system configuration， experimental principles， process flow， experimental projects and other aspects. The commissioning of the platform enables students to contact the experimental device that is closer to the project site in the school， which is conducive to improving students' engineering application ability and teaching level.

关键词：油气储运；长输管道；实验平台

Key words： oil and gas storage and transportation；long-distance pipeline；experimental platform

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）26-0287-02

0 引言

《输油管道设计与管理》是油气储运工程专业的一门主干专业课，通过本课程的学习，使学生了解长距离输油管道的设计、施工、投产及生产运行的基本过程，掌握长距离输油管道设计和运行管理的原理和方法，为从事长距离输油管道系统设计和运行管理奠定技术理论基础。该课程的实践性很强，傳统的教学方法是在生产实习环节组织学生到联系的企业参加实习[1]，但效果并不理想，主要不足如下：①事故工况一般属于小概率事件，较难遇见。②企业自身出于安全等因素考虑，无法实操。③掌握管道运行的水力特性和热力特性，需要经验累积，而实习时间无法满足要求。为此，学校专业教师在多方走访调研的基础上，引进了由中国石油大学张树文教授团队开发的长输管道教学模拟实验台，并用于实验教学，一直以来，该平台运行稳定，保障有力，顺利完成了近350人的实验培训任务，取得了满意的效果。

1 实验平台的组成

长输管道教学模拟实验台是一套大型的多功能综合实验教学平台，输送介质为常温清水，由泵站、实验管道、数据采集控制台、等软硬件部分构成。采用密闭输送，2#与3#站之间，布设收发球装置及其连接的模拟管道，模拟管道为有机玻璃管，以便能够观察清管球在管道内的实际运行状况。4#站与末站储罐之间布设呈倒“V”字型的用以观察高点后流态的有机玻璃管段；模拟管道堵塞和泄漏工况的控制阀置于2#与3#站之间。实验台流程如图1所示，图2为实验台全景，图3为收发球工艺流程，其对应实体见图4～图5。图6～图7分别为2#、4#泵站，各泵站及管线概况如表1。

2 实验原理

密闭输送的长输管道系统，正常运行工况下，必然满足管道所消耗的摩阻等于泵站所供给的压头，系统的能量供需关系式[2]：

式中：Q─输量，m3/s；

n──运行泵站数；

f──单位流量的水力坡降；

Hs1──首站进站压头，m液柱；

Ht──终点剩余压头，m液柱；

L─里程，m；

ΔZ─起终点高差；

hc─站内摩阻，液柱。

据上式即可确定管道的运行输量和各站的进出站压头，推导分析事故工况下流动参数的趋势变化。

3 实验项目

当4座泵站的1#泵均投运为正常工况，且需满足各站进站压头不能低于-1.02m水柱，出站压头不超过23.45m水柱，实验项如表2所示。

4 数据采集系统

数据采集系统由压力、温度、流量变送器、高速数据采集卡、主机和控制柜组成。各泵站均布设3台压力变送器，且首站出口和末站储罐入口各布置1台流量计。测量信号均为标准4～20mA信号，高速数据采集卡用于事故工况下和发生水击时的数据记录。

4.1 数据采集硬件单元

4.1.1 采集卡

数据采集模块，如图8所示。

4.1.2 涡轮流量计

由涡轮流量变送器、前置放大器、数字积算器、频率指示表组成，如图9所示。

4.1.3 压力传感器

泵站的进站压力时常会低于当地大气压力，因而选用绝压传感器，如图10所示；泵站的出站压力一般高于当地大气压力，因而选用表压传感器，如图11所示。实验台管道中最高压力为50.99m水柱。P1、P4、P7、P10 4台传感器为绝压传感器，布于各泵站的进站处，剩下的传感器为表压传感器，布于各站1#泵的排出端和出站处。

4.2 软件界面系统

如表3所示，系统主界面中菜单包括显示类型、系统设置、数据采集等7个子项，各子菜单项有不同的功能。在主界面上还有2个功能按钮“读数”和“收发球”，这两个按钮用于读取实验数据和进行收发球功能的演示。

5 结论

等温长输管道教学模拟实验台功能齐全，适应性强、利用率高，售后服务及时周到。具有直观、生动、安全、易于更新和维护的优点，丰富了实验教学内容，激发了学生的学习热情，得到了实训人员的好评。

参考文献：

[1] 于达，宫敬，文继军.输油管道仿真教学系统开发研究[J].实验室研究与探索，2005（2）：29-32.

[2]张树文，刘刚，张炘.长输管道教学模拟实验装置的开发设计[J].长春师范学院学报，2013，06：11-12.