沙灣配氣站工藝畢業(yè)設(shè)計.doc

常州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）沙灣配氣站工藝畢業(yè)設(shè)計目 錄目 錄III1 緒論11.1 課題研究的意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11.2.1現(xiàn)狀：11.2.2發(fā)展趨勢22 工程說明32.1 工程任務(wù)32.1.1 課題的研究目的32.1.2 課題內(nèi)容32.1.3 方案的原理、特點與選擇依據(jù)42.2 配氣站場設(shè)計52.2.1工藝流程的確定52.2.2 配氣站址的選擇52.2.3 調(diào)壓站安全說明62.2.4 調(diào)壓站的組成及要求73工藝計算書11 3.1相關(guān)參數(shù)計算113.1.1天然氣相對密度的計算113.1.2流量計算133.2管線計算143.2.1站內(nèi)管線的計算143.2.2 越站管道的計算163.3 匯管的計算183.4角式節(jié)流閥的計算20 3.5 調(diào)壓器的計算.21 3.6 臥式分離器的計算.233.7 安全閥的計算263.8 孔板流量計的計算304結(jié)論36參 考 文 獻(xiàn)37致 謝381 緒論1.1 課題研究的意義改革開放以來，中國國歷經(jīng)80年代初期解決一次能源短缺問題的以及80年代后期解決以電力短缺為主的階段，而在本世紀(jì)，天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的地位得到快速的提升，成為了天然氣的世紀(jì)。天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)能源，在全球范圍內(nèi)得到普遍的發(fā)展它清潔方便，經(jīng)濟(jì)，用途廣泛。近年來，隨著我國城市化的加劇、人民生活水平的迅速提高，對優(yōu)質(zhì)一次性能源的需求增大，管輸天然氣在很多城市已經(jīng)取代罐裝液化氣作為城市燃?xì)?，成為城市人民生活和工業(yè)生產(chǎn)的一種主要能源。天然氣長輸管線，城市配氣系統(tǒng)應(yīng)運而生。而城市配氣系統(tǒng)又從配氣站開始，天然氣在配氣站內(nèi)經(jīng)過除塵、調(diào)壓計量、添味后，然后通過各級配氣管網(wǎng)額氣體調(diào)壓裝置保質(zhì)保量的根據(jù)用戶要求直接向用戶供氣。配氣站是必要的也是必須的。因為從輸氣干線末端來的氣的壓力是高壓。如果僅僅依靠調(diào)壓箱之類單獨的，小型的調(diào)壓裝置，并不足以降壓到用戶使用的標(biāo)準(zhǔn)。如果沒有經(jīng)過配氣站的調(diào)壓，不僅要因此增加管道的壁厚造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，還會提高沿線附近居民，建筑物的安全的潛在威脅。況且在進(jìn)入城市配氣管網(wǎng)和長輸干線一般屬于兩個單位，所以在配氣站進(jìn)行計量也是必須的 。以天然氣為城市燃?xì)獠粌H可以節(jié)約能源，還可以減輕城市污染，提高人民生活質(zhì)量，促進(jìn)工業(yè)的發(fā)展，提高產(chǎn)品質(zhì)量和社會綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。發(fā)展城市配氣，是建設(shè)現(xiàn)代化城市不可抵擋的趨勢，對加速實現(xiàn)物質(zhì)文明和精神文明的現(xiàn)代化城市具有重要意義。配氣站是城市配氣管網(wǎng)的重要一環(huán)。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1現(xiàn)狀：當(dāng)下天然氣配氣站噪聲問題仍是一個難題隨著天然氣需求量的擴(kuò)大，此問題也日益凸顯亟待解決。配氣站噪聲產(chǎn)生原因分析：噪聲按其產(chǎn)生的機(jī)理可分為三種:氣體動力噪聲；機(jī)械噪聲；電磁性噪聲。配氣站噪聲主要是天然氣在工藝設(shè)備中流動產(chǎn)生的氣體動力噪聲。天然氣流動產(chǎn)生噪聲：天然氣在調(diào)壓、計量、分配等環(huán)節(jié)中，因節(jié)流降壓或改變天然氣流動形態(tài)，造成天然氣在處理設(shè)備中形成渦流、攪動、與鋼質(zhì)管壁摩擦等，進(jìn)而產(chǎn)生氣流動力噪聲。配氣站的噪聲主來源于匯管、調(diào)壓、過濾分離等區(qū)域以及鋼制彎管部位等，尤其節(jié)流降壓的調(diào)壓設(shè)備中尤為明顯。由于配氣站噪聲主要是在工藝管道和設(shè)備構(gòu)成的剛性封閉管道空間內(nèi)產(chǎn)生，所以噪聲主要沿管壁傳播，通過空氣向四周傳播，噪聲隨距離的增加、介質(zhì)的吸收、障礙物的阻擋屏蔽等。調(diào)壓器噪聲：調(diào)壓器是配氣站主要噪聲源。天然氣通過調(diào)節(jié)閥和調(diào)壓器，相當(dāng)于通過可變孔徑的節(jié)流孔，因此天然氣壓力下降，在孔口處氣流速度急劇增大。調(diào)節(jié)閥上下游的天然氣壓差越大，孔口處的流速也越大，可能造成的噪聲也越大?？装骞?jié)流裝置噪聲：在孔板節(jié)流裝置處，由于束流效應(yīng)，同樣會產(chǎn)生噪聲，但由于孔板閥體厚度較大，噪聲情況相對不突出，但在孔板內(nèi)徑與計量管段內(nèi)徑相差過大時，也會產(chǎn)生較大噪聲。1.2.2發(fā)展趨勢對噪聲源重點輻射部位進(jìn)行局部吸聲、隔聲降噪處理：部分配氣站由于無法實施工藝改造，或工藝改造達(dá)不到效果時，可以對站場調(diào)壓器、調(diào)壓器下游直管段、匯管等噪聲輻射較強的部位，采用以隔聲降噪治理工藝為主的降噪措施，這是目前較為有效的噪聲治理措施，即使用玻璃棉等吸聲隔聲材料包裹或采用玻璃棉加隔聲罩進(jìn)行封罩，減小噪聲輻射量。配氣站綜合降噪治理：對產(chǎn)生噪聲較大的調(diào)壓器、匯管等采取加裝組合式隔聲罩降噪；對站內(nèi)設(shè)備及管道系統(tǒng)等形成的面聲源安裝敞開式吸聲隔聲棚降噪；對站外噪聲敏感點方向加裝吸聲隔聲屏阻擋噪聲傳播等綜合治理措施。若采取上述措施仍不能達(dá)標(biāo)，則建議對整個場站進(jìn)行搬遷，以避免噪聲對周邊居民造成干擾。站場設(shè)計時應(yīng)控制好流量、流速：在設(shè)計時，如果不考慮天然氣在輸送過程中的流速問題，只考慮其流量是否符合要求，就容易造成當(dāng)流量達(dá)到要求時，其流速過大，如紅巖村站，其核算流速已接近亞音速。所以，在進(jìn)行配氣站站場設(shè)計時應(yīng)將流量和流速兩個關(guān)鍵控制參數(shù)進(jìn)行綜合考慮，作為工藝設(shè)計的前期調(diào)研應(yīng)充分結(jié)合開發(fā)區(qū)、工廠等的遠(yuǎn)期用氣規(guī)劃，在站場征地、線路優(yōu)選、設(shè)備選型等方面統(tǒng)籌考慮。選擇具有消音功能的調(diào)壓器調(diào)壓設(shè)備的選型計算非常重要，在選擇調(diào)壓器的最大流量時，調(diào)壓器的最大通過能力如下：調(diào)壓器的最大流量，m3/h為單位流量，m3/h應(yīng)盡量保證工作流量為(0.30.8)。過低的工作流量(0.3 Qp)有可能造成調(diào)壓器的振動，增加噪聲。因此建議優(yōu)選噪聲低或有消聲功能的調(diào)壓設(shè)備。優(yōu)化匯氣管進(jìn)氣管路：首先，加長調(diào)壓器后端直管段，可使天然氣在因為調(diào)壓期的調(diào)節(jié)造成紊亂流態(tài)的直管段中逐步趨于平穩(wěn)，并降低氣流流速，使氣流進(jìn)入?yún)R管時的擾動減小，也就降低了匯管氣流噪聲的產(chǎn)生。其次，加大匯管進(jìn)氣管口徑，增大直管段通徑，減小二者比值，使氣流不至因發(fā)生太大突變，造成很大擾動，形成噪聲，同時也有利于氣量增加后的擴(kuò)容。另外，對于處理量大的配氣站，應(yīng)考慮多設(shè)天然氣進(jìn)入?yún)R管的通道，或設(shè)多根匯管，通過多設(shè)置進(jìn)氣通道，降低單通道的進(jìn)氣量，減少氣流流速，降低高速氣流進(jìn)入?yún)R管引起的噴流，減小渦流擾動，從而降低氣流產(chǎn)生的噪聲。2 工程說明2.1 工程任務(wù)2.1.1 課題的研究目的對城市配氣站進(jìn)行設(shè)計，通過對原始參數(shù)及地理條件的分析，確定所涉及的設(shè)備、閥、管線并選型，從而確定工藝流程，完成調(diào)壓、計量、分離雜質(zhì)、接收和發(fā)送清管球、添味等一系列工作。經(jīng)過這一設(shè)計對這一類的調(diào)壓計量站的工藝流程熟悉，對所涉及到的設(shè)備以及選擇的原則更加熟識。此外，依據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，滿足安全要求和計量精度的要求。對天然氣相關(guān)的規(guī)范更了解，且與實際相結(jié)合，有利于鞏固我們大學(xué)中所學(xué)的各科的知識。2.1.2 課題內(nèi)容2.1.2.1 設(shè)計參數(shù)表1設(shè)計原始參數(shù)表壓力（MPa）溫度（0C）流量（Nm3/d）管徑（mm）備注進(jìn)口低壓0.4261.210489絕對壓力中壓0.6267.8104159絕對壓力出口低壓0.012.8104108四個出口中壓0.156.2104159四個出口表2天然氣組分組分甲烷乙烷丙烷丁烷異丁烷戊烷異戊烷己烷氫氣氦氣氮氣二氧化碳低壓摩爾分?jǐn)?shù)（）0.86930.06230.02340.00720.00640.00250.00340.00270.00040.00040.00670.0153中壓摩爾分?jǐn)?shù)（）0.86910.06250.02330.00720.00640.00250.00340.00270.00040.00040.00660.01552.1.2.2 設(shè)計內(nèi)容根據(jù)已已知地形，完成沙灣配氣站工藝設(shè)計設(shè)計任務(wù)。設(shè)計內(nèi)容如下：（1）確定配氣站工藝流程 ； (2） 計算工藝中所涉及的管線，匯管，閥門，調(diào)壓器，孔板流量計；（3）對工藝中所涉及的管線，匯管，閥門，調(diào)壓器，孔板流量計進(jìn)行選型；（4）之后進(jìn)行施工圖設(shè)計并繪制相關(guān)圖紙；（5）最后完成設(shè)計說明書和計算書。2.1.2.3 擬解決的關(guān)鍵問題（1）工藝流程的設(shè)計與審核；（2）設(shè)備的選型；（3）管材的選擇及其校核；（4）配氣站工藝流程圖的繪制；2.1.3 方案的原理、特點與選擇依據(jù)2.1.3.1 設(shè)計原理來自干線的天然氣經(jīng)過清管球接收筒進(jìn)入站內(nèi)。首先進(jìn)入調(diào)壓流程，即經(jīng)過分離器，匯管，調(diào)壓器，溫度計和流量計等。在經(jīng)過調(diào)壓路后，天然氣進(jìn)入出口計量路，最后送至用戶。本設(shè)計中，天然氣有低壓和中壓兩個入口。低壓入口和中壓入口的天然氣都采用用兩級調(diào)壓。2.1.3.2設(shè)計依據(jù)與規(guī)范 (1)GB50016-2006 建筑設(shè)計防火規(guī)范(2)GB50028-2006 城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范(3)GB50183-2004 石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范(4)GB50251-2015 輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范(5)GB50350-2005 油氣集輸設(shè)計規(guī)范(6)GB/T50103-2001 總圖制圖標(biāo)準(zhǔn)(7)SY/T6475-2000 石油天然氣輸送鋼管尺寸及單位長度重量(8)SY/T 0003-2003 石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)(9)GB5749-2006 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) (10) SY/T6143-2004 用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計測量天然氣流量(11) CJ274-2008 城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器 (12) GB16802-1997城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器(13) GB50160-2008石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范(14) GB20173-2006石油天然氣管道輸送系統(tǒng)-管道閥門2.2 配氣站場設(shè)計2.2.1工藝流程的確定本設(shè)計有兩個進(jìn)口：根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計采用兩級調(diào)壓。從低壓進(jìn)口進(jìn)入的天然氣依次通過清管球接收裝置、分離器分離雜質(zhì)、匯管、調(diào)壓器降壓、匯管、調(diào)壓器降壓。其中通過調(diào)壓器先將0.4Mpa降到0.15 Mpa，二次調(diào)壓降至0.01Mpa，然后加臭并在各個出口進(jìn)行出口計量后輸送給用戶。而從中壓進(jìn)口進(jìn)入的天然氣依次通過清管球接收裝置、分離器分離雜質(zhì)、調(diào)壓器調(diào)壓、匯管、調(diào)壓器調(diào)壓，最終將天然氣由起初的0.6Mpa先降至0.4 Mpa，再降至0.15Mpa，最后加臭并且在各個出口進(jìn)行出口計量后輸送給用戶。在擬出以上思路后畫出場內(nèi)配氣站工藝流程圖、平面圖及立面安裝圖。圖 1配氣站工藝流程圖2.2.2 配氣站址的選擇配氣站應(yīng)盡量避開城市繁華地段及主要道路、密集的居民樓、重要建筑物及公共運動場所，距明火或散發(fā)火花的地點不得小于 30 米。調(diào)壓站與鄰近建筑物應(yīng)有一定的安全距離。一般情況下，要求：（1）當(dāng)調(diào)壓器的燃?xì)馊肟趬毫楦邏簳r，不應(yīng)小于 12 米；（2）當(dāng)調(diào)壓器的燃?xì)馊肟趬毫橹袎夯虻蛪簳r，不應(yīng)小于 6 米；（3）距離重要的公共建筑不應(yīng)小于 25 米；（4）調(diào)壓站與其他建筑物，構(gòu)筑物的水平凈距離應(yīng)符合城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范要求；（5）調(diào)壓站應(yīng)力求布置在負(fù)荷中心或接近大用戶處，可選擇在居民區(qū)的街坊內(nèi)、廣場或街頭綠化帶等地；（6）應(yīng)遵守安全防火距離規(guī)定，還應(yīng)考慮地形、地質(zhì)條件、城市主導(dǎo)風(fēng)向、面積空間及站場對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響，附近企業(yè)對站場的影響。交通要便利，水電來源充足，水處理便利，盡可能靠近城市居民點，并位于下風(fēng)口。調(diào)壓站站內(nèi)布置要求調(diào)壓站的內(nèi)部布置，要便于管理和輔助管線力求精簡。本次設(shè)計的是調(diào)壓計量站中的一種區(qū)域調(diào)壓站。調(diào)壓站應(yīng)該配有泄壓設(shè)施。調(diào)壓站應(yīng)有自然通風(fēng)和采光。室內(nèi)溫度一般不應(yīng)低于 0 攝氏度。室內(nèi)采用不發(fā)火材料地面，且應(yīng)采用防爆型電器設(shè)備。此外，應(yīng)裝有避雷裝置，配有消防設(shè)施，防止火災(zāi)的發(fā)生。調(diào)壓室與相鄰的房間應(yīng)用實體隔墻隔開，其厚度不應(yīng)小于 240mm，且應(yīng)兩面抹灰。隔墻內(nèi)不得設(shè)置煙道和通風(fēng)裝置。隔墻內(nèi)有管道通過應(yīng)采用填料密封。調(diào)壓器一般安裝在水平直管段上，調(diào)壓器前后直管段的長度不應(yīng)小于調(diào)壓器閥口公稱直徑的 10 倍。2.2.3 調(diào)壓站安全說明（1） 消防城市燃?xì)獍踩Ｕ戏譃閮蓚€方面，一方面是城市燃?xì)獍踩鹿实念A(yù)防，另外一方面是城市燃?xì)獍踩鹿拾l(fā)生之后的消除。中華人民共和國消防法明確規(guī)定消防工作要堅持“預(yù)防為主，消防結(jié)合”的方針。（2）管道防腐腐蝕的主要原因是由于鋼材表面接觸到水，氧氣，酸性物質(zhì)或堿性物質(zhì)而引起化學(xué)腐蝕。燃?xì)夤艿腊雌洳煌姆笤O(shè)方式使用不同的防腐材料。例如，室內(nèi)地上敷設(shè)主要使用防銹漆和調(diào)和漆；但是埋地管道主要使用瀝青涂料。此外加壓時，高速氣體與調(diào)壓器閥口及下游管道摩擦易產(chǎn)生雜散電流，因此應(yīng)在調(diào)壓器進(jìn)出口端配備絕緣法蘭，以防止雜散電流流入輸配管網(wǎng)，破壞管網(wǎng)中的犧牲應(yīng)急保護(hù)措施。為了防止產(chǎn)生靜電，調(diào)壓站內(nèi)的設(shè)備，管道必須可靠接地。接地要求按照接地裝置的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。（3）加熱及保溫保溫材料應(yīng)符合導(dǎo)熱系數(shù)和容重小，具有一定強度，能耐一定的溫度和潮濕，不腐蝕管道以及方便施工價格便宜。在嚴(yán)寒的冬季，敷設(shè)與土壤冰凍線以上的燃?xì)夤艿罍囟冗^低會使燃?xì)庵械乃魵?，萘等雜質(zhì)凍結(jié)或凝結(jié)，造成管徑減小甚至堵塞，因此應(yīng)在調(diào)壓站采取保溫及加熱措施。（4）管道及球罐的設(shè)計要求調(diào)壓站所建儲罐應(yīng)根據(jù)輸配系統(tǒng)所需儲氣總?cè)萘亢蜌怏w混配要求 確定；調(diào)壓站的儲氣方式及儲罐型式應(yīng)根據(jù)天然氣進(jìn)站壓力、供氣規(guī)模、輸配管網(wǎng)壓力和各種儲罐及其相關(guān)設(shè)備等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定；確定儲罐單體或單組容積時，應(yīng)考慮儲罐檢修期間供氣系統(tǒng)的調(diào)度平衡；儲罐區(qū)周圍宜設(shè)有圍柵和罐區(qū)排水設(shè)施。（5）儀表，設(shè)備設(shè)置的要求天然氣進(jìn)出站時都需經(jīng)過計量，因此在進(jìn)出站管道上應(yīng)設(shè)置天然氣流量的指示及累計儀表，壓力的指示及自動記錄儀表。此外，站內(nèi)應(yīng)設(shè)調(diào)壓裝置。在調(diào)壓裝置的前要有壓力的指示和自動記錄的儀表，調(diào)壓裝置后要有壓力和溫度的指示及自動記錄的儀表。天然氣在經(jīng)過調(diào)壓裝置前，必須通過分離器，除去天然氣中所含的水分 。站內(nèi)管道上應(yīng)設(shè)有安全放散裝置，放散管應(yīng)引到站外，排入大氣或進(jìn)行再回收處理。放散管管口高度應(yīng)該高出儲配站建筑物 2 m 以上。站內(nèi)的儀表，管道以及設(shè)備的水平間距和標(biāo)高都應(yīng)該便于觀察，操作和維修。2.2.4 調(diào)壓站的組成及要求（1）閥門閥門是天然氣管道輸送中不可缺少的控制設(shè)備，是用于控制管道的流通系統(tǒng)或壓力系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)的流動。閥門種類繁多，但按其常用的功能即，切斷或?qū)ń橘|(zhì)，控制流量改變介質(zhì)流向，防止介質(zhì)回流，控制壓力或泄放壓力，可以進(jìn)行分類。調(diào)節(jié)閥類的作用是用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量，壓力的參數(shù)。調(diào)節(jié)閥，節(jié)流閥和減壓閥就是常見的調(diào)節(jié)類閥門。止回閥類的作用是防止管路中出現(xiàn)介質(zhì)倒流。常用的止回閥類有止回閥。切斷閥類是用來接通和截斷管路內(nèi)的介質(zhì)，如閘閥，球閥，截止閥，蝶閥等。安全閥類的作用是防止裝置中的介質(zhì)壓力超過規(guī)定值，對管路和設(shè)備提供超壓安全保護(hù)。 球閥工作原理：具有旋轉(zhuǎn) 90 度的動作，旋塞體為球體，有圓形瞳孔或通道通過其軸線，只需旋轉(zhuǎn) 90 度就能關(guān)閉嚴(yán)密。主要特點：球閥本身結(jié)構(gòu)緊湊，密封可靠，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。密封面與球面常在閉合狀態(tài)，不易被介質(zhì)腐蝕，又易于操作和維修。所以適用于天然氣，水，溶劑和酸這些工作介質(zhì)。安裝要點：準(zhǔn)備與管道連接前，必須沖洗和清除干凈管道中的雜質(zhì)；不應(yīng)將球閥的執(zhí)行結(jié)構(gòu)部分作為起重的吊裝點；應(yīng)安裝在管道的水平方向或垂直方向；安裝點附近的管段不可有低垂或者承受外力的現(xiàn)象。適用范圍：不宜用于直徑太大的管道，一般用于需要快速啟閉或要求阻力小的場合。 閘閥工作原理：啟閉件閘板在與流體方向垂直的方向上沿閥座的密封面作升降運動，可接通或截斷流體的通路，起到全開或全關(guān)的作用，不能用于調(diào)節(jié)和節(jié)流。 主要特點：介質(zhì)流動方向不受限制。安裝要點：安裝的位置，高度，進(jìn)出口方向必須符合設(shè)計要求；安裝在保溫管道上的各類手動閥門，手柄均不得向下；位置根據(jù)主管破裂時管道破裂盡量減少泄漏量的原則確定；對于工作壓力大于1.0MPa 及在主干管上起到切斷作用的閥門，安裝前進(jìn)行強度和嚴(yán)密性能試驗。強度試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.5倍，持續(xù)時間不少于5分鐘，閥門殼體，填料應(yīng)無滲漏為合格。嚴(yán)密性試驗時，試驗壓力為公稱壓力的1.1 倍，持續(xù)時間符合 GB50243，閘板密封面無滲漏為合格。適用范圍：介質(zhì)會在閘板背面產(chǎn)生渦流，易引起閘板的沖蝕和振動，一般不用于節(jié)流；與截止閥相比，流動阻力小，啟閉力小，密封可靠，在開關(guān)情況下首選閘閥。 節(jié)流閥工作原理：節(jié)流閥通過改變節(jié)流截面或節(jié)流長度以控制流體流量。主要特點：構(gòu)造較簡單，便于制造和維修，成本低；調(diào)節(jié)精度不高；密封面上容易受到?jīng)_蝕，不能作為切斷介質(zhì)用；密封性較差。安裝要點：節(jié)流閥經(jīng)常需要操作，因此應(yīng)安裝在易于方便操作的位置上；安裝時需要注意介質(zhì)方向與閥體所標(biāo)箭頭方向保持一致。為了減輕節(jié)流口的堵塞，需精密過濾并定期更換油液，適當(dāng)減小節(jié)流口前后的壓差或選用抗氧化且穩(wěn)定性好的油液來減少節(jié)流口的粗糙度。適用范圍：節(jié)流閥特別適用于節(jié)流，通過改變通道截面積調(diào)節(jié)流量和壓力。由于調(diào)壓站氣體的進(jìn)站壓力與出站壓力有較大的差別，所以在調(diào)壓站的越站管線上必須設(shè)計一個節(jié)流閥，來滿足用戶的需要以及防止爆管。角式節(jié)流閥主要有針形節(jié)流閥籠式節(jié)流閥。其中針形節(jié)流閥的閥芯呈錐狀，易產(chǎn)生內(nèi)漏。籠式節(jié)流閥由于氣體不直接沖刷密封面，耐磨而且密封性能好。此外，它調(diào)節(jié)穩(wěn)定，振動和噪音小，但投資高，不常用于安裝在越線管道上。所以，本設(shè)計選用針形閥安裝在越站管線上。為了滿足較大調(diào)節(jié)范圍的需要,一般要求節(jié)流閥的開度處于半開狀態(tài)。因此，根據(jù)公式計算出的流通直徑需要乘以2，然后按照壓力等級從樣本手冊上選取合適規(guī)格的節(jié)流閥。本設(shè)計分別在中壓和低壓的越站管線上安裝一個節(jié)流閥。 安全閥工作原理：在容器和管路上，當(dāng)介質(zhì)的壓力超過安全閥的設(shè)定值時，安全閥會打開，自動排除介質(zhì)的過剩壓力。主要特點：安全閥的啟閉件受外力作用常處于閉合狀態(tài)。安裝要點：安全閥出廠前應(yīng)逐臺調(diào)整其開啟壓力到用戶要求的整定值；使用者在將安全閥安裝到被保護(hù)的設(shè)備上時必須在安裝現(xiàn)場重新調(diào)整。適用范圍：安全閥按照結(jié)構(gòu)不同可以分為全啟式和微起式。微啟式安全閥泄放量小，效率低，一般用于液體介質(zhì)。全啟式安全閥泄放量大，回座性能好，氣體和液體都適用。封閉式安全閥用于易燃，易爆或者有毒介質(zhì)的生產(chǎn)裝置上。不封閉式安全閥用于用于蒸汽或者惰性介質(zhì)的生產(chǎn)裝置上。彈簧式安全閥體積小，靈敏度高而且安裝位置不受限制。先導(dǎo)式氣體安全閥適用于天然氣，城市燃?xì)庀到y(tǒng)及石油化工等企業(yè)，用于防止氣體超壓保護(hù)工藝設(shè)備等場合；還適用于工藝管道氣體需要過量溢流的場合。安全閥是壓力管道，容器和壓力設(shè)備上重要的安全附件。本設(shè)計共用 5 組安全閥。其中 2 組安裝在管道上，2 組安裝在分離器上還有 1 組安裝在球罐上。選型時 ，由操作溫度和操作壓力，根據(jù)公式轉(zhuǎn)化成安全閥的使用溫度范圍和公稱壓力。然后，根據(jù)計算出的安全閥的定值確定彈簧的范圍。由介質(zhì)確定安全閥的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)形式，最后根據(jù)安全閥的泄放量來計算出安全閥的喉徑。天然氣生產(chǎn)裝置應(yīng)該選用彈簧封閉全啟式安全閥或者先導(dǎo)式安全閥。本設(shè)計選用密閉全啟式安全閥。 止回閥工作原理：依靠介質(zhì)本身流動而自動開閉閥瓣的，通常這種閥門是自動工作的。在一個方向流動的流體壓力作用下，閥瓣打開流體反方向流動時，由流體壓力和閥瓣的自重合閥瓣作用于閥座，從而切斷流動。主要特點：只允許一個方向的流動。安裝要點：大型的止回閥應(yīng)獨立支撐；安裝時，介質(zhì)的流動方向應(yīng)與止回閥上箭頭的方向一致；升降式垂直瓣止回閥應(yīng)安裝在垂直管道上；升降式水平瓣止回閥應(yīng)安裝在水平管道上。適用范圍：蝶式雙瓣止回閥適用于高層建筑給水管網(wǎng)，有一定化學(xué)腐蝕性介質(zhì)或安裝空間有限制的管網(wǎng)，還算適用于污水管網(wǎng)。升降式靜音止回閥適用于給排水工程質(zhì)量高的管網(wǎng)和壓力要求相對高的管網(wǎng)，而且可安裝在泵的出口處，是經(jīng)濟(jì)實用的防水擊止回閥。升降式消聲止回閥適用于給排水系統(tǒng)，可作為吸水底閥使用，但不適用于污水管線。臥式止回閥適用于潛水，排水，排污，特別適用于污水和污泥系統(tǒng)。 調(diào)壓閥工作原理：高壓介質(zhì)通過一個小孔進(jìn)入相對較大的腔里，孔前后的流量發(fā)生變化，根據(jù)伯努利方程可得出小孔前后產(chǎn)生壓差。主要特點：通過調(diào)節(jié)，將進(jìn)口壓力減至某一需要的出口壓力，并且依靠介質(zhì)本身能量保持出口壓力的穩(wěn)定。它是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件。安裝要點：減壓閥可垂直或水平安裝，安裝時應(yīng)注意減壓閥進(jìn)出的方向；閥前應(yīng)設(shè)計和安裝過濾器；安裝減壓閥前必須對管路系統(tǒng)進(jìn)行沖洗清理；減壓閥前應(yīng)設(shè)截止閥，一般安裝在過濾器前，便于維修；減壓閥前后如設(shè)置壓力表，壓力表與減壓閥進(jìn)口或出口保持5DN 以上；減壓閥出口端宜設(shè)置軟接頭，便于安裝維修，減壓閥內(nèi)部為精密組件，運輸，存放和安裝時應(yīng)遠(yuǎn)離熾熱環(huán)境（如電氣焊），防止內(nèi)部的橡膠過早老化。 適用范圍：調(diào)壓器通常安裝在氣源廠，儲配站，輸配管網(wǎng)和用戶處。直接作用式調(diào)壓器只依靠敏感元件所感受出的壓力變化移動調(diào)節(jié)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，精確度低。而間接作用式調(diào)壓器的敏感元件和傳動裝置是分開的，精度高。燃?xì)鈨ε湔?，區(qū)域調(diào)壓站和大型用戶專用調(diào)壓站基本上都用間接作用式調(diào)壓器。 閥門的選擇步驟和依據(jù)主要根據(jù)所選閥門的用途，閥門的使用條件和操縱控制方式，工作介質(zhì)的性質(zhì)，對閥門流體特性的要求，安裝尺寸和外形尺寸的要求，對閥門的可靠性和使用壽命的附加要求等來選擇閥門。一般選取閥門要根據(jù)上面的幾點依據(jù)進(jìn)行以下的步驟：確定閥門在設(shè)備和裝置中的用途；確定與閥門連接管道的公稱通徑和連接方式；確定操作閥門的方式；根據(jù)管道輸送的介質(zhì)，工作壓力和工作溫度確定所選閥門的課題和內(nèi)件的材料；選擇閥門的使用形式；確定閥門的類型；確定閥門的相關(guān)參數(shù)；確定所選閥門的幾何參數(shù)；利用現(xiàn)有的資料，選擇適當(dāng)?shù)拈y門。（2）管線管材的選定主要是依據(jù)計算出的管徑，壁厚和管道材質(zhì)。燃?xì)夤艿朗軌毫壷埔?guī)定，一般壓力大于 0.4MPa 的燃?xì)夤艿酪瞬捎娩摴?，因為鋼管的?yōu)越性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他材質(zhì)的管材。選擇管材的原則有經(jīng)濟(jì)性和安全性，即在滿足安全要求的基礎(chǔ)上將投資降到最低。首先選擇管道的材料，本設(shè)計中采用 20 號鋼，屈服強度為 245Mpa。然后，假設(shè)經(jīng)濟(jì)流量，有公式得到管道內(nèi)徑，再根據(jù)管道內(nèi)徑進(jìn)行初選管道規(guī)格。最后，對所選的管道進(jìn)行壁厚校核。（3）分離器選擇分離器除塵裝置時要考慮天然氣中攜帶的雜質(zhì)，輸送壓力和流量的穩(wěn)定性。臥式分離器是根據(jù)公式計算出的直徑來選擇的。重力分離器氣量和壓力的波動對其分離效率影響不大，但凈化程度不高。旋風(fēng)分離器體積小，處理量大，分離效率高，適合于流量，壓力波動不大和含液量不高的場合。過濾分離器分離效率高，效果好，但須定期放空清理。國外在輸氣干線的終點和中間分輸?shù)恼{(diào)壓計量站常用過濾分離器。所以本設(shè)計采用臥式分離器。（4）孔板流量計燃?xì)廨斉渲校嬃渴且粋€很重要的環(huán)節(jié)。燃?xì)庥嬃恐饕橇髁坑嬃?，包括產(chǎn)量、供量、銷量以及購量的計量，一般多以體積計量。天然氣流量計量有以下特點：流動狀態(tài)直接影響流量測量的精度；天然氣的組分是變化的；目前天然氣流量測量應(yīng)用最多的是標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計，天然氣流過流量計產(chǎn)生壓力損失，力求減少流量計的壓力損失或?qū)崿F(xiàn)非接觸式流量測量是發(fā)展方向；由于天然氣可壓縮，規(guī)定流量的狀態(tài)；天然氣是易燃易爆氣體，必須采用防爆式。根據(jù)所給的原始參數(shù)以及盡可能減少調(diào)壓站體積，本設(shè)計初定低壓采用渦輪流量計，中壓采用孔板流量計?？装辶髁坑嬛饕蓸?biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置、導(dǎo)壓管、差壓計、壓力計和溫度計等組成。取壓裝置包括角取壓和法蘭取壓兩種?？装辶髁坑嫷脑硎钱?dāng)流體通過節(jié)流元件時，在節(jié)流元件前后產(chǎn)生壓力差，壓力差的大小與通過節(jié)流元件流體的流量成某一函數(shù)關(guān)系，通過測量壓力差以及壓力、溫度就可以計算出所需的流量.根據(jù)所在管線與公式求出的孔的直徑來選擇孔板流量計。本設(shè)及中有兩組參數(shù)不同的流量計，按照氣體壓力分為中壓的第 1 組流量計和低壓的第 2 組流量計。第 1 組流量計有4個，第 2 組流量計有4個。（5）匯管設(shè)計匯管應(yīng)該考慮最大流量，現(xiàn)場位置，流量未來的發(fā)展，可建設(shè)性，操作和維修，減小振動，減少噪聲，液體和殘液的收集，政府法規(guī)，公司政策和環(huán)境影響。選擇匯管，首先要比較出口面積和入口面積，而且選擇面積較大一方的管道內(nèi)徑代入公式求得匯管的內(nèi)徑。或者直接取進(jìn)出口中最大管徑的 2 到 3 倍，得到匯管的內(nèi)徑。然后，初選匯管的規(guī)格，再進(jìn)行壁厚校核。最后，根據(jù)公式確定封頭的壁厚。選好匯管的尺寸后需要確定匯管的入口并確定匯管在地上還是地下。當(dāng)入口是連接在匯管一端而不是側(cè)面時，應(yīng)該充分考慮降低干擾和噪聲。本設(shè)計選擇建造地上管線，可以減少成本。（6）絕緣法蘭絕緣法蘭是對同時具有埋地鋼質(zhì)管道要求的密封性能和電化腐蝕防護(hù)工程所要求的電絕緣性能的管道法蘭接頭的統(tǒng)稱。它包括一對鋼質(zhì)法蘭、兩法蘭間的絕緣密封件、法蘭緊固件和緊固件絕緣零件以及與兩片法蘭已分別相焊的一對鋼質(zhì)短管。工作原理：利用絕緣法蘭中的絕緣墊片及高強度絕緣套墊的電絕緣性能進(jìn)行絕緣法蘭兩邊的電絕緣進(jìn)行工作適用范圍：絕緣法蘭主要應(yīng)用于燃?xì)廨斉涔芫€和燃?xì)庹{(diào)壓、計量、存儲等設(shè)備之間，其主要作用是將燃?xì)廨斉涔芫€的各段間、設(shè)備與管線間相互絕緣隔離，保護(hù)其不受化學(xué)腐蝕，延長管線和設(shè)備使用壽命。產(chǎn)品符合 SY/T0516-1997。（7）清管設(shè)備主要組成：清管器收發(fā)筒和盲板；清管器收發(fā)筒隔斷閥；清管器 收發(fā)筒旁通平衡閥和平衡管線；連接在裝置上的導(dǎo)向彎頭；線路主閥；支座和錨固墩。主要作用：提高管道效率；測量和檢查管道的凹凸變形；檢查管道內(nèi)部的損傷和腐蝕情況；清除嚴(yán)密性試驗后的積液和雜質(zhì)。收發(fā)筒的直徑應(yīng)比公稱管徑大1到2級。發(fā)送筒的長度一般不應(yīng)小于筒徑3到4倍，而接收筒的長度一般不應(yīng)小于筒徑的4到6倍。排污管應(yīng)接在接收筒的底部。放空管應(yīng)安裝在接收筒的頂部。兩種管道的接口都應(yīng)焊裝檔條阻止大塊物體進(jìn)入，造成阻塞。收發(fā)筒的開口端是一個牙嵌式或擋圈式快速開關(guān)盲板。收送裝置的主要三通后與接收筒大小頭前的直管段上應(yīng)設(shè)置通過指標(biāo)器。收發(fā)筒上必須安裝壓力表，面向盲板開關(guān)操作者。（8）添臭裝置天然氣本身無色無味，易燃易爆，在輸送和使用過程中一旦泄露很難發(fā)現(xiàn)。因此，在天然氣中加入臭味劑。國內(nèi)外城鎮(zhèn)燃?xì)馄毡椴捎眉铀臍溧绶?。天然氣中意義四氫噻吩為加臭劑的用量不低于每立方米 20 毫克。添味的形式有兩種：滴入式和吸收式。滴入式是將液體加臭劑以液滴或細(xì)液流的狀態(tài)放入燃?xì)夤艿乐?，在管道中蒸發(fā)后與燃?xì)饬骰旌稀Ｎ帐绞鞘共糠秩細(xì)膺M(jìn)入燃?xì)夤艿?。本設(shè)計采用吸入式的添臭裝置。（9）壓力測量儀表壓力表可以指示、記錄壓力值，并可附加報警或控制裝置。選表 主要依據(jù)工藝流程對測量量程和準(zhǔn)確度的要求，被測介質(zhì)的性質(zhì)，現(xiàn)場的環(huán)境，便于工作人員的觀測等。在變化緩慢的情況下，規(guī)定被測壓力的最大值選用壓力表滿刻度的三分之二。在波動壓力的情況下，規(guī)定被測壓力的最大值選用壓力表滿刻度的二分之一。壓力開關(guān)應(yīng)根據(jù)火災(zāi)，爆炸危險場所的劃分和使用要求來選擇。本設(shè)計中的壓力表安裝在管線的出口，調(diào)壓器的前后等處。本設(shè)計選用 Y 型就地指示壓力表。（10）溫度測量儀表一般的溫度測量儀表都有檢測和顯示兩個部分。較復(fù)雜的儀表分 成兩個獨立的部分，中間用導(dǎo)線聯(lián)接，如熱電偶或熱電阻是檢測部分，而與之相配的指示和記錄儀表是顯示部分。按測量方式，溫度測量儀表可分為接觸式和非接觸式兩大類。測量時，其檢測部分直接與被測介質(zhì)相接觸的為接觸式溫度測量儀表；非接觸溫度測量儀表在測量時，溫度測量儀表的檢測部分不必與被測介質(zhì)直接接觸，因此可測運動物體的溫度。 雙金屬溫度計的測量范圍大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊簡單，示值清晰而且有一定的抗震性。它適用于對普通不銹鋼無腐蝕作用的氣體，蒸汽和液體的測量。本設(shè)計中選用 WSS402 F）測量范圍是-40 到 80，分格值為2的雙金屬溫度計，外殼公稱直徑為100mm。3工藝計算書3.1相關(guān)參數(shù)計算3.1.1天然氣相對密度的計算表3.1天然氣組分，摩爾質(zhì)量，求和因子一覽表組分甲烷乙烷丙烷丁烷異丁烷戊烷異戊烷己烷氫氣氦氣氮氣二氧化碳低壓摩爾分?jǐn)?shù)（）0.86930.06230.02340.00720.00640.00250.00340.00270.00040.00040.00670.0153中壓摩爾分?jǐn)?shù)（）0.86910.06250.02330.00720.00640.00250.00340.00270.00040.00040.00660.0155摩爾質(zhì)量（kg/mol）16.03430.07044.09758.12358.12372.15072.15086.1772.01594.002628.013544.010求和因子0.04360.08940.12880.17830.17030.23450.21680.2846-0.00510.00000.01730.0728天然氣相對密度可按照下列公式計算： (3.1)式中：天然氣的真實相對密度； 天然氣的理想相對密度； 干空氣在標(biāo)況下的壓縮因子，0.99963 天然氣在標(biāo)況下的壓縮因子。 (3.2) (3.3) 式中：天然氣j組分的摩爾因數(shù)，如表3.1所示； 天然氣j組分的摩爾質(zhì)量，如表3.1所示； 干空氣的摩爾質(zhì)量，28.9626kg/kmol； 天然氣組分的總數(shù)； 天然氣j組分的求和因子。（1）中壓進(jìn)口管線： 由公式（3.2）可求得： =0.6566 由公式（3.3）可求得：=0.9973 由公式（3.1）可求得=0.658（2）低壓進(jìn)口管線： 由公式（3.2）可求得 =0.6664 由公式（3.3）可求得=0.9973 由公式（3.1）可求得=0.668（3）經(jīng)匯管混合后管線： 由公式（3.2）可求得 =0.6615 由公式（3.3）可求得=0.9973 由公式（3.1）可求得=0.6603.1.2流量計算 由氣體狀態(tài)方程 可得 : (3.4) (3.5) 前蘇聯(lián)氣體研究對于干燥天然氣壓縮因子的計算公式： (3.6) 標(biāo)況下，Z=0.9973 調(diào)壓前中壓進(jìn)氣管路：=0.6MPa, =0.9905 調(diào)壓后中壓進(jìn)氣管路：=0.4MPa, =0.994 低壓進(jìn)氣管路：=0.4MPa, =0.994 低壓出口管路：P4=0.01MPa，Z4=0.99991 中壓出口管路：P5=0.15MPa，Z5=0.9905(1)調(diào)壓前中壓進(jìn)氣管路： Q=7.8104m3/d , Z=0.9973, T=299.15k, Z1=0.9905, T=299.15K, P=P=0.6MPa,P=0.101325MPa.由公式（3.5）可得: Q1=1.32104 m3/d 同理可得：Q2=1.98104 m3/d ，Q3=0.3104 m3/d Q4=28104 m3/d ，Q5=4.2104 m3/d(2)匯管間的管路： Pg1=P5=0.15MPa , Zg1=Z5=0.9905 由公式（3.5）可得: Qg1=4.2104 m3/d。 Q混= Q5+ Qg1=8.33104 m3/d。 Q混= Q2+ Q3=2.28104 m3/d。3.2管線計算3.2.1站內(nèi)管線的計算 站內(nèi)經(jīng)濟(jì)流速為10-20m/s， 由公式: (3.7) 得到: (3.8)式中：V-氣體流速，m/s； -氣體流量，m3/d； T-氣體的溫度，K; P-氣體的壓力，MPa; Z-氣體的壓縮系數(shù)； d-管線的內(nèi)徑，mm。管道壁厚的公式： (3.9)式中：-鋼管的計算壁厚，mm； P-設(shè)計壓力，MPa。當(dāng)工作壓力p01.8MPa時，P=P0+0.18； D-鋼管外徑，mm； -屈服強度，本設(shè)計選用20鋼，=245MPa； -焊縫系數(shù)，取1.0； F-強度設(shè)計系數(shù)，本設(shè)計地區(qū)為四類地區(qū)，F(xiàn)=0.4； t-溫度折算系數(shù)，當(dāng)t120C時，t=1； C-腐蝕余量，本設(shè)計中C=1mm。（1）1號管道： Q2=1.98104m3/d ，T=299.15K ，Z2=0.994，P2=0.4MPa ,取經(jīng)濟(jì)流速V=15m/s。將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.8） d=70.7mm 次高壓輸氣管道DN80的最小壁厚為4mm，故初選894.5規(guī)格的無縫鋼管。由公式（3.7）可得： V=9.5m/s 符合要求。 又因為D/149,不發(fā)生失穩(wěn)，符合要求。 壁厚校核：P=0.4+0.18=0.58MPa，D=89mm，s=245MPa,F=0.4，t=1，C=1mm。將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.9） =1.2mm4.5mm 符合要求。（2）2號管道： Q2=2.28104m3/d ，T=299.15K ，Z2=0.994 ，P2=0.4MPa ,取經(jīng)濟(jì)流速V=15ms。將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.8） d=75.9mm 次高壓輸氣管道DN80的最小壁厚為4mm，故初選894.5規(guī)格的無縫鋼管。 由公式（3.7）可得： V=10.9m/s 符合要求。 又因為D/149,不發(fā)生失穩(wěn)，符合要求。 壁厚校核：P=0.4+0.18=0.58MPa ，D=89mm，s=245MPa,F=0.4，t=1，C=1mm。 將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.9） =1.3mm4.5mm 符合要求。（3）3號管道： Q2=1.98104m3/d ，T=299.15K ，Z混=Z5=0.9905，P混=0.15MPa ,取經(jīng)濟(jì)流速 V=15m/s。 將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.8） d=115.3mm 次高壓輸氣管道DN100-200的最小壁厚為4mm，故初選1084規(guī)格的無縫鋼管。 由公式（3.7）可得： V=9.38m/s 符合要求。 又因為D/149,不發(fā)生失穩(wěn)，符合要求。 壁厚校核：P=0.15+0.18=0.33MPa ，D=299mm ，s=245MPa ,F=0.4，t=1，C=1mm。 將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.9） =1.23mm6mm 符合要求。（4）4號管道： Q2=4.13104m3/d ，T=299.15K ，Zg1=Z5=0.9905 ，Pg1=0.15MPa ,取經(jīng)濟(jì)流速V=15m/s。 將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.8） d=166.5mm 次高壓輸氣管道DN100-200的最小壁厚為4mm，故初選1594規(guī)格的無縫鋼管。 由公式（3.7）可得： V=16.4m/s 符合要求。 又因為D/149,不發(fā)生失穩(wěn)，符合要求。 壁厚校核：P=0.15+0.18=0.33MPa ，D=159mm ，s=245MPa ,F=0.4 ，t=1 ，C=1mm。 將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.9） =1.12mm5mm 符合要求。（5）5號管道 由公式： 可得： (3.10) (3.11) 式中：d-鋼管內(nèi)徑，m。 Q4=4.2104=1.05m3/s ，取經(jīng)濟(jì)流速V=15m/s。 由公式（3.10）可得： d=299mm 次高壓輸氣管道DN200-300的最小壁厚為8mm，故初選3258規(guī)格的無縫鋼管。 由公式（3.11）可得： V=12.67m/s 符合要求。 又因為D/149,不發(fā)生失穩(wěn)，符合要求。 壁厚校核：P=0.01+0.18=0.19MPa ，D=325mm ，s=245MPa ,F=0.4，t=1，C=1mm。 將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.9） =1.3mm8mm 符合要求。3.2.2 越站管道的計算（1）6號管道 Q=8.33104m3/d ，T=299.15K ，Z=Z5=0.9905 ，P=0.15MPa ,取經(jīng)濟(jì)流速V=15m/s。 將上述數(shù)據(jù)代入公式（3.8） d=236.47mm 次高壓輸氣管道DN200-300的最小壁厚為6mm，故初選2736規(guī)格的無縫鋼管。 由公式（3.7）可得： V=11.26m/s 符合要求。 又因為D/149,不發(fā)生失穩(wěn)，符合要求。 壁厚校核：P=0.35+0.18=0.53MPa ，D=273mm ，s=245MPa , F=0.4 ，t=1 ，C=1