移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，包括：S1，計(jì)算水力坡降系數(shù)，并求得地形線與水力坡降線的解，判斷是否有翻越點(diǎn)；S2，無(wú)翻越點(diǎn)時(shí)，按全線計(jì)算泵站數(shù)量；存在翻越點(diǎn)時(shí)，以起點(diǎn)至翻越點(diǎn)為線路長(zhǎng)度計(jì)算泵站數(shù)量；S3，求解泵站的水力坡降線與地形線之間的交點(diǎn)，得出泵站的實(shí)際布站位置，并計(jì)算泵站位置及個(gè)數(shù)；S4，計(jì)算每個(gè)泵站生成的水力坡降線與地形線的高度差，判斷高度差的最大值是否超過(guò)輸油管線的額定工作壓力，記錄超壓點(diǎn)位置；S5，根據(jù)超壓點(diǎn)位置，生成新的泵站，后續(xù)泵站按步驟S3計(jì)算，求解泵站位置及超壓點(diǎn)，直到管線的所有泵站計(jì)算至翻越點(diǎn)或者末點(diǎn)。本發(fā)明所述方法計(jì)算準(zhǔn)確度高，適用性強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，屬于輸油管線泵站設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]移動(dòng)式輸油管線主要用于戰(zhàn)爭(zhēng)、抗震、抗洪等突發(fā)事件中實(shí)施的應(yīng)急油料保障系統(tǒng)中。應(yīng)急油料保障系統(tǒng)要求在準(zhǔn)確的時(shí)間與地點(diǎn)為作業(yè)部門提供適當(dāng)數(shù)量的補(bǔ)給資源，這給野外油料保障系統(tǒng)的快速性、機(jī)動(dòng)性和準(zhǔn)確性等特性提出了更高的要求。移動(dòng)式管線油料保障因其機(jī)動(dòng)、靈活、輸送流量大等特性，成為特殊環(huán)境下油料保障的重要組成部分，勘察選線與工藝設(shè)計(jì)是移動(dòng)式管線輸油保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到輸油管線能否及時(shí)、高效、順利地展開(kāi)。
[0003]其中，對(duì)移動(dòng)式輸油管線的水力布站是相當(dāng)重要的一個(gè)步驟，由于管線摩阻和地形影響，使得油料在管線中輸送的過(guò)程中，運(yùn)送壓力逐漸減小。為了使油料能夠到達(dá)目的地，根據(jù)額定標(biāo)準(zhǔn)和地形降低系數(shù)，計(jì)算平均泵站壓力、平均布站；但是在地形復(fù)雜的情況下，泵站的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際鋪設(shè)的結(jié)果差距較大，準(zhǔn)確度不高，影響移動(dòng)式輸油管線的鋪設(shè)速度。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，本發(fā)明適用于環(huán)境地形復(fù)雜的水力布站計(jì)算，其計(jì)算準(zhǔn)確度高，適用性強(qiáng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:一種移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，包括以下步驟:
[0006]SI，計(jì)算水力坡降系數(shù)，并求得地形線與水力坡降線的解，若有解，則證明有翻越點(diǎn)，若無(wú)解，則無(wú)翻越點(diǎn)；
[0007]S2，無(wú)翻越點(diǎn)時(shí)，按照全線計(jì)算泵站數(shù)量；存在翻越點(diǎn)時(shí)，以起點(diǎn)至翻越點(diǎn)為線路長(zhǎng)度，計(jì)算泵站數(shù)量；
[0008]S3，根據(jù)DEM地圖數(shù)據(jù)和水力摩阻系數(shù)，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)高程，以承載閾值對(duì)各泵站的水力坡降系數(shù)與地形線進(jìn)行核較，求解泵站的水力坡降線與地形線之間的交點(diǎn)，得出泵站的實(shí)際布站位置，并計(jì)算首泵站及其他泵站的位置及個(gè)數(shù)；
[0009]S4，計(jì)算每個(gè)泵站生成的水力坡降線與地形線的高度差，判斷高度差的最大值是否超過(guò)輸油管線的額定工作壓力，若超過(guò)，則根據(jù)超壓值求得超壓點(diǎn)位置；
[0010]S5，根據(jù)超壓點(diǎn)位置，重新生成新的泵站，后續(xù)泵站按照遞歸算法重新開(kāi)始步驟S3的計(jì)算，再次求解泵站位置及超壓點(diǎn)，如此反復(fù)，直到輸油管線的所有泵站計(jì)算至翻越點(diǎn)或者末點(diǎn)。
[0011]前述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法中，步驟SI具體為:
[0012]S11，從終點(diǎn)開(kāi)始，根據(jù)沿線水力摩阻系數(shù)和泵站的初始?jí)毫Ψ赐票谜疚恢茫?br> [0013]S12，連接泵站初始位置壓力最高點(diǎn)與下一個(gè)泵站或者終點(diǎn)，形成一條連線；
[0014]S13，判斷連線與地形剖面線是否有交點(diǎn)，若有交點(diǎn)，則插入泵站；若沒(méi)有交點(diǎn)，則針對(duì)下一個(gè)泵站計(jì)算翻越點(diǎn)，重復(fù)上述步驟。
[0015]前述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法中，步驟SI中計(jì)算是否有翻越點(diǎn)具體包括:S11,用兩點(diǎn)的方式來(lái)畫出計(jì)算翻越點(diǎn)的線Iineeross,第一個(gè)點(diǎn)為(Xerosstl, y&()ss(i)，其中XcrossO為起始點(diǎn)里程，YcrossO為地形線終點(diǎn)地形高度+線路長(zhǎng)度d*ik，d為管內(nèi)徑,單位是III，ik是修正后的水力坡降系數(shù)，單位是m/m，第二個(gè)點(diǎn)為線路終點(diǎn)；
[0016]S12，判斷線Iinetojss與地形線是否有交點(diǎn)；若沒(méi)有交點(diǎn)，則沒(méi)有翻越點(diǎn)；若有一個(gè)交點(diǎn)，則判斷這個(gè)交點(diǎn)是否是線路的終點(diǎn)，如果是，那么沒(méi)有翻越點(diǎn)，如果不是，那么整個(gè)線路存在翻越點(diǎn)；若有兩交點(diǎn)，則存在翻越點(diǎn)；
[0017]S13，如果不存在翻越點(diǎn)就繼續(xù)判斷是否有翻越點(diǎn)，如果有翻越點(diǎn)，就求出翻越點(diǎn)；先用兩點(diǎn)法求出最高水力坡降線111^&(^1，第一個(gè)點(diǎn)為(1&(^1，7&(^1)，其中Xtossl為線路的終點(diǎn)里程，yCrossi為線路最高點(diǎn)的地形高度，第二個(gè)點(diǎn)為(xeross2，ytoss2)，其中Xtoss2為起始點(diǎn)里程，Ycross2為線路最高點(diǎn)的地形高度+線路長(zhǎng)度d*ik，d為管內(nèi)徑，單位是m，ik是修正后的水力坡降系數(shù)，單位是m/m ;通過(guò)二分法求得Iinetossl與線路Iinetoss的交點(diǎn),該交點(diǎn)即為翻越點(diǎn)。
[0018]前述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法中，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)高程具體包括以下:
[0019]S31，獲取DEM每像元的實(shí)際地理長(zhǎng)度；
[0020]S32，沿管線每像元實(shí)際地理長(zhǎng)度取一個(gè)點(diǎn)，記錄該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)；
[0021]S33，獲取每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的DEM的像元，并取得高程值；
[0022]S34，將高程值存入點(diǎn)中；
[0023]S35，連接所有點(diǎn)形成地形剖面線。
[0024]前述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法中，根據(jù)供油泵站來(lái)計(jì)算首泵站的位置，具體計(jì)算如下:




[0025](I)根據(jù)供油泵站的出口壓力P—單位是Mpa，轉(zhuǎn)換成揚(yáng)程
【權(quán)利要求】
1.一種移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，其特征在于，包括以下步驟: Si，計(jì)算水力坡降系數(shù)，并求得地形線與水力坡降線的解，若有解，則證明有翻越點(diǎn)，若無(wú)解，則無(wú)翻越點(diǎn)； S2，無(wú)翻越點(diǎn)時(shí)，按照全線計(jì)算泵站數(shù)量；存在翻越點(diǎn)時(shí)，以起點(diǎn)至翻越點(diǎn)為線路長(zhǎng)度，計(jì)算泵站數(shù)量； S3，根據(jù)DEM地圖數(shù)據(jù)和水力摩阻系數(shù)，計(jì)算各節(jié)點(diǎn)高程，以承載閾值對(duì)各泵站的水力坡降系數(shù)與地形線進(jìn)行核較，求解泵站的水力坡降線與地形線之間的交點(diǎn)，得出泵站的實(shí)際布站位置，并計(jì)算首泵站及其他泵站的位置及個(gè)數(shù)； S4，計(jì)算每個(gè)泵站生成的水力坡降線與地形線的高度差，判斷高度差的最大值是否超過(guò)輸油管線的額定工作壓力，若超過(guò)，則根據(jù)超壓值求得超壓點(diǎn)位置； S5，根據(jù)超壓點(diǎn)位置，重新生成新的泵站，后續(xù)泵站按照遞歸算法重新開(kāi)始步驟S3的計(jì)算，再次求解泵站位置及超壓點(diǎn)，如此反復(fù)，直到輸油管線的所有泵站計(jì)算至翻越點(diǎn)或者末點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，其特征在于，步驟SI具體為: S11，從終點(diǎn)開(kāi)始，根據(jù)沿線水力摩阻系數(shù)和泵站的初始?jí)毫Ψ赐票谜疚恢茫? S12，連接泵站初始位置壓力最高點(diǎn)與下一個(gè)泵站或者終點(diǎn)，形成一條連線； S13，判斷連線與地形剖面線是否有交點(diǎn)，若有交點(diǎn)，則插入泵站；若沒(méi)有交點(diǎn)，則針對(duì)下一個(gè)泵站計(jì)算翻越點(diǎn)，重復(fù)上述步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，其特征在于，步驟SI中計(jì)算是否有翻越點(diǎn)具體包括: S11,用兩點(diǎn)的方式來(lái)畫出計(jì)算翻越點(diǎn)的線I ine&()SS ,第一個(gè)點(diǎn)為(Xcross0, yCross0),其中XcrossO為起始點(diǎn)里程，YcrossO為地形線終點(diǎn)地形高度+線路長(zhǎng)度d*ik，d為管內(nèi)徑,單位是III，ik是修正后的水力坡降系數(shù)，單位是m/m，第二個(gè)點(diǎn)為線路終點(diǎn)； S12，判斷線Iinetojss與地形線是否有交點(diǎn)；若沒(méi)有交點(diǎn)，則沒(méi)有翻越點(diǎn)；若有一個(gè)交點(diǎn)，則判斷這個(gè)交點(diǎn)是否是線路的終點(diǎn)，如果是，那么沒(méi)有翻越點(diǎn)，如果不是，那么整個(gè)線路存在翻越點(diǎn)；若有兩交點(diǎn)，則存在翻越點(diǎn)； S13，如果不存在翻越點(diǎn)就繼續(xù)判斷是否有翻越點(diǎn)，如果有翻越點(diǎn)，就求出翻越點(diǎn)；先用兩點(diǎn)法求出最高水力坡降線line&()SSlj—fAS(x&()SSl，y&()SSl)j* Xtossl為線路的終點(diǎn)里程，Ycrossi為線路最高點(diǎn)的地形高度，第二個(gè)點(diǎn)為(xCross2，yCross2)，其中Xcross2為起始點(diǎn)里程，Ycross2為線路最高點(diǎn)的地形高度+線路長(zhǎng)度d*ik，d為管內(nèi)徑，單位是m，ik是修正后的水力坡降系數(shù)，單位是m/m ;通過(guò)二分法求得Iinetojssl與線路Iinetoss的交點(diǎn),該交點(diǎn)即為翻越點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，其特征在于:計(jì)算各節(jié)點(diǎn)高程具體包括以下: S31，獲取DEM每像元的實(shí)際地理長(zhǎng)度； S32，沿管線每像元實(shí)際地理長(zhǎng)度取一個(gè)點(diǎn)，記錄該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)； S33， 獲取每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的DEM的像元，并取得高程值； S34，將高程值存入點(diǎn)中；S35，連接所有點(diǎn)形成地形剖面線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，其特征在于，根據(jù)供油泵站來(lái)計(jì)算首泵站的位置，具體計(jì)算如下:


— 1000OOO/5 , (1)根據(jù)供油泵站的出口壓力Ptjut,單位是Mpa，轉(zhuǎn)換成揚(yáng)?!I =——7^，單位是m ； (2)以供油泵站的里程為X(l，以供油泵站的地形高度hi4與供油泵站的揚(yáng)程Hwt之和作為yQ，以(X。，Y0)為水力坡降線的起始點(diǎn)，以修正后的水力坡降系數(shù)ik為斜率，生成供油泵站的水力坡降線； (3)求供油泵站的水力坡降線與地形線的交點(diǎn)，得到交點(diǎn)的里程Xtomp；




1000000/5 , (4)根據(jù)額定入口壓力Pinput，單位是Mpa，求出額定輸入揚(yáng)程乂__-^^ ，單位是m ； (5)從供油泵站的Xtl坐標(biāo)到交點(diǎn)的里程xtemp，每隔一個(gè)采樣距離Λd，單位是m，求水力坡降線與地形線的高度差ΛΗ; (6)將采樣點(diǎn)的高度差與第一個(gè)泵站點(diǎn)的入口壓力比較，若求得該采樣點(diǎn)AH〈Hinput，并且上一個(gè)采樣點(diǎn)ΛΗ ^ Hinput，則上一個(gè)采樣點(diǎn)的位置就是第一個(gè)泵站點(diǎn)的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，其特征在于，所述步驟S4具體為:判斷采樣點(diǎn)的壓力是否`超過(guò)輸油管線的額定工作壓力，求出輸油管線的額

rr 1000000G紅作壓力P—備Mpa,對(duì)應(yīng)的鵬_’單位是m ;若高度差△HS Hlindlax,則該采樣點(diǎn)沒(méi)有超壓，繼續(xù)判斷下一個(gè)采樣點(diǎn)；若Δ H>HlineMax,則該采樣點(diǎn)超壓，需要加入減壓閥繼續(xù)采樣，直到AHS Hlinefcx找到超壓最大的采樣點(diǎn)，并計(jì)算得到最大的超壓值，并在第一個(gè)超壓的采樣點(diǎn)位置增加一個(gè)加壓閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，其特征在于，計(jì)算泵站個(gè)數(shù)具體為: (1)先計(jì)算出總的揚(yáng)程totalH,totalH=ik*線路長(zhǎng)度d+線路終點(diǎn)的地形高度-線路起始點(diǎn)的地形高度+管線終點(diǎn)的剩余壓力對(duì)應(yīng)揚(yáng)程-額定入口壓力對(duì)應(yīng)揚(yáng)程；若有翻越點(diǎn)，則上述公式的“線路終點(diǎn)的地形高度”改為翻越點(diǎn)的地形高度；若有加壓閥，則上述公式需要減去減壓閥的減壓值所對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程；(2)泵站個(gè)數(shù)coM/tf, totalH ,-,并取整數(shù)。
額足輸出揚(yáng)程Zifm,-額足輸入揚(yáng)程11_,
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)式輸油管線的水力布站方法，其特征在于，所述步驟S4中，在每個(gè)翻越點(diǎn)，根據(jù)管線額定工作壓力，對(duì)泵站進(jìn)行超壓判斷，若出現(xiàn)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)超壓，就應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的減壓，具體如下: (O當(dāng)為靜態(tài)超壓時(shí)，繪制與地面平行的等壓線，獲取最低點(diǎn)泵站，判斷其出口壓力是否超過(guò)管線額定工作壓力，記錄超壓翻越點(diǎn)； (2)當(dāng)為動(dòng)態(tài)超壓時(shí)，繪制與坡降線平行的地形線切線，獲取最低點(diǎn)泵站，判斷其出口壓力是否超過(guò)管線額定 工作壓力，記錄超壓翻越點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】F17D1/14GK103699749SQ201310738775
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】彭向軍, 廖微, 戴健, 姚祖新, 宋音, 高翔, 王峰, 曹剛, 陳平, 楊宏, 曾堅(jiān)強(qiáng), 李兆龍 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總后勤部油料研究所