軟質(zhì)輸油管線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

王兆軍　徐長(zhǎng)成　張?bào)w軍　張瑜

摘 要：軟質(zhì)輸油管線系統(tǒng)概念的提出，旨在彌補(bǔ)和拓展當(dāng)前管線輸油領(lǐng)域的不足，其具有適應(yīng)性強(qiáng)，機(jī)動(dòng)靈活、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，極大地適應(yīng)了現(xiàn)代部隊(duì)對(duì)于油料補(bǔ)給的需求，同時(shí)亦可拓展至其他輸液領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：軟質(zhì)管線；多級(jí)泵站；串聯(lián)增壓；輸油

引言

傳統(tǒng)的輸油（如：石油、部隊(duì)補(bǔ)給用柴油、汽油）管線，大多采用普通碳鋼鍛制而成，具有運(yùn)行可靠、使用年限長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)；然而，對(duì)于某些特定場(chǎng)合，如山嵐地形、臨時(shí)補(bǔ)給等，鋼制管線明顯費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、成本高，不具備其優(yōu)勢(shì)；反之，軟質(zhì)管線則取長(zhǎng)補(bǔ)短，有效的彌補(bǔ)了鋼制管線的不足，由此，軟質(zhì)輸油管線系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 構(gòu)造

軟質(zhì)管線系統(tǒng)主要由油液吸入模塊、中間增壓模塊、管線清掃模塊、過(guò)濾計(jì)量模塊，管線及附件模塊、整體分裝運(yùn)輸模塊六部分組成。

油液吸入模塊作為首泵站，主要負(fù)責(zé)油液的吸入及一級(jí)輸送；中間增壓模塊主要負(fù)責(zé)管線系統(tǒng)的二、三或多級(jí)增壓，由輸送距離及垂直高差決定；管線清掃模塊主要負(fù)責(zé)前期管線檢測(cè)，后期管線余油清掃；過(guò)濾計(jì)量模塊主要負(fù)責(zé)末端，實(shí)時(shí)油料的過(guò)濾計(jì)量；管線及附件模塊由軟質(zhì)管線及其附件，如三通、球閥、異徑接頭、急救器材等組成；整體分裝運(yùn)輸模塊由集裝箱，運(yùn)輸車組成。

2 數(shù)學(xué)模型

圖1 軟質(zhì)管線系統(tǒng)——工藝流程圖

1、油液吸入模塊 2、中間增壓模塊 3、管線清掃模塊 4、過(guò)濾計(jì)量模塊 5、線路及附件模塊

圖2 軟質(zhì)管線系統(tǒng)——系統(tǒng)原理圖

3 理論解析

3.1 管道沿程損失及適用條件

管道沿程水力損失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流態(tài)，遵循不同的規(guī)律，計(jì)算方法也不一樣。計(jì)算公式見(jiàn)表1。

表1 圓管的沿程阻力系數(shù)λ的計(jì)算公式

沿程損失換算，由達(dá)西公式計(jì)算：

3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算

以某軟質(zhì)輸油管線系統(tǒng)舉例，其主要技術(shù)參數(shù)如表2。

表2 某軟質(zhì)管線系統(tǒng)——主要技術(shù)參數(shù)

（1）泵站模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)泵站及站距的選取，依據(jù)基本參數(shù)、工作壓力、流量等通過(guò)水力計(jì)算求出沿程的壓力損失確定。

相對(duì)粗糙度：

雷諾數(shù)：

由表1，3000

阻力系數(shù)： 。

介質(zhì)流速： 。

沿程損失： 。

考慮管線使用地形，取地形因數(shù)1.05；管線彎折、彎頭等，取局部摩阻系數(shù)1.05。

實(shí)際沿程摩阻： 。

泵站總揚(yáng)程：

揚(yáng)程壓力換算：

僅考慮管線公稱壓力1.6Mpa，至少需要2個(gè)泵站模塊；綜合考慮使用環(huán)境、車載運(yùn)力，本系統(tǒng)選取油液吸入模塊1臺(tái)（1.6Mpa）、中間增壓模塊2臺(tái)（0.6Mpa，使用環(huán)境限制）。

（2）管線清掃氣源計(jì)算

氣源的選取需與根據(jù)所需的排氣量相匹配，并留有10%的余量，其他損失系數(shù)取1.2，則所需排氣量：

取管線清掃時(shí)間為10min（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況擬定），則空壓機(jī)排氣量為：

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)實(shí)際項(xiàng)目論證，有效的證明了軟質(zhì)輸油管線系統(tǒng)理論的可行性，為進(jìn)一步的改進(jìn)、改良提供了實(shí)踐支撐。有限于篇幅限制，對(duì)于各泵站模塊自動(dòng)化控制，如壓力和流量實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)、各模塊間的通訊，管線清掃等細(xì)節(jié)沒(méi)有具體論述。

參考文獻(xiàn)

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