軟質輸油管線系統的設計與應用

王兆軍　徐長成　張體軍　張瑜

摘 要：軟質輸油管線系統概念的提出，旨在彌補和拓展當前管線輸油領域的不足，其具有適應性強，機動靈活、成本低廉等優點，極大地適應了現代部隊對于油料補給的需求，同時亦可拓展至其他輸液領域。

關鍵詞：軟質管線；多級泵站；串聯增壓；輸油

引言

傳統的輸油（如：石油、部隊補給用柴油、汽油）管線，大多采用普通碳鋼鍛制而成，具有運行可靠、使用年限長等優點；然而，對于某些特定場合，如山嵐地形、臨時補給等，鋼制管線明顯費時、費力、成本高，不具備其優勢；反之，軟質管線則取長補短，有效的彌補了鋼制管線的不足，由此，軟質輸油管線系統應運而生。

1 構造

軟質管線系統主要由油液吸入模塊、中間增壓模塊、管線清掃模塊、過濾計量模塊，管線及附件模塊、整體分裝運輸模塊六部分組成。

油液吸入模塊作為首泵站，主要負責油液的吸入及一級輸送；中間增壓模塊主要負責管線系統的二、三或多級增壓，由輸送距離及垂直高差決定；管線清掃模塊主要負責前期管線檢測，后期管線余油清掃；過濾計量模塊主要負責末端，實時油料的過濾計量；管線及附件模塊由軟質管線及其附件，如三通、球閥、異徑接頭、急救器材等組成；整體分裝運輸模塊由集裝箱，運輸車組成。

2 數學模型

圖1 軟質管線系統——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、過濾計量模塊 5、線路及附件模塊

圖2 軟質管線系統——系統原理圖

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，遵循不同的規律，計算方法也不一樣。計算公式見表1。

表1 圓管的沿程阻力系數λ的計算公式

沿程損失換算，由達西公式計算：

3.2 設計計算

以某軟質輸油管線系統舉例，其主要技術參數如表2。

表2 某軟質管線系統——主要技術參數

（1）泵站模塊設計

系統泵站及站距的選取，依據基本參數、工作壓力、流量等通過水力計算求出沿程的壓力損失確定。

相對粗糙度：

雷諾數：

由表1，3000

阻力系數： 。

介質流速： 。

沿程損失： 。

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

實際沿程摩阻： 。

泵站總揚程：

揚程壓力換算：

僅考慮管線公稱壓力1.6Mpa，至少需要2個泵站模塊；綜合考慮使用環境、車載運力，本系統選取油液吸入模塊1臺（1.6Mpa）、中間增壓模塊2臺（0.6Mpa，使用環境限制）。

（2）管線清掃氣源計算

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

取管線清掃時間為10min（根據現場使用情況擬定），則空壓機排氣量為：

5 結束語

經實際項目論證，有效的證明了軟質輸油管線系統理論的可行性，為進一步的改進、改良提供了實踐支撐。有限于篇幅限制，對于各泵站模塊自動化控制，如壓力和流量實時調節、各模塊間的通訊，管線清掃等細節沒有具體論述。

參考文獻

[1]成大先.機械設計手冊（第五版）；單行本[S].液壓傳動.北京：化學工業出版社，2010.

[2]陳涌城，杜玉柱，耿安鋒.輸配水管道沿程水頭損失計算方法探討[J].給水排水，2009，11（35）.