软质输油管线系统的设计与应用

王兆军　徐长成　张体军　张瑜

摘 要：软质输油管线系统概念的提出，旨在弥补和拓展当前管线输油领域的不足，其具有适应性强，机动灵活、成本低廉等优点，极大地适应了现代部队对于油料补给的需求，同时亦可拓展至其他输液领域。

关键词：软质管线；多级泵站；串联增压；输油

引言

传统的输油（如：石油、部队补给用柴油、汽油）管线，大多采用普通碳钢锻制而成，具有运行可靠、使用年限长等优点；然而，对于某些特定场合，如山岚地形、临时补给等，钢制管线明显费时、费力、成本高，不具备其优势；反之，软质管线则取长补短，有效的弥补了钢制管线的不足，由此，软质输油管线系统应运而生。

1 构造

软质管线系统主要由油液吸入模块、中间增压模块、管线清扫模块、过滤计量模块，管线及附件模块、整体分装运输模块六部分组成。

油液吸入模块作为首泵站，主要负责油液的吸入及一级输送；中间增压模块主要负责管线系统的二、三或多级增压，由输送距离及垂直高差决定；管线清扫模块主要负责前期管线检测，后期管线余油清扫；过滤计量模块主要负责末端，实时油料的过滤计量；管线及附件模块由软质管线及其附件，如三通、球阀、异径接头、急救器材等组成；整体分装运输模块由集装箱，运输车组成。

2 数学模型

图1 软质管线系统——工艺流程图

1、油液吸入模块 2、中间增压模块 3、管线清扫模块 4、过滤计量模块 5、线路及附件模块

图2 软质管线系统——系统原理图

3 理论解析

3.1 管道沿程损失及适用条件

管道沿程水力损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。计算公式见表1。

表1 圆管的沿程阻力系数λ的计算公式

沿程损失换算，由达西公式计算：

3.2 设计计算

以某软质输油管线系统举例，其主要技术参数如表2。

表2 某软质管线系统——主要技术参数

（1）泵站模块设计

系统泵站及站距的选取，依据基本参数、工作压力、流量等通过水力计算求出沿程的压力损失确定。

相对粗糙度：

雷诺数：

由表1，3000

阻力系数： 。

介质流速： 。

沿程损失： 。

考虑管线使用地形，取地形因数1.05；管线弯折、弯头等，取局部摩阻系数1.05。

实际沿程摩阻： 。

泵站总扬程：

扬程压力换算：

仅考虑管线公称压力1.6Mpa，至少需要2个泵站模块；综合考虑使用环境、车载运力，本系统选取油液吸入模块1台（1.6Mpa）、中间增压模块2台（0.6Mpa，使用环境限制）。

（2）管线清扫气源计算

气源的选取需与根据所需的排气量相匹配，并留有10%的余量，其他损失系数取1.2，则所需排气量：

取管线清扫时间为10min（根据现场使用情况拟定），则空压机排气量为：

5 结束语

经实际项目论证，有效的证明了软质输油管线系统理论的可行性，为进一步的改进、改良提供了实践支撑。有限于篇幅限制，对于各泵站模块自动化控制，如压力和流量实时调节、各模块间的通讯，管线清扫等细节没有具体论述。

参考文献

[1]成大先.机械设计手册（第五版）；单行本[S].液压传动.北京：化学工业出版社，2010.

[2]陈涌城，杜玉柱，耿安锋.输配水管道沿程水头损失计算方法探讨[J].给水排水，2009，11（35）.