輸油管道初步設(shè)計(jì)(論文)

1、 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題目： zl輸油管道初步設(shè)計(jì) 2題目設(shè)計(jì)范疇及主要內(nèi)容：該管道的設(shè)計(jì)輸量為2000萬噸/年，管道全長(zhǎng)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(diǎn)為81，反常點(diǎn)為28，凝固點(diǎn)為25。表2列出了粘溫?cái)?shù)據(jù)。表1 沿程里程、高程數(shù)據(jù)(管道全長(zhǎng)220km)里程(km)04580110150170190210220高程(m)286090352528465288表2 粘溫?cái)?shù)據(jù)溫度（）2830354045505560粘度（cp）124.511183.26960534842.5本設(shè)計(jì)主要的研究?jī)?nèi)容如下：用經(jīng)濟(jì)流速確定管徑，并計(jì)算該管

2、徑下的費(fèi)用現(xiàn)值和輸油成本；通過熱力和水力計(jì)算確定該經(jīng)濟(jì)管徑方案下的熱站數(shù)和泵站數(shù)，并進(jìn)行熱泵站的合一；主要設(shè)備選擇(包括泵、爐、罐、原動(dòng)機(jī))；站址確定，在縱斷面圖上布站；反輸運(yùn)行參數(shù)的確定；站內(nèi)工藝流程設(shè)計(jì)；方案經(jīng)濟(jì)效益分析。3 設(shè)計(jì)方案及研究要求：本次設(shè)計(jì)的題目是輸油管道工藝的初步設(shè)計(jì)。長(zhǎng)輸管道的投資巨大，需在長(zhǎng)期的時(shí)間內(nèi)保持在其經(jīng)濟(jì)輸量范圍內(nèi)，才有明顯的經(jīng)濟(jì)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(duì)于節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用，以及安全環(huán)保都有很重要的意義。長(zhǎng)距離輸油管道由輸油站和線路組成。故設(shè)計(jì)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)計(jì)參數(shù)

3、。2、工藝計(jì)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(jìn)出站油溫，并由此確定經(jīng)濟(jì)管徑，其中經(jīng)濟(jì)管徑的確定方法最經(jīng)常用的有輸油成本法和費(fèi)用現(xiàn)值法。(2) 通過熱力和水力計(jì)算及流態(tài)的判斷，泵站數(shù)的確定，最終進(jìn)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(jì)算。包括熱力、水力校核，壓力越站校核，熱力越站校核，動(dòng)靜水壓力校核，反輸校核，全越站校核等。(4) 工藝流程設(shè)計(jì)，其原則是滿足各個(gè)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(jìn)新技術(shù)新設(shè)備的采用。 學(xué) 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）開 題 報(bào) 告設(shè)計(jì)題目： z-l輸油

4、管道初步設(shè)計(jì) 選題來源：長(zhǎng)輸原油輸油管道初步設(shè)計(jì)題目： z-l輸油管道初步設(shè)計(jì)選題背景及理由：長(zhǎng)距離輸油管道初步設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際條件所做的工程具體實(shí)施方案。由工藝計(jì)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(jì)主要內(nèi)容包括：由經(jīng)濟(jì)流速確定經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(hù)措施提供設(shè)計(jì)參數(shù)，提出調(diào)整，控制運(yùn)行參數(shù)的措施。在管道的運(yùn)行過程中要根據(jù)輸送條件的變化，進(jìn)行熱力，水力計(jì)算。合理確定各站的溫度，壓力等運(yùn)行參數(shù)。計(jì)算各個(gè)輸量下的運(yùn)行參數(shù)等

5、等。主要參考文獻(xiàn)：1 gb/t 50253-2003,輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范.2 楊筱蘅，張國(guó)忠.輸油管道設(shè)計(jì)與管理.第一版.山東東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2005：15-160.3 gb/t 500074-2002.石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范4 張國(guó)忠.長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)中的壁厚選擇油氣儲(chǔ)運(yùn)1993:12.論文框架：第一章 前 言第二章 工藝設(shè)計(jì)說明書1、工程概況；2、基本參數(shù)的選取；2、參數(shù)的選取；4、工藝計(jì)算說明；5、確定加熱站及泵站數(shù)；6、校核計(jì)算說明；7、站內(nèi)工藝流程的設(shè)計(jì)；8、主要設(shè)備的選擇第三章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書1、經(jīng)濟(jì)流速確定管徑；2、熱力計(jì)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

6、管線校核；6、開爐開泵方案；第四章 結(jié) 論致 謝參考文獻(xiàn)擬完成論文進(jìn)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(bào)告的編寫，并闡明設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)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(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)；（2）3月份開始工藝設(shè)計(jì)計(jì)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(jìn)行中期檢查；（3）4月中旬完成全部計(jì)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(jìn)、態(tài)度認(rèn)真、虛心好學(xué)，編寫論文時(shí)充分利用各類參考文獻(xiàn)，將自己所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)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(jì)算準(zhǔn)確無誤

7、。經(jīng)審核，可以進(jìn)行答辯。摘 要本管線設(shè)計(jì)最大設(shè)計(jì)年輸量為2000萬噸。管道全長(zhǎng)220km，所經(jīng)地段地勢(shì)較為平坦，高程在2888m之間。經(jīng)過計(jì)算，不存在翻越點(diǎn)。全線均采用“從泵到泵”的密閉輸送方式以及先爐后泵流程。本設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速來確定管徑，選為81310.3，管材選擇無縫鋼管，鋼號(hào)q345，最低屈服強(qiáng)度為325mpa。經(jīng)過熱力和水力計(jì)算，確定了所需的熱站和泵站數(shù)，考慮到運(yùn)行管理的方便，熱泵站的合一。本設(shè)計(jì)中遵循在滿足各種條件的情況下，工藝流程盡可能的簡(jiǎn)單，并且輸油工藝本著應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的原則，進(jìn)行了首站和中間站的工藝流程設(shè)計(jì)。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，

8、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abstractthe length 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

9、pump”, so it can reduce consumptive waste, moreover, this method can utilize sufficiently remain pressure head.in the design, economic pipe diameter is firstly determined by economic velocity. at lest, 81310.3,l325 pipe is used.the transportation capacity and the geography conditions are considered

10、of in order to determine the heating station. 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 pr

11、ocesses are used as simply as possible, and the advanced technologies are used an usually as possibly. in each station, oil is first heated and then pumped in heatingpump station in the design. the process of the origin station is: forward transportation, reverse transportation, heat oil cycling and

12、 pigging operation, etc. the technology process of the following station is: forward transportation, reverse transportation, nonpumping operation, nonheating oil cycling and pigging operation, etc.the last , analysis of the projects economic becefics is necessary.the irr is included.so ,the project

13、is possible.keyword：tube type：transmit output；hot pumpstation；technical process目 錄第一章 前言.1第二章 工藝設(shè)計(jì)說明書 .21.工程概況.21.1 線路基本概況.21.2 輸油站主要工程項(xiàng)目.21.3 管道設(shè)計(jì)32.基本參數(shù)的選取.32.1 設(shè)計(jì)依據(jù).32.2 原始數(shù)據(jù).32.3 溫度參數(shù)的選擇.43參數(shù)的選擇.53.1 管道設(shè)計(jì)參數(shù).53.2 油品密度53.3 粘溫方程63.4 總傳熱系數(shù)k .63.5 最優(yōu)管徑的選擇 .64工藝計(jì)算說明.75. 確定加熱站及泵站數(shù).75.1 熱力計(jì)算.85.2 水力計(jì)算95

14、.3 站址確定106校核計(jì)算說明 .116.1 熱力、水力校核116.2 進(jìn)出站溫度校核116.3 進(jìn)出站壓力校核116.4 壓力越站校核126.5 熱力越站校核126.6 動(dòng)、靜水壓力校核126.7 反輸運(yùn)行參數(shù)的確定127. 站內(nèi)工藝流程的設(shè)計(jì).138主要設(shè)備的選擇.148.1 輸油泵的選擇148.2 首末站罐容的選擇158.3 加熱爐的選擇158.4 閥門15第三章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書.171經(jīng)濟(jì)流速確定管徑.171.1 輸量計(jì)算171.2 經(jīng)濟(jì)流速172熱力計(jì)算與確定熱站數(shù).192.1 確定計(jì)算用各參數(shù)192.2 確定流態(tài)192.3 總傳熱系數(shù)的確定202.4 最小輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù)

15、212.5 判斷翻越點(diǎn)232.6 最大輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù)232.7 翻越點(diǎn)的校核.253. 確定站址.253.1 熱力校核253.2 水力校核294. 反輸量的確定.294.1 反輸量的確定304.2 反輸泵的選擇305. 設(shè)備選取及管線校核.305.1 輸油站儲(chǔ)罐總?cè)萘?05.2 輸油主泵的選擇315.3 給油泵選擇315.4反輸泵的選擇315.5 加熱爐選取315.6 電動(dòng)機(jī)選擇315.7 閥門.326. 開爐開泵方案.326.1 最大輸量下.326.2 最小輸量下33第四章 結(jié)論.34致 謝.35參考文獻(xiàn).36第一章 前言作為油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)的本科畢業(yè)生，我們進(jìn)行了輸油管道的初步設(shè)計(jì)，

16、使我對(duì)以前所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了一次綜合回顧及應(yīng)用，尤其是對(duì)管輸工藝的初步設(shè)計(jì)有了更深的了解和認(rèn)識(shí)。長(zhǎng)距離輸油管道初步設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際條件所做的工程具體實(shí)施方案。其主要目的是根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)主要內(nèi)容包括：由經(jīng)濟(jì)流速確定經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(hù)措施提供設(shè)計(jì)參數(shù)，提出調(diào)整，控制運(yùn)行參數(shù)的措施。在管道的運(yùn)行過程中要根據(jù)輸送條件的變化，進(jìn)行熱力，水力計(jì)

17、算。合理確定各站的溫度，壓力等運(yùn)行參數(shù)。計(jì)算各個(gè)輸量下的運(yùn)行參數(shù)等等。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我系統(tǒng)了專業(yè)課知識(shí)，學(xué)到了很多東西，但水平和時(shí)間有限，難免有疏漏和錯(cuò)誤之處，希望老師批評(píng)指正。第二章 工藝設(shè)計(jì)說明書1.工程概況1.1 線路基本概況本設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際條見作出工程的實(shí)際具體實(shí)施方案。管線最大年輸量為2000萬噸。全長(zhǎng)220km，沿線地勢(shì)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(jì)為密閉輸送，能夠長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。并采用先爐后泵的流程。占地少，密閉安全，且對(duì)環(huán)境污染小，能耗少

18、，受外界環(huán)境惡劣氣候的影響小。便于管理，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，自動(dòng)化程度很高，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。油氣損耗少，運(yùn)費(fèi)較低。1.2 輸油站主要工程項(xiàng)目本管線設(shè)計(jì)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(hù)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(yuǎn)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(jì)中管道采用可減少蒸發(fā)損耗，流程簡(jiǎn)單，固定資產(chǎn)投資少，可全部利用剩余壓力便于最優(yōu)運(yùn)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

19、加熱盤管對(duì)罐內(nèi)油品進(jìn)行加熱的方法存在種種弊端，本次設(shè)計(jì)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(jìn)罐，而且設(shè)有專用泵和專用爐，同時(shí)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(jì) 本設(shè)計(jì)中選擇的管道為外徑813，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(jì)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。并設(shè)機(jī)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(jì)依據(jù)本設(shè)計(jì)主要根據(jù)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局和中華人民共和國(guó)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，

20、并參照其他有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行的。設(shè)計(jì)中應(yīng)以下四條設(shè)計(jì)原則：（1） 以國(guó)家設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)中以節(jié)能降耗為目的，在滿足管線設(shè)計(jì)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(hù)。2.2 原始數(shù)據(jù)（1）最大設(shè)計(jì)輸量為2000萬噸/年；生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)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(fù)荷表年1234567891011121314生產(chǎn)負(fù)荷（%）70809010010010010010

21、0100100100908070（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)20的密度860kg/m；初餾點(diǎn)81；反常點(diǎn)28；凝固點(diǎn)25；比熱2.1kj/(kg)；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（）2830354045505560粘度（cp）124.511183.26960534842.5（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）04580110150170190210220高程（k

22、m）2860903525284652882.3 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(jì)采取先爐后泵的方式，則加熱溫度不應(yīng)高于初餾點(diǎn)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(jìn)站油溫加熱站進(jìn)站油溫的確定主要考慮經(jīng)濟(jì)比較。對(duì)于像本設(shè)計(jì)這樣凝點(diǎn)較高的含蠟原油，由于在凝點(diǎn)附近粘溫曲線很陡，故經(jīng)濟(jì)進(jìn)站溫度常取高于凝固點(diǎn)2-3。又因?yàn)樵偷姆闯｜c(diǎn)為28，而反常點(diǎn)以上可認(rèn)為是牛頓流體?？紤]最優(yōu)熱處

23、由理?xiàng)l件及經(jīng)濟(jì)比較來選擇進(jìn)出站溫度。借鑒經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合考慮，初步設(shè)計(jì)進(jìn)站溫度t=30。（3）平均溫度當(dāng)管路的流態(tài)在紊流光滑區(qū)時(shí)，可按平均溫度下的油流粘度來計(jì)算站間摩阻。計(jì)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(jìn)站溫度，。3參數(shù)的選擇3.1管道設(shè)計(jì)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(jìn)站壓力范圍一般為2080m；（4）年輸送天數(shù)為350天；（5）首站進(jìn)站壓力50m。3.2 油品密度根據(jù)20時(shí)油品的密度按下式換算成計(jì)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

24、參數(shù)，用最小二乘法回歸： （2-3）式中： 原油的動(dòng)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(jì)算公式為： =+ （2-4） = （2-5）式中 di，di+1鋼管、瀝青防腐層的內(nèi)徑和外徑，m； i導(dǎo)熱系數(shù)，w/（m）； dw管道最外圍的直徑，m； 1油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，w/（m2）； 2管壁至土壤放熱系數(shù)，w/（m2）； t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)費(fèi)用

25、，降低了輸油的動(dòng)力消耗，但同時(shí)也增加了管路的建設(shè)費(fèi)用。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)加熱輸油管道的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，熱油管道的經(jīng)濟(jì)流速在1.02.0m/s范圍內(nèi)。經(jīng)過計(jì)算，最終選定為外管徑813，壁厚10.3mm。4工藝計(jì)算說明對(duì)于高含蠟及易凝易粘油品的管道輸送，當(dāng)其凝點(diǎn)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(shí)，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(dòng)力費(fèi)用高，在工程上難以實(shí)現(xiàn)或運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，且在冬季極易凝管，發(fā)生事故，所以在油品進(jìn)入管道前必須采取降凝降粘措施。目前國(guó)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(shí)，油品溫度升高，粘度降低

26、，減少?gòu)亩_(dá)到輸送目的。本管線設(shè)計(jì)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(dòng)力消耗，或使關(guān)內(nèi)最低油溫維持在凝點(diǎn)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(fèi)用。熱油管道不同于等溫輸送的特點(diǎn)是它存在摩阻損失和熱能損失兩種能量損失，在設(shè)計(jì)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(dòng)時(shí)，溫度不斷降低，粘度不斷增大，水力坡降也不斷變化。計(jì)算熱油管道的摩阻時(shí)，必須考慮管路沿線的溫降情況及

27、油品的粘溫特性。因此設(shè)計(jì)管路時(shí)，必須先進(jìn)行熱力計(jì)算，然后進(jìn)行水力計(jì)算，此外，熱油管的摩阻損失應(yīng)按一個(gè)加熱站間距來計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)。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(duì)傳熱系數(shù)值的影響可忽略。計(jì)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(jì)算溫度。由于設(shè)計(jì)流量較大，據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將進(jìn)站溫

28、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） =式中 q體積流量，m3/s；， 運(yùn)動(dòng)粘度；d內(nèi)徑，m； e管內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度，m。 經(jīng)計(jì)算3000reminremaxre1，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(jìn)行熱力計(jì)算來確定加熱站數(shù)。加熱站間距l(xiāng)r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,m由流態(tài)確定，因?yàn)樘幱谒饣瑓^(qū)m=0.25,=0.0246 q體積流量 m3/s加熱站數(shù)

29、nr=5.2 水力計(jì)算最大輸量下求泵站數(shù)，首先反算出站油溫，經(jīng)過計(jì)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(jì)算打好基礎(chǔ)。為了便于計(jì)算和校核，本設(shè)計(jì)中將局部摩阻歸入一個(gè)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(jì)算最大輸量下的出站油溫tr tr=t0+b+(tz-t0-b)eal （2- 9） i= （2-10）式中 、m由流態(tài)確定，水力光滑區(qū)：m=0.25，=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(diǎn)高差，m； (3) 判斷有無翻越點(diǎn)經(jīng)判斷，全程

30、無翻越點(diǎn)。(4) 泵的選型及泵站數(shù)的確定 因?yàn)榱髁枯^小，沿線地勢(shì)較平坦，且從經(jīng)濟(jì)角度考慮并聯(lián)效率高，便于自動(dòng)控制優(yōu)化運(yùn)行，所以選用并聯(lián)方式泵。選型并根據(jù)設(shè)計(jì)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。202015hsb泵： 串聯(lián)泵 ， 額定流量q=2500 m/h ， 額定效率=0.89。 計(jì)算管道全線摩阻確定站內(nèi)泵的個(gè)數(shù)：h總=1.01il+z 式中 z起終點(diǎn)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(shí)，所需加熱站數(shù)多，泵站數(shù)少。到后期任務(wù)輸量增大時(shí)，所需的加熱站數(shù)

31、減少，泵站數(shù)增多。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到不同時(shí)期的不同輸量的特點(diǎn)，按最低輸量做熱力計(jì)算，布置加熱站，待輸量增大后該為熱泵站。站址的確定除根據(jù)工藝設(shè)計(jì)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(yùn)輸?shù)葪l件，并結(jié)合施工、生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)，以及職工生活等方面綜合考慮，并且滿足：（1）進(jìn)站油溫為30； （2）根據(jù)進(jìn)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(jìn)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(hào)123站類型熱泵站熱站末站里程（km）0110220高程(m)2835886校核計(jì)算說明6.1 熱力、水力校核

32、由于對(duì)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(jìn)行熱力、水力校核。求得站址改變后的進(jìn)出站溫度，進(jìn)出站壓力壓力，加熱站負(fù)荷等以確保管線的安全運(yùn)行。6.2 進(jìn)出站溫度校核在不同輸量下固定進(jìn)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(diǎn)。6.3 進(jìn)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(jìn)而得出進(jìn)出站壓力，進(jìn)站壓力太低會(huì)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(dòng)水壓頭在30-80m的地方。各站進(jìn)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。6.4 壓力越站校核當(dāng)

33、突然發(fā)生意外事故，如某中間站遇到斷電、事故或檢修時(shí)，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(dòng)力費(fèi)用，可以進(jìn)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(duì)其的進(jìn)出站壓力進(jìn)行確定以滿足要求，對(duì)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(jì)算目的是計(jì)算出壓力越站時(shí)需要的最小輸量，并根據(jù)此輸量計(jì)算越站時(shí)所需壓力，并校核其是否超壓。6.5 熱力越站校核當(dāng)輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時(shí)，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小6.6 動(dòng)、靜水壓力校核（1）動(dòng)水壓力校核動(dòng)水壓力是指油流沿管道流動(dòng)過程中各點(diǎn)的剩

34、余壓力，即管道縱斷面線與水力坡降線之間的垂直高度，動(dòng)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(yùn)行情況有關(guān)，從縱斷面圖上可以看出，動(dòng)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(dòng)后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱壓力，由縱斷面圖可知?jiǎng)铀畨毫σ矟M足輸送要求。6.7 反輸運(yùn)行參數(shù)的確定當(dāng)油田來油不足時(shí)，由于流量小，溫降快導(dǎo)致進(jìn)站油溫過低或者由于停輸?shù)仍颍踔脸霈F(xiàn)凝管現(xiàn)象，需進(jìn)行反輸。由于反輸是非正常工況，浪費(fèi)能量，故要求反輸量越小越好。為了防止浪費(fèi)，反輸量應(yīng)該越小越好，但相應(yīng)地增加了加熱爐的熱負(fù)荷，在設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際情況的最小輸量為反輸輸量。本設(shè)計(jì)取管線可能的最小輸量

35、為反輸輸量。由具體計(jì)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(jì)算知可選用并聯(lián)泵,泵參數(shù)的選取見后計(jì)算書。7. 站內(nèi)工藝流程的設(shè)計(jì)輸油站的工藝流程是指油品在站內(nèi)的流動(dòng)過程，實(shí)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(dòng)的方向、輸油站的性質(zhì)和所能承擔(dān)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括：來油與計(jì)量；正輸；反輸；越站輸送，包括全越站、壓力越站、熱力越站；收發(fā)清管器；站內(nèi)

36、循環(huán)或倒罐；停輸再啟動(dòng)。（2）便于事故處理和維修。（3）采用先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備，提高輸油水平。（4）流程盡量簡(jiǎn)單，盡可能少用閥門、管件，力求減少管道及其長(zhǎng)度，充分發(fā)揮設(shè)備性能，節(jié)約投資，減少經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。2）輸油站工藝流程： （1）首站 接受來油、計(jì)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(jiǎn)介：（1）來油計(jì)量 來油計(jì)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

37、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：滿足管線輸量要求，使泵在各輸量下均在高效區(qū)工作。充分利用管線承壓能力，減少泵站數(shù)，降低工程造價(jià)。故所選輸油主泵為：202019hsb泵，202015hsb泵（2）給油泵選泵原則：大排量、低揚(yáng)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：輸量不足，需要正反輸交替來活動(dòng)管道以防止凝管。出現(xiàn)事故工況時(shí)進(jìn)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(dāng)。經(jīng)計(jì)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

38、罐容，m；-儲(chǔ)油溫度下原油密度，kg/m；利用系數(shù)，立式固定罐0.85，浮頂罐 0.9；t原油儲(chǔ)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(fù)荷要求，爐效高； （2）為便于檢修，各站宜選用兩臺(tái)以上加熱爐。加熱站的熱負(fù)荷由下面的公式計(jì)算： q=gc(tr-tz) （2-13）式中 q加熱站的熱負(fù)荷，kw； g油品流量，m3/h； c油品比熱，kj/kg。提供的加熱爐型號(hào)如下：800kw,1000kw,1250kw,1600kw,2000kw,2500kw,3150kw,4000kw,5000kw8.4 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

39、：（1）油罐上的閥門用手動(dòng)閘閥（2）泵入口用手動(dòng)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。第三章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書1經(jīng)濟(jì)流速確定管徑1.1 輸量計(jì)算選定進(jìn)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 =0.694120時(shí)的密度/ 平均密度 =860-0.6941(40-

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(jì)流速輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定經(jīng)濟(jì)流速范圍為1.0m/s2.0 m/s之間，d= （3-1）式中：d經(jīng)濟(jì)管徑（m） q體積流量（kg/s） v經(jīng)濟(jì)流速（m/s）原油密度（kg/m）q時(shí)：經(jīng)濟(jì)管速為1.5m/s時(shí)，d=814.8mm經(jīng)濟(jì)管速為2.0m/s時(shí)，d=705.6mm初選外徑為711mm和813mm的管子。反算經(jīng)濟(jì)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/sq:

41、 外徑為711mm的管子：v=1.46 m/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(shí)經(jīng)濟(jì)流速都在1.0m/s2.0m/s之間，故所選外徑813mm的管子。根據(jù)輸油管道工程設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范第20頁表5.2.1,選擇無縫鋼管，鋼號(hào)q345，=325（s16mm時(shí)為315）。k=0.72，=1.0。=k=234 mpa計(jì)算最大承壓： 由 ， 式中：鋼管計(jì)算壁厚，mm； p設(shè)計(jì)內(nèi)壓力，mpa（此處為6.4mpa）； d鋼管外徑，mm； 材料最低屈服強(qiáng)度，mpa（本設(shè)計(jì)

42、選擇的鋼材型號(hào)均為s360，其=360mpa）； k設(shè)計(jì)系數(shù)，站外取0.72； 焊縫系數(shù)1.0；得到=9.92mm?？紤]防腐穩(wěn)定等因素壁厚應(yīng)留0.51mm裕量。查輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范第485頁附錄二：選擇api標(biāo)準(zhǔn)鋼管81310.3,則d=792.4mm。2熱力計(jì)算與確定熱站數(shù)2.1 確定計(jì)算用各參數(shù)確定粘溫關(guān)系見表3-1表 3-1溫度()2830354045505560粘度（cp）124.511183.26960534842.5由表給出的粘度和溫度作粘溫關(guān)系圖，得析蠟點(diǎn)41c由最小二乘法： (3-2)其中 ， 得出兩個(gè)粘溫方程（28c 41c）lg=2.692-0.02158t (41c60

43、c) lg=2.2204-0.00986t代入上面的公式得：lg=2.692-0.02158t=69.0cp, 則 2.2 確定流態(tài)計(jì)算如下：雷諾數(shù)： e=計(jì)算后得：q=0.7817 m/s時(shí)，re=15419；q=0.5472m/s時(shí)，re=10794。因?yàn)樗x為無縫鋼管，根據(jù)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范gb50253-2003中所推薦的管壁粗糙度為e=0.06mm， 則 =1.5110 re=1.3895103000rerere因此，屬水力光滑區(qū)，=0.0246，m=0.25水利坡降：i=0.004587 i=0.0024582.3 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(jì)中

44、采用不保溫輸送。對(duì)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(duì)傳熱系數(shù)影響很小,可以忽略。管外壁至大氣放熱系數(shù)：= （3-4）公式中：土壤導(dǎo)熱系數(shù)： =1.45w/(mc)管中心埋深 ： h=1.55m瀝青防腐層一般6mm9mm, 這里取7mm即瀝青防腐層：厚度=7mm,導(dǎo)熱系數(shù)=0.15w/mc計(jì)算結(jié)果如下：=1.7565k=1.623w/mc2.4 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(duì)應(yīng)的水利坡降為：i=2.4610站間距由公式l=ln() （

45、3-5）其中當(dāng)油流在管道中流動(dòng)時(shí)，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(yán)重。由于摩擦生熱從而會(huì)使油溫有所上升，即會(huì)引起溫升b： b=2.69所以計(jì)算可得l=183.47km熱 站 數(shù)： n=1.2 ,取n=2。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/si=2.5810 泵站數(shù)： 管道最大承受壓力 5.7105mpa時(shí)， m查表選擇泵型號(hào)：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：=246.23m小泵：