原油管道設計計算(共28頁)

1、1.5 設計依據(jù)與基礎(chǔ)(jch)參數(shù)1.5.1 設計基礎(chǔ)(jch)參數(shù) 1) 原油(yunyu)物性參數(shù)(1)原油密度所輸原油密度(g/cm)隨溫度t()的變化關(guān)系為： =-(T-20) (1-1) 式中：-20度下原油密度(kg/m)，取870 kg/m； -=1.825-0.001315； T-平均輸油溫度()，取40； 即得=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()706050454035粘度(mm2/s)38.461.593.6120.1152.3200Log1.5841.7891.9712.08

2、02.1832.300取xi為T，yi為logxi=300yi=11.908(xiyi)=578.225xi=15850b=-0.0202a=2.995回歸結(jié)果為log=2.995-0.0202T得原油粘度為：=102.995-0.0202T (1-3)式中：T-平均輸油溫度()；(3)原油比熱容所輸原油的比熱容為2100J/kg(4)平均輸油溫度在加熱輸送條件下，計算溫度采用平均輸油溫度T，平均輸油溫度采用加權(quán)法，按下式計算： T= (1-4)式中：TR-原油出站溫度，取60； TZ-原油進站溫度，取30；2) 總傳熱系數(shù)由 (1-5)式中：D-管道(gundo)外徑(m)； h-土壤導熱(

3、dor)系數(shù)(w/m)，取0.9 w/m； -管道(gundo)中心埋深(m)，取1.5 m；得=2.342K= (1-6)式中：-瀝青防腐層(m)，0.006 m； -防腐層導熱系數(shù)(w/m)，取0.15w/m；得總傳熱系數(shù)K=2.141 (w/m)；1.5.2 其它設計參數(shù)管道全線任務輸量、最小輸量、進出站油溫、埋深處月平均氣溫等列于表1-12設計參數(shù)表中。生產(chǎn)天數(shù)按照350天計算。表1-12 設計參數(shù)表任務輸量(10t/a)最小輸量(10t/a)管線里程(Km)最高出站油溫最低出站油溫埋深處月平均氣溫60034225060305.01.6 經(jīng)濟管徑的選擇1.6.1 管徑及管材的初選1)管

4、徑選擇根據(jù)規(guī)范，輸油管道經(jīng)濟流速范圍為1.0-2.5m/s，管徑計算公式如下：d= (1-7)式中：Q-額定任務輸量(m/s)； V-管內(nèi)原油經(jīng)濟流速(m/s)； d-管道內(nèi)徑(m)；根據(jù)輸量計算結(jié)果如下表1-13：表1-13 初選管徑表經(jīng)濟流速(m/s)計算結(jié)果(mm)初選管(mm)初選管(mm)初選管徑(mm)1.5432.7406.44575082)管材選用本工程采用直縫電阻焊鋼管。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等綜合因素，管材選用按照API標準生產(chǎn)的X60直縫電阻焊鋼管，局部高壓管段選用按照API標準生產(chǎn)的X80直縫電阻焊鋼管。根據(jù)輸量的大小(dxio)，本

5、次設計提出了3種可能的管徑，分別是406.46.4、4577.1、5087.9。在這里(zhl)采用費用現(xiàn)值來確定最經(jīng)濟管徑。1.6.2 費用(fi yong)現(xiàn)值法確定經(jīng)濟管徑1)確定經(jīng)濟管徑的原則對某一輸量下的管路，隨著管徑的增大，基本建設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，站場投資減少。而有些項目如道路、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。其它項目如材料費、折舊費、稅金、管理及維修費等是按照投資總額提成一定比例計算的。該費用隨著管徑的變化與投資隨著管徑的變化趨勢相同，所以總投資與經(jīng)營費用的疊加總有一個與其最小值對應。該費用最小

6、值的管徑為最優(yōu)管徑。2)費用現(xiàn)值法費用現(xiàn)值比較法簡稱現(xiàn)值比較法。使用該方法時，先計算各比較方案的費用現(xiàn)值，然后進行對比，以費用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。費用現(xiàn)值法的計算公式為： (1-8)式中：I-第t年的全部投資(包括固定資產(chǎn)和流動資金)； QUOTE -第t年的經(jīng)營成本； S-計算期末回收的固定資產(chǎn)余值(此處為0)； W-計算期末回收的流動資金； N-計算期 N=16； i-行業(yè)基準收益率 =12%；油氣儲運企業(yè)的要素成本包括：電力費用、工資及福利費、修理費、油氣損耗費、折舊費、利息支出、其他費用。3)經(jīng)營成本和流動資金年經(jīng)營成本燃料費用電力費用工資及福利費修理費油氣損耗費折舊費+其他費用燃料費

7、用主要是指加熱設備(包括加熱爐和鍋爐)的燃料費用。對于長距離輸油管道系統(tǒng)，燃料費用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費用?？筛鶕?jù)原油進出站溫度計算，計算公式如下： SR= G Cy (TRi Tzi) nR (1-9)式中：SR -燃料費用，元/年； ey-燃料油價格，元/噸； Cy -原油比熱，J/kg； BH-燃料油熱值，J/kg； TRi -第i加熱站的出站溫度，； TZi -第i加熱站的進站溫度，； Ri-第i加熱站的加熱爐效率； G-管道年輸量，噸/年；nR-加熱站個數(shù)； 電力費用是指用于支付泵的電力設備和電動機具所消耗電能的費用，主要是輸油泵等動力設備的電費。對于長輸管道系統(tǒng)，

8、電力費用主要是泵站輸油泵機組的電費。全線的電力費用可采用下式計算： SP= (1-10)式中：SP-全線泵機組所消耗(xioho)的電力費用，元/年；H -第i泵站的揚程(yngchng)，m；ed -電力(dinl)價格，元/kWh；pei-第i泵站泵機組的效率；G-年輸量，噸/年；油氣損耗費包括大罐的蒸發(fā)損耗和泄漏損失等，可按年輸量或銷售量的一定比例計算。油氣損耗費損耗比例年輸量(或年銷量)油價(或氣價)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0。修理費按固定資產(chǎn)原值的1%計算，輸油成本中其他費用按工資總額與職工福利

9、費之和的2倍計算。水電設施、道路、通訊設施等費用按線路投資與輸油站投資之和的12%計算。管道建設期為2年，第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計算，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%為建設銀行貸款，貸款利率為8%。流動資金利用擴大指標估算法，按流動資金占固定資產(chǎn)原值的5%計算。4)比較方案三種管徑的計算結(jié)果如下：406.46.4的費用現(xiàn)值為116209.405萬元。4577.1的費用現(xiàn)值為59526.39萬元。5087.9的費用現(xiàn)值為59609.1萬元。其中4577.1的費用現(xiàn)值最小，采用2737的管道進行施工和投產(chǎn)運行更為經(jīng)濟。1.6.3 管道壁厚選

10、擇根據(jù)輸油管道工程設計規(guī)范，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計算：= (1-11)式中：P-設計內(nèi)壓力(MPa)； D-鋼管外徑(mm)； K-設計系數(shù)，取0.72； -材料的最低屈服強度(MPa)； -焊縫系數(shù)，取1.0； 管道系統(tǒng)設計壓力為7MPa時，管道選用X60直縫電阻焊鋼管，屈服強度413MPa，壁厚計算結(jié)果如下表1-14：表1-14 壁厚計算表公稱直徑(mm)計算壁厚(mm)腐蝕余量(mm)實選壁厚(mm)管道外徑(mm)DN4575.37917.14577.11.7 輸油工程1.7.1 主要工藝1)原油密閉加熱輸送工藝 (1)加熱輸送工藝易凝易粘的油品當其凝點高于管道周圍環(huán)境溫度、

11、或在環(huán)境溫度條件下油流粘度很高時，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)密閉輸送工藝泵到泵密閉輸送工藝是目前國內(nèi)外管道(gundo)采用的先進輸送工藝。對輸油系統(tǒng)壓力實行自動調(diào)節(jié)以及系統(tǒng)自動連鎖保護，是實現(xiàn)密閉輸油的前提。中間泵站設一水擊泄放罐，不設旁接油罐和緩沖罐，大幅降低各站儲罐的容量，節(jié)約工程投資，減少原油損耗。1.7.2 工藝計算(j sun)及站場布置1)熱力(rl)計算熱力計算按最小輸量情況進行計算。根據(jù)任務書的要求，設計最小輸量為0.1275m/s 即1

12、13.1kg/s.總傳熱系數(shù)由(1-6)得為2.141w/m。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i= (1-12)a= (1-13)b= (1-14)L (1-15)最終得熱站數(shù)：n (1-16)最終向上取整得熱站數(shù)n。式中：D-管道外徑(m)，取0.4712m； K-熱油管道總傳熱系數(shù)(w/m)，取2.141 w/m； C-油品比熱(KJ/Kg)，取2100 KJ/Kg；經(jīng)過計算，需要4座泵站，站間距為62.5 Km。經(jīng)過熱泵站合并和站址調(diào)整，決定設置4座熱站。熱戰(zhàn)布置情況如下表1-15：表1-15 熱站布置表站號首站2#3#4#末站里程(Km)0

13、60128193250高程(m)298025.813.276.5進站溫度()-30303030出站溫度()59.465.463.057.3-2)水力計算根據(jù)初選的管徑、原油的任務輸量，按照列賓宗公式進行水力計算，并判斷是否存在翻越點，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= (1-17)管路全線(qun xin)能耗為：H=iL+Z+H (1-18)泵站數(shù)：N= (1-19)式中：H-任務(rn wu)流量下管道所需要的總壓頭(m液柱)； -任務(rn wu)輸量下泵站的揚程(m液柱)； H-末站剩余壓力(m液柱)，取30m

14、液柱； h-泵站站內(nèi)損失(m液柱)，取20m液柱；當N不是整數(shù)，要向上取整。經(jīng)過計算，全線無翻越點，全線需要4設置座泵站。經(jīng)過熱、泵站合并和站址調(diào)整，泵站布置情況如下表1-16表1-16 熱泵站布站表站號首站2#3#4#末站里程(Km)060128193250高程(m)298025.813.276.5進站揚(m)87.7176.7189.3190.8436.41出站揚(m)739.71728.71741.31611.04-3)站場布置按照確定的管徑，根據(jù)進行的水力、熱力計算結(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： 2#熱泵站(60km，80m)3#熱泵站(128 km，25.8m

15、)勝齊輸油首站(0km，29m) 輸油末站(250km，6.5m)4#熱泵站(193km，13.27m) 4)運行(ynxng)參數(shù)通過選擇的管徑、結(jié)合站場布置情況(qngkung)，經(jīng)過計算確定后的三輸油管道在各年生產(chǎn)負荷下的運行參數(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(yunyu)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)運行參數(shù)。該參數(shù)為理論計算結(jié)果。表1-17 最小輸量站號首站2#3#4#末站TR59.465.463.057.3-TZ-30303030H m89.9275.76101.5677.2475.4H m387

16、.52298.36324.16299.84-開爐全開全開全開全開-開泵開一臺開兩臺開兩臺開兩臺-表1-18 70%輸量站號首站2#3#4#末站TR51.255.253.749.8-TZ - 30 30 30 30Hsm89.37 82.51100.2670.44 76.7H dm498.26 380.11397.86368.04 -開爐全開全開全開全開 -開泵開兩臺開一臺開一臺開一臺 -表1-19 85%輸量站號首站2#3#4#末站TR45.448.147.144.4-TZ - 30 30 30 30Hsm 88.64 61.74 63.98 106.61 92.5H dm608.84 497

17、.44 472.88 404.2 -開爐全開全開全開全開 -開泵開三臺開三臺開兩臺開一臺 -表1-20 90%輸量站號首站2#3#4#末站TR44.346.345.443.0-TZ-30303030Hsm88.3760.0890.9678.9929.77H dm608.57580.28611.16514.69-開爐全開全開全開全開-開泵開三臺開三臺開三臺開三臺-表1-21 最大輸量站號首站2#3#4#末站TR41.343.342.640.6-TZ-30303030Hsm87.7176.7189.3190.8436.41H dm739.71728.71741.31611.04-開爐全開全開全開全

18、開-開泵開三臺開三臺開三臺開三臺-1.7.3 站場設計(shj)勝齊輸油管道工程(gngchng)全線共設輸油站場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(ciyng)從泵到泵密閉輸送工藝流程。1)站場平面布置根據(jù)原油和天然氣工程設計防火規(guī)范及工藝流程，進行站場平面設計，做到布置合理，緊湊美觀，生產(chǎn)安全可靠，操作維修方便，同時盡可能減少土方量。2)站場豎面布置為了保證工藝設施的合理布置，站內(nèi)儲罐布置在地形平坦、地質(zhì)條件良好的地段，場地設計坡度按照5考慮，按50年一遇洪水頻率進行防洪設計。3)站場工藝流程 (1) 勝齊輸油首站 站內(nèi)主要功能：接受來油，對來油進行計量、儲

19、存、加壓、加熱后外輸。具有(jyu)站內(nèi)循環(huán)、倒罐、加藥、站內(nèi)吹掃、水擊泄放、發(fā)送清管器等功能。 (2) 2#、3#、4#熱泵站 站內(nèi)主要功能：對首站來油進行(jnxng)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(gngnng)：對管線計量后輸送給用戶。具有水擊泄放、站內(nèi)循環(huán)、吹掃、接受發(fā)送清管器功能，同時具有一定的事故儲油能力。1.7.4 主要設備選型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)簡單、性能平穩(wěn)、容易操作和維修等優(yōu)點，因此本工程輸油泵選用中開式多級離心泵。本工

20、程使用的離心泵為101420 QUOTE HSB一臺、ZS350320兩臺、KS750250一臺。每站設置四臺輸油泵串聯(lián)工作，其中一臺為備用泵。2)加熱設備根據(jù)加熱爐選用原則以及管線運行參數(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荷大、升溫速度快、加熱溫度高、不需要中間傳熱介質(zhì)，設備簡單、耗鋼少、投資省等優(yōu)點。3)罐區(qū)原油儲罐容量按滿輸時的三天輸量選取。根據(jù)公式：V= (1-20)式中：T-儲罐儲存油品時滿足輸送的天數(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，600萬噸/年； QUOTE -原油密度(kg/m)

21、； QUOTE -周轉(zhuǎn)系數(shù)，取0.9；首站罐區(qū)選用4座20000 m浮頂罐。燃料油罐的選取按照10分鐘輸量來選擇。首站設1座100 m燃料油罐，同時起到卸壓的作用。4)主要設備選型表要設選型見表1-22表1-22 主要設備選型表站號主要設備單位數(shù)量首站20000 m拱頂罐100 m燃料油罐3489KW加熱爐5000KW加熱爐101420 QUOTE HSB 離心泵(串聯(lián))ZS350320 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座座臺臺臺臺臺臺臺臺41111213112#100 m燃

22、料油罐3489KW加熱爐5000KW加熱爐101420 QUOTE HSB 離心泵(串聯(lián))ZS350320 離心泵(串聯(lián))KS750250離心泵(串聯(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座臺臺臺臺臺臺臺111121113#100 m燃料油罐3489KW加熱爐5000KW加熱爐101420 QUOTE HSB 離心泵(串聯(lián))ZS350320 離心泵(串聯(lián))KS750250離心泵(串聯(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座臺臺臺臺臺臺臺11112111續(xù)表1-22 主要(zhyo)設備選型表末站30000

23、m拱頂罐100 m燃料油罐3489KW加熱爐5000KW加熱爐101420 QUOTE HSB 離心泵(串聯(lián))ZS350320 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座座臺臺臺臺臺臺臺臺41111213111.7.5 工況校核(xio h)1)熱力(rl)校核熱力校核在最小流量下進行。以1號站為例：第一站間，站間距60公里。假設不考慮沿程的摩擦生熱，則：b=0 (1-21) a=1.32810-5 (1-22)aL=0.7968 QUOTE =2.218 (1-23)出站溫度(wn

24、d)：60.5() (1-24)平均溫度：T=40.2() (1-25)密度(md) QUOTE =887.07kg/m；粘度(zhn d) QUOTE =152.3910m/s；流量 QUOTE 0.1275m3/s；則水力坡降： QUOTE =3.5610-3 (1-26)循環(huán)迭代以上的計算：a=1.32810-5b=1.24()aL=0.7968 QUOTE =2.218出站溫度：59.4()平均溫度：T=39.6()密度 QUOTE =887.43kg/m；粘度 QUOTE =156.7010m/s；流量Q20.1274 m3/s；則水力坡降： QUOTE =3.5810-3繼續(xù)迭代直

25、至前后兩次的出站溫度差值在0.2之內(nèi)。迭代結(jié)果： QUOTE 59.4全站出站溫度如下表1-23：表1-23 全線進出站溫度表站間首站2#3#4#出站溫度()59.465.463.057.3各站出站溫度均小于65，熱力(rl)校核符合要求。2)水力(shul)校核 (1) 計算(j sun)水力坡降 以第一站間為例： 第一站間，站間距60公里。 根據(jù)已經(jīng)算出的最大輸量下的進出站溫度，計算站間的水力坡降。T=33.8() 密度=891.15kg/m；粘度=205.2310m/s；流量 QUOTE 0.2226 m3/s；則水力坡降：i=8.7910-3同理可以計算出其它站間的水力坡降，計算結(jié)果如

26、下表1-24：表1-24 全線水力坡降表站號1#2#2#3#3#4#4#末站i0.0087660.0087070.0087290.008787站間距離(公里)60686557 (2) 進出站壓力(yl)校核取熱泵站站內(nèi)損失(snsh)30米。外輸油泵所選泵為101420 QUOTE HSB一臺、 ZS350320兩臺、 KS750250一臺，四臺離心泵串聯(lián)，其中一臺為備用泵。給油泵所選泵為12sh-6A，三臺(sn ti)并聯(lián)，其中一臺為備用泵。首站進站壓力H=87.71(m)；首站出站壓力H= H+H-30=739.71(m)；2#站進站壓力H= H-iL-nh-Z=76.71(m)；依次計

27、算，各站的進、出站壓力計算結(jié)果如下表1-25；表1-25 全線各站進出站壓力表站號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)；每站的進站壓力均大于58.64 m；每站的出站壓力均小于801.53m；故水力校核符合要求。1.7.6 反輸流程設計勝齊輸油管道工程設置立足站內(nèi)原油正常輸送設備。在站內(nèi)流程設計中，根據(jù)地形條件，考慮反輸流程設置。本工程由于落差不大，無翻越點。利用正常輸送時的管線各站輸油泵可以實現(xiàn)全

28、線反輸。2.1 最優(yōu)管徑的確定2.1.1 判斷流態(tài)1)輸量換算由于任務書允許的最低進站溫度取30度，最高出站溫度取60度。在加熱輸送條件下，計算溫度采用平均輸油溫度T，平均輸油溫度采用加權(quán)法，按下式計算： T= (2-1)式中：T-原油出站溫度，取60； T-原油進站溫度，取30；得平均溫度T=40度。40度下的原油按下式計算： =-(T-20) (2-2)式中：-20度下原油(yunyu)密度(kg/m)，取900 kg/m； -=1.825-0.001315； T -平均(pngjn)輸油溫度()，取40；即 QUOTE =900-0.6415(T-20)=887.17(kg/m)任務(r

29、n wu)輸量Q=600100001000/350243600 =198.4(kg/s)=0.2236(m/s)2)管徑初選根據(jù)規(guī)范，輸油管道經(jīng)濟流速范圍為1.0-2.5m/s，管徑計算公式如下：d= (2-3)式中：Q-額定任務輸量(m/s)； V-管內(nèi)原油經(jīng)濟流速(m/s)，本任務中，取1.5m/s； d-管道內(nèi)徑(m)；根據(jù)輸量計算結(jié)果如下表2-1：表2-1 初選管徑表經(jīng)濟流速(m/s)計算結(jié)果(mm)初選管徑(mm)初選管徑(mm)初選管徑(mm)1.5432.7406.44575083)管道壁厚的選擇根據(jù)輸油管道工程設計規(guī)范，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計算：= (2-4)式中：P

30、-設計內(nèi)壓力(MPa)； D-鋼管外徑(mm)； K-設計系數(shù)，取0.72； -材料的最低屈服強度(MPa)； -焊縫系數(shù)，取1.0； 管道系統(tǒng)設計壓力為7 MPa時，管道選用X65直縫電阻焊鋼管，屈服強度413MPa，壁厚計算結(jié)果如下表2-2：表2-2 計算壁厚表公稱直徑(mm)DN406.4DN457DN508DN406.44.7835.3795.979考慮1mm的腐蝕余量后,實際選擇的壁厚尺寸列于表2-3:表2-3 實選管壁壁厚表公稱直徑(mm)DN406.4DN457DN508實選壁厚(mm)6.47.17.94) 平均溫度下油品粘度(zhn d)的確定根據(jù)(gnj)任務書的油品粘溫數(shù)

31、據(jù)，T=40時，=152.3mm/s。5) 由雷諾數(shù)判斷(pndun)流態(tài)雷諾數(shù)計算公式為： (2-5) (2-6) (2-7)計算結(jié)果見表2-4，2-5，2-6表2-4 406.4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2-5 457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2-6 508管徑下流態(tài)參數(shù)管徑流態(tài)5089541.951347.991096977.35水力光滑區(qū) 由上表的數(shù)據(jù)，可以分析得，雖然沿程會有層流區(qū)，但是由于層流區(qū)的長度相對于整個管線長度來說可以忽略。所以認為各管徑不同輸量下，

32、管內(nèi)原油都處于水力光滑區(qū)，以此來進行設計計算，則有m=0.25，=0.0246。2.1.2 熱力計算熱力計算按照最小輸量情況計算.根據(jù)塘密輸油管道初步設計設計任務書要求，設計輸油能力600萬噸/年。生產(chǎn)負荷各年如下表2-7表2-7 各年生產(chǎn)負荷表生產(chǎn)壽命期(年)1234561516生產(chǎn)負荷(%)057708510090則設計最小輸量：Q=0.57Q =0.1275m3/s=113.1kg/s1) 總傳熱系數(shù)由： (2-8)式中：D-管道(gundo)外徑(m)； h-土壤(trng)導熱系數(shù)(w/m)，取0.9 w/m； -管道(gundo)中心埋深(m)，取1.5 m；K= (2-9)式中：

33、-瀝青防腐層(m)，0.006 m； -防腐層導熱系數(shù)(w/m)，取0.15w/m；計算結(jié)果如下表2-8：表2-8 熱力參數(shù)表管道規(guī)格(mm)K406.46.42.5132.2834577.12.3422.141 5087.92.2072.0232) 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：i= (2-10)a= (2-11)b= (2-12)L (2-13)最終得熱站數(shù)：n (2-14)最終向上取整得熱站數(shù)n。式中：D-管道外徑(m)； K-熱油管道總傳熱系數(shù)(w/m)，取0.991 w/m； C-油品比熱(kj/kg)，取2100 kj/k

34、g；計算結(jié)果如下表2-9表2-9 各管徑水力參數(shù)表管道規(guī)格(mm)i(m/m)a (10)b()L(km)nnL(km)406.40.0061912.632.28766.663.75462.54570.0035613.281.25361.514.06462.55080.0021723.910.72757.864.32550.02.1.3 水力(shul)計算通過水力(shul)計算來確定泵站數(shù)。計算按照(nzho)最大輸量(任務輸量)來確定。根據(jù)初選的管徑、原油的任務輸量，用列賓宗公式進行水力計算，并判斷是否存在翻越點，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

35、圖優(yōu)化布站，確定站址。管路全線能耗為：H=iL+Z+H (2-15)泵站數(shù)：N= (2-16)式中：H -任務流量下管道所需要的總壓頭(m液柱)； -任務輸量下泵站的揚程(m液柱)； H-末站剩余壓力(m液柱)，取20m液柱； h-泵站站內(nèi)損失(m液柱)，取30m液柱；當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2-10表2-10 粘溫關(guān)系回歸表溫度()706050454035粘度(mm2/s)38.461.593.6120.1152.3200log1.5841.7891.9712.0802.1832.300取xi為T，yi為logxi=300yi=11.908(xiyi

36、)=578.225xi=15850b=-0.0202a=2.995回歸結(jié)果為log=2.995-0.0202T得原油粘度為：=102.995-0.0202T (2-17)式中：T-平均輸油溫度()；經(jīng)過(jnggu)計算，406.46.4、4577.1、5087.9的三條線路全線均不存在(cnzi)翻越點。計算結(jié)果如表2-11表2-11 各管徑下水力(shul)參數(shù)表管道規(guī)格(mm)H(m)ZH (m)Hc(m)nn406.46.4805.1-22.54287.56826.5874577.1805.1-22.52472.56823.7945087.9805.1-22.51666.56822.5

37、632.1.4 燃料與電力費用的計算生產(chǎn)期第1、2年，負荷為零。故S、S為零。1) 燃料費用計算燃料費用主要是指加熱設備(包括加熱爐和鍋爐)的燃料費用。對于長距離輸油管道系統(tǒng)，燃料費用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費用。可根據(jù)原油進出站溫度計算，計算公式如下：SR= G Cy (TRi Tzi) nR (2-18)式中：SR -燃料費用，元/年； ey-燃料油價格，元/噸； Cy -原油比熱，J/kg； BH-燃料油熱值，J/kg； TRi -第i加熱站的出站溫度，； TZi -第i加熱站的進站溫度，； Ri-第i加熱站的加熱爐效率； G-管道年輸量，噸/年； nR-加熱站個數(shù)；2)

38、電力費用計算電力費用是指用于支付泵的電力設備和電動機具所消耗電能的費用，主要是輸油泵等動力設備的電費。對于長輸管道系統(tǒng)，電力費用主要是泵站輸油泵機組的電費。全線的電力費用可采用下式計算：SP= (2-19)式中：SP-全線泵機組所消耗的電力費用，元/年； H-第i泵站的揚程，m； ed-電力價格，元/kWh； pei-第i泵站泵機組的效率； G-年輸量，噸/年；計算結(jié)果如下表2-12、表2-13、表2-14表2-12 406.46.4年份負荷(%)輸量(萬噸/年)T()SR(萬元)SP(萬元)35734242.3873.46660.4947042039.3807.021100.80585510

39、36.9732.351809.8161510060036.3649.932767.29169054035.2726.242098.51表2-13 4577.1年份負荷(%)輸量(萬噸/年)T()SR(萬元)SP(萬元)35734261.22205.77575.7247042052.41948.24995.8958551046.21710.251682.1161510060042.01484.412618.60169054044.61634.551964.75 表2-14 5087.9年份負荷(%)輸量(萬噸/年)T()SR(萬元)SP(萬元)35734247.761256.60618.4847

40、042043.171144.311048.7258551039.731027.331746.2461510060037.29905.142032.39169054038.84987.552692.782.1.5 其他費用的計算(j sun)首站職工(zhgng)40人，中間熱泵站取25人。中間(zhngjin)熱站或泵站取15人，末站職工40人。年經(jīng)營成本燃料費用電力費用工資及福利費修理費油氣損耗費折舊費+其他費用油氣損耗費包括大罐的蒸發(fā)損耗和泄漏損失等，可按年輸量或銷售量的一定比例計算。油氣損耗費損耗比例年輸量(或年銷量)油價(或氣價)損耗比例一般可取為0.1%2.3%。固定資產(chǎn)形成率為85

41、%，綜合折舊率取7.14%(綜合折舊年限為14年)，殘值為0。 修理費按固定資產(chǎn)原值的1%計算，輸油成本中其他費用按工資總額與職工福利費之和的2倍計算。水電設施、道路、通訊設施等費用按線路投資與輸油站投資之和的12%計算。管道建設期為2年，第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計算，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%為建設銀行貸款，貸款利率為8%。流動資金利用擴大指標估算法，按流動資金占固定資產(chǎn)原值的5%計算。2.1.6 費用現(xiàn)值法確定最優(yōu)管徑費用現(xiàn)值比較法簡稱現(xiàn)值比較法。使用該方法時，先計算各比較方案的費用現(xiàn)值，然后進行對比，以費用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。

42、費用現(xiàn)值法的計算公式為： (2-20)式中：I-第t年的全部投資(包括固定資產(chǎn)和流動資金)； QUOTE -第t年的經(jīng)營成本； S-計算期末回收的固定資產(chǎn)余值(此處為0)； W-計算期末回收的流動資金； N-計算(j sun)期 N=16； i-行業(yè)(hngy)基準收益率 =12%；根據(jù)輸量的大小(dxio)，本次設計提出了3種可能的管徑，分別是406.46.4、4577.1、5087.9。在這里采用費用現(xiàn)值來確定最經(jīng)濟管徑。三種管徑的經(jīng)營成本計算結(jié)果見表2-15、2-16、2-17，費用現(xiàn)值計算結(jié)果見2-18，2-19，2-20 406.46.4的費用現(xiàn)值為99237.57萬元。 4577.

43、1的費用現(xiàn)值為96470.73萬元。 5087.9的費用現(xiàn)值為219871.6萬元。顯然4577.1的費用現(xiàn)值最小，所以采用4577.1的管道進行施工和投產(chǎn)運行更為經(jīng)濟。表2-15 406.46.4年份燃料費用電力費用工資及福利修理費油氣損耗其他費用經(jīng)營成本10000000200000003873.46660.49820.8447.044189.51641.68632.894807.021100.80820.8447.0451451641.69962.265732.351809.81820.8447.046247.51641.611699.16649.932767.29820.8447.047

44、3501641.613676.667649.932767.29820.8447.0473501641.613676.668649.932767.29820.8447.0473501641.613676.669649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6610649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6611649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6612649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6613649.932767.29820.844

45、7.0473501641.613676.6614649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6615649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6616726.242098.51820.8447.0466151641.612349.19表2-16 4577.1年份燃料費用電力費用工資及福利修理費油氣損耗其他費用經(jīng)營成本100000002000000032205.77575.72530.1419.64189.51060.28980.8941948.24995.89530.1419.651451060.210099.03517

46、10.251682.11530.1419.66247.51060.211649.7661484.412618.60530.1419.673501060.213462.9171484.412618.60530.1419.673501060.213462.9181484.412618.60530.1419.673501060.213462.9191484.412618.60530.1419.673501060.213462.91101484.412618.60530.1419.673501060.213462.91111484.412618.60530.1419.673501060.213462.

47、91121484.412618.60530.1419.673501060.213462.91131484.412618.60530.1419.673501060.213462.91141484.412618.60530.1419.673501060.213462.91151484.412618.60530.1419.673501060.213462.91161634.551964.75530.1419.666151060.212224.2表2-17 5087.9年份燃料費用電力費用工資及福利修理費油氣損耗其他費用經(jīng)營成本100000002000000031256.60618.48598.546

48、6.644189.511978326.7241144.311048.72598.5466.64514511979600.1751027.331746.24598.5466.646247.5119711283.216905.142692.78598.5466.647350119713210.067905.142692.78598.5466.647350119713210.068905.142692.78598.5466.647350119713210.069905.142692.78598.5466.647350119713210.0610905.142692.78598.5466.647350

49、119713210.0611905.142692.78598.5466.647350119713210.0612905.142692.78598.5466.647350119713210.0613905.142692.78598.5466.647350119713210.0614905.142692.78598.5466.647350119713210.0615905.142692.78598.5466.647350119713210.0616987.552032.39598.5466.646615119711897.08表2-18 406.46.4年份ItCtSvWPct115881.600

50、014180223822.400018991.0731985.28632.89007557.747409962.26006331.1965011699.1006638.3846013676.66006929.0227013676.66006186.6268013676.66005523.7749013676.66004931.94110013676.66004403.51811013676.66003931.71312013676.66003510.45813013676.66003134.33714013676.66002798.51615013676.66002498.6751601234

51、9.1901985.21690.591表2-19 4577.1年份ItCtSvWPct1147840001320022217600017678.57318488980.89007707.794010099.03006418.1165011649.76006610.3876013462.91006820.7297013462.91006089.9378013462.91005437.4449013462.91004854.8610013462.91004334.69711013462.91003870.26512013462.91003455.59413013462.91003085.35114

52、013462.91002754.77815013462.91002459.62316012224.2018481692.583表2-20 5087.9年份ItCtSvWPct118665.600018665.6227998.400027998.432333.28326.720010659.92409600.17009600.175011283.210011283.216013210.060013210.067013210.060013210.068013210.060013210.069013210.060013210.0610013210.060013210.0611013210.06001

53、3210.0612013210.060013210.0613013210.060013210.0614013210.060013210.0615013210.060013210.0616011897.0802333.49563.682.2 設備(shbi)選型2.2.1 主要(zhyo)設備選型1) 輸油泵選用(xunyng)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)簡單、性能平穩(wěn)(pngwn)、容易操作和維修等優(yōu)點，因此本工程輸油泵選用中開式多級離心泵。本工程(gngchng)使用的離心泵為101420 QUOTE HSB一臺、 ZS350320兩臺、 KS750250一臺，四臺

54、離心泵串聯(lián)，其中一臺為備用泵。每站設置三臺輸油泵并聯(lián)工作，其中一臺為備用泵。原動機的選型則由所選輸油泵決定。2) 罐區(qū)原油儲罐容量按滿輸時的三天輸量選取。根據(jù)公式：V= (2-21)式中：T-儲罐儲存油品時滿足輸送的天數(shù)，取3天； M-年輸量，100萬噸/年； QUOTE -原油密度(kg/m)； QUOTE -周轉(zhuǎn)系數(shù)，取0.9；首站罐區(qū)選用4座20000 m浮頂罐。燃料油罐的選取按照10分鐘輸量來選擇。可在中間各站各設1座100 m燃料油罐，同時起到卸壓的作用。3) 給油泵泵的最低入口壓力0.5MPa=58.64m最大流量Q=138.24(m/h)參照泵與原動機的選型選用3臺12SH-6A

55、型離心輸油泵。其中2臺并聯(lián)，1臺備用。4) 加熱爐的選取根據(jù)加熱爐選用原則以及管線運行參數(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荷大、升溫速度快、加熱溫度高、不需要中間傳熱介質(zhì)，設備簡單、耗鋼少、投資省等優(yōu)點。57%輸量時，TR=61.2Q=GminC(T-T)=7410.312(KW) (2-22)滿輸時，T=42.0Q=GmaxC(T-T)=4999.58(KW) (2-23)綜合考慮，選用1臺5000kW和2臺4652kW的加熱爐，其中一臺為備用爐，爐型為快裝式。2.3 站址的確定及調(diào)整2.3.1 站址確定及調(diào)整根據(jù)水力坡降用

56、作圖法作出泵站的站址。按照熱泵站盡量合一的原則，將3個泵站和熱站中的前3個合并為熱泵站，根據(jù)水力坡降用作圖法合理布置站址。站址的調(diào)整(tiozhng)如下表2-21：表2-21 站址調(diào)整(tiozhng)表站號首站2#3#4#末站里程(Km)060128193250高程(m)298025.813.276.52.4 工況校核及運行(ynxng)方案的確定2.4.1 工況校核1) 熱力校核熱力校核在最小流量下進行。以1號站為例：第一站間，站間距60公里。假設不考慮沿程的摩擦生熱，則：b=0 (2-24) a=1.32810-5 (2-25)aL=0.7968 QUOTE =2.218 (2-26)

57、出站溫度：60.5() (2-27)平均溫度：T=40.2() (2-28)密度 QUOTE =887.07kg/m；粘度 QUOTE =152.3910m/s；流量 QUOTE 0.1275m3/s；則水力坡降 QUOTE =3.5610-3 (2-29)循環(huán)迭代以上的計算：a=1.32810-5b=1.24()aL=0.7968 QUOTE =2.218出站溫度：59.4()平均溫度：T=39.6()密度(md) QUOTE =887.43kg/m；粘度(zhn d) QUOTE =156.7010m/s；流量(liling) QUOTE 0.1274 m3/s；則水力坡降 QUOTE =3.5810-3繼續(xù)迭代直至前后兩次的出站溫度差值在0.2之內(nèi)。迭代結(jié)果： QUOTE 59.4 全站出站溫度如下表2-22：表2-22 全線各站進出站溫度表站間1#2#3#4#末站出站溫度()59.465.463.057.3-各站出站溫度均小于65，熱力校核符合要求。2)水力校核(1) 計算水力坡降以第一站間為例： 第一站間，站間距60公里。 根據(jù)已經(jīng)算出的最大輸量下的進出站溫度，計算站間的水力坡降。T=33.8() 密度=891.15kg/m3；粘度=205.