輸油管道初步設(shè)計(論文)

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1、 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 任 務(wù) 書 題目： Z—L輸油管道初步設(shè)計 2．題目設(shè)計范疇及主要內(nèi)容： 該管道的設(shè)計輸量為2000萬噸/年，管道全長為220km，管道的縱斷面數(shù)據(jù)見表1，輸送的原油性質(zhì)如下：20℃的密度為860kg/m3，初餾點為8

2、1℃，反常點為28℃，凝固點為25℃。表2列出了粘溫數(shù)據(jù)。 表1 沿程里程、高程數(shù)據(jù)(管道全長220km) 里程(km) 0 45 80 110 150 170 190 210 220 高程(m) 28 60 90 35 25 28 46 52 88 表2 粘溫數(shù)據(jù) 溫度（℃） 28 30 35 40 45 50 55 60 粘度（cP） 124.5 111 83.2 69 60 53 48 42.5 本設(shè)計主要的研究內(nèi)容如下： ①用經(jīng)濟流速確定管徑，并計算該管徑下的費用現(xiàn)值和輸油成本； ②通過熱力和水

3、力計算確定該經(jīng)濟管徑方案下的熱站數(shù)和泵站數(shù)，并進行熱泵站的合一； ③主要設(shè)備選擇(包括泵、爐、罐、原動機)； ④站址確定，在縱斷面圖上布站；⑤反輸運行參數(shù)的確定； ⑥站內(nèi)工藝流程設(shè)計；⑦方案經(jīng)濟效益分析。 3． 設(shè)計方案及研究要求： 本次設(shè)計的題目是輸油管道工藝的初步設(shè)計。長輸管道的投資巨大，需在長期的時間內(nèi)保持在其經(jīng)濟輸量范圍內(nèi)，才有明顯的經(jīng)濟效益。所以選擇合適的路線走向，合理確定建設(shè)規(guī)模，選擇正確的站址，對于節(jié)省投資和運行費用，以及安全環(huán)保都有很重要的意義。 長距離輸油管道由輸油站和線路組成。故設(shè)計的主要內(nèi)容也主要關(guān)于這兩部分： 1、通過選線和管道路線的勘查，收集基本的設(shè)

4、計參數(shù)。 2、工藝計算部分，具體包括: (1) 根據(jù)導(dǎo)師給的原始數(shù)據(jù)，確定進出站油溫，并由此確定經(jīng)濟管徑， 其中經(jīng)濟管徑的確定方法最經(jīng)常用的有輸油成本法和費用現(xiàn)值法。 (2) 通過熱力和水力計算及流態(tài)的判斷，泵站數(shù)的確定，最終進行站址的確定，其中按最小輸量確定熱站數(shù)，按最大輸量確定泵站數(shù)。 (3)校核計算。包括熱力、水力校核，壓力越站校核，熱力越站校核，動靜水壓力校核，反輸校核，全越站校核等。 (4) 工藝流程設(shè)計，其原則是滿足各個輸油生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需要，中間熱泵站工藝流程應(yīng)與輸油方式相適應(yīng)，便于事故的處理和檢修，節(jié)約，和能促進新技術(shù)新設(shè)備的采用。 學(xué) 生 畢

5、 業(yè) 設(shè) 計（論文） 開 題 報 告 設(shè)計題目： Z-L輸油管道初步設(shè)計 選題來源： 長輸原油輸油管道初步設(shè)計 題目： Z-L輸油管道初步設(shè)計 選題背景及理由： 長距離輸油管道初步設(shè)計是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，結(jié)合實際條件所做的工程具體實施方案。由工藝計算來確定管道的總體方案的主要參數(shù)：管徑，泵站數(shù)，熱站數(shù)，及其位置等。本設(shè)計主要內(nèi)容包括：由經(jīng)濟流速確定經(jīng)濟管徑，確定所使用管材，由最小輸量確定其熱站數(shù)，最大輸量確定其泵站數(shù)，并校合

6、各進出站壓力和沿線的壓力分布是否滿足要求，并為管道采用的控制和保護措施提供設(shè)計參數(shù)，提出調(diào)整，控制運行參數(shù)的措施。在管道的運行過程中要根據(jù)輸送條件的變化，進行熱力，水力計算。合理確定各站的溫度，壓力等運行參數(shù)。計算各個輸量下的運行參數(shù)等等。 主要參考文獻： [1] GB/T 50253-2003,輸油管道工程設(shè)計規(guī)范. [2] 楊筱蘅，張國忠.輸油管道設(shè)計與管理.第一版.山東東營：石油大學(xué)出版社，2005：15-160. [3] GB/T 500074-2002.石油庫設(shè)計規(guī)范． [4] 張國忠.長輸管道設(shè)計中的壁厚選擇．油氣儲運．1993:12. 論文框架： 第一章 前

7、言 第二章 工藝設(shè)計說明書 1、工程概況；2、基本參數(shù)的選取； 2、參數(shù)的選??；4、工藝計算說明； 5、確定加熱站及泵站數(shù)；6、校核計算說明； 7、站內(nèi)工藝流程的設(shè)計；8、主要設(shè)備的選擇 第三章 工藝設(shè)計計算書 1、經(jīng)濟流速確定管徑；2、熱力計算與確定熱站數(shù)； 3、確定站址；4、反輸量的確定； 5、設(shè)備選取及管線校核；6、開爐開泵方案； 第四章 結(jié) 論 致 謝 參考文獻 擬完成論文進度安排：（一稿、二稿、三稿、定稿） （1）2月初開始任務(wù)書和開題報告的編寫，并闡明設(shè)計原則和設(shè)計任務(wù)，在2月末完成熱站數(shù)和泵站數(shù)的確定以及工藝流程的說明。指導(dǎo)教師定期對學(xué)生

8、進行輔導(dǎo)； （2）3月份開始工藝設(shè)計計算書的編寫，并確定不同輸量下的布站方案和開爐開泵方案，期間指導(dǎo)教師進行中期檢查； （3）4月中旬完成全部計算，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查審批后做最終定稿。 指導(dǎo)教師意見： 該學(xué)員積極上進、態(tài)度認真、虛心好學(xué)，編寫論文時充分利用各類參考文獻，將自己所學(xué)的理論知識與實際工作經(jīng)驗完好結(jié)合；語言組織很好，層次清晰，論文內(nèi)容闡述順暢明了，計算準確無誤。經(jīng)審核，可以進行答辯。 摘 要 本管線設(shè)計最大設(shè)計年輸量為2000萬噸。管道全長220km，所經(jīng)地段地勢較為平坦，高程在28～88m之間。經(jīng)過計算，不存在翻越點。全線均采用“從泵到泵”的密

9、閉輸送方式以及先爐后泵流程。 本設(shè)計根據(jù)經(jīng)濟流速來確定管徑，選為Φ81310.3，管材選擇無縫鋼管，鋼號Q345，最低屈服強度為325MPa。 經(jīng)過熱力和水力計算，確定了所需的熱站和泵站數(shù)，考慮到運行管理的方便，熱泵站的合一。 本設(shè)計中遵循在滿足各種條件的情況下，工藝流程盡可能的簡單，并且輸油工藝本著應(yīng)用先進技術(shù)的原則，進行了首站和中間站的工藝流程設(shè)計。 最后繪制五張圖：管道縱斷面圖，中間熱泵站工藝流程圖，首站平面布置圖，泵房安裝圖，首站工藝流程圖。 關(guān)鍵詞: 管道；輸量；熱泵站；工藝流程 ABSTRACT The length

10、 of the pipeline design is 220 kilometers, the elevation height is between 28-88 meters,the section which pipeline passed is smooth.Go through the calculate, there was no get over point.This design used tight line pumping which called “from pump to pump”, so it can reduce consumptive waste, Moreover

11、, this method can utilize sufficiently remain pressure head. In the design, economic pipe diameter is firstly determined by economic velocity. At lest, Ф81310.3,L325 pipe is used. The transportation capacity and the geography conditions are considered of in order to determine the heating station.

12、And including the environmental protection the workers live conditions and so on. Finally, the heating station id placed to the first station,0Km. And direct heating is used. In the condition of meeting all the kinds of those factors, the technological processes are used as simply as possible, and

13、the advanced technologies are used an usually as possibly. In each station, oil is first heated and then pumped in heating—pump station in the design. The process of the origin station is: forward transportation, reverse transportation, heat oil cycling and pigging operation, etc. The technology pro

14、cess of the following station is: forward transportation, reverse transportation, non—pumping operation, non—heating oil cycling and pigging operation, etc. The last , analysis of the projects economic becefics is necessary.The IRR is included.SO ,the project is possible. Keyword：tube type：trans

15、mit output；hot pumpstation；technical process 目 錄 第一章 前言....................................................1 第二章 工藝設(shè)計說明書 ........................................2 1.工程概況..................................................2 1.1 線路基本概況.........................................2 1.2 輸油站主要工程項

16、目...................................2 1.3 管道設(shè)計 3 2.基本參數(shù)的選取............................................3 2.1 設(shè)計依據(jù).............................................3 2.2 原始數(shù)據(jù).............................................3 2.3 溫度參數(shù)的選擇.......................................4 3．參數(shù)的選擇.....................

17、...........................5 3.1 管道設(shè)計參數(shù).........................................5 3.2 油品密度 5 3.3 粘溫方程 6 3.4 總傳熱系數(shù)K .........................................6 3.5 最優(yōu)管徑的選擇 ......................................6 4．工藝計算說明..............................................7 5. 確定加熱站及泵站數(shù)...............

18、.........................7 5.1 熱力計算.............................................8 5.2 水力計算 9 5.3 站址確定 10 6．校核計算說明 ............................................11 6.1 熱力、水力校核 11 6.2 進出站溫度校核 11 6.3 進出站壓力校核 11 6.4 壓力越站校核 12 6.5 熱力越站校核 12 6.6 動、靜水壓力校核 12 6.7 反輸運行參數(shù)的確定 12 7. 站內(nèi)工藝流程的設(shè)計.........

19、.............................13 8．主要設(shè)備的選擇..........................................14 8.1 輸油泵的選擇 14 8.2 首末站罐容的選擇 15 8.3 加熱爐的選擇 15 8.4 閥門 15 第三章 工藝設(shè)計計算書..........................................17 1．經(jīng)濟流速確定管徑.........................................17 1.1 輸量計算 17 1.2 經(jīng)濟流速 17 2．熱力計算與確定熱站數(shù)....

20、.................................19 2.1 確定計算用各參數(shù) 19 2.2 確定流態(tài) 19 2.3 總傳熱系數(shù)的確定 20 2.4 最小輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù) 21 2.5 判斷翻越點 23 2.6 最大輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù) 23 2.7 翻越點的校核........................................25 3. 確定站址................................................25 3.1 熱力校核 25 3.2 水力校核 29 4. 反輸量的確定........

21、....................................29 4.1 反輸量的確定 30 4.2 反輸泵的選擇 30 5. 設(shè)備選取及管線校核......................................30 5.1 輸油站儲罐總?cè)萘?30 5.2 輸油主泵的選擇 31 5.3 給油泵選擇 31 5.4反輸泵的選擇 31 5.5 加熱爐選取 31 5.6 電動機選擇 31 5.7 閥門................................................32 6. 開爐開泵方案....................

22、........................32 6.1 最大輸量下..........................................32 6.2 最小輸量下 33 第四章 結(jié)論....................................................34 致 謝.........................................................35 參考文獻.......................................................36 第一章 前言

23、 作為油氣儲運專業(yè)的本科畢業(yè)生，我們進行了輸油管道的初步設(shè)計，使我對以前所學(xué)專業(yè)知識進行了一次綜合回顧及應(yīng)用，尤其是對管輸工藝的初步設(shè)計有了更深的了解和認識。 長距離輸油管道初步設(shè)計是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，結(jié)合實際條件所做的工程具體實施方案。其主要目的是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的輸送油品的性質(zhì)，輸量及線路情況，由工藝計算來確定管道的總體方案的主要參數(shù)：管徑，泵站數(shù)，熱站數(shù)，及其位置等。本設(shè)計主要內(nèi)容包括：由經(jīng)濟流速確定經(jīng)濟管徑，確定所使用管材，由最小輸量確定其熱站數(shù)，最大輸量確定其泵站數(shù)，并校合各進出站壓力和沿線的壓力分布是否滿足要求，并為管道采用的控制和保護措施提供設(shè)計參數(shù)，提出調(diào)整，控制

24、運行參數(shù)的措施。在管道的運行過程中要根據(jù)輸送條件的變化，進行熱力，水力計算。合理確定各站的溫度，壓力等運行參數(shù)。計算各個輸量下的運行參數(shù)等等。 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計，我系統(tǒng)了專業(yè)課知識，學(xué)到了很多東西，但水平和時間有限，難免有疏漏和錯誤之處，希望老師批評指正。 34 第二章 工藝設(shè)計說明書 1.工程概況 1.1 線路基本概況 本設(shè)計依據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，結(jié)合實際條見作出工程的實際具體實施方案。管線最大年輸量為2000萬噸。全長220km，沿線地勢平緩，海拔最低處為28m，最高處88m，距外輸首站約80公里，首末站高差為60 m，管線位于

25、平原地區(qū)。管線外有瀝青防腐層，以減輕腐蝕損耗。管線設(shè)計為密閉輸送，能夠長期連續(xù)穩(wěn)定運行。并采用先爐后泵的流程。占地少，密閉安全，且對環(huán)境污染小，能耗少，受外界環(huán)境惡劣氣候的影響小。便于管理，易于實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控，自動化程度很高，勞動生產(chǎn)率高。油氣損耗少，運費較低。 1.2 輸油站主要工程項目 本管線設(shè)計年輸量為2000萬噸／年，綜合考慮沿線的地理情況，貫徹節(jié)約占地、保護環(huán)境和相關(guān)法律法規(guī)，本著盡量避免將站址布置在海拔較高地區(qū)和遠離城市的人口稀少地區(qū)，以方便職工生活，并本著“熱泵合一”的原則，兼顧平原地區(qū)的均勻布站方針，采用方案如下：設(shè)立熱泵站兩座，即首站和一座中間站，均勻布站。 本次設(shè)計

26、中管道采用可減少蒸發(fā)損耗，流程簡單，固定資產(chǎn)投資少，可全部利用剩余壓力便于最優(yōu)運行的密閉輸送方式，并采用“先爐后泵”的工藝方案。選用直接加熱式加熱爐。 鑒于傳統(tǒng)的采用加熱盤管對罐內(nèi)油品進行加熱的方法存在種種弊端，本次設(shè)計將熱油循環(huán)工藝也包括在內(nèi)，即部分油品往熱油泵和加熱爐后進罐，而且設(shè)有專用泵和專用爐，同時該泵和爐還可分別作為給油泵的備用泵和來油的加熱爐，充分體現(xiàn)了一泵兩用，一爐兩用的方針。 1.3 管道設(shè)計 本設(shè)計中選擇的管道為外徑φ813，壁厚10.3mm，管材為L325的管道。由于輸量較大，且沿線地溫較高，故從經(jīng)濟上分析，本管道不采用保溫層。全線設(shè)瀝青防腐層從而減少腐蝕損失。

27、并設(shè)機械清蠟設(shè)備，保證全線輸油管道的暢通無阻。 2.基本參數(shù)的選取 2.1 設(shè)計依據(jù) 本設(shè)計主要根據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局和中華人民共和國建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布的《輸油管道工程技術(shù)規(guī)范》GB50253-94，并參照其他有關(guān)設(shè)計規(guī)范進行的。設(shè)計中應(yīng)以下四條設(shè)計原則： （1） 以國家設(shè)計規(guī)范為主要和基本原則，通過技術(shù)比較選擇最優(yōu)化最經(jīng)濟的工藝方案。 （2） 充分利用地形條件，兼顧熱力站、泵站的布置，本著“熱泵合一”的原則，盡量減少土地占用。 （3） 設(shè)計中以節(jié)能降耗為目的，在滿足管線設(shè)計要求的前提下，充分利用管線的承壓能力以減少不必要的損耗。 （4） 注意生態(tài)平衡，三廢治理和環(huán)境保護。 2.2 原

28、始數(shù)據(jù) （1）最大設(shè)計輸量為2000萬噸/年； 生產(chǎn)期生產(chǎn)負荷（各年輸量與最大輸量的比率）見下表2-1 表2-1 生產(chǎn)期生產(chǎn)負荷表 年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 生產(chǎn)負荷（%） 70 80 90 100 100 100 100 100 100 100 100 90 80 70 （2）年最低月平均溫度2℃； （3）管道中心埋深1.55m； （4）土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.45w/(m?℃)； （5）瀝青防腐層導(dǎo)熱系數(shù)0.15w/（m?℃)； （6）原油性質(zhì) ①20℃的密度860kg/m；

29、 ②初餾點81℃； ③反常點28℃； ④凝固點25℃； ⑤比熱2.1kJ/(kg?℃)； ⑥燃油熱值4.1810kJ/kg。 （7）粘溫關(guān)系 見表2-2 表2-2 油品溫度與粘度數(shù)據(jù) 溫度（℃） 28 30 35 40 45 50 55 60 粘度（cp） 124.5 111 83.2 69 60 53 48 42.5 （8）沿程里程、高程（管道全程220km）見表2-3 表2-3 管道縱斷面數(shù)據(jù) 里程（km） 0 45 80 110 150 170 190 210 220 高程（km） 28 60 90 35

30、 25 28 46 52 88 2.3 溫度參數(shù)的選擇 （1）出站油溫 考慮到原油中不可避免的含水，故加熱溫度不宜高于100℃，以防止發(fā)生沸溢。由于本設(shè)計采取先爐后泵的方式，則加熱溫度不應(yīng)高于初餾點81℃，以免影響泵的吸入。而且管道采用瀝青防腐絕緣層，故原油的輸油溫度不能超過瀝青的耐熱溫度。而且，考慮到管道的熱變形等因素，加熱溫度也不宜太高。 綜上考慮，初步確定出站溫度T=60℃。 （2）進站油溫 加熱站進站油溫的確定主要考慮經(jīng)濟比較。對于像本設(shè)計這樣凝點較高的含蠟原油，由于在凝點附近粘溫曲線很陡，故經(jīng)濟進站溫度常取高于凝固點2-3℃。又因為原油的反常點為28℃，而反常點以

31、上可認為是牛頓流體?？紤]最優(yōu)熱處由理條件及經(jīng)濟比較來選擇進出站溫度。 借鑒經(jīng)驗數(shù)據(jù)綜合考慮，初步設(shè)計進站溫度T=30℃。 （3）平均溫度 當管路的流態(tài)在紊流光滑區(qū)時，可按平均溫度下的油流粘度來計算站間摩阻。計算平均溫度可采用下式： （2-1） 式中： —平均油溫，℃； 、—加熱站的出站、進站溫度，℃。 3．參數(shù)的選擇 3.1管道設(shè)計參數(shù) （1）熱站、泵站間壓頭損失15m； （2）熱泵站內(nèi)壓頭損失30m； （3）進站壓力范圍一般為20~80m； （4）年輸送天數(shù)為350天； （5）首站進站壓力50m。 3.2 油品密

32、度 根據(jù)20℃時油品的密度按下式換算成計算溫度下的密度： （2-2） 式中： —分別為溫度為 ℃和20 ℃下的密度； —溫度系數(shù)，； 3.3 粘溫方程 根據(jù)粘度和溫度的原始參數(shù)，用最小二乘法回歸： （2-3） 式中： μ—原油的動力粘度，PS 3.4 總傳熱系數(shù)K 管道散熱的傳遞過程由三部分組成： （1）油流至管壁的放熱 （2）管壁、瀝青防腐層的熱傳導(dǎo) （3）管外壁周圍土壤的傳熱 總傳熱系數(shù)的計算公式為： =+∑㏑+

33、 （2-4） = （2-5） 式中 Di，Di+1—鋼管、瀝青防腐層的內(nèi)徑和外徑，m； λi—導(dǎo)熱系數(shù)，w/（m?℃）； Dw—管道最外圍的直徑，m； α1—油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，w/（m2?℃）； α2—管壁至土壤放熱系數(shù)，w/（m2?℃）； λt—土壤導(dǎo)熱系數(shù)，w/（m?℃）； ht—管中心埋深，m。 3.5 最優(yōu)管徑的選擇 在規(guī)定輸量下，若選用較大的管徑，可降低輸送壓力，減少泵站數(shù)，從而減少了泵站的建設(shè)

34、費用，降低了輸油的動力消耗，但同時也增加了管路的建設(shè)費用。根據(jù)目前國內(nèi)加熱輸油管道的實際經(jīng)驗，熱油管道的經(jīng)濟流速在1.0～2.0m/s范圍內(nèi)。經(jīng)過計算，最終選定為外管徑φ813，壁厚10.3mm。 4．工藝計算說明 對于高含蠟及易凝易粘油品的管道輸送，當其凝點高于管道周圍環(huán)境的溫度，或在環(huán)境溫度下油流粘度很高時，不能直接在環(huán)境溫度下等溫輸送。油流過高的粘度使管道阻力變大，管道沿途摩阻損失變大，導(dǎo)致了管道壓降劇增，動力費用高，在工程上難以實現(xiàn)或運行不經(jīng)濟，且在冬季極易凝管，發(fā)生事故，所以在油品進入管道前必須采取降凝降粘措施。 目前國內(nèi)外很多采用加入降凝劑或給油品加熱輸送的辦法。加熱輸送時，

35、油品溫度升高，粘度降低，減少從而達到輸送目的。本管線設(shè)計采用加熱的辦法，降低油品的粘度，減少摩阻損失，降低管輸壓力，節(jié)約動力消耗，或使關(guān)內(nèi)最低油溫維持在凝點以上，保證安全輸送。但也增加了熱能消耗以及加熱設(shè)備的費用。 熱油管道不同于等溫輸送的特點是它存在摩阻損失和熱能損失兩種能量損失，在設(shè)計和管理工作中，要正確處理這兩種能量的供求平衡關(guān)系；這兩種能量損失多少又是互相影響的，其中散熱損失起了確定性作用。摩阻損失的大小決定了油品的粘度，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低，管子的散熱損失往往占能量損失的主導(dǎo)地位。熱油沿管路流動時，溫度不斷降低，粘度不斷增大，水力坡降也不斷變化。計算熱油管道的摩阻時，必

36、須考慮管路沿線的溫降情況及油品的粘溫特性。因此設(shè)計管路時，必須先進行熱力計算，然后進行水力計算，此外，熱油管的摩阻損失應(yīng)按一個加熱站間距來計算。全線摩阻為各站間摩阻和。 5.確定加熱站及泵站數(shù) 5.1 熱力計算 埋地不保溫管線的散熱傳遞過程是由三部分組成的，即油流至管壁的放熱，瀝青絕緣層的熱傳導(dǎo)和管外壁至周圍土壤的傳熱，由于本設(shè)計中所輸介質(zhì)的要求不高，而且管徑和輸量較大，油流到管壁的溫降比較小，故管壁到油流的散熱可以忽略不計。而總傳熱系數(shù)主要取決于管外壁至土壤的放熱系數(shù)，值在紊流狀態(tài)下對傳熱系數(shù)值的影響可忽略。 計算中周圍介質(zhì)的溫度取最冷月土壤的平均溫度，以加權(quán)平均溫度作為油品的物性計

37、算溫度。由于設(shè)計流量較大，據(jù)經(jīng)驗，將進站溫度取為T=30℃，出站溫度取為T=60℃。在最小輸量下求得加熱站數(shù)。 （1）流態(tài)判斷 （2-6） （2-7） ε= 式中 Q—體積流量，m3/s；， ν—運動粘度； d—內(nèi)徑，m； e—管內(nèi)壁絕對粗糙度，m。 經(jīng)計算3000﹤Remin﹤Remax﹤Re1，所以各流量下流態(tài)均處于水力光滑區(qū) （2）加熱站數(shù)確定 在最小輸量下進行熱力計算來確

38、定加熱站數(shù)。 加熱站間距LR的確定： LR=㏑ （2-8） 式中 : = ， b=， T0—管道埋深處年最低月平均地溫 取1℃ G—原油的質(zhì)量流量 ㎏/s C—油品比熱 KJ/kg℃ 取2.2 KJ/kg℃ i—水力坡降 β,m—由流態(tài)確定，因為處于水力光滑區(qū) m=0.25,β=0.0246 Q—體積流量 m3/s 加熱站數(shù) NR= 5.2 水力計算 最大輸量下求泵站數(shù)，

39、首先反算出站油溫，經(jīng)過計算，確定出站油溫為49.31℃。由粘溫關(guān)系得出粘度等數(shù)據(jù)，為以后計算打好基礎(chǔ)。為了便于計算和校核，本設(shè)計中將局部摩阻歸入一個加熱站的站內(nèi)摩阻，而忽略了站外管道的局部摩阻損失。 (1)確定出站油溫 不能忽略摩擦熱的影響，用迭代法計算最大輸量下的出站油溫TR TR=T0+b+(TZ-T0-b)eal （2- 9） i=β （2-10） 式中 β、m—由流態(tài)確定，水力光滑區(qū)：m=

40、0.25，β=0.0246； Q—體積流量，m3/s。 (2) 管道沿程摩阻 H總=1.01iL+△Z （2-11） 式中 ： △Z—起終點高差，m； (3) 判斷有無翻越點 經(jīng)判斷，全程無翻越點。 (4) 泵的選型及泵站數(shù)的確定 因為流量較小，沿線地勢較平坦，且從經(jīng)濟角度考慮并聯(lián)效率高，便于自動控制優(yōu)化運行，所以選用并聯(lián)方式泵。 選型并根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中的已知條件， 202019HSB泵： 串聯(lián)泵 ， 額定流量 Q=2500 m/h ， 額定效率=0.87。

41、202015HSB泵： 串聯(lián)泵 ， 額定流量Q=2500 m/h ， 額定效率=0.89。 計算管道全線摩阻確定站內(nèi)泵的個數(shù)： H總=1.01iL+△Z 式中 △Z—起終點高差，m； 確定泵站數(shù) Np= （2-12） 5.3 站址確定 以節(jié)省投資和方便管理。若管道初期的輸量較低時，所需加熱站數(shù)多，泵站數(shù)少。到后期任務(wù)輸量增大時，所需的加熱站數(shù)減少，泵站數(shù)增多。 設(shè)計時應(yīng)考慮到不同時期的不同輸量的特點，按最低輸量做熱力計算，布置加熱站，待輸量增大后該為熱泵站。 站址

42、的確定除根據(jù)工藝設(shè)計要求外，還需按照地形、地址、文化、氣象、給水、排水、供電和交通運輸?shù)葪l件，并結(jié)合施工、生產(chǎn)、環(huán)境保護，以及職工生活等方面綜合考慮，并且滿足： （1）進站油溫為30℃； （2）根據(jù)進站油溫經(jīng)過反算出的出站油溫應(yīng)低于管道允許的最高出站油溫； （3）進站壓力應(yīng)滿足泵的吸入性能； （4）出站壓力不超過管線承壓能力 最終確定站址如下表2-4： 表2-4 布站情況表 站號 1 2 3 站類型 熱泵站 熱站 末站 里程（km） 0 110 220 高程(m) 28 35 88 6．校核計算說明 6.1 熱力、水力校核

43、 由于對站址的綜合考慮，使熱站、泵站的站址均有所調(diào)整，因此必須進行熱力、水力校核。求得站址改變后的進出站溫度，進出站壓力壓力，加熱站負荷等以確保管線的安全運行。 6.2 進出站溫度校核 在不同輸量下固定進站油溫來反算出站油溫，校核所得出站油溫應(yīng)低于初餾點。 6.3 進出站壓力校核 不同輸量下，利用反算出的出站油溫，得出水力坡降，進而得出進出站壓力，進站壓力太低會使吸入不正常，太高則容易引起出口超壓，并要考慮為今后的調(diào)節(jié)留有余地。故首站，中間站一般布置在動水壓頭在30-80m的地方。 各站進站壓力只要滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過最大承壓，出站溫度低于最高出站溫度，就可以合格。

44、 6.4 壓力越站校核 當突然發(fā)生意外事故，如某中間站遇到斷電、事故或檢修時，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小，從而導(dǎo)致沿程摩阻減小，為了節(jié)約動力費用，可以進行中間站的壓力越站，以充分利用有效的能量。從縱斷面圖上判定壓力越站最困難的站，并對其的進出站壓力進行確定以滿足要求，對于壓力越站而言，其所具有的困難主要是地形起伏的影響及加熱站間距的影響。壓力越站的計算目的是計算出壓力越站時需要的最小輸量，并根據(jù)此輸量計算越站時所需壓力，并校核其是否超壓。 6.5 熱力越站校核 當輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小 6.6 動、靜水壓力校核 （1）動水壓

45、力校核 動水壓力是指油流沿管道流動過程中各點的剩余壓力，即管道縱斷面線與水力坡降線之間的垂直高度，動水壓力的變化不僅取決于地形的變化，而且與管道的水力坡降和泵站的運行情況有關(guān)，從縱斷面圖上可以看出，動水壓力滿足輸送要求。 （2）靜水壓力校核 靜水壓力是指油流停止流動后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱壓力，由縱斷面圖可知動水壓力也滿足輸送要求。 6.7 反輸運行參數(shù)的確定 當油田來油不足時，由于流量小，溫降快導(dǎo)致進站油溫過低或者由于停輸?shù)仍?，甚至出現(xiàn)凝管現(xiàn)象，需進行反輸。由于反輸是非正常工況，浪費能量，故要求反輸量越小越好。為了防止浪費，反輸量應(yīng)該越小越好，但相應(yīng)地增加了加熱爐的熱負荷，在設(shè)

46、計中，根據(jù)實際情況的最小輸量為反輸輸量。本設(shè)計取管線可能的最小輸量為反輸輸量。由具體計算可知，可以滿足反輸條件。經(jīng)過一系列的校核，選擇的站址滿足要求。 反輸泵可充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，經(jīng)校核滿足熱力、水力及壓力越站要求；末站反輸泵不宜過大，經(jīng)計算知可選用并聯(lián)泵,泵參數(shù)的選取見后計算書。 7. 站內(nèi)工藝流程的設(shè)計 輸油站的工藝流程是指油品在站內(nèi)的流動過程，實際上是由站內(nèi)管道、器件、閥門所組成的，并與其他輸油設(shè)備相連的輸油系統(tǒng)。該系統(tǒng)決定了油品在站內(nèi)可能流動的方向、輸油站的性質(zhì)和所能承擔的任務(wù)。 1）制定和規(guī)劃工藝流程要考慮以下的要求： （1）滿足輸送工藝及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求。輸油站的主要操作包

47、括：①來油與計量；②正輸；③反輸；④越站輸送，包括全越站、壓力越站、熱力越站；⑤收發(fā)清管器；⑥站內(nèi)循環(huán)或倒罐；⑦停輸再啟動。 （2）便于事故處理和維修。 （3）采用先進技術(shù)及設(shè)備，提高輸油水平。 （4）流程盡量簡單，盡可能少用閥門、管件，力求減少管道及其長度，充分發(fā)揮設(shè)備性能，節(jié)約投資，減少經(jīng)營費用。 2）輸油站工藝流程： （1）首站 接受來油、計量、站內(nèi)循環(huán)或倒罐，正輸、向來油處反輸、加熱、收發(fā)清管器等操作。 （2）中間站 正輸、反輸，越站，收發(fā)清管器。 （3）末站 接受來油，正輸、反輸，收發(fā)清管器，站內(nèi)循環(huán)，外輸，倒罐等操作。 3) 流程簡介： （1）

48、來油計量 來油—計量—閥組 （2）站內(nèi)循環(huán)及倒罐 罐—閥組—泵—加熱爐—閥組—罐 （3）正輸（首站） 上站來油—閥組—給油泵—加熱爐—主輸泵—下站 （4）反輸 下站來油—閥組—給油泵—加熱爐—主輸泵—上站 （5）壓力越站 來油—閥組—加熱爐—下站 8．主要設(shè)備的選擇 8.1 輸油泵的選擇 （1）輸油主泵 選泵原則：①滿足管線輸量要求，使泵在各輸量下均在高效區(qū)工作。②充分利用管線承壓能力，減少泵站數(shù)，降低工程造價。 故所選輸油主泵為：2020

49、19HSB泵，202015HSB泵 （2）給油泵 選泵原則：大排量、低揚程、高效率 故所選輸油主泵為：SJA68P18 (3)反輸泵：管道在以下兩種情況下需要反輸： ①輸量不足，需要正反輸交替來活動管道以防止凝管。 ②出現(xiàn)事故工況時進行反輸，如末站著火。 主要考慮資源利用問題所以選用輸油主泵充當。經(jīng)計算滿足要求。 8.2 首末站罐容的選擇 （2-13） 式中 m——年原油輸轉(zhuǎn)量，kg； V——所需罐容，m； -—儲油溫度下原油密度，kg/m； ——利用系數(shù)，立式

50、固定罐0.85，浮頂罐 0.9； T——原油儲備天數(shù)，首站3天，末站4-5天。 8.3 加熱爐的選擇 選爐原則：（1）應(yīng)滿足加熱站的熱負荷要求，爐效高； （2）為便于檢修，各站宜選用兩臺以上加熱爐。 加熱站的熱負荷由下面的公式計算： Q=Gc(TR-TZ) （2-13） 式中 Q—加熱站的熱負荷，kw； G—油品流量，m3/h； c—油品比熱，kJ/kg℃。 提供的加熱爐型號如下： 800kw,1000kw,

51、1250kw,1600kw,2000kw,2500kw,3150kw,4000kw,5000kw 8.4 閥門 根據(jù)規(guī)范及各種閥門的用途，站內(nèi)選用的閥門類型如下： （1）油罐上的閥門用手動閘閥 （2）泵入口用手動閘閥 （3）串聯(lián)泵出口用閘閥 （4）出站處設(shè)調(diào)節(jié)閥閥組 （5）為防止泵出口管線超壓，泵出口管線上設(shè)高壓泄壓閥 （6）熱泵站設(shè)低壓泄壓閥 （7）清管器收發(fā)球筒與站間管線連接用球閥 閥門規(guī)格的選用 （1）閥門的公稱直徑應(yīng)與管線的公稱直徑相同 （2）閥門的公稱壓力應(yīng)大于閥門安裝處的壓力。

52、 第三章 工藝設(shè)計計算書 1．經(jīng)濟流速確定管徑 1.1 輸量計算 選定進站油溫T=30C ，出站油溫T=60C 平均溫度 T=（60+230）=40C 溫度系數(shù) =1.825-0.001315 =1.825-0.001315860 =0.6941 20℃時的密度㎏/ 平均密度 = 860-0.6941(40-20) =846.118kg/m 質(zhì)量流量 G=20001000t/a 生產(chǎn)天數(shù)350天 最大體積流量 ==0.7817m3/s 最小體積流量Q==0.5472 m3/s 1.2 經(jīng)濟流速 《輸油管道工程設(shè)

53、計規(guī)范》規(guī)定經(jīng)濟流速范圍為1.0m/s~2.0 m/s之間， d= （3-1） 式中：d—經(jīng)濟管徑（m） Q—體積流量（kg/s） V—經(jīng)濟流速（m/s） —原油密度（kg/m） Q時： 經(jīng)濟管速為1.5m/s時，d==814.8mm 經(jīng)濟管速為2.0m/s時，d==705.6mm 初選外徑為711mm和813mm的管子。 反算經(jīng)濟流速： Q: 外徑為711mm的管子：v===2.09 m/s 外徑為813mm的管子：v===1.59 m/s Q: 外徑為711mm的管子：v===1.46 m

54、/s 外徑為813mm的管子：v===1.10 m/s 綜上：外徑為813mm的管子在Q:和 Q時經(jīng)濟流速都在1.0m/s~2.0m/s之間，故所選外徑813mm的管子。 根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》第63頁表2-4，查管道承壓，經(jīng)過線性插值得： P=5.7105 MPa. 查《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》第20頁表5.2.1,選擇無縫鋼管，鋼號Q345，=325（S>16mm時為315）。K=0.72，=1.0。 [σ]=K==234 MPa 計算最大承壓： 由 ， 式中：δ——鋼管計算壁厚，mm；

55、 P——設(shè)計內(nèi)壓力，MPa（此處為6.4MPa）； D——鋼管外徑，mm； ——材料最低屈服強度，MPa（本設(shè)計選擇的鋼材型號均為S360，其=360MPa）； K——設(shè)計系數(shù)，站外取0.72； ?——焊縫系數(shù)1.0； 得到δ=9.92mm?？紤]防腐穩(wěn)定等因素壁厚應(yīng)留0.5～1mm裕量。查《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》第485頁附錄二： 選擇API標準鋼管81310.3,則d=792.4mm。 2．熱力計算與確定熱站數(shù) 2.1 確定

56、計算用各參數(shù) 確定粘溫關(guān)系見表3-1 表 3-1 溫度() 28 30 35 40 45 50 55 60 粘度（cP） 124.5 111 83.2 69 60 53 48 42.5 由表給出的粘度和溫度作粘溫關(guān)系圖，得析蠟點41C 由最小二乘法： 　 (3-2) 其中 ， 得出兩個粘溫方程 （28C ~41C）lgμ=2.692-0.02158T (41C~60C) lgμ=2.2204-0.00986T 代入上面的公式得：lgμ=2.692-0

57、.02158T=69.0cp, 則 2.2 確定流態(tài) 計算如下： 雷諾數(shù)： Ｒe= 計算后得：Q=0.7817 m/s時，Re=15419； Q=0.5472m/s時，Re=10794。 因為所選為無縫鋼管，根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》GB50253-2003中所推薦的管壁粗糙度為e=0.06mm， 則 ε==1.5110 Re==1.389510 3000＜Re＜Re＜Re 因此，屬水力光滑區(qū)，β=0.0246，m=0.25 水利坡降：i==0.004

58、587 i=0.002458 2.3 總傳熱系數(shù)的確定 由于大直徑，高輸量下的油流溫降較小，故在本設(shè)計中采用不保溫輸送。對于無保溫層的大直徑管道，忽略其內(nèi)外徑差值，則其總傳熱系數(shù)為： k= （3-3） 其中，由于處于紊流狀態(tài), 對傳熱系數(shù)影響很小,可以忽略。 管外壁至大氣放熱系數(shù)α： α= （3-4） 公式中：土壤導(dǎo)熱系數(shù)： λ=1.45w/(mC) 管中心埋深 ： h=1.55m 瀝青防腐層一般6mm~9mm, 這里取7mm 即瀝青防腐層：厚度δ=7mm,導(dǎo)熱系數(shù)λ=0

59、.15w/mC 計算結(jié)果如下： =1.7565 k==1.623w/mC 2.4 最小輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù) 生產(chǎn)天數(shù)350天 最小質(zhì)量流量 G==462.97kg/s 最小質(zhì)量流量 Q==0.5472m/s 對應(yīng)的水利坡降為：i==2.4610 站間距由公式L=ln() （3-5） 其中當油流在管道中流動時，與管壁不可避免的存在摩擦，而卻隨著粘度的增大，其摩擦也就越嚴重。由于摩擦生熱從而會使油溫有所上升，即會引起溫升b： b= ==2.69 所以計算可得L=183.47km 熱 站 數(shù)： n==1.2 ,取N=2。

60、 平均站間距 :L==110km 反算： =()+=45.13C 迭代一次=45.05C, 故取=45.13C 則： = 35.04C = = 849.56 kg/m 則 Q==0.5449 m/s i==2.5810 泵站數(shù)： 管道最大承受壓力 5.7105Mpa時， m 查表選擇泵型號： 202019HSB泵： 串聯(lián)泵 ， 額定流量 Q=2500 m/h ， 額定效率=0.87。 202015HSB

61、泵： 串聯(lián)泵 ， 額定流量Q=2500 m/h ， 額定效率=0.89。 大泵：=246.23m 小泵： =104.54m 總共選兩臺大泵，一臺小泵， 其中一臺大泵備用。 H=2+=683.8m 沿程總摩阻： Hf=1.01iL++nh+20=633.3m n為熱站數(shù) h為站內(nèi)摩阻 泵站數(shù)： n=,其中，hc為站內(nèi)損失 n=<1,故取N=1。 即最小輸量下熱站數(shù)為2個，泵站數(shù)為1個。 2.5 判斷翻越點 根據(jù)管道縱斷面圖知：（80km,90m）可能存在翻越點 在最小輸量下也不存在翻越點。 2.6 最大輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù) 生產(chǎn)天數(shù)350天

62、 最大質(zhì)量流量 G==661.38kg/s 最質(zhì)量流量 Q==0.7817m/s 對應(yīng)的水利坡降為：i==4.5910 站間距由公式 L=ln() （3-5） 其中： b= = =7.18 所以計算可得L=299.2km 熱 站 數(shù)： n=<1 ,取N=1。 平均站間距 :L==220km 反算： =()+=49.31C 迭代一次=49.09C, 迭代第二次=49.09C。 故取=49.09C 則： =36.36C = = 848.64 kg/m 則

63、 Q==0.7793 m/s=2805.6 m/h i==4.7410 泵站數(shù)： 管道最大承受壓力 5.7105Mp時， m 查表選擇泵型號： 202019HSB泵： 串聯(lián)泵 ， 額定流量 Q=2500 m/h ， 額定效率=0.87。 202015HSB泵： 串聯(lián)泵 ， 額定流量Q=2500 m/h ， 額定效率=0.89。 大泵：=246.48m 小泵： =104.45m 總共選兩臺大泵，一臺小泵， 其中一臺大泵備用。 H=2+=597.61m 沿程總摩阻： Hf=1.01iL++nh+20=1

64、113.23m n為熱站數(shù) h為站內(nèi)摩阻 泵站數(shù)： n=,其中，hc為站內(nèi)損失 n==1.86,故取N=2。 最大輸量下，熱站數(shù)1，泵站數(shù)2。 2.7 翻越點的校核 根據(jù)管道縱斷面圖知：（80km,90m）可能存在翻越點 在最大輸量下也不存在翻越點。 3. 確定站址 表3-2 熱站數(shù) 泵站數(shù) 最小輸量 2 1 最大輸量 1 2 根據(jù)地形的實際情況，本著熱泵合一的原則，進行站址的調(diào)整：最大輸量下設(shè)1個熱泵站和1個泵站，最小輸量下1個熱泵站和1個熱站。 根據(jù)水利坡降系數(shù)畫出管道縱斷面圖，由管道縱斷面圖進行布站，可將各站平均布站，無需進行

65、調(diào)整，站址為：（0km,28m）；（110km,35m）；（220km,88m）。 3.1 熱力校核 （1）Q： 2#—首站， 令b=0, a= = =4.261, L=110Km, 由得： T=46.74℃ =35.58℃ ㏒=2.692-0.02158T=1.924 ==849.19㎏/ Q==0.5452 i==2.56 b==2.81 由得： T=45.06℃. =35.02℃ ㏒=2.692-0.02158T=1.9363 ==849.57㎏/ Q==0.5449=1961.78 i==2.58 G==462.96kg/s q=

66、 GC()=14641.7kw 滿足熱力要求，計算符合要求。 （2）Q: 末站—2#站 令b=0, a= =2.983, L=110Km, 由得： T=40.87℃ =33.62℃ ㏒=2.692-0.02158T=1.966 ==850.55㎏/ Q==0.7776 i==4.88 b==7.64 由得： T=37.91℃. =32.64℃ ㏒=2.692-0.02158T=1.988 ==851.23㎏/ Q==0.7770=2797.1 i==4.94 G==462.96kg/s q= GC()=10986.2kw 2#站—首站 令b=0, a= =8.29, L=110Km, 由得： T=41.34℃ =39.05℃ ㏒=2.692-0.02158T=1.849 ==846.78㎏/ Q==0.78105 i==4.61 b==2.594 由得： T=40.09℃. =38.64℃ ㏒=2.692-0.02158T=1