油管道工藝設(shè)計16頁

1、目 錄1 總 則11.1 設(shè)計依據(jù)及原則11.1.1 設(shè)計依據(jù)11.1.2 設(shè)計原則12 工程概況23 工藝計算33.1 輸量換算33.2 管徑規(guī)格選擇33.2.1 選擇管徑和壁厚33.2.2管道外徑43.3 熱力計算43.3.1 計算K值43.3.2 計算熱站間距53.4加熱站的布置計算73.4.1加熱站數(shù)的確定73.4.2 計算出站溫度與熱負荷73.4.3加熱爐的選型83.5 水力計算83.5.1 計算輸油平均溫度下的原油運動粘度83.5.2 判斷流態(tài)93.5.3 計算摩阻93.6 泵站布置計算103.6.1泵站數(shù)的確定103.6.2 泵及原動機的選型103.6.3 泵站布置114 管道參

2、數(shù)校核124.1 計算可能出現(xiàn)的翻越點124.2 動水壓力校核124.3 靜水壓力校核135 最小輸量146 設(shè)計結(jié)果15參考文獻16重慶科技學(xué)院某熱油管道工藝設(shè)計 11 總 則1.1 設(shè)計依據(jù)及原則1.1.1 設(shè)計依據(jù)（1）國家的相關(guān)標(biāo)準、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準、規(guī)范；（2）相似管道的設(shè)計經(jīng)驗；（3）設(shè)計任務(wù)書。1.1.2 設(shè)計原則（1）嚴格執(zhí)行現(xiàn)行國家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準、規(guī)范。（2） 采用先進、實用、可靠的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，建立新的管理體制，保證工程項目的高水平、高效益，確保管道安全可靠，長期平穩(wěn)運行。（3）節(jié)約用地，不占或少占良田，合理布站，站線結(jié)合。站場的布置要與油區(qū)內(nèi)各區(qū)塊發(fā)展緊

3、密結(jié)合。（4） 在保證管線通信可靠的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低工程投資。提高自控水平，實現(xiàn)主要安全性保護設(shè)施遠程操作。（5）以經(jīng)濟效益為中心，充分合理利用資金，減少風(fēng)險投資，力爭節(jié)約基建投資，提高經(jīng)濟效益。2 工程概況某油田計劃鋪設(shè)一條439公里、年輸量為180萬噸的熱油管道，管線經(jīng)過區(qū)域地勢起伏較大（里程和高程見表）。設(shè)計要求：1）采用的輸送方式；2）管道規(guī)格；3）加熱爐類型及功率；4） 泵機組的型號，包括泵運行的方式、原動機的種類和型號；5）泵站、熱站位置；6）校核動靜水壓；7）計算最小輸量地溫資料：月份123456789101112地溫3456789119864高程數(shù)據(jù)如下：里

4、程（km ）0.040.080.0130.0180.0220高程（m ）220280220200215235最大運行壓力7.0MPa，末站剩余壓頭80m，局部摩阻為沿程摩阻的1.2%計，20相對密度0.858，50粘度7.34mPa.s。粘溫指數(shù)0.039。進站溫度控制在38。土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.0W/（m），埋地深度1.8m。最高輸送溫度60，最低輸送溫度34。 3 工藝計算3.1 輸量換算 （3-1）式中Q體積流量，m3/s或m3/h；G年輸量，kg；油品在20時的相對密度，kg/ m3當(dāng)年輸量為180萬噸時： m3/s3.2 管徑規(guī)格選擇3.2.1 選擇管徑和壁厚根據(jù)設(shè)計要求，取經(jīng)濟流速為v

5、=1.8m/s,則1 （3-2）式中 D管道直徑，m；體積流量，m3/s；v經(jīng)濟流速，m3/s。由公式（3-2）得： （3-3）P-管線設(shè)計的工作壓力，MpaD-管線內(nèi)徑，mm-焊縫系數(shù)：無縫鋼管=1 直縫管和螺旋焊縫鋼管=1螺旋埋弧焊鋼管=0.9-剛性屈服極限，Mpa(查表4-1)2 F-設(shè)計系數(shù)（查表2）2表1屈服極限取值表鋼管材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼A3F低合金鋼16MnAPIS-SL1020X52X60X65X70，Mpa205245235353358413448482表2設(shè)計系數(shù)取值表工作環(huán)境管線野外地區(qū)居住區(qū)，油氣田站內(nèi)部、穿跨越鐵路公路小河渠（常年枯水面寬20m）輸油管線0.720.

6、60輸氣管線0.600.50C-腐蝕余量，根據(jù)所輸介質(zhì)腐蝕性大小取值，當(dāng)所輸油、氣中不含腐蝕性物質(zhì)時C=0,當(dāng)所輸油、氣中含腐蝕性物質(zhì)時C=0.51.0mm 3.2.2管道外徑 (3-4)d-管道內(nèi)徑，mm；-管道壁厚，mm。根據(jù)資料，選擇公稱直徑為250，外徑為273mm，壁厚為6mm。3.3 熱力計算3.3.1 計算K值傳熱系數(shù)3 （3-6） 總傳熱系數(shù) （3-7）d-管內(nèi)徑，m；-第i層的外徑，m；-第i層的內(nèi)徑，m；-最外層的管外徑，m；D-管徑，m。若，D取外徑；若，D取算數(shù)平均值；若，D取內(nèi)徑油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，在紊流情況下比層流時大得多，通常情況下大都大于.因此在紊流情況下，

7、對總傳熱系數(shù)的影響很小，可忽略不計，而在層留情況下就必須計入。管最外層至周圍介質(zhì)的放熱系數(shù)-土壤導(dǎo)熱系數(shù)，；-管中心埋深，m；-最外層的管外徑，m。 查規(guī)范可知，第一層鋼管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為45.5W/(m)，第二層保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.04W/(m)。W/(m) W/(m)3.3.2 計算熱站間距管道埋深處平均地溫：20時原油的相對密度為： （3-8）原油的比熱容為： （3-9）式中 15時原油的相對密度；C比熱容， kJ/(kg)；T原油平均溫度，。 (3-10)式中-加熱站的起點，終點溫度，。由公式（3-9）得：質(zhì)量流量為： (3-11)式中 G1原油質(zhì)量流量，kg/s；G年輸量，kg；T年

8、輸油時間，按350天算。由公式（3-11）得：加熱站間距為1： （3-12）式中 G原油質(zhì)量流量，kg/s；K管道總傳熱系數(shù)，W /(m)；D管道外徑，m；TR加熱站的出站溫度，；T0管道周圍的自然溫度，；TZ加熱站的進站溫度，；LR加熱站間距，m。由公式（3-12）得：3.4加熱站的布置計算3.4.1加熱站數(shù)的確定熱油管全長439公里，加熱站數(shù)n為：（個）3.4.2 計算出站溫度與熱負荷出站溫度為1： （3-13）式中 G原油質(zhì)量流量，kg/s；C比熱容，kJ/(kg) ；L加熱站間距，m；K管道總傳熱系數(shù)，W /(m)；D管道內(nèi)徑，m；熱負荷1： （3-14）式中q加熱站的熱負荷，kJ/s

9、；加熱站的效率。由公式（3-13）得：由公式（3-14）得熱負荷為：KW3.4.3加熱爐的選型根據(jù)前面的計算可知，油品的體積流量為： 根據(jù)計算的流量和熱負荷，查閱資料6，型號為GW4000的加熱爐可以滿足管道的加熱要求，每個熱站的加熱爐數(shù)目為兩個，一個為備用。3.5 水力計算 3.5.1 計算輸油平均溫度下的原油運動粘度由公式（3-10）得平均溫度為：由公式（3-3）得50時原油的密度為：故平均溫度下的運動粘度為： （3-15）式中-溫度為平均溫度、時油品的運動黏度，；u黏溫指數(shù)，1/。由公式（3-15）得：3.5.2 判斷流態(tài)假設(shè)油品處于水力光滑區(qū)，雷諾數(shù)為4 （3-16） （3-17）式中

10、u黏溫指數(shù)，1/。v輸送溫度下原油的運動黏度，m2/s；Q管路中原油的體積流量，m3/s；e管壁的絕對粗糙度，m。由公式（3-16）得：由公式（3-17）得：由于3000ReRe1,所以其是處于水力光滑區(qū)，故前面的假設(shè)是正確的。3.5.3 計算摩阻一個加熱站間的摩阻為1：總摩阻為： （3-18）全線所需總壓頭為： （3-19）式中 沿線總摩阻，m；剩余壓頭，m；加熱站之間的高程差；mH全線所需要的總壓頭，m。由公式（3-18）得：由公式（3-19）3.6 泵站布置計算3.6.1泵站數(shù)的確定從經(jīng)濟角度考慮，泵站應(yīng)與熱站合并，故確定泵站數(shù)為5。每個泵站需提供的壓頭為：3.6.2 泵及原動機的選型油

11、品的體積流量為：管道的最大輸送壓力7MPa，預(yù)選泵250YS90 5，揚程為750m水柱，流量為600m3/h校核壓力：滿足要求。為了保證泵站運行的可靠性，還要選一臺備用。防爆型電動機3，轉(zhuǎn)速為1480r/min，電動機功率為850千瓦，效率為73%。3.6.3 泵站布置采用平均法布站，其站間距為： （3-20）式中 LR泵站站間距，m；L管線總長，m；由公式（4-1）得：由于是長輸管道，則在首站布置一個泵站。取泵站內(nèi)壓頭損失為，泵站進口壓力控制在3080m范圍內(nèi)。（1）當(dāng)首站與第二站站間距取87.8km,對應(yīng)高程為Z=219.8m時，首站2臺泵串聯(lián)，則第二站進口壓力為： -泵站進口的剩余壓頭

12、，m；H-泵站所提供的揚程，m；i-水力坡降；L-兩泵站的站間距，m；-兩泵站間的高程差，m；-泵站內(nèi)壓頭損失，m。由于其進口剩余壓頭不大于80m，故符合要求。4 管道參數(shù)校核4.1 動水壓力校核動水壓力的校核5： 最大動水壓力為： -高程為i點處的動水壓頭，m；H-泵站輸出的壓頭，m；X-泵站與低點處的距離，m；，Z1-低點處、泵站的高程，m；P-動水壓力，Pa。動水壓力為： 故動水壓力校核符合要求。4.2 靜水壓力校核靜水壓力的校核： P-靜水壓力，Pa；-沿線的最大高程差，m；得： 故靜水壓力校核符合要求。5 最小輸量管道的最小輸量1： -管道最小輸量，kg/s；K-總傳熱系數(shù)，；D-管

13、道外徑，m；L-加熱站間距，m；C-原油比熱容，； -管道周圍的自然溫度，；-加熱站的最低進站溫度，。-加熱站的最高出站溫度，；可得： 6 設(shè)計結(jié)果本次設(shè)計采用加熱密閉輸送方式，各個參數(shù)設(shè)計結(jié)果列入下表：表6.1 管道設(shè)計結(jié)果管材最小屈服強度（MPa）外 徑（mm）壁 厚（mm）X704803258表6.2 熱站設(shè)計結(jié)果熱站數(shù)站間距（km）進站溫度（）出站溫度（）熱負荷（kJ/s）效率58783842.76191080%表6.3 泵設(shè)計結(jié)果型號臺數(shù)(臺)流量(m3/h)揚程（m）轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)效率(%)功率（KW）200YS905106007502950702000表6.4 熱泵站布置位置熱泵站1熱泵站2熱泵站3熱泵站4熱泵站5里程（km）087.8161.6249.4337.2高程（m）220108196138175動靜水壓