本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 壓氣站

1、楚雄壓氣站工藝設(shè)計(jì)1選題意義及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11 選題意義通過對(duì)楚雄壓氣站的工藝設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)壓氣站的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟、與其他各專業(yè)的聯(lián)系與協(xié)調(diào)。掌握壓氣站工藝流程圖的設(shè)計(jì)和繪制。掌握壓氣站主要設(shè)備與管道的計(jì)算。掌握壓氣站施工圖的繪制方法。12 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1986年8月我國(guó)第一座長(zhǎng)輸天然氣管道壓氣站在中滄輸氣管道濮陽站建成投產(chǎn),首次采用了燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)離心壓縮機(jī)機(jī)組"1996年11月建成投產(chǎn)的鄯烏輸氣管道鄯善站,是我國(guó)首次采用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)組的壓氣站"2000年11月投產(chǎn)的陜京管道應(yīng)縣壓氣站,是我國(guó)第一個(gè)采用變頻調(diào)速電機(jī)通過增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)離心壓縮機(jī)機(jī)組的壓氣

2、站"2007年2月投產(chǎn)的西氣東輸管道蒲縣壓氣站,是我國(guó)第一個(gè)投產(chǎn)的采用高速變頻調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)離心壓縮機(jī)機(jī)組的壓氣站。自20世紀(jì)50年代末以來,燃?xì)廨啓C(jī)已成為中等功率到大功率范圍天然氣管道增壓用最廣泛的驅(qū)動(dòng)機(jī),較小功率的機(jī)組多采用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)"隨著我國(guó)天然氣管道的不斷延伸和電力電網(wǎng)的發(fā)展,一些靠近電力充足地區(qū)的壓氣站開始以大功率電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)離心壓縮機(jī)作為天然氣增壓方式,促進(jìn)了我國(guó)天然氣輸送工業(yè)的發(fā)展"針對(duì)易維護(hù)性!遠(yuǎn)程控制以及環(huán)保要求不斷提高的現(xiàn)狀,在供電能力較高的地區(qū),采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)管道壓縮機(jī)的機(jī)組將會(huì)越來越多"我國(guó)天然氣管道使用的壓縮機(jī)組

3、有燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)!變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)往復(fù)式壓縮機(jī)!變頻調(diào)速電機(jī)通過增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)!高速變頻調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)等類型, 用恒速高壓電機(jī)通過調(diào)速行星齒輪驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)的機(jī)組,以及整體式磁懸浮電驅(qū)離心壓縮機(jī)組。2 主要研究?jī)?nèi)容2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)輸油輸氣管道施工驗(yàn)收規(guī)范輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范石油天然氣設(shè)計(jì)防火規(guī)范石油地面工程設(shè)計(jì)手冊(cè) 第五冊(cè) 天然氣長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)輸送流體用無縫鋼管油氣設(shè)計(jì)規(guī)范2.2原始設(shè)計(jì)參數(shù)： 根據(jù)大宇國(guó)際公司提供的有關(guān)資料可知，天然氣組分見下表。緬甸天然氣組分及物性序號(hào)組分Mol%1C199.072C20.123C30.03

4、4iC40.015C9+0.086H2O0.017CO20.508N20.189合計(jì)100.0010水露點(diǎn)-5 在10 MPa下11烴露點(diǎn)-5 在6.9 MPa下12高熱值1015 btu/cf（37.838 MJ/m3）首站來氣120×108m3/a壓氣站流量（km3/h）進(jìn)口壓力（MPa）出口壓力（MPa）壓比進(jìn)口溫度（）出口溫度（）計(jì)算功率（MW）耗氣量（km3/h）楚雄1080.606.479.501.4715.446.613.17 2.3設(shè)計(jì)步驟2.3.1站址選擇壓氣站的設(shè)置應(yīng)符合以下要求： 1) 地勢(shì)平緩、開闊，供電、給水、排水、生活及交通方便。 2) 應(yīng)避開山洪、滑坡等

5、不良工程地質(zhì)地段及其他不宜設(shè)站的地方。 3) 與附近民房、工業(yè)企業(yè)、倉(cāng)庫(kù)、車站及其他公用、民用設(shè)施的安距離應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50251-2003和GB50183-93、SY/T0048-2000的要求。2.3.2擬確定站場(chǎng)工藝流程整流器壓縮機(jī)組過濾分離器上游來氣空冷器油氣分離器下游管道2.3.3主要設(shè)備選擇2.3.3.1壓縮機(jī)的選擇 天然氣長(zhǎng)輸管道用壓縮機(jī)主要分為離心式和往復(fù)式壓縮機(jī)兩種。離心式壓縮機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是排量大、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、運(yùn)行效率高、流量平穩(wěn)、與原動(dòng)機(jī)可直接連接、維護(hù)費(fèi)用少，但有調(diào)節(jié)流量范圍小、易產(chǎn)生喘振、單級(jí)壓比較低等缺點(diǎn)，主要用在輸氣干線上。往復(fù)式壓縮機(jī)主要優(yōu)

6、點(diǎn)是效率高、壓比較高、對(duì)進(jìn)氣壓力的穩(wěn)定性要求較低、無喘振現(xiàn)象，但有排量相對(duì)較小、機(jī)體笨重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)性能不好、振動(dòng)大、檢修間隔時(shí)間短、維護(hù)費(fèi)用高等缺點(diǎn)，主要用在輸氣支線上。根據(jù)上述特點(diǎn)和國(guó)內(nèi)外增壓機(jī)組選型經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合本工程的具體情況和需要，本工程推薦采用離心式壓縮機(jī)。2.3.3.2原動(dòng)機(jī)選型中緬天然氣管道所經(jīng)地區(qū)為我國(guó)水電資源極為豐富的地區(qū)，具備電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需要的可靠的雙回路外電源，經(jīng)比選，中國(guó)境內(nèi)段各壓氣站初步推薦全部采用電驅(qū)方案。2.3.3.3機(jī)組備用方式由于本項(xiàng)目為單管、長(zhǎng)距離和多用戶輸氣，對(duì)可靠性要求很高；管道沿線均為山路，交通不便；并考慮到要保證輸氣管道運(yùn)行的安全可靠性，結(jié)合目前

7、的西氣東輸工程采用的是機(jī)組備用方式，還有陜京輸氣管線在投產(chǎn)后也在申請(qǐng)備機(jī)等情況，因此，綜合考慮本管道采用站內(nèi)機(jī)組備用方式。2.3.3.4機(jī)組配置機(jī)組配置單機(jī)功率(MW)總裝機(jī)功率(MW)1+114282.3.3.5分離設(shè)備的的選擇天然氣中的固體雜質(zhì)不僅會(huì)增加管輸阻力，影響設(shè)備、閥門和儀表的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使其磨損加速、使用壽命縮短，而且污染環(huán)境、有害于人體。因此，在供給用戶前，應(yīng)除去懸浮于天然氣中的固體雜質(zhì)。為此，在天然氣輸氣站場(chǎng)中應(yīng)設(shè)置除塵設(shè)備。輸氣站場(chǎng)中的除塵設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、分離效率高，不用須經(jīng)常更換或清洗的部件，氣流通過壓降小等。 目前，輸配氣站場(chǎng)中經(jīng)常采用的除塵設(shè)備有：旋風(fēng)除塵器、

8、多管除塵器、過濾除塵器等。多管干式除塵器適用于氣量大、壓力較高、含塵粒度分布甚廣的干天然氣的除塵。它的除塵效率達(dá)91%95%左右，且穩(wěn)定、操作彈性大、噪音小、存壓外殼磨損小。在實(shí)際處理量與設(shè)計(jì)有所差別或達(dá)不到凈化要求時(shí)，可以調(diào)節(jié)多管干式除塵器內(nèi)旋風(fēng)子的個(gè)數(shù)或開、閉除塵器內(nèi)旋風(fēng)子，使之達(dá)到要求，這是多管干式除塵器的突出優(yōu)越性。它的缺點(diǎn)是當(dāng)除塵粒徑大部分小于5m時(shí)，除塵效率急劇下降，分離精度沒有過濾式分離器高。過濾式分離器是使含塵氣體通過過濾材料達(dá)到分離氣體中粉塵的一種高效除塵設(shè)備。除塵效率達(dá)91%99%，除塵粒徑最小可達(dá)5m。缺點(diǎn)是過濾元件需經(jīng)常檢查，運(yùn)行費(fèi)用比多管干式除塵器高。綜上對(duì)比多管干式

9、除塵器與過濾式分離器的優(yōu)缺點(diǎn)本壓氣站擬采用過濾式分離器。2.3.4壓氣站主要工藝計(jì)算2.3.4.1站內(nèi)管線設(shè)計(jì)管徑計(jì)算由天然氣長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)第五冊(cè)式4-3-10可得：式中 d1管子內(nèi)徑，m； u1管內(nèi)氣體流速,m/s；q操作條件下的氣體流量，m3/d； qv標(biāo)準(zhǔn)狀況下（P0=0.101325MPa，T0=293K）的氣體流量，m3/d； P 操作條件下氣體的絕對(duì)壓力，MPa；T 操作條件下氣體的絕對(duì)溫度，K；T0 標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的絕對(duì)溫度，K；Z 氣體壓縮系數(shù)，對(duì)于干燥天然氣： 式中 Pm輸氣管內(nèi)氣體平均壓力，MPa（絕）壁厚計(jì)算：由輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范可得：式中 管子計(jì)算壁厚，cm；P設(shè)計(jì)

10、內(nèi)壓力，MPa；D管子外徑，cm；v管子的規(guī)定屈服強(qiáng)度最小值，MPa；F設(shè)計(jì)系數(shù)；t鋼管的溫度折減系數(shù)；焊縫系數(shù)，按下列標(biāo)準(zhǔn)制造的鋼管，值取1.0。2.3.4.2壓縮機(jī)設(shè)計(jì)1、離心式壓縮機(jī)理論功率 ：式中 N理論功，KW； 進(jìn)氣壓力，Mpa； 出口狀態(tài)下的壓力，Mpa；壓縮機(jī)排氣量；多變效率；2、壓縮機(jī)實(shí)際所需功率： 式中 壓縮機(jī)實(shí)際所需功率； 機(jī)械效率，對(duì)大中型壓縮機(jī) =0.90.95，對(duì)小型壓縮機(jī)=0.850.9； 傳動(dòng)效率，皮帶傳動(dòng) =0.960.99，齒輪傳動(dòng) =0.970.99，直聯(lián) =1.0。壓縮后升溫計(jì)算 式中 壓縮機(jī)排氣溫度，K； 壓縮機(jī)進(jìn)氣口溫度，K； 壓縮比； 對(duì)于多級(jí)壓縮

11、的情況，可根據(jù)每級(jí)壓縮后中間冷卻器的出口溫度作為下一級(jí)的進(jìn)口溫度分段計(jì)算。2.3.4.3安全閥門的計(jì)算與選擇在計(jì)算和選擇安全閥時(shí)，按下列步驟進(jìn)行： 1) 根據(jù)工藝設(shè)計(jì)確定安全閥的泄放壓力； 2) 根據(jù)工藝要求，確定所需要的最大泄放量； 3) 計(jì)算安全閥通道截面積，計(jì)算公式如下： 式中 A安全閥通道截面積，cm2； G安全閥的最大泄放量，kg/h； P1安全閥在最大泄放量時(shí)的進(jìn)口壓力（絕），MPa； K流量系數(shù)，可取0.90.97，取K=0.9； M氣體的分子量；Cf(k)（查圖）與氣體的絕熱指數(shù)k有關(guān)，對(duì)天然氣k可取1.3，則C=255； T1安全閥進(jìn)口處的絕對(duì)溫度，K； Z氣體壓縮系數(shù)。 4

12、) 根據(jù)計(jì)算所得數(shù)據(jù)，選用等于或大于計(jì)算值的通道截面積的閥； 5) 根據(jù)確定的安全閥的泄放壓力，選用彈簧的定壓范圍，使安全閥的定壓在所選彈簧的定壓范圍之內(nèi)。3預(yù)期結(jié)果1. 根據(jù)任務(wù)書要求，設(shè)計(jì)出合理可行的工藝流程，設(shè)備選型，制定合理的自動(dòng)控制方案，設(shè)計(jì)出符合規(guī)范可實(shí)施的設(shè)備平面布置，工藝管道平面布置和工藝管道豎面布置。2. 撰寫清楚、準(zhǔn)確的說明書。3. 撰寫計(jì)算書，材料用料及報(bào)表。4. 采用Auto CAD繪制壓氣站工藝流程圖、設(shè)備平面布置及工藝管道平面安裝圖和工藝管道豎面安裝圖。 4 工作進(jìn)度安排序 號(hào)設(shè)計(jì)（論文）各階段內(nèi)容起止日期(4-16)1下達(dá)任務(wù)書第4周2開題答辯第6周3期中檢查第10周4提交論文初稿第14周5修改論文及定稿第15周6論文材料歸檔，準(zhǔn)備答辯第16周7論文答辯第16周5參考文獻(xiàn)：1、李長(zhǎng)俊：天然氣管道輸送.北京：石油工業(yè)出版社，2000，187-2282、劉