原油管道設(shè)計(jì)計(jì)算

1、1.5 設(shè)計(jì)依據(jù)與基礎(chǔ)參數(shù)1.5.1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)1)原油物性參數(shù)(1)原油密度所輸原油密度Kg/cm3)隨溫度t(C)的變化關(guān)系為:尸3-1(-20)(1-1)式中：P20-20度下原油密度(kg/m2),取870kg/m2；(-k1.825-0.001315P20.T-平均輸油溫度(C),取40C；即得尸870-0.68095(T-20)(1-2)(2)原油粘度由最小二乘法回歸粘溫關(guān)系如表1-11表 1-11 粘溫關(guān)系回歸表溫度(C)706050454035粘度(mm2/s)38.461.593.6120.1152.3200LogY1.5841.7891.9712.0802.1832.300

2、取xi為T,yi為logv次=300型=11.908、Xiyi)=578.225區(qū)2=15850n二xiyi二xi二yib=2r=-0.0202n:xi-x(二xi)“yibv.a=xi=2.995nn回歸結(jié)果為log尸2.995-0.0202T得原油粘度為：2.995-0.0202T=10式中：T-平均輸油溫度(C)；(3)原油比熱容所輸原油的比熱容為2100J/kgC(4)平均輸油溫度在加熱輸送條件下，計(jì)算溫度采用平均輸油溫度T,平均輸油溫度采用加權(quán)法，按下式計(jì)算:T=正必33式中：TR-原油出站溫度，取60C；TZ-原油進(jìn)站溫度，取30C；2)總傳熱系數(shù)由(1-3)(1-4)式中：砌青-

3、瀝青防腐層(m),0.006m；K瀝青-防腐層導(dǎo)熱系數(shù)(w/mC),取0.15w/mC；得總傳熱系數(shù)K=2.141(w/mC);1.5.2其它設(shè)計(jì)參數(shù)管道全線任務(wù)輸量、最小輸量、進(jìn)出站油溫、埋深處月平均氣溫等列于表1-12設(shè)計(jì)參數(shù)表中。生產(chǎn)天數(shù)按照350天計(jì)算。表 1-12 設(shè)計(jì)參數(shù)表任務(wù)輸量(X104t/a)最小輸量(X104t/a)管線里程(Km)最高出站油溫 C最低出站油溫 C埋深處月平均氣溫 C60034225060305.01.6 經(jīng)濟(jì)管徑的選擇1.6.1管徑及管材的初選1)管徑選擇根據(jù)規(guī)范，輸油管道經(jīng)濟(jì)流速范圍為1.0-2.5m/s,管徑計(jì)算公式如下:(1-7)式中：Q-額定任務(wù)輸

4、量(m3/s)；V-管內(nèi)原油經(jīng)濟(jì)流速(m/s)；d-管道內(nèi)徑(m)；根據(jù)輸量計(jì)算結(jié)果如下表1-13:表 1-13 初選管徑表經(jīng)濟(jì)流速(m/s)計(jì)算結(jié)果(mm)初選管 I(mm)初選管 n(mm) 初選管徑出(mm)1.5432.7406.44575082)管材選用本工程采用直縫電阻焊鋼管。Dwln4,DW(1-5)式中：Dw-管道外徑(m);ht-土壤導(dǎo)熱系數(shù)(w/m),取0.9w/mC;九t-管道中心埋深(m),取1.5m；得：2=2.342、瀝青K瀝青(1-6)綜合考慮輸油系統(tǒng)的壓力、輸油泵的特性、閥門及管件的耐壓等級(jí)等綜合因素，管材選用按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的X60直縫電阻焊鋼管，局部高壓管

5、段選用按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的X80直縫電阻焊鋼管。根據(jù)輸量的大小，本次設(shè)計(jì)提出了3種可能的管徑，分別是0406.464、0457X7.1、0508W.9。在這里采用費(fèi)用現(xiàn)值來(lái)確定最經(jīng)濟(jì)管徑。1.6.2費(fèi)用現(xiàn)值法確定經(jīng)濟(jì)管徑1）確定經(jīng)濟(jì)管徑的原則對(duì)某一輸量下的管路，隨著管徑的增大，基本建設(shè)中鋼材及線路工程投資增大，但壓力損失降低，泵站數(shù)減少，站場(chǎng)投資減少。而有些項(xiàng)目如道路、供水、通訊等投資不變。故總投資隨著管徑的變化必有極小值存在，而輸油能耗也在下降。其它項(xiàng)目如材料費(fèi)、折舊費(fèi)、稅金、管理及維修費(fèi)等是按照投資總額提成一定比例計(jì)算的。該費(fèi)用隨著管徑的變化與投資隨著管徑的變化趨勢(shì)相同，所以總投資與經(jīng)營(yíng)費(fèi)

6、用的疊加總有一個(gè)與其最小值對(duì)應(yīng)。該費(fèi)用最小值的管徑為最優(yōu)管徑。2）費(fèi)用現(xiàn)值法費(fèi)用現(xiàn)值比較法簡(jiǎn)稱現(xiàn)值比較法。使用該方法時(shí)，先計(jì)算各比較方案的費(fèi)用現(xiàn)值，然后進(jìn)行對(duì)比，以費(fèi)用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。費(fèi)用現(xiàn)值法的計(jì)算公式為：NPc=（ItCt-Sv-W）（1ic）J（1-8）t4式中：It-第t年的全部投資（包括固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金）;錯(cuò)誤！未找到引用源。-第t年的經(jīng)宮成本；Sv-計(jì)算期末回收的固定資產(chǎn)余值（此處為0）；W-計(jì)算期末回收的流動(dòng)資金；N-計(jì)算期N=16;ic-行業(yè)基準(zhǔn)收益率=12%;油氣儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)的要素成本包括：電力費(fèi)用、工資及福利費(fèi)、修理費(fèi)、油氣損耗費(fèi)、折舊費(fèi)、利息支出、其他費(fèi)用。3）經(jīng)營(yíng)成本

7、和流動(dòng)資金年經(jīng)營(yíng)成本=燃料費(fèi)用+電力費(fèi)用+工資及福利費(fèi)+修理費(fèi)+油氣損耗費(fèi)+折舊費(fèi)+其他費(fèi)用燃料費(fèi)用主要是指加熱設(shè)備（包括加熱爐和鍋爐）的燃料費(fèi)用。對(duì)于長(zhǎng)距離輸油管道系統(tǒng)，燃料費(fèi)用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費(fèi)用?？筛鶕?jù)原油進(jìn)出站溫度計(jì)算，計(jì)算公式如下：eySR=GCy(TR斗zi)nRBHRi式中：SR-燃料費(fèi)用，元/年；日-燃料油價(jià)格，元/噸；Cy-原油比熱,J/kgC;BH-燃料油熱值,J/kg;TRi-第i加熱站的出站溫度，C;TZi-第i加熱站的進(jìn)站溫度，C;nRi-第i加熱站的加熱爐效率；G-管道年輸量，噸/年；nR-加熱站個(gè)數(shù)；電力費(fèi)用是指用于支付泵的電力設(shè)備和電動(dòng)機(jī)具

8、所消耗電能的費(fèi)用，主要是輸油泵等動(dòng)力設(shè)備的電費(fèi)。對(duì)于長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)，電力費(fèi)用主要是泵站輸油泵機(jī)組的電費(fèi)(1-9)全線的電力費(fèi)用可采用下式計(jì)算:式中：SP-全線泵機(jī)組所消耗的電力費(fèi)用，元/年；H-第i泵站的揚(yáng)程，m；ed-電力價(jià)格，元/kWh；rpei-第i泵站泵機(jī)組的效率；G-年輸量，噸/年；油氣損耗費(fèi)包括大罐的蒸發(fā)損耗和泄漏損失等，可按年輸量或銷售量的一定比例計(jì)算。油氣損耗費(fèi)=損耗比例#輸量(或年銷量)X由價(jià)(或氣價(jià))損耗比例一般可取為0.1%2.3%。固定資產(chǎn)形成率為85%,綜合折舊率取7.14%(綜合折舊年限為14年)，殘值為00修理費(fèi)按固定資產(chǎn)原值的1%計(jì)算，輸油成本中其他費(fèi)用按工資總額

9、與職工福利費(fèi)之和的2倍計(jì)算。水電設(shè)施、道路、通訊設(shè)施等費(fèi)用按線路投資與輸油站投資之和的12%計(jì)算。管道建設(shè)期為2年，第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計(jì)算，固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅稅率為0。固定資產(chǎn)的30%為自有資金，70%為建設(shè)銀行貸款，貸款利率為8%。流動(dòng)資金利用擴(kuò)大指標(biāo)估算法，按流動(dòng)資金占固定資產(chǎn)原值的5%計(jì)算。4)比較方案三種管徑的計(jì)算結(jié)果如下：0406.46.4的費(fèi)用現(xiàn)值為116209.405H元。O4577.1的費(fèi)用現(xiàn)值為59526.39萬(wàn)元。05087.9的費(fèi)用現(xiàn)值為59609.1萬(wàn)元。其中0457X7.1的費(fèi)用現(xiàn)值最小，采用273的管道進(jìn)行施工和投產(chǎn)運(yùn)行更為經(jīng)濟(jì)1.6

10、.3管道壁厚選擇根據(jù)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計(jì)算：PD二 c=c2K：t式中：P-設(shè)計(jì)內(nèi)壓力(MPa);D-鋼管外徑(mm)；K-設(shè)計(jì)系數(shù)，取0.72;6-材料的最低屈服強(qiáng)度(MPa);。-焊縫系數(shù)，取1.0;管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為7MPa時(shí)，管道選用X60直縫電阻焊鋼管，屈服強(qiáng)度413MPa,壁厚計(jì)算結(jié)果如下表1-14:表 1-14 壁厚計(jì)算表公稱直徑(mm)計(jì)算壁厚(mm)腐蝕余量(mm)實(shí)選壁厚(mm)管道外徑(mm)DN4575.37917.1457X7.11.7 輸油工程1.7.1主要工藝1.7.2閉加熱輸送工藝(1)加熱輸送工藝易凝易粘的油品當(dāng)其凝點(diǎn)高于管道

11、周圍環(huán)境溫度、或在環(huán)境溫度條件下油流粘度很高時(shí)，不能直接采用等溫輸送方法。油流過高的粘度使管道的壓降劇增，不經(jīng)濟(jì)也不安全。加熱輸送是目前最常用的方法。其可以降低粘度減少摩阻損失并降低管輸壓力，保證安全輸送。(2)密閉輸送工藝(1-10)(1-11)2.72310*HGed對(duì)輸油系統(tǒng)壓力實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以及系統(tǒng)自動(dòng)連鎖保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)密閉輸油的前提。中間泵站設(shè)一水擊泄放罐，不設(shè)旁接油罐和緩沖罐，大幅降低各站儲(chǔ)罐的容量，節(jié)約工程投資，減少原油損耗。1.7.2工藝計(jì)算及站場(chǎng)布置1）熱力計(jì)算熱力計(jì)算按最小輸量情況進(jìn)行計(jì)算。泵到泵密閉輸送工藝是目前國(guó)內(nèi)外管道采用的先進(jìn)輸送工藝根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)最小輸量為0.

12、1275m3/s即113.1kg/s.總傳熱系數(shù)由（1-6）得為2.141w/mC0有雷諾數(shù)判斷流態(tài)均為紊流的水力光滑區(qū)根據(jù)以下公式求解所需的熱站數(shù)。水力坡降1.750.25QMIN.4.75d(1-12)最終得熱站數(shù):最終向上取整得熱站數(shù)n0式中：Dw-管道外徑（m）,取0.4712m；K-熱油管道總傳熱系數(shù)（w/mC）,取2.141w/mC；C-油品比熱（KJ/Kg）,取2100KJ/Kg；經(jīng)過計(jì)算，需要4座泵站，站間距為62.5Km。經(jīng)過熱泵站合并和站址調(diào)整，決定設(shè)置4座熱站。熱戰(zhàn)布置情況如下表1-15:K二DWa=GMINCb=gca/1TR-TO-bLRlnaTZ-TO-b/Lnr-

13、jLR(1-13)(1-14)(1-15)(1-16)站號(hào)首站2#3#4#末站里程（Km）060128193250高程（m）298025.813.276.5進(jìn)站溫度（C）-30303030出站溫度（C）59.465.463.057.3-表 1-15 熱站布置表2）水力計(jì)算根據(jù)初選的管徑、原油的任務(wù)輸量，按照列賓宗公式進(jìn)行水力計(jì)算，并判斷是否存在翻越點(diǎn)，再由管道工作承壓，選擇輸油泵后，確定全線所需要的泵站數(shù)，并通過繪制水力坡降圖優(yōu)化布站，確定站址。水力坡降：i=-Q1.750.25MIN.4.75d(1-17)管路全線能耗為:H=iL+/Z+HSZSZ(1-18)泵站數(shù)：式中：H-任務(wù)流量下管道

14、所需要的總壓頭(m液柱)；HC-任務(wù)輸量下泵站的揚(yáng)程(m液柱)；HSZ-末站剩余壓力(m液柱)，取30m液柱；hm-泵站站內(nèi)損失(m液柱)，取20m液柱；當(dāng)N不是整數(shù)，要向上取整。經(jīng)過計(jì)算，全線無(wú)翻越點(diǎn)，全線需要4設(shè)置座泵站經(jīng)過熱、泵站合并和站址調(diào)整，泵站布置情況如下表N=HC-hm(1-19)站號(hào)首站2#3#4#末站里程(Km)060128193250高程(m)298025.813.276.5進(jìn)立揚(yáng)(m)87.7176.7189.3190.8436.41出站揚(yáng)(m)739.71728.71741.31611.04-表 1-16 熱泵站布站表1-163)站場(chǎng)布置按照確定的管徑，根據(jù)進(jìn)行的水力、

15、熱力計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化布置站址情況見下面的示意圖布站示意圖如下：勝齊輸油首站(0km,29m)2#熱泵站(60km,80m)3#熱泵站(128km,25.8m)輸油末站(250km,6.5m)4#熱泵站(193km,4）運(yùn)行參數(shù)通過選擇的管徑、結(jié)合站場(chǎng)布置情況，經(jīng)過計(jì)算確定后的三輸油管道在各年生產(chǎn)負(fù)荷下的運(yùn)行參數(shù)如下表1-17、1-18、1-19、1-20、1-21。該參數(shù)明確了熱處理原油在最小輸量、70%輸量、85%輸量、90%輸量、最大輸量下的主要生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)。該參數(shù)為理論計(jì)算結(jié)果。表 1-17 最小輸量站號(hào)首站2#3#4#末站TRC59.465.463.057.3-TZC-30303030H

16、sm89.9275.76101.5677.2475.4Hdm387.52298.36324.16299.84-開爐全開全開全開全開-開泉開兩臺(tái)開兩臺(tái)開兩臺(tái)-表 1-1870%輸量站號(hào)首站2#3#4#末站TRC51.255.253.749.8-TZC-30303030Hsm89.3782.51100.2670.4476.7Hdm498.26380.11397.86368.04-開爐全開全開全開全開-開泵開兩臺(tái)-表 1-1985%輸量站號(hào)首站2#3#4#末站TRC45.448.147.144.4-TZC-30303030Hsm88.6461.7463.98106.6192.5Hdm608.8449

17、7.44472.88404.2-開爐全開全開全開全開-開泵開三臺(tái)開三臺(tái)開兩臺(tái)-表 1-2090%輸量站號(hào)首站2#3#4#末站TRC44.346.345.443.0-TZC-30303030Hsm88.3760.0890.9678.9929.77Hdm608.57580.28611.16514.69-開爐全開全開全開全開-開泉開三臺(tái)開三臺(tái)開三臺(tái)開三臺(tái)-表 1-21 最大輸量站號(hào)首站2#3#4#末站TRC41.343.342.640.6-TZC-30303030Hsm87.7176.7189.3190.8436.41Hdm739.71728.71741.31611.04-開爐全開全開全開全開-開泉

18、開三臺(tái)開三臺(tái)開三臺(tái)開三臺(tái)-1.7.3站場(chǎng)設(shè)計(jì)勝齊輸油管道工程全線共設(shè)輸油站場(chǎng)4座。其中輸油首站1座、輸油熱泵站3座、輸油末站1座。輸油系統(tǒng)采用從泵到泵密閉輸送工藝流程。1）站場(chǎng)平面布置根據(jù)原油和天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范及工藝流程，進(jìn)行站場(chǎng)平面設(shè)計(jì)，做到布置合理，緊湊美觀,生產(chǎn)安全可靠，操作維修方便，同時(shí)盡可能減少土方量。2）站場(chǎng)豎面布置為了保證工藝設(shè)施的合理布置，站內(nèi)儲(chǔ)罐布置在地形平坦、地質(zhì)條件良好的地段，場(chǎng)地設(shè)計(jì)坡度按照5%考慮，按50年一遇洪水頻率進(jìn)行防洪設(shè)計(jì)。3）站場(chǎng)工藝流程（1）勝齊輸油首站站內(nèi)主要功能：接受來(lái)油，對(duì)來(lái)油進(jìn)行計(jì)量、儲(chǔ)存、加壓、加熱后外輸。具有站內(nèi)循環(huán)、倒罐、加藥、站內(nèi)吹掃

19、、水擊泄放、發(fā)送清管器等功能。2#、3#、4#熱泵站站內(nèi)主要功能：對(duì)首站來(lái)油進(jìn)行減壓，加壓、加熱后外輸。具有站內(nèi)循環(huán)、熱力越站加藥、站內(nèi)吹掃、反輸、水擊泄放、接收發(fā)送清管器等功能。（3）勝齊輸油末站站內(nèi)主要功能：對(duì)管線計(jì)量后輸送給用戶。具有水擊泄放、站內(nèi)循環(huán)、吹掃、接受發(fā)送清管器功能，同時(shí)具有一定的事故儲(chǔ)油能力。1.7.4主要設(shè)備選型1）輸油泵的選型離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能平穩(wěn)、容易操作和維修等優(yōu)點(diǎn)，因此本工程輸油泵選用中開式多級(jí)離心泵。本工程使用的離心泵為10X14X20錯(cuò)誤！未找到引用源。HSB一臺(tái)、ZS350X320兩臺(tái)、KS750-250臺(tái)0每站

20、設(shè)置四臺(tái)輸油泵串聯(lián)工作，其中一臺(tái)為備用泵。2）加熱設(shè)備根據(jù)加熱爐選用原則以及管線運(yùn)行參數(shù)，本工程選用管式加熱爐采用直接加熱方式。直接加熱方式是用加熱爐直接加熱原油，這種加熱方式具有加熱爐負(fù)荷大、升溫速度快、加熱溫度高、不需要中間傳熱介質(zhì)，設(shè)備簡(jiǎn)單、耗鋼少、投資省等優(yōu)點(diǎn)。3）罐區(qū)原油儲(chǔ)罐容量按滿輸時(shí)的三天輸量選取。根據(jù)公式：式中：T-儲(chǔ)罐儲(chǔ)存油品時(shí)滿足輸送的天數(shù)，根據(jù)規(guī)范，首站為油田取3天，末站為港口取5天；M-年輸量，600萬(wàn)噸/年；錯(cuò)誤！未找到引用源。-原油密度（kg/m3）；皮施軸魏鼬00OHfe盤腿占設(shè)1座100m3燃料油罐，同時(shí)起到卸壓的作用要設(shè)選型見表1-22表 1-22 主要設(shè)備選

21、型表站號(hào)主要設(shè)備單位數(shù)量首站20000m3拱頂罐座4座1100m3燃料油罐臺(tái)1臺(tái)13489KW 加熱爐臺(tái)15000KW 加熱爐臺(tái)210X14X20 錯(cuò)誤！未找到引用源。HSB;營(yíng)心泵（串聯(lián)）臺(tái)1ZS350X320 離心泵（串聯(lián)）臺(tái)3KS750250 離心泵（串聯(lián)）臺(tái)112SH-6A 給油泵（并聯(lián)）臺(tái)1清管器接受裝置 LSM-J-300-6.4清管器發(fā)送裝置 LSM-F-300-6.42#3100m 燃料油罐座1臺(tái)13489KW 加熱爐臺(tái)15000KW 加熱爐臺(tái)1V=m350D；(1-20)10X14X20 錯(cuò)誤！未找到引用源。HSB 離心泵（串聯(lián)）臺(tái)2ZS350X320 離心泵（串聯(lián)）臺(tái)1KS

22、750250 離心泵（串聯(lián)）臺(tái)1清管器接受裝置 LSM-J-300-6.4臺(tái)1清管器發(fā)送裝置 LSM-F-300-6.43#Q座1100m 燃料油罐臺(tái)13489KW 加熱爐臺(tái)15000KW 加熱爐臺(tái)110X14X20 錯(cuò)誤！未找到引用源。HSB 離心泵（串聯(lián)）臺(tái)2ZS350X320 離心泵（串聯(lián)）臺(tái)1KS750250 離心泵（串聯(lián)）臺(tái)1清管器接受裝置 LSM-J-300-6.4臺(tái)1清管器發(fā)送裝置 LSM-F-300-6.4續(xù)表 1-22 主要設(shè)備選型表末站30000m3拱頂罐100m3燃料油罐3489KW 加熱爐5000KW 加熱爐10X14X20 錯(cuò)誤！未找到引用源。HSB 離心泵（串聯(lián)）Z

23、S350X320 離心泵（串聯(lián)）KS750250 離心泵（串聯(lián)）12SH-6A 給油泵（并聯(lián)）清管器接受裝置 LSM-J-300-6.4清管器發(fā)送裝置 LSM-F-300-6.4座座臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)41111213111.7.5工況校核1）熱力校核熱力校核在最小流量下進(jìn)行。以1號(hào)站為例：第一站問，站間距60公里。假設(shè)不考慮沿程的摩擦生熱，則：b=0aL=0.7968錯(cuò)誤！未找到引用源。=2.218出站溫度:TRI=T0b(TZ-T。-b)eaL=60.5(C)(1-24)平均溫度:(1-21)(1-22)(1-23)K二DW-5a=W=1.32810GMINC密度錯(cuò)誤！未找到引用源。=887.

24、07kg/m3;粘度錯(cuò)誤！未找到引用源。=152.3910-m2/s；流量錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.1275m3/s；則水力坡降：1.750.25錯(cuò)誤！未找到引用源。=PQMIN75V=3.5610-3d.循環(huán)迭代以上的計(jì)算：a=K-DW=1.32810-5GMINCb=-gi-=1.24(C)caaL=0.7968錯(cuò)誤！未找到引用源。=2.218出站溫度：TR2=TOb(TZ-TO-b)eaL-59.4(C)平均溫度：一1一一、T=-(TR2+2TZ)=39.6(C)3密度錯(cuò)誤！未找到引用源。=887.43kg/m3;粘度錯(cuò)誤！未找到引用源。=156.70X0上m2/s；流量Q2=0.127

25、4m3/s；則水力坡降：1.750.25錯(cuò)誤！未找到引用源。=QQMN/=3.5810-3d.繼續(xù)迭代直至前后兩次的出站溫度差值在0.2C之內(nèi)迭代結(jié)果：錯(cuò)誤！未找到引用源。=59.4C全站出站溫度如下表1-23:表 1-23 全線進(jìn)出站溫度表站間首站2#3#4#出站溫度(C)59.465.463.057.3各站出站溫度均小于65C,熱力校核符合要求。2)水力校核(1)計(jì)算水力坡降以第一站間為例：第一站問，站間距60公里。根據(jù)已經(jīng)算出的最大輸量下的進(jìn)出站溫度，計(jì)算站間的水力坡降1_一。T=-(TR2TZ)=33.8(C)1。T=-(TR12TZ)=40.2(C)3(1-25)(1-26)密度=8

26、91.15kg/m3；粘度v=205.23x16m12/s；14.75d1.750.25MIN-3=8.7910同理可以計(jì)算出其它站間的水力坡降，計(jì)算結(jié)果如下表1-24:流量錯(cuò)誤！未找到引用源。則水力坡降：=0.2226m3/s；表 1-24 全線水力坡降表站號(hào)1#2#2#3#3#4#4#末站i0.0087660.0087070.0087290.008787站間距離(公里)60686557(2)進(jìn)出站壓力校核取熱泵站站內(nèi)損失30米。外輸油泵所選泵為10X14X20錯(cuò)誤！未找到引用源。HSB一臺(tái)、ZS350X320兩臺(tái)、KS750-250臺(tái)，四臺(tái)離心泵串聯(lián)，其中一臺(tái)為備用泵。給油泵所選泵為12s

27、h-6A,二臺(tái)并聯(lián)，其中一臺(tái)為備用泵。首站進(jìn)站壓力Hs1=87.71(m);首站出站壓力Hd1=Hs1+H-30=739.71(m);2#站進(jìn)站壓力HS2=Hd1-iL-nhr-/Z=76.71(m);依次計(jì)算，各站的進(jìn)、出立壓力計(jì)算結(jié)果如下表1-25;表 1-25 全線各站進(jìn)出站壓力表站號(hào)1#2#3#4#末站Hs(m)87.7176.7189.3190.8436.41Hd(m)739.71728.71741.31611.04-允許最低入口壓力為0.5MPa=58.64(m);管道工作壓力7MPa=801.53(m);每站的進(jìn)站壓力均大于58.64m；每站的出站壓力均小于801.53m；故水力

28、校核符合要求。1.7.6反輸流程設(shè)計(jì)勝齊輸油管道工程設(shè)置立足站內(nèi)原油正常輸送設(shè)備。在站內(nèi)流程設(shè)計(jì)中，根據(jù)地形條件，考慮反輸流程設(shè)置。本工程由于落差不大，無(wú)翻越點(diǎn)。利用正常輸送時(shí)的管線各站輸油泵可以實(shí)現(xiàn)全線反輸。1.1 最優(yōu)管徑的確定1.1.1判斷流態(tài)1)輸量換算由于任務(wù)書允許的最低進(jìn)站溫度取30度，最高出站溫度取60度。在加熱輸送條件下，計(jì)算溫度采用平均輸油溫度T,平均輸油溫度采用加權(quán)法，按下式計(jì)算：嚀個(gè)(2-1)式中：TR-原油出站溫度，取60C；TZ-原油進(jìn)站溫度，取30C；得平均溫度T=40度。40度下的原油按下式計(jì)算：式中：P20-20度下原油密度(kg/m2),取900kg/m2；(

29、-1.825-0.001315P20.T-平均輸油溫度(C),取40C；即錯(cuò)誤！未找到引用源。=900-0.6415(T-20)=887.17(kg/m2)任務(wù)/U量Q=600X10000X1000/350)24M600=198.4(kg/s)=0.2236(m3/s)2)管徑初選根據(jù)規(guī)范，輸油管道經(jīng)濟(jì)流速范圍為1.0-2.5m/s,管徑計(jì)算公式如下:式中：Q-額定任務(wù)輸量(m3/s);V-管內(nèi)原油經(jīng)濟(jì)流速(m/s),本任務(wù)中，取1.5m/s；d-管道內(nèi)徑(m)；根據(jù)輸量計(jì)算結(jié)果如下表2-1:表 2-1 初選管徑表經(jīng)濟(jì)流速(m/s)計(jì)算結(jié)果(mm)初選管徑I(mm)初選管徑 n(mm) 初選管

30、徑 m(mm)1.5432.7406.44575083)管道壁厚的選擇根據(jù)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計(jì)算：c=-P2K：。二式中：P-設(shè)計(jì)內(nèi)壓力(MPa);D-鋼管外徑(mm)；K-設(shè)計(jì)系數(shù)，取0.72;6-材料的最低屈服強(qiáng)度(MPa);。-焊縫系數(shù)，取1.0;管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為7MPa時(shí)，管道選用X65直縫電阻焊鋼管,屈服強(qiáng)度413MPa,如下表2-2:表 2-2 計(jì)算壁厚表公稱直徑(mm)DN406.4DN457DN508DN406.44.7835.3795.979考慮1mm勺腐蝕余量后，實(shí)際選擇的壁厚尺寸列于表2-3:表2-3實(shí)選管壁壁厚表公稱直徑(mm)DN4

31、06.4DN457DN508實(shí)選壁厚(mm)6.47.17.94)平均溫度下油品粘度的確定根據(jù)任務(wù)書的油品粘溫?cái)?shù)據(jù)，d=4Q(2-3)(2-4)壁厚計(jì)算結(jié)果T=40C時(shí)，尸152.3mm2/s。5)由雷諾數(shù)判斷流態(tài)雷諾數(shù)計(jì)算公式為：Re=4Q-(2-5)二cL2e3=d(2-6)_59.5Rei=877(2-7)計(jì)算結(jié)果見表2-4,2-5,2-6表 2-4C406.4 管徑下流態(tài)參數(shù)管徑流態(tài)406.411898.071681.7851627.01水力光滑區(qū)表 2-5457 管徑下流態(tài)參數(shù)管徑流態(tài)45710592.771497.09972079.23水力光滑區(qū)表 2-60508 管徑下流態(tài)參數(shù)管

32、徑Rei流態(tài)5089541.951347.991096977.35水力光滑區(qū)由上表的數(shù)據(jù)，可以分析得，雖然沿程會(huì)有層流區(qū)，但是由于層流區(qū)的長(zhǎng)度相對(duì)于整個(gè)管線長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)可以忽略。所以認(rèn)為各管徑不同輸量下，管內(nèi)原油都處于水力光滑區(qū)，以此來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，則有m=0.25,3=0.0246。2.1.2熱力計(jì)算熱力計(jì)算按照最小輸量情況計(jì)算.根據(jù)塘密輸油管道初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，設(shè)計(jì)輸油能力600萬(wàn)噸/年。生產(chǎn)負(fù)荷各年如下表2-7表 2-7 各年生產(chǎn)負(fù)荷表生 f 命期（年）1-23456-1516生產(chǎn)負(fù)荷（%）057708510090則設(shè)計(jì)最小輸量：3一一一Qmin=0.57Q=0.1275m3/s=11

33、3.1kg/s1）總傳熱系數(shù)由：Dwln也Dw式中：Dw-管道外徑（m）;ht-土壤導(dǎo)熱系數(shù)（w/m）,取0.9w/mC;九t-管道中心埋深（m）,取1.5m；K-熱油管道總傳熱系數(shù)（w/mC）,取0.991w/mC；C-油品比熱（kj/kg）,取2100kj/kg；計(jì)算結(jié)果如下表2-9表 2-9 各管徑水力參數(shù)表16瀝青1十，一瀝青&2(2-9)式中：泌青-瀝青防腐層（m）,0.006m；人瀝青-防腐層導(dǎo)熱系數(shù)（w/mC）,取0.15w/mC；管道規(guī)格（mm）aK406.46.42.5132.283(M577.12.3422.1415087.92.2072.023-1.75QMIN0

34、.25V4.75dKDWa=GMINCb=gca/1LRlnaTR-TO-bTZ-TO-b最終得熱站數(shù)：最終向上取整得熱站數(shù)n式中：口亞管道外徑）；/Lnr=”LR(2-10)(2-11)(2-12)(2-13)(2-14)計(jì)算結(jié)果如下表2-8:表 2-8 熱力參數(shù)表2）熱站數(shù)的確定有雷諾數(shù)判斷流態(tài)均為紊流的水力光滑區(qū)根據(jù)以下公式求解所需的熱站數(shù)。水力坡降：管道規(guī)格（mm）i(m/m)a6(M0 一)b(O/LR(km)/nRnRLR(km)406.40.0061912.632.28766.663.75462.54570.0035613.281.25361.514.06462.55080.00

35、21723.910.72757.864.32550.02.1.3水力計(jì)算通過水力計(jì)算來(lái)確定泵站數(shù)。計(jì)算按照最大輸量（任務(wù)輸量）來(lái)確定。根據(jù)初選的管徑、原油的任務(wù)輸量，用列賓宗公式進(jìn)行水力計(jì)算，并判斷是否存在翻越點(diǎn)，再由管道工作承壓，選擇輸油泵后，確定全線所需要的泵站數(shù)，并通過繪制水力坡降圖優(yōu)化布站，確定站址。管路全線能耗為：H=iL+/Z+HSZ泵站數(shù):式中：H-任務(wù)流量下管道所需要的總壓頭（m液柱）;HC-任務(wù)輸量下泵站的揚(yáng)程（m液柱）；HSZ-末站剩余壓力（m液柱），取20m液柱；hm-泵站站內(nèi)損失（m液柱），取30m液柱；當(dāng)N不是整數(shù)，要向上取整。其中原油粘度由最小二乘法回歸粘溫關(guān)系如表

36、2-10表 2-10 粘溫關(guān)系回歸表溫度（C）706050454035粘度(mm2/s)38.461.593.6120.1152.3200logY1.5841.7891.9712.0802.1832.300取xi為T,yi為logv次=300型=11.908、Xiyi)=578.225區(qū)2=15850nLxiyi-xi二yib=2r=-0.0202n：xi-x(二xi)、yia=xi=2.995nn回歸結(jié)果為10gv=2.990.0202T(2-15)N=He-hm(2-16)得原油粘度為：式中：T-平均輸油溫度（C）；經(jīng)過計(jì)算，0406.464、0457X7.1508X7.9勺三條線路全線均

37、不存在翻越點(diǎn)計(jì)算結(jié)果如表2-11表 2-11 各管徑下水力參數(shù)表管道規(guī)格（mm）H(m)H(m)Hc(m)n/PnP406.46.4805.1-22.54287.56826.5874577.1805.1-22.52472.56823.7945087.9805.1-22.51666.56822.5632.1.4燃料與電力費(fèi)用的計(jì)算生產(chǎn)期第1、2年，負(fù)荷為零。故Sp、SR為零。1）燃料費(fèi)用計(jì)算燃料費(fèi)用主要是指加熱設(shè)備（包括加熱爐和鍋爐）的燃料費(fèi)用。對(duì)于長(zhǎng)距離輸油管道系統(tǒng)，燃料費(fèi)用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費(fèi)用可根據(jù)原油進(jìn)出站溫度計(jì)算，計(jì)算公式如下：式中：SR-燃料費(fèi)用，元/年；恥-燃料

38、油價(jià)格，元/噸；Cy-原油比熱,J/kgC；BH-燃料油熱值,J/kg；TRi-第i加熱站的出站溫度，CTZi-第i加熱站的進(jìn)站溫度，CRi-第i加熱站的加熱爐效率；G-管道年輸量，噸/年；nR-加熱站個(gè)數(shù)；2）電力費(fèi)用計(jì)算電力費(fèi)用是指用于支付泵的電力設(shè)備和電動(dòng)機(jī)具所消耗電能的費(fèi)用，主要是輸油泵等動(dòng)力設(shè)備的電費(fèi)。對(duì)于長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)，電力費(fèi)用主要是泵站輸油泵機(jī)組的電費(fèi)。全線的電力費(fèi)用可采用下式計(jì)算：c2.72310”HGedSP=npei式中：SP-全線泵機(jī)組所消耗的電力費(fèi)用，元/年；H-第i泵站的揚(yáng)程，m；ed-電力價(jià)格，元/kWh;rpei-第i泵站泵機(jī)組的效率；G-年輸量，噸/年；計(jì)算結(jié)果如

39、下表2-12、表2-13、表2-14(2-17)SR=GCy(TRiHzi)eyBHRinR(2-18)(2-19)其他費(fèi)用的計(jì)算首站職工40人，中間熱泵站取25人。中間熱站或泵站取15人，末站職工40人。年經(jīng)營(yíng)成本=燃料費(fèi)用+電力費(fèi)用+工資及福利費(fèi)+修理費(fèi)+油氣損耗費(fèi)+折舊費(fèi)+其他費(fèi)用油氣損耗費(fèi)包括大罐的蒸發(fā)損耗和泄漏損失等，可按年輸量或銷售量的一定比例計(jì)算。油氣損耗費(fèi)=損耗比例#輸量（或年銷量）X由價(jià)（或氣價(jià)）損耗比例一般可取為0.1%2.3%。固定資產(chǎn)形成率為85%,綜合折舊率取7.14%（綜合折舊年限為14年），殘值為00修理費(fèi)按固定資產(chǎn)原值的1%計(jì)算，輸油成本中其他費(fèi)用按工資總額與職

40、工福利費(fèi)之和的2倍計(jì)算。水電設(shè)施、道路、通訊設(shè)施等費(fèi)用按線路投資與輸油站投資之和的12%計(jì)算。管道建設(shè)期為2年，第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計(jì)算，固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅稅率為0。固定資產(chǎn)的30%為自有資金，70%為建設(shè)銀行貸款，貸款利率為8%。流動(dòng)資金利用擴(kuò)大指標(biāo)估算法，按流動(dòng)資金占固定資產(chǎn)原值的5%計(jì)算。費(fèi)用現(xiàn)值法確定最優(yōu)管徑費(fèi)用現(xiàn)值比較法簡(jiǎn)稱現(xiàn)值比較法。使用該方法時(shí)，先計(jì)算各比較方案的費(fèi)用現(xiàn)值，然后進(jìn)行對(duì)比，以費(fèi)用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。費(fèi)用現(xiàn)值法的計(jì)算公式為：NPc=1，(ItCt/-Sv-W)(1ic廣(2-20)td式中：It-第t年的全部投資（包括固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金）

41、;錯(cuò)誤！未找到引用源。-第t年的經(jīng)宮成本；Sv-計(jì)算期末回收的固定資產(chǎn)余值（此處為0）；W-計(jì)算期末回收的流動(dòng)資金；N-計(jì)算期N=16;-行業(yè)基準(zhǔn)收益率=12%;根據(jù)輸量的大小，本次設(shè)計(jì)提出了3種可能的管徑，分別是0406.464、0457X7.1、0508W.9。在這里采用費(fèi)用現(xiàn)值來(lái)確定最經(jīng)濟(jì)管徑。三種管徑的經(jīng)營(yíng)成本計(jì)算結(jié)果見表2-15、2-16、2-17,費(fèi)用現(xiàn)值計(jì)算結(jié)果見2-18,2-19,2-200406.46.4的費(fèi)用現(xiàn)值為99237.57萬(wàn)元。04577.1的費(fèi)用現(xiàn)值為96470.73萬(wàn)元。05087.9的費(fèi)用現(xiàn)值為219871.6萬(wàn)元。顯然0457X7.1的費(fèi)用現(xiàn)值最小，所以采用

42、457X7.1的管道進(jìn)行施工和投產(chǎn)運(yùn)行更為經(jīng)濟(jì)。表 2-15C406.46.4年份燃料費(fèi)用電力費(fèi)用工資及福禾修理費(fèi)油氣損耗其他費(fèi)用經(jīng)營(yíng)成本10000000200000003873.46660.49820.8447.044189.51641.68632.894807.021100.80820.8447.0451451641.69962.265732.351809.81820.8447.046247.51641.611699.16649.932767.29820.8447.0473501641.613676.667649.932767.29820.8447.0473501641.613676.66

43、8649.932767.29820.8447.0473501641.613676.669649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6610649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6611649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6612649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6613649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6614649.932767.29820.8447.0473501641.613

44、676.6615649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6616726.242098.51820.8447.0466151641.612349.19年份燃料費(fèi)用電力費(fèi)用工資及福禾修理費(fèi)油氣損耗其他費(fèi)用經(jīng)營(yíng)成本100000002000000032205.77575.72530.1419.64189.51060.28980.8941948.24995.89530.1419.651451060.210099.0351710.251682.11530.1419.66247.51060.211649.7661484.412618.60530.1419.673501

45、060.213462.9171484.412618.60530.1419.673501060.213462.9181484.412618.60530.1419.673501060.213462.9191484.412618.60530.1419.673501060.213462.91101484.412618.60530.1419.673501060.213462.91111484.412618.60530.1419.673501060.213462.91121484.412618.60530.1419.673501060.213462.91131484.412618.60530.1419.6

46、73501060.213462.91141484.412618.60530.1419.673501060.213462.91151484.412618.60530.1419.673501060.213462.91161634.551964.75530.1419.666151060.212224.2表 2-17508X7.9年份燃料費(fèi)用電力費(fèi)用工資及福禾修理費(fèi)油氣損耗其他費(fèi)用經(jīng)營(yíng)成本100000002000000031256.60618.48598.5466.644189.511978326.7241144.311048.72598.5466.64514511979600.1751027.331

47、746.24598.5466.646247.5119711283.216905.142692.78598.5466.647350119713210.067905.142692.78598.5466.647350119713210.068905.142692.78598.5466.647350119713210.069905.142692.78598.5466.647350119713210.0610905.142692.78598.5466.647350119713210.0611905.142692.78598.5466.647350119713210.0612905.142692.7859

48、8.5466.647350119713210.0613905.142692.78598.5466.647350119713210.0614905.142692.78598.5466.647350119713210.0615905.142692.78598.5466.647350119713210.0616987.552032.39598.5466.646615119711897.08表 2-18C406.46.4年份ItCtSWPct115881.600014180223822.400018991.0731985.28632.89007557.747409962.26006331.196501

49、1699.1006638.3846013676.66006929.0227013676.66006186.6268013676.66005523.7749013676.66004931.94110013676.66004403.51811013676.66003931.71312013676.66003510.45813013676.66003134.33714013676.66002798.51615013676.66002498.67516012349.1901985.21690.591表 2-19457X7.1年份ItCtSvWPct114784000132002221760001767

50、8.57318488980.89007707.794010099.03006418.1165011649.76006610.3876013462.91006820.7297013462.91006089.9378013462.91005437.4449013462.91004854.8610013462.91004334.69711013462.91003870.26512013462.91003455.59413013462.91003085.35114013462.91002754.77815013462.91002459.62316012224.2018481692.583表 2-205

51、08X7.9年份ItCtSvWPct118665.600018665.6227998.400027998.432333.28326.720010659.92409600.17009600.175011283.210011283.216013210.060013210.067013210.060013210.068013210.060013210.069013210.060013210.0610013210.060013210.0611013210.060013210.0612013210.060013210.0613013210.060013210.0614013210.060013210.0

52、615013210.060013210.0616011897.0802333.49563.68設(shè)備選型主要設(shè)備選型1）輸油泵選用離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能平穩(wěn)、容易操作和維修等優(yōu)點(diǎn)，因此本工程輸油泵選用中開式多級(jí)離心泵。本工程使用的離心泵為10X14X20錯(cuò)誤！未找到引用源。HSB一臺(tái)、ZS350X320兩臺(tái)、KS750-250一臺(tái)，四臺(tái)離心泵串聯(lián)，其中一臺(tái)為備用泵。每站設(shè)置三臺(tái)輸油泵并聯(lián)工作，其中一臺(tái)為備用泵。原動(dòng)機(jī)的選型則由所選輸油泵決定。2）罐區(qū)原油儲(chǔ)罐容量按滿輸時(shí)的三天輸量選取。根據(jù)公式:式中：T-儲(chǔ)罐儲(chǔ)存油品時(shí)滿足輸送的天數(shù)，取3天；M-年輸量，

53、100萬(wàn)噸/年；錯(cuò)誤！未找到引用源。-原油密度（kg/m3）;錯(cuò)誤！未找到引用源。-周轉(zhuǎn)系數(shù)，取0.9;首站罐區(qū)選用4座20000m3浮頂罐。燃料油罐的選取按照10分鐘輸量來(lái)選擇。可在中間各站各設(shè)1座100m3燃料油罐，同時(shí)起到卸壓的作用。3）給油泵泵的最低入口壓力0.5MPa=58.64m最大流量Q=138.24（m3/h）參照泵與原動(dòng)機(jī)的選型選用3臺(tái)12SH-6A型離心輸油泵。其中2臺(tái)并聯(lián)，1臺(tái)備用。4）加熱爐的選取根據(jù)加熱爐選用原則以及管線運(yùn)行參數(shù)，本工程選用管式加熱爐采用直接加熱方式。直接加熱方式是用加熱爐直接加熱原油，這種加熱方式具有加熱爐負(fù)荷大、升溫速度快、加熱溫度高、不需要中間傳

54、熱介質(zhì)，設(shè)備簡(jiǎn)單、耗鋼少、投資省等優(yōu)點(diǎn)。57%輸量時(shí)，TR=61.2CQ=GminC(TR-TZ)=7410.312(KW)滿輸時(shí)，T=42.0CV=m350D；(2-21)(2-22)Q=GmaxC(TR-TZ)=4999.58(KW)(2-23)綜合考慮，選用1臺(tái)5000kW和2臺(tái)4652kW的加熱爐，其中一臺(tái)為備用爐，爐型為快裝式。站址的確定及調(diào)整站址確定及調(diào)整根據(jù)水力坡降用作圖法作出泵站的站址。按照熱泵站盡量合一的原則，將3個(gè)泵站和熱站中的前3個(gè)合并為熱泵站，根據(jù)水力坡降用作圖法合理布置站址。站址的調(diào)整如下表2-21:表 2-21 站址調(diào)整表站號(hào)首站2#3#4#末站里程(Km)0601

55、28193250高程(m)298025.813.276.5工況校核及運(yùn)行方案的確定工況校核1)熱力校核熱力校核在最小流量下進(jìn)行。以1號(hào)站為例：第一站問，站間距60公里。假設(shè)不考慮沿程的摩擦生熱，則:b=0(2-24)a=KDW=1.32810-5(2-25)GMINCaL=0.7968錯(cuò)誤！未找到引用源。=2.218(2-26)TRI=T0b(TZ-T0-b)eaL=60.5(C)(2-27)一一、T=0(TR12Tz)=40.2(C)(2-28)3密度錯(cuò)誤！未找到引用源。=887.07kg/m3；粘度錯(cuò)誤！未找到引用源。=152.39M0“m2/s；流量錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.1275m3

56、/s；則水力坡降1.75,0.25錯(cuò)誤！未找到引用源。=PQM：75=3.5610-3(2-29)d.循環(huán)迭代以上的計(jì)算：b=-gi-=1.24(C)出站溫度:平均溫度:K二DWa=GMINC5=1.32810aL=0.7968錯(cuò)誤！未找到引用源。=2.218出站溫度：TR2=T0b(TZ-To-b)eaL=59.4(C)平均溫度：1。-T=-(TR2+2TZ)=39.6(C)3密度錯(cuò)誤！未找到引用源。=887.43kg/m3；粘度錯(cuò)誤！未找到引用源。=156.70X0上m2/s；流量錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.1274m3/s；則水力坡降1.750.25錯(cuò)誤！未找到引用源。=QQMIN/=3.5810-34.75繼續(xù)迭代直至前后兩次的出站溫度差值在0.2C之內(nèi)。迭代結(jié)果：錯(cuò)誤！未找到引用源。=59.4C全站出站溫度如下表2-22:表 2-22 全線各站進(jìn)出站