管道輸送工藝課程設計

1、重慶科技學院管道輸送工藝課程設計報告 學 院:石油與天然氣工程學院 專業(yè)班級: 儲運2009級2班 學生姓名: 學號: 設計地點（單位）_ 設計題目: 某熱油管道工藝設計 完成日期： 2012 年 12 月 30 日指導教師評語： 成績（五級記分制）:_ _ 指導教師（簽字）:_ _ 11目錄1 總論11.1 設計依據及原則11.1.1 設計依據11.1.2 設計原則11.2 總體技術水平12 概況22.1 管道設計參數22.2 原油物性22.3 其它參數22.4工程概況23工藝計算33.1 采用的輸送方式33.2管道規(guī)格33.3加熱爐的類型及功率33.4 泵組及原動機選型33.4.1 確定泵

2、的型號33.4.2 原動機的選型43.5站場布置53.5.1熱站位置53.5.2泵站位置83.6校核動靜壓力103.7 最小輸量104 設計結果11參考文獻121 總論1.1 設計依據及原則1.1.1 設計依據 （1）國家的相關標準、行業(yè)的有關標準、規(guī)范； （2）相似管道的設計經驗； （3）設計任務書。 1.1.2 設計原則 （1）嚴格執(zhí)行現行國家、行業(yè)的有關標準、規(guī)范。 （2） 采用先進、實用、可靠的新工藝、新技術、新設備、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，站線結合。站場的布置要與油區(qū)內各區(qū)塊發(fā)展

3、緊密結合。（4） 在保證管線通信可靠的基礎上，進一步優(yōu)化通信網絡結構，降低工程投資。提高自控水平，實現主要安全性保護設施遠程操作。（5）以經濟效益為中心，充分合理利用資金，減少風險投資，力爭節(jié)約基建投資，提高經濟效益。1.2 總體技術水平采用高壓長距離全密閉輸送工藝，整體工藝達到國內較為先進的工藝設計水平。2 概況2.1 管道設計參數 最大運行壓力8.0MPa，末站剩余壓頭80m，局部摩阻為沿程摩阻的1.1%，進站溫度控制在38，最高輸送溫度67，最低輸送溫度35。埋地深度1.8m。2.2 原油物性 20相對密度0.868，50粘度，粘溫指數為0.038。2.3 其它參數管道埋深處年平均地溫：

4、表2-1 管道經過區(qū)域低溫月份123456789101112地溫34567891198642.4工程概況某油田計劃鋪設一條150公里、年輸量為180萬噸的熱油管道，管線經過區(qū)域地勢起伏較大（里程和高程見表）。年輸送天數：350天表2-2 高程數據里程（km ）0.040.070.0120.0150.0高程（m ）3604204004404753工藝計算3.1 采用的輸送方式 原油管道輸送根據管道與泵的連接方式可分為開式輸送和密閉輸送。由于現代的管線均為密閉輸送方式，故本設計也使用密閉輸送。密閉輸送也叫“從泵到泵”輸送，這種輸油工藝中，中間輸油站不設供暖沖用的旁接油罐，上站來油全部直接進泵。其特

5、點是：整條管道構成一個統(tǒng)一的密閉的水力系統(tǒng)，可充分利用上站余壓，節(jié)省能量，還可以基本中間站的輕質油蒸發(fā)損耗；但對自動化程度和全線集中監(jiān)控要求較高；存在水擊問題，需要全線的水擊監(jiān)測與保護。3.2管道規(guī)格 根據一期工程所算的結果,可知管道材料為X70,工程直徑為DN505,內徑d=465mm,壁厚為6.5mm。3.3加熱爐的類型及功率首站選用加熱爐，其他加熱站選用換熱器，其熱負荷為1095.6kJ/s，效率為80%。3.4 泵組及原動機選型輸油泵和原動機是泵站的核心設備，直接影響到管道的安全、經濟運行，必須做好選型、安裝和運行維護工作。3.4.1 確定泵的型號流體機械是指流體具有的能量和機械功之間

6、進行轉化的機械設備。流體機械氛圍兩大類：一種是利用流體的能量對機械做功，從而提供動力。另一種是通過流體機械把原動機的能量傳給流體，使流體的能量提高。泵是將原動機所做的功轉換為被輸送流體壓力能和動能的流體機械，其中輸送液體介質并提高其能頭的機械成為泵。選擇泵機組的主要原則有：滿足工藝要求；工作平穩(wěn)可靠，能長時間連續(xù)運行；易于操作與維護；效率高、價格合理，能充分利用現有能源；滿足防爆、防腐蝕或露天設置等使用及安裝的特殊要求。計算流過泵站的流量： （3.1） （3.2） （3.3）由相關數據可得出：假設，則依照此標準可進行選型。在研究各項指標后，該設計選用泵型為DSK450-550型輸油泵，該泵吸入

7、口徑為240mm，輸送常溫水時的性能為額定揚程550m液柱，額定流量450，吸程3.5m，轉速為2980r/min。電動機功率為1000千瓦，效率為73%。每個泵站選用7臺，其中一臺為備用，進行并聯連接。3.4.2 原動機的選型輸油泵的原動機應根據泵的性能參數、原動機的特點、能源供應情況、管道自控及調節(jié)方式等因素決定。由相關資料可知，電動機在輸油管道上應用最多。它比柴油機廉價、輕便、體積小，維護管理方便，工作平穩(wěn)，便于自動控制，防爆安全性能好。泵站使用電動機需要相應的供配電系統(tǒng)支持。電源較遠或電力供應不足，要新建電廠來供電時，原動機的選用需進行經濟比較。綜合以上因素，選擇防爆型電動機作為該設計

8、中使用的原動機。其轉速為2980r/min，電動機功率為1000千瓦，效率為73%。3.5站場布置3.5.1熱站位置由于該設計中熱油管道的年輸量為180萬噸，所以：原油和石油產品的比熱容通常在之間，近似計算時可取。即管道采取保溫措施，保溫層選取用黃夾克，第一層低合金鋼管，在新國標GB/T 1591-1994中，16Mn對應的是Q345，熱導系數為。第二層聚氨酯硬質保溫層的熱導系數可取。保溫材料厚度為35mm。首先確定傳熱系數： （3.4）總傳熱系數： （3.5）其中 管內徑，m； 第i層的外徑，m； 第i層的內徑，m； 最外層的管外徑，m； 管徑，m。最外層管徑，即原油在管路中的流態(tài)按照雷諾數

9、來劃分，進而判斷該設計中熱油管道里的流動狀態(tài)： （3.6） （3.7）如果在加熱站間起終點溫度下的油流黏度相差不超過一倍，且管路流態(tài)是在紊流光滑區(qū)，則可按起終點平均溫度下的油流黏度來計算一個加熱站間摩阻。先確定加熱間油流的平均溫度，用加權平均法： (3.8)式中 加熱站間的起點、終點溫度，。由相關數據可得： 則該平均溫度下的運動粘度：故有：因為：，所以為紊流狀態(tài)。在紊流狀態(tài)下，對總傳熱系數的影響很小，可以忽略。管最外層至周圍介質的放熱系數，可以近似由下式計算： (3.9)式中土壤導熱系數，；管中心埋深，m；最外層的管外徑，m。故根據以上數據，得出：從而：在長距離的輸油管道中，所輸油品的溫度一般

10、接近于埋深處的土壤溫度。確定設計條件下的年平均溫度。從地溫資料可知：由蘇霍夫公式可知： （3.10）進站溫度控制在39，即此時的質量流量為：根據 （3.11）假設出站溫度為70，則有相關數據代入公式（3-10），算出此狀態(tài)下：設熱油管全長為，則加熱站數，則：取近似值，即化為較大整數，則系統(tǒng)的輸量將大于任務輸量將大于任務輸量Q?？刹扇〈胧┮詼p少泵站提供的壓力能或增加管路的摩阻損失。表3-1 熱站布置圖熱站里程/km一站0二站41.375三站82.75末站124.125在以上基礎上可求出每個加熱站的熱負荷： （3.12）式中加熱站進出站原油溫度之 加熱爐的效率，%； 原油的比熱容，J/(kg.)；

11、 原油質量流量，kg/s； 加熱站的熱負荷，J/s。故加熱站的熱負荷為：3.5.2泵站位置泵站數為： （3.13）管道所需總壓頭為： （3.14） （3.15） （3.16）式中 泵站數，個； 全線所需的總壓頭，；泵所提供的揚程，。沿線總摩阻，；加熱站間距的摩阻，；每個泵站的站內損失，一般約為1020，；全線所需要的總壓頭，。相關數據分別代入公式（3-14），（3-15），（3-16）可得：由此可求出泵站數為(個)向上取整，?。▊€）；為了保證任務輸量不變，可對泵站中的泵機組采取減小級數等措施。若采用平均法布站，其站間距為： (3.17)式中 泵站站間距，； 管線總長，；相關數據代入公式（3-1

12、7）可得：故在該設計中的站間距為25km。取泵站內壓頭損失為，泵站進口壓力控制在范圍內。計算泵站剩余壓力計算： （3.18） （3.19）式中 泵站進口的剩余壓頭，； 泵站所提供的揚程，； 水力坡降； 兩泵站的站間距，； 兩泵站間的高程差，； 泵站內壓頭損失，。當首站與第二站站間距取25km,對應高程假定Z=400m時，得出進口壓力為：符合要求，故第二站布置在距離首站25km處。經驗算，此后的六個站若按照平均布站原則，均可達到要求。故每泵站相距25km。表3-2 泵站布置圖泵站里程/km高程/m首站0360二站25400三站50410四站75410五站100410六站125440末站15047

13、53.6校核動靜壓力靜水壓力的校核： （3.20）式中 靜水壓力，Pa； 沿線的最大高程差，m。相關數據代入公式（3-20）可得： 故靜水壓力校核符合要求。3.7 最小輸量管道的最小輸量： （3.21）式中 管道最小輸量，kg/s； 總傳熱系數，； 管道外徑，m； 加熱站間距，m； 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，；相關數據代入公式（3-21）可得： 4 設計結果在運輸方式上，采用密閉輸送。設計中使用的管道材料為X70,工程直徑為DN505,內徑為d=465mm,壁厚6.5mm。除首站選用加熱爐外，其他加熱站選用換熱器。其熱負荷為1095

14、.6kJ/s，效率為80%。在泵型的選擇上，選用DSK450-550型輸油泵，該泵吸入口徑為240mm，輸送常溫水時的性能為額定揚程550m液柱，額定流量450，吸程3.5m，轉速為2980r/min。搭配的原動機為防爆型電動機轉速為2980r/min，功率1000千瓦，效率為73%。每個泵站選用7臺，其中一臺為備用，進行并聯連接。在熱站布置上：一站（里程0km），二站（里程41.375km），三站（82.75km），末站（124.125km）。在泵站布置上：首站（里程0km，高程360m），二站（里程25km，高程400m），三站（里程50km，高程410m），四站（里程75km，高程410m），五站（里程100km，高程410m），六站（里程125km，高程440m），末站（里程150km，高程475m）。經過校核，該設計中存在的靜水壓力符合要求。計算后可知，設計中管道的最小輸量為53.01kg