移动式输油管线的水力布站方法
【专利摘要】本发明公开了一种移动式输油管线的水力布站方法，包括：S1，计算水力坡降系数，并求得地形线与水力坡降线的解，判断是否有翻越点；S2，无翻越点时，按全线计算泵站数量；存在翻越点时，以起点至翻越点为线路长度计算泵站数量；S3，求解泵站的水力坡降线与地形线之间的交点，得出泵站的实际布站位置，并计算泵站位置及个数；S4，计算每个泵站生成的水力坡降线与地形线的高度差，判断高度差的最大值是否超过输油管线的额定工作压力，记录超压点位置；S5，根据超压点位置，生成新的泵站，后续泵站按步骤S3计算，求解泵站位置及超压点，直到管线的所有泵站计算至翻越点或者末点。本发明所述方法计算准确度高，适用性强。
【专利说明】移动式输油管线的水力布站方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种移动式输油管线的水力布站方法，属于输油管线泵站设计【技术领域】。
【背景技术】
[0002]移动式输油管线主要用于战争、抗震、抗洪等突发事件中实施的应急油料保障系统中。应急油料保障系统要求在准确的时间与地点为作业部门提供适当数量的补给资源，这给野外油料保障系统的快速性、机动性和准确性等特性提出了更高的要求。移动式管线油料保障因其机动、灵活、输送流量大等特性，成为特殊环境下油料保障的重要组成部分，勘察选线与工艺设计是移动式管线输油保障的关键环节，直接关系到输油管线能否及时、高效、顺利地展开。
[0003]其中，对移动式输油管线的水力布站是相当重要的一个步骤，由于管线摩阻和地形影响，使得油料在管线中输送的过程中，运送压力逐渐减小。为了使油料能够到达目的地，根据额定标准和地形降低系数，计算平均泵站压力、平均布站；但是在地形复杂的情况下，泵站的计算结果与实际铺设的结果差距较大，准确度不高，影响移动式输油管线的铺设速度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种移动式输油管线的水力布站方法，本发明适用于环境地形复杂的水力布站计算，其计算准确度高，适用性强。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案:一种移动式输油管线的水力布站方法，包括以下步骤:
[0006]SI，计算水力坡降系数，并求得地形线与水力坡降线的解，若有解，则证明有翻越点，若无解，则无翻越点；
[0007]S2，无翻越点时，按照全线计算泵站数量；存在翻越点时，以起点至翻越点为线路长度，计算泵站数量；
[0008]S3，根据DEM地图数据和水力摩阻系数，计算各节点高程，以承载阈值对各泵站的水力坡降系数与地形线进行核较，求解泵站的水力坡降线与地形线之间的交点，得出泵站的实际布站位置，并计算首泵站及其他泵站的位置及个数；
[0009]S4，计算每个泵站生成的水力坡降线与地形线的高度差，判断高度差的最大值是否超过输油管线的额定工作压力，若超过，则根据超压值求得超压点位置；
[0010]S5，根据超压点位置，重新生成新的泵站，后续泵站按照递归算法重新开始步骤S3的计算，再次求解泵站位置及超压点，如此反复，直到输油管线的所有泵站计算至翻越点或者末点。
[0011]前述的移动式输油管线的水力布站方法中，步骤SI具体为:
[0012]S11，从终点开始，根据沿线水力摩阻系数和泵站的初始压力反推泵站位置；
[0013]S12，连接泵站初始位置压力最高点与下一个泵站或者终点，形成一条连线；
[0014]S13，判断连线与地形剖面线是否有交点，若有交点，则插入泵站；若没有交点，则针对下一个泵站计算翻越点，重复上述步骤。
[0015]前述的移动式输油管线的水力布站方法中，步骤SI中计算是否有翻越点具体包括:S11,用两点的方式来画出计算翻越点的线Iineeross,第一个点为(Xerosstl, y&()ss(i)，其中XcrossO为起始点里程，YcrossO为地形线终点地形高度+线路长度d*ik，d为管内径,单位是III，ik是修正后的水力坡降系数，单位是m/m，第二个点为线路终点；
[0016]S12，判断线Iinetojss与地形线是否有交点；若没有交点，则没有翻越点；若有一个交点，则判断这个交点是否是线路的终点，如果是，那么没有翻越点，如果不是，那么整个线路存在翻越点；若有两交点，则存在翻越点；
[0017]S13，如果不存在翻越点就继续判断是否有翻越点，如果有翻越点，就求出翻越点；先用两点法求出最高水力坡降线111^&(^1，第一个点为(1&(^1，7&(^1)，其中Xtossl为线路的终点里程，yCrossi为线路最高点的地形高度，第二个点为(xeross2，ytoss2)，其中Xtoss2为起始点里程，Ycross2为线路最高点的地形高度+线路长度d*ik，d为管内径，单位是m，ik是修正后的水力坡降系数，单位是m/m ;通过二分法求得Iinetossl与线路Iinetoss的交点,该交点即为翻越点。
[0018]前述的移动式输油管线的水力布站方法中，计算各节点高程具体包括以下:
[0019]S31，获取DEM每像元的实际地理长度；
[0020]S32，沿管线每像元实际地理长度取一个点，记录该点的经纬度坐标；
[0021]S33，获取每个点对应的DEM的像元，并取得高程值；
[0022]S34，将高程值存入点中；
[0023]S35，连接所有点形成地形剖面线。
[0024]前述的移动式输油管线的水力布站方法中，根据供油泵站来计算首泵站的位置，具体计算如下:
[0025](I)根据供油泵站的出口压力P—单位是Mpa，转换成扬程
【权利要求】
1.一种移动式输油管线的水力布站方法，其特征在于，包括以下步骤: Si，计算水力坡降系数，并求得地形线与水力坡降线的解，若有解，则证明有翻越点，若无解，则无翻越点； S2，无翻越点时，按照全线计算泵站数量；存在翻越点时，以起点至翻越点为线路长度，计算泵站数量； S3，根据DEM地图数据和水力摩阻系数，计算各节点高程，以承载阈值对各泵站的水力坡降系数与地形线进行核较，求解泵站的水力坡降线与地形线之间的交点，得出泵站的实际布站位置，并计算首泵站及其他泵站的位置及个数； S4，计算每个泵站生成的水力坡降线与地形线的高度差，判断高度差的最大值是否超过输油管线的额定工作压力，若超过，则根据超压值求得超压点位置； S5，根据超压点位置，重新生成新的泵站，后续泵站按照递归算法重新开始步骤S3的计算，再次求解泵站位置及超压点，如此反复，直到输油管线的所有泵站计算至翻越点或者末点。
2.根据权利要求1所述的移动式输油管线的水力布站方法，其特征在于，步骤SI具体为: S11，从终点开始，根据沿线水力摩阻系数和泵站的初始压力反推泵站位置； S12，连接泵站初始位置压力最高点与下一个泵站或者终点，形成一条连线； S13，判断连线与地形剖面线是否有交点，若有交点，则插入泵站；若没有交点，则针对下一个泵站计算翻越点，重复上述步骤。
3.根据权利要求2所述的移动式输油管线的水力布站方法，其特征在于，步骤SI中计算是否有翻越点具体包括: S11,用两点的方式来画出计算翻越点的线I ine&()SS ,第一个点为(Xcross0, yCross0),其中XcrossO为起始点里程，YcrossO为地形线终点地形高度+线路长度d*ik，d为管内径,单位是III，ik是修正后的水力坡降系数，单位是m/m，第二个点为线路终点； S12，判断线Iinetojss与地形线是否有交点；若没有交点，则没有翻越点；若有一个交点，则判断这个交点是否是线路的终点，如果是，那么没有翻越点，如果不是，那么整个线路存在翻越点；若有两交点，则存在翻越点； S13，如果不存在翻越点就继续判断是否有翻越点，如果有翻越点，就求出翻越点；先用两点法求出最高水力坡降线line&()SSlj—fAS(x&()SSl，y&()SSl)j* Xtossl为线路的终点里程，Ycrossi为线路最高点的地形高度，第二个点为(xCross2，yCross2)，其中Xcross2为起始点里程，Ycross2为线路最高点的地形高度+线路长度d*ik，d为管内径，单位是m，ik是修正后的水力坡降系数，单位是m/m ;通过二分法求得Iinetojssl与线路Iinetoss的交点,该交点即为翻越点。
4.根据权利要求1所述的移动式输油管线的水力布站方法，其特征在于:计算各节点高程具体包括以下: S31，获取DEM每像元的实际地理长度； S32，沿管线每像元实际地理长度取一个点，记录该点的经纬度坐标； S33， 获取每个点对应的DEM的像元，并取得高程值； S34，将高程值存入点中；S35，连接所有点形成地形剖面线。
5.根据权利要求1所述的移动式输油管线的水力布站方法，其特征在于，根据供油泵站来计算首泵站的位置，具体计算如下:
— 1000OOO/5 , (1)根据供油泵站的出口压力Ptjut,单位是Mpa，转换成扬?!I =——7^，单位是m ； (2)以供油泵站的里程为X(l，以供油泵站的地形高度hi4与供油泵站的扬程Hwt之和作为yQ，以(X。，Y0)为水力坡降线的起始点，以修正后的水力坡降系数ik为斜率，生成供油泵站的水力坡降线； (3)求供油泵站的水力坡降线与地形线的交点，得到交点的里程Xtomp；
1000000/5 , (4)根据额定入口压力Pinput，单位是Mpa，求出额定输入扬程乂__-^^ ，单位是m ； (5)从供油泵站的Xtl坐标到交点的里程xtemp，每隔一个采样距离Λd，单位是m，求水力坡降线与地形线的高度差ΛΗ; (6)将采样点的高度差与第一个泵站点的入口压力比较，若求得该采样点AH〈Hinput，并且上一个采样点ΛΗ ^ Hinput，则上一个采样点的位置就是第一个泵站点的位置。
6.根据权利要求5所述的移动式输油管线的水力布站方法，其特征在于，所述步骤S4具体为:判断采样点的压力是否`超过输油管线的额定工作压力，求出输油管线的额
rr 1000000G紅作压力P—備Mpa,对应的鹏_’单位是m ;若高度差△HS Hlindlax,则该采样点没有超压，继续判断下一个采样点；若Δ H>HlineMax,则该采样点超压，需要加入减压阀继续采样，直到AHS Hlinefcx找到超压最大的采样点，并计算得到最大的超压值，并在第一个超压的采样点位置增加一个加压阀。
7.根据权利要求6所述的移动式输油管线的水力布站方法，其特征在于，计算泵站个数具体为: (1)先计算出总的扬程totalH,totalH=ik*线路长度d+线路终点的地形高度-线路起始点的地形高度+管线终点的剩余压力对应扬程-额定入口压力对应扬程；若有翻越点，则上述公式的“线路终点的地形高度”改为翻越点的地形高度；若有加压阀，则上述公式需要减去减压阀的减压值所对应的扬程；(2)泵站个数coM/tf, totalH ,-,并取整数。
额足输出扬程Zifm,-额足输入扬程11_,
8.根据权利要求1所述的移动式输油管线的水力布站方法，其特征在于，所述步骤S4中，在每个翻越点，根据管线额定工作压力，对泵站进行超压判断，若出现静态或动态超压，就应进行相应的减压，具体如下: (O当为静态超压时，绘制与地面平行的等压线，获取最低点泵站，判断其出口压力是否超过管线额定工作压力，记录超压翻越点； (2)当为动态超压时，绘制与坡降线平行的地形线切线，获取最低点泵站，判断其出口压力是否超过管线额定 工作压力，记录超压翻越点。
【文档编号】F17D1/14GK103699749SQ201310738775
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】彭向军, 廖微, 戴健, 姚祖新, 宋音, 高翔, 王峰, 曹刚, 陈平, 杨宏, 曾坚强, 李兆龙 申请人:中国人民解放军总后勤部油料研究所