油气管道输送习题集

第一章 天然气管道输送概述

1、 什么是天然气虚拟临界常数，在实际中有何应用？

2、 根据热力学稳定判据，推导RK、SRK和PR状态方程的2个参数a、b的表达式。 3、 按压缩系数方程RK、SRK、PR和BWRS，编程计算不同压力和温度下的压缩系数，并

说明它们的大致使用范围。

4、 什么是气体的对比态原理，在实际中有何应用？

5、 根据气体焓和熵的热力学关系，利用RK、SRK、PR状态方程分别推导实际气体焓和熵

的计算公式。

6、 根据表1-1和表1-2所提供的不同气田天然气组分，分别按式1-95和1-102计算不同压

力和温度下的气体焓和熵，并与按查图法得到的结果进行比较。 7、 根据热力学关系，证明气体质量定压热容和质量定容热容满足式1-108。 8、 根据气体热力学关系，证明气体焦耳—汤姆逊系数满足式1-119。

9、 如何用RK、SRK、PR状态方程来计算气体的质量定压热容、质量定容热容和焦耳—汤

姆逊系数？

10、什么是燃气的燃烧值？在实际生产中为什么采用低热值而不是高热值？ 11、什么是燃气的爆炸极限？惰性气体含量对爆炸极限有何影响？ 12、定性说明温度对液体和气体粘度的不同影响。

13、根据粘度计算方法，编程计算天然气在不同压力和温度下的粘度。 14、什么是气体导热系数？给出计算实际气体导热系数的步骤并编程。 15、什么是天然气的水露点和烃露点？说明确定水露点和烃露点的几种方法。 16、如何根据平衡常数列线图计算天然气的烃露点？

17、试说明气体流动连续性方程1-159、运动方程1-161和能量方程1-163的物理意义和适用条件。

第二章 输气管水力计算

1、 在什么情况下，输气管的流量计算公式中可以忽略速度变化对流量的影响？

2、 为什么管路沿线地形起伏、高差超过200m以上，要考虑地形对工艺参数Q或P的影响？ 3、 公式2-53~2-62适用于何种流态？若管内实际流动偏离该流态，应如何处理？ 4、 为什么干线输气管道采用高压输气较为经济？

5、 对于已建成的一条输气管道，若要增大输量，其扩建工程可以采用哪些措施？ 6、 流量系数法能解决哪些复杂输气管道的设计计算？

7、 用公式2-112、2-115、2-120、2-124计算的流量是整个输气管的通过能力，这一说法是

否正确？试说明用上述任意一个公式计算沿线既有分气工况又有进气工况的流量时的步骤，并编写计算机程序。

8、 试说明沿线有进、分气支线的环形输气管如何设计？

9、 如图所示，已知管线起点压力PQ?4.0MPa，终点压力PZ?3.0MPa，气体压缩系数

Z?0.95，气体密度??0.6，气体温度T?293K，求同径管管径D和节点压力P1、

P2。

第三章

输气管热力计算

1、 根据第二章所给气体压力沿管道分布关系，由式3-10推导气体温度沿管道变化的计算公

式。

2、 若考虑气体质量定压热容和焦耳—汤姆逊系数随压力和温度变化，如何根据公式3-10

或3-12计算气体温度沿线变化？

3、 在什么条件下，埋地输气管道中气体温度会低于地温？

4、 试定性说明地温变化、土壤湿度变化如何影响埋地输气管道总传热系数？ 5、 在什么条件下，输气管道中会形成水合物？如何判断输气管道中形成水合物？ 6、 已知天然气组分如下表，试按照经验图解法、相平衡法和统计热力学法计算压力为5MPa

和10MPa时形成水合物的最高温度，计算温度为270K和300K时形成水合物的最低压力。

组分 摩尔分数% 组分 摩尔分数% 437、某天然气组分同上表，当气量为50?10m/d，压力为9MPa、温度为40℃的天然气

H2OCO2N2CH4C2H6C3H80.008256 3.497 0.7143 81.628 7.1574 3.9963 nC4H101.024 iC4H10nC5H12iC5H12C6H14C7?0.86318 0.27785 0.16482 0.18077 0.038487 输入管径为φ159×9、管长为30km水平管道。试判断是否会形成水合物。管道不形成水合物的最低起点温度是多少？

第四章 输气干线系统的设计与工况分析

1、 什么情况下采用多台压缩机并联？根据压缩机并联原则，试写出两台相同压缩机恒定转

速下并联后的特性方程？

2、 输气管道最到通过能力受哪些因素的影响？

3、 讨论输气管道中间某站停运后，沿线各站压力、流量的变化规律。 4、 讨论输气管道某处分气或集气时，沿线各站压力、流量变化规律。 5、 输气管道末段的作用是什么？如何设计末段的长度和管径？

6、 对于地形起伏地区沿线有若干进、分气支线的输气管道，沿线压气站如何布置？ 7、 叙述用方案比较法优选输气管道设计方案的步骤。

8、 试叙述用灰色关联分析法优选输气管道设计方案的思路，该方法与方案比较法有什么区

别？

639、 已知天然气输量80?10m/d，天然气相对密度??0.6，压气机入口处的绝对压力

P1?5.8MPa，入口温度T?293K，压气站采用PCL-1002型离心式压缩机，两级压

缩、两台年并联工作机组。压气机的额定转速n0?5100r/min，实际转速

n?4800r/min。对比条件下：气体进口状态下压缩系数为Z0?0.9、气体常数

进口温度T0?288K。用两种方式计算压气站的工况：压缩比?、R0?490J/(kg?K)，

内功率N、轴功率NS、出站压力P2、出站温度T2和效率?。 （1） 利用图4-1，用图解法计算；

（2） 利用图4-1和公式4-15~4-21，建立压气站的特性 后再计算，并与（1）题计算

结果进行比较。

第五章 输气站场工艺流程及主要设备

1、 输气站一般具有哪些基本功能？输气站的设计和布置应考虑哪些主要原则？ 2、 设计站的工艺流程应注意哪些主要问题？

3、 试说明图6-6所示离心压缩机站启动和停运的操作过程。 4、 试叙述图6-2和图6-4中各站主要工艺流程。

5、 在首站，若需要将一部分天然气输送至用户，一部分天然气输送至长输管道，试设计并

绘出其工艺流程图。

6、 试说明旋风除尘器工作原理。设计旋风除尘器时应考虑哪些主要结构尺寸？ 7、 输气管道中所用平板阀和一般闸阀有何区别？球阀和平板阀各有什么特点？ 8、 试说明调节阀和安全阀各用于什么场合，并说明选择步骤。

9、 试叙述天然气标准孔板、计量装置的适用范围和所适用的气流条件，编写一个用于流量

计算的程序。

10、往复压缩机和离心压缩机各有什么特点？压缩机驱动设备有哪些？有何特点？ 11、压缩机和驱动设备选用主要应考虑哪些因素？ 12、试说明清管器的作用和清管器接收和发送过程。

第六章 输气管道运行自动化

1、 简述天然气管道自动调节系统对一个工艺运行参数进行自动调节的原理和过程。 2、 根据本书中所学的计算公式和计算方法，针对下述条件，推导出干线及进气支线首站出

站压力调节设定值的计算公式：

（1） 干线管径711.2mm，年输气量30亿m3，在距干线首站下游60km处有一条进气支

线与干线汇合。

（2） 支线管径500.8mm，年输气量5亿m3，无中间压气站，在支线首站下游50km处与

干线汇合。

（3） 干线和进气支线汇合点下游60km处设置有压气站，要求在全线正常运行情况下进

站压力达到1.0MPa。

干线及进气支线管壁粗糙度系数按直缝焊钢管考虑。

3、 简述某压气站一个工艺运行参数（如天然气压力）的自动监测原理和过程。

4、 以某压气站的清管器接收系统为例，简述SCADA系统对该系统进行清管器自动顺序接

收的监控原理和过程；根据你掌握的知识，设计出清管器接收的操作原则、自动顺序接收控制逻辑图及自控逻辑程序。

5、 列举出一座年处理天然气约30亿m3的天然气脱硫处理厂所采用的自动调节系统；为该

脱硫厂分布式控制系统（Distributed Control System，简称DCS）的配置提出自己的设想；阐述适用于多站场远程自动监控的SCADA与适用于工厂工业过程自动调节和监控DCS之间在系统构成、功能、运行特点和工作原理等方面的相同性和相异性。

6、 假设某管起始于黑龙江，途经吉林、辽宁、天津、河北、山东、江苏、浙江等省市，终

止于上海市，干线全长约4000公里，年输气量200亿m3，有20条以上的有关城镇和工厂供气的分输管线，试提出SCADA系统配置和运营管理机构设计构想。

7、 你认为在我们国家今后新建的自动化输气管道系统的经营管理中有实现天然气买、卖费

用自动结算的可能吗？会遇到哪些问题？怎样解决？

8、 以本章单站顺序（Station Sequence）自控操作中所假定的具有一只进气站电动球阀、两

台并联运行的离心式压缩机和一只出站电动球阀的压气站为例，分别按全站顺序启动过程和全站顺序停运过程设计出从调度控制中心或站控系统发一个启动本站命令完成恩站自动顺序启动的全站顺序启动逻辑图和发一个停运本站命令完成全站自动顺序停运的本站顺序停运逻辑图（有关设备仪表编号、表示符号及信息存放地址分配等可以自行确定），并将这两套自控逻辑图编制成自控逻辑程序。

※输油管道设计与管理习题

第一章 输油管及其勘察和设计

1、 管道运输与其他运输方式相比有何特点？目前国内外石油管道运输的现状和发展方向

如何？我国在这方面的技术水平与国外相比还有何差距？ 2、 长输管道系统主要有哪几部分组成？管道输送有哪些特点？ 3、 大型长输管道建设要遵循哪些程序？

4、 请说明可行性研究、初步设计和施工图设计间的区别和内容。 5、 输油管道的勘察工作分哪三个阶段，各阶段的任务和侧重点有何不同？ 6、 输油管道的设计工作分哪三个阶段，各阶段的任务和侧重点有何不同？ 7、 勘察和设计是如何密切配合进行的？ 8、 输油管道的勘察选线一般应遵循哪些原则？

9、 输油管道的初步设计文件包括哪几个部分，其中说明书包括哪些内容？

第二章 等温输油管道工艺计算

1、等温输油管道有何特点？

2、计算管道摩阻的达西公式与列宾宗公式有何特点？ 3、什么是动、静水压力？

4、请说明等温输油管道设计时泵站数圆整及布站的方法。 5、对泵站及管路工作情况校核主要应考虑哪些因素？ 6、请说出等温输油管道常规设计的基本步骤。 7、等温输油管道中间某站停运后工况如何变化？ 8、等温输油管道某处漏油后工况如何变化？ 9、密闭输油管道输量发生变化时，怎样进行调节？ 10、什么是翻越点，什么是计算长度？

11、拟建一条长690km，年输量为600万吨的轻质油管线。已知原始资料： ① 管路埋深1.5m处的月平均地温： 月份 地温℃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8.6 6.3 5 5.9 10.3 14.9 17.4 19.8 21.1 20.8 18.3 13.5 3② 油品密度ρ20=867.5kg/m ③ 油品的粘温特性：

温度（℃） 粘度 （10m/s） ④ 可选用的离心泵型号规格： ⑤ 首站进口压头取ΔH1=45m，站内摩阻取15m。 ⑥ 管材选用16Mn钢，螺旋焊缝钢管。

-625 30.2 10 22.6 15 18.8 20 15.8 25 13.5

⑦ 线路高程：

桩号 里程（km） 高程（km） 求： 1） 合理选择泵型和泵站的组合方式，并查有关资料作所选型号的泵在输此油品时特性数据

的换算；

2） 选取合适的管径，计算壁厚并取整，然后计算管道的承压能力和对应的允许最大出站压

头；

3） 取管道的当量绝对粗糙度e=0.03mm，计算所需的泵站数；

4） 将计算的泵站数取大化整，然后提出三项经济可行的措施使输量保持不变，并对每种措

施作相应的计算；

5） 将计算的泵站数取小化整，分别计算所需副管的长度（管径与主管相同）、大一个等级

的变径管长度、大两个等级的变径管长度，并进行管材耗量的比较；

6） 按泵站数化小加副管的方案，分别求夏季高温时和冬季低温时泵机组的扬程，然后作布

站水力坡降线，并确定中间各站的布站范围；

7） 设副管敷设在首站出口位置，求第一站间动水压头Hx的表达式，并检查全线动水压头

和静水压头；

8） 按泵站数化小加副管的方案，求管道系统的最大和最小输量及相应的电机的总输出功率。

1 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 19 124 190 290 335 438 484 554 635 696 33 17 17 517 608 745 596 407 513 536 35 第三章 热油管道输送工艺计算

1、与等温输油管道相比，加热输油管道有什么特点？

2、在热油管路的设计过程中，为什么要先进行热力计算，后进行水力计算？ 3、请说明舒霍夫公式的适用范围。

4、根据舒霍夫公式，讨论管径对沿线温度的影响。 5、在热油管道中，蜡的析出对沿线温度分布有何影响？

6、在舒霍夫公式中地温t0是指管道埋设处的自然地温，还是在运行时的实际地温？ 7、在热油管道设计过程中，加热站的进站温度和出站温度的取值应考虑哪些因素？ 8、常见的热油管道水力计算有几种方法？比较这些方法的优、缺点。 9、在热油管道水力计算过程中，为什么要以加热站间距作为计算单元？ 10、请说明热油管道设计的基本步骤。

11、与等温输油管道相比，热油管道特性曲线有什么特点？

12、在热油管路输送过程中，在其他条件不变的情况下，随着输量的增加，沿程摩阻也随之

增加吗？为什么？

13、在热油管道输送过程中，若发现输量少而摩阻反而增加时，应及时采取哪些措施？ 14、在热油管道设计时，为什么要考虑反输工艺？

15、某热油管线φ720×9，全长350km，设有6个加热站。总传热系数K为1.5千卡（/m2.h.℃），土壤导热系数λ为1.25千卡/（m2.h.℃），如采用聚氨酯泡沫塑料保温，加多厚的保温层，全线只需2个加热站（设加热站进、出温度和输量不变）？

16、拟建一条长690km，年输量为600万吨的高粘原油管线。已知原始资料 （1）油品性质：

凝固点29℃，初馏点75℃，析蜡点41. 3℃，比重δ

温度℃ 动力粘度（厘泊） 运动粘度（厘沱） 37℃以上为牛顿流体。 （2）管径选用φ529×8，管材选用16Mn钢螺旋焊缝钢管，导热系数取λg=48W/（m.k）。 （3）采用沥青玻璃布作防腐绝缘层，厚度为6mm，导热系数取λf=0.15W/（m.k）；采用聚氨酯泡沫塑料作保温层，厚度为40mm，导热系数取λb=0.045W/（m.k）。

（4）选用DKS-750/550型输油泵（泵特性曲线见第三章11题），首站入口压头取ΔH1=40m，热站摩阻取hR=10m，泵站摩阻取hP=20m，热泵站摩阻取hRP=25m，允许最小进口压头取[ΔH]min=4m。

（5）终点站油罐高度hg=6m。

（6）管路埋深1.5m处，年平均地温13.5℃，夏季最高地温21.1℃，冬季最低地温5℃，土壤导热系数取λt=1.5W/（m.k）。 求：

（1）合理选取热站的进出口温度，计算所需的热站数。

（2）用平均温度法，按所选的热站进出口温度计算所需的泵站数。

（3）将计算所需的泵站数化小，分别就热站数化大和化小提出布站方案，并确定加热站的进出口温度和热负荷。

（4）将计算所需的泵站数化大，分别就热站数化大和化小提出布站方案，并确定加热站的进出口温度和热负荷。

（5）就不同的布站方案进行经济比较，从而确定出较优方案（经济参数自拟）。 （6）求从5中选出的较优方案的最大输量。

（7）求较优方案分别对应夏季和冬季时的允许最小输量。 （8）求较优方案分别对应夏季和冬季时的最小运行输量。

60 13.6 16.4 55 15.8 19.0 20

4=0.8575，粘温特性：

50 18.8 22.5 45 22.6 26.9 40 30.2 35.8 第四章 易凝、高粘原油输送

1、对比分析稠油与含蜡原油高粘的本质区别。

2、简要回答易凝高粘原油主要输送方法的基本原理及适用性。

3、对于规格为Φ377×7的输油管道，输送经70℃热处理的某原油。原油20℃密度为840kg/m3，比热容为2.1kJ/kg.k，输量为200m3/h，进入管线的油温为70℃，沿线总传热系数为6.046kJ/m2.h.k。原油凝点为23℃，各油温下的流变方程如下表所列。沿线地温18℃，管道粗糙度为0.15mm。

求：（1）油温从70℃降至25℃的输送距离；

（2）计算输送距离的压降（应考虑原油呈现不同流变性和不同流态，分段计算）。

温度（℃） 25 28 30 33 流变方程 温度（℃） 流变方程 ??0.152????0.119????0.097????0.088??温度（℃） 60 70 流变方程 ??0.063????0.055????1.94??0.74??0.7??0.8535 40 45 50 ??0.32??0.94 ??0.169??第五章 顺序输送

1、顺序输送油品时，油流的雷诺数大好还是小好，为什么？

2、在顺序输送时，层流产生的混油量大于紊流产生的混油量的主要原因是什么？ 3、什么是扩散速度？什么是扩散率？

4、描述混油浓度在管路轴线方向随时间变化的微分方程是否适合不稳定流动？ 5、一般认为影响混油量的主要因素有哪些？其他因素有哪些？ 6、减少混油量的一般技术措施有哪些？

7、某管道φ159×7，管长713km，顺序输送汽油（A）和柴油（B），流速为1m/s，已知

vA?0.8?10?6m2/s，vB?8?10?6m2/s。若汽油（A）中允许混入柴油（B）的浓度

为1%，柴油（B）中允许混入汽油（A）的浓度为0.5%，试计算当终点站油罐容积为50m3和2000 m3两种情况下的切割浓度及确定混油的处理办法。 8、某成品油管道顺序输送汽、煤、柴三种油品，已知原始资料： （1）油品性质：

汽油 密度ρ320（kg/m） 粘度γ0（厘沱） 0.95 粘度γ20（厘沱） 730 0.75 煤油 柴油 （2）油品来源： 800 835 2.5 11 1.25 6 汽、煤、柴三种油品的总生产能力为100万吨/年的炼油厂，其中汽油20%，煤油30%，柴油50%。

（3）油品纯度指标：

汽油在煤油中的允许浓度0.5%； 汽油在柴油中的允许浓度0.1%； 煤油在汽油中的允许浓度3%； 煤油在柴油中的允许浓度1%； 柴油在汽油中的允许浓度1%； 柴油在煤油中的允许浓度1%。 （4）油品价格：

汽油800元/吨，煤油700元/吨，柴油500元/吨。 （5）管路全长1000km，管径φ273×6

（6）管路埋深0.8m处平均地温13.5℃，最低地温5℃。 求：

（1）确定一个循环中输送三种油品的顺序，并给出理由。 （2）一年中每种油品的输送天数。 （3）最优循环次数。

（4）首、末站所需的油罐容积。 （5）混油切割浓度。 （6）混油贬值损失。

提示：单位容积储罐的建设和经营费用以及投资效益系数自拟；每次循环的混油贬值损失A是末站储罐容量的函数亦即循环次数的函数；编程计算，循环次数N从1开始取值，知道总损失SZ最小。

第六章 输油管道水击分析

1、液体中含有气泡时对水击播有何影响？ 2、水击有什么危害，怎样减小水击的危害？ 3、长输管道中产生的水击有何特点？ 4、解释描述水击基本方程组的物理意义。 5、解释求解水击特征线方程的物理意义。

6、由特征线法求解水击方程时，其时间网格步长和距离步长应满足什么条件？

7、输油钢管直径φ100×4，输送比重为0.85的原油，输送量为15l/s，管长为2000米，如

果关死管路阀门的时间为2.2s，问水击压强为多少？若关死阀门的时间延长为20s，问水击压强又是多少？

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