某輸氣管道工程工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

PAGE25****輸氣管道工程工藝設(shè)計(jì)二○○九年十一月目錄TOC\o"1-3"\h\u70030前言 3156790.1課程研究的目的 3109190.2天然氣的重要作用 3200030.3天然氣管道的發(fā)展 4127421設(shè)計(jì)依據(jù) 5105012線路工程設(shè)計(jì) 5305952.1選線原則 5243912.2水力計(jì)算及管徑選擇 677932.2.1設(shè)計(jì)參數(shù) 6279062.3.2計(jì)算公式 7201732.3.3管徑方案優(yōu)化 8112342.3.4輸氣工藝計(jì)算 831862.4線路用管及管件 9178642.4.1管材選擇 93562.4.2管道強(qiáng)度計(jì)算 10280722.5管道強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核 1224942.5.1當(dāng)量應(yīng)力校核 1262132.5.2管道的許用應(yīng)力校核 13297052.5.3穩(wěn)定性校核 13316553輸氣站工程設(shè)計(jì) 13167033.1輸氣站設(shè)置原則 1350053.2調(diào)壓及計(jì)量設(shè)計(jì) 14189623.3清管設(shè)計(jì) 1466963.4壓縮機(jī)組的布置及廠房設(shè)計(jì)原則 1469513.5壓氣站工藝及輔助系統(tǒng) 1581543.6壓縮機(jī)組的選型及配置 16103383.7壓縮機(jī)組的安全保護(hù) 174703.8站內(nèi)管線 18142113.9壓縮機(jī)組工藝參數(shù) 18160803.9.1站內(nèi)增壓比計(jì)算 1893683.9.2離心式壓縮機(jī)軸功率計(jì)算 18251223.10功率備用方案與機(jī)組備用方案比較 19304833.11運(yùn)行可靠性比較 20166463.12操作靈活性比較 20134473.13流量需變化時(shí)燃?jí)簷C(jī)組配置比較 20253174管道調(diào)峰能力設(shè)計(jì) 2116255綜合方案 22298916謝辭 220前言0.1課程研究的目的管道輸送天然氣不論從經(jīng)濟(jì)還是安全上考慮都是最佳的選擇，在進(jìn)行天然氣的管道運(yùn)輸時(shí)既要保證運(yùn)輸效率還要從經(jīng)濟(jì)上考慮。因此在進(jìn)行輸送天然氣時(shí)要對(duì)所輸送的天然氣性質(zhì)進(jìn)行分析，然后在根據(jù)相關(guān)的性質(zhì)，沿線的自然條件、以及經(jīng)過地方的地貌、人文因素等綜合考慮，設(shè)計(jì)出合適管道。*****輸氣管道工程(以下簡稱****管道)西起陜西省北部靖邊縣,東至首都北京。管道從西向東橫跨陜西、山西、河北、北京三省一市共22個(gè)縣、市、區(qū)。0.2天然氣的重要作用天然氣作為重要的能源和化工中的重要原料，涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和人民生活的各個(gè)領(lǐng)域，在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和我國四個(gè)現(xiàn)代化中具有舉足輕重的重要作用。天然氣熱值很高，每立方米高達(dá)33×106J，不含灰分，容易燃燒完全，不污染環(huán)境，運(yùn)輸方便，價(jià)格低廉，是理想的工業(yè)及民用燃料。用在發(fā)電方面可使火力發(fā)電站的投資比燃煤減少20%，而且管理方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，發(fā)電成本大大下降。用在煉鐵上，可使焦比下降15%以上，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。在民用方面，煤爐熱效率一般只有20%～50%，而一個(gè)構(gòu)造良好的天然氣爐灶熱效率可達(dá)60%以上，而且方便、衛(wèi)生，很受居民的歡迎。天然氣的主要成分是甲烷及少量的乙烷、丙烷、丁烷等。甲烷除了用作燃料外，還可以直接用于生產(chǎn)二氧化碳、鹵化甲烷、炭黑等；經(jīng)裂解得到乙炔，從乙炔出發(fā)可以生產(chǎn)塑料、化學(xué)纖維、合成橡膠及許多有機(jī)合成產(chǎn)品的中間體；甲烷經(jīng)轉(zhuǎn)化生成一氧化碳和氫氣，可以生產(chǎn)甲醇、合成氨及尿素，是制造化肥的理想原料。乙烷、丙烷、丁烷也是重要的化工原料，經(jīng)裂解后可以得到乙烯、丙烯和丁烯，也可以生成合成橡膠、合成纖維、塑料及其他一系列產(chǎn)品。天然氣中還含有少量的硫化氫、二氧化碳、氮、氦等，也是極有用途的原料。硫化氫可以用來生產(chǎn)硫磺，硫酸和硫銨，二氧化碳可以制成干冰。0.3天然氣管道的發(fā)展我國天然氣的發(fā)展具有較長的歷史，然而現(xiàn)在可以稱得上天然氣長輸管道的數(shù)量確屈指可數(shù)，近來隨著陜甘寧等大氣田的開發(fā)和發(fā)展，為我國的天然氣的大發(fā)展提供了良好的機(jī)會(huì)。例如陜甘寧氣田等至北京和西安等的長輸管道的建設(shè)必將譜寫我國的天然氣管道發(fā)展的新篇章。隨著我國天然氣的主要用途從工業(yè)原料向民用燃料的轉(zhuǎn)變，長輸天然氣管道的主要用戶從工礦企業(yè)變?yōu)榱酥匾鞘小６鞘杏脷庵忻裼萌細(xì)庹加泻艽蟮谋壤?，由于其用氣的不均勻性，給管道的工藝設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。我國是最早采用管道輸送的國家。我國的第一條長距離輸氣管道是1963年在四川建成的從巴縣石油溝到重慶孫家灣配氣站。從20世紀(jì)60年代中期，我國輸氣管道開始起步，但管徑較小（273～426mm），距離短，壓力低，輸量小，管材、設(shè)備質(zhì)量差，建設(shè)技術(shù)水平低，輸送工藝簡單。自20世紀(jì)60年代中后期以后，隨著天然氣生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，制造業(yè)的發(fā)展以及管道建設(shè)水平和工藝水平的提高，管道建設(shè)逐漸向大型化方向發(fā)展，并在區(qū)域內(nèi)逐漸形成網(wǎng)絡(luò)。1966年四川建成威遠(yuǎn)至成都的輸氣管道，1987年形成了以臥龍河和渠縣脫硫廠為起點(diǎn)，成都為終點(diǎn)的南、北輸氣干線，管徑達(dá)720mm。此外，在全國其他地區(qū)建成了華北油田至北京的輸氣干線；大港油田到天津的輸氣干線；中原油田至滄州輸氣管道；輪南至庫爾勒輸氣管道；吐魯番至烏魯木齊的輸氣管道。特別是20世紀(jì)90年代以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，通過技術(shù)引進(jìn)與消化，天然氣管道向著大管徑、高壓力、長距離方向發(fā)展，并不斷采用新設(shè)備、新材料、新工藝，管道向自動(dòng)化發(fā)展。這一時(shí)期所建設(shè)的管道有。***管道****輸氣管道****二線輸氣管道***輸氣管道***輸氣管道**東送管道**東輸二線輸氣管道***崖13-1氣田至***輸氣管道***湖至***輸氣管道從世界范圍來看，18世紀(jì)以前天然氣是依靠氣井壓力利用木竹管道短距離輸送，18世紀(jì)后期開始使用鑄鐵管道，1880年首次采用蒸汽驅(qū)動(dòng)的壓氣機(jī)，19世紀(jì)90年代鋼管出現(xiàn)以后，管道建設(shè)進(jìn)入了工業(yè)性的發(fā)展階段，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及世界對(duì)天然氣需求的增長，輸氣管道有了很大的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1974年全世界的輸氣管道約740000km，其中美國423000km，前蘇聯(lián)90000km，西歐共同市場(chǎng)84000km。到1980年全世界擁有輸氣管道上升到860000km。出現(xiàn)了一些規(guī)模巨大的輸氣管網(wǎng)和跨國輸氣管道。1設(shè)計(jì)依據(jù)《國際石油經(jīng)濟(jì)》《泵與壓縮機(jī)》《課程設(shè)計(jì)任務(wù)書》《天然氣管道輸送》《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5O251-2003）《石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)范》（SY/T0048-2000）2線路工程設(shè)計(jì)2.1選線原則根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50251-2003）的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合本工程管道所經(jīng)地區(qū)的地形、環(huán)境、工程地質(zhì)條件，交通、人文、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展?fàn)顩r等諸方面因素，本工程線路選擇遵循如下原則：線路走向選擇應(yīng)充分考慮施工時(shí)可能對(duì)自然環(huán)境、生態(tài)造成的破壞。線路走向力求順直、平緩，以縮短線路長度，節(jié)約鋼材、投資和維護(hù)費(fèi)用。線路應(yīng)盡量靠近和利用現(xiàn)有公路，以方便運(yùn)輸、施工和生產(chǎn)維護(hù)管理。選擇有利地形，盡量避開施工難度較大和不良工程地質(zhì)段，以方便施工，減少線路構(gòu)筑物工程量，確保管道長期安全可靠運(yùn)行。大、中型穿跨越點(diǎn)位置的選擇應(yīng)服從線路走向，在符合線路總體走向的前提下，局部走向應(yīng)服從穿跨越點(diǎn)的需要。線路選擇盡量避開城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)。必須通過時(shí)，應(yīng)考慮所經(jīng)城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)的發(fā)展和規(guī)劃。線路走向應(yīng)與所經(jīng)地區(qū)的城建、農(nóng)田、水利、交通及礦產(chǎn)資源等工程規(guī)劃協(xié)調(diào)一致。線路走向應(yīng)盡量避免通過人口稠密、人類活動(dòng)頻繁地區(qū)，在保證管道安全的同時(shí)，確保管道周圍地區(qū)的安全。線路走向選擇盡量避開果林、樹林及經(jīng)濟(jì)作物區(qū)，少占良田好地。2.2水力計(jì)算及管徑選擇2.2.1設(shè)計(jì)參數(shù)（1）管道計(jì)算長度840km（2）氣質(zhì)參數(shù)天然氣組分及物性參數(shù)見表2.2-1： 表2.2-1天然氣組分序號(hào)組分分子式摩爾組分1CH40.9594942C4H60.0090753C4H80.0013674H2S0.0000025CO20.0386H2O0.0000627總計(jì)1（3）供氣參數(shù)年輸量Q：15億m3/年；首站天然氣進(jìn)氣壓力：4.0MPa；進(jìn)站溫度：40℃；管道埋深處的平均地溫為：夏季：15℃；冬季：5℃；管道總傳熱系數(shù)取5.0w/（m2·k）；管道理論年工作天數(shù)：350d；2.3.2計(jì)算公式 （1）流量計(jì)算 本工程燃?xì)夤艿啦豢紤]高差影響，故采用GB50231-2003《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中公式（3.3.2-1）進(jìn)行工藝計(jì)算。式中：—?dú)怏w（P0=0.101325MPa，T=293K）的流量（m3/d）P1—輸氣管道計(jì)算段的起點(diǎn)壓力（絕）（MPa）；P2—輸氣管道計(jì)算段的終點(diǎn)壓力（絕）（MPa）；d—輸氣管道內(nèi)徑（cm）；—水力摩擦系數(shù)；Z—壓縮因子；—?dú)怏w的相對(duì)密度；T—輸氣管道內(nèi)氣體的平均溫度（K）；L—輸氣管道計(jì)算段的長度（km）； （2）水力摩阻系數(shù) 水力摩阻系數(shù)采用下列公式進(jìn)行計(jì)算： 式中： lg－常用對(duì)數(shù)； λ－水力摩阻系數(shù)； K－鋼管內(nèi)壁等效絕對(duì)粗糙度（m）； d－管內(nèi)徑（m）； Re－雷諾數(shù)。2.3.3管徑方案優(yōu)化管徑的大小對(duì)工程投資影響較大，通過工藝計(jì)算進(jìn)行管徑優(yōu)化，選擇最佳的管徑方案，以節(jié)約工程投資。計(jì)算結(jié)果見表2.3-3。表2.3-3：管輸能力計(jì)算表參數(shù)管徑起點(diǎn)壓力（MPa）終點(diǎn)壓力（MPa）計(jì)算長度（km）管輸能力（×108m3/a）Φ5086.21.684010Φ6106.21.684016Φ7626.21.684028從以上計(jì)算得知：Φ508的管徑偏小，管輸能力不能滿足高峰小時(shí)流量供氣要求。Φ762管徑的管輸能力過于富裕，投資高，不合理。Φ610管徑的管輸能力能滿足輸氣規(guī)模要求，又為后期發(fā)展留有一定余地，故本設(shè)計(jì)推薦選擇Φ660的管徑，既滿足所需管輸能力要求又能合理控制投資，是較好的管徑方案。2.3.4輸氣工藝計(jì)算當(dāng)管道規(guī)格為Φ610時(shí)，對(duì)線路輸氣系統(tǒng)計(jì)算其終點(diǎn)壓力。工藝計(jì)算結(jié)果見表2.3-4表2.3-4輸氣干線工藝計(jì)算表管段起點(diǎn)陜甘寧氣田管段終點(diǎn)北京城市門站起點(diǎn)壓力（MPa）6.2設(shè)計(jì)壓力（MPa）6.4管段流量（m3/a）15×108終點(diǎn)壓力（MPa）1.62.4線路用管及管件2.4.1管材選擇目前廣泛用于輸送天然氣的鋼管類型有無縫鋼管、直焊縫鋼管和螺旋焊縫鋼管。輸氣管道所用鋼管的選擇，應(yīng)根據(jù)使用壓力、溫度、輸送介質(zhì)、使用地區(qū)及制管工藝等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。（1）無縫鋼管無縫鋼管的制管標(biāo)準(zhǔn)較多，用于輸送天然氣的無縫鋼管主要有《石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件》GB/T9711、《輸送流體用無縫鋼管》GB/T8163、《高壓鍋爐用無縫鋼管》GB5310、《化肥設(shè)備用高壓無縫鋼管》GB6479等。國內(nèi)生產(chǎn)無縫鋼管的規(guī)格熱軋可至Φ406mm，Φ406mm以上均為熱擴(kuò)（熱擴(kuò)徑軋制）。（2）螺旋縫埋弧焊鋼管螺旋縫埋弧焊鋼管（SAWH）焊縫與鋼管軸線形成一螺旋角（一般約為45°），其焊縫及韌性相當(dāng)薄弱的焊縫熱影響區(qū)避開了主應(yīng)力方向，焊縫受力情況好。其缺點(diǎn)為焊縫長，產(chǎn)生缺陷的概率大，受焊縫約束一般不用于冷彎。目前國內(nèi)螺旋縫焊鋼管生產(chǎn)通過在設(shè)備和技術(shù)上的不斷更新和改造，規(guī)模已大上臺(tái)階，其產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到國際先進(jìn)水平，螺旋縫埋弧焊鋼管已廣泛的使用在凈化氣長輸管道及城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿郎?。目前國?nèi)生產(chǎn)螺旋縫埋弧焊鋼管的規(guī)格為Φ273～Φ2400。（3）直縫高頻電阻焊鋼管（ERW）ERW焊管的生產(chǎn)方法是將熱軋卷板經(jīng)連續(xù)輥式成型機(jī)成型后，在高頻電流集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)基礎(chǔ)上，利用高頻電流或感生高頻電流所產(chǎn)生的電阻熱將管坯對(duì)接邊緣加熱熔化，在擠壓輥的作用下而熔合的工藝過程。其特點(diǎn)為熱量高度集中、熱影響區(qū)范圍較小、焊接溫度梯度大、易產(chǎn)生硬化相和較大的焊接應(yīng)力、成本低。目前有許多新型的技術(shù)已應(yīng)用于ERW焊管的生產(chǎn)過程中，使ERW焊管的制管工藝日趨完善，產(chǎn)品質(zhì)量大幅提高，已在凈化氣輸氣管道和城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿乐袕V泛使用。國內(nèi)生產(chǎn)ERW焊管的規(guī)格為Φ114.3～Φ355.6。（4）直縫雙面埋弧焊鋼管（UOE）UOE焊管是單張鋼板在邊緣預(yù)彎后，經(jīng)U成型、O成型、內(nèi)焊、外焊、冷成型等工藝而成。其特點(diǎn)為成型精度高、錯(cuò)邊量小、殘余應(yīng)力小。焊接時(shí)焊縫處于水平位置，焊接穩(wěn)定、質(zhì)量可靠性較高（在所有焊管中，質(zhì)量最好）。目前國內(nèi)生產(chǎn)UOE焊管的規(guī)格為Φ508～Φ1118，國外進(jìn)口UOE焊管的規(guī)格為Φ406.4～Φ1118。由于價(jià)格較高，在國內(nèi)廣泛的使用于鐵路穿越、公路穿越、河流穿越等特殊地段及制作線路彎管。從性價(jià)比分析，選擇直縫雙面埋弧焊鋼管（UOE）較為理想，故本工程采用X70材質(zhì)的直縫雙面埋弧焊鋼管（UOE）。2.4.2管道強(qiáng)度計(jì)算（1）強(qiáng)度計(jì)算公式本工程高壓燃?xì)夤艿浪?jīng)地區(qū)等級(jí)以二級(jí)、三級(jí)地區(qū)為主，管線設(shè)計(jì)壓力為6.4MPa，從安全的角度出發(fā)，按照高等級(jí)地區(qū)做設(shè)計(jì)，故強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)統(tǒng)一按四級(jí)地區(qū)考慮，取0.4，采用GB50251-2003《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中5.1.2的公式計(jì)算管線壁厚。式中：δ－鋼管計(jì)算壁厚，mm；P－設(shè)計(jì)內(nèi)壓力，MPa；D－鋼管外徑，mm； σS－鋼管的最小屈服強(qiáng)度；F－強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)，0.4；φ－焊縫系數(shù)，0.8；t－溫度折減系數(shù)。當(dāng)溫度小于120℃時(shí)，t值取1.0。（2）鋼管壁厚選用通過計(jì)算，并綜合考慮鋼管最小公稱壁厚、穩(wěn)定性、抗震性、供貨條件、貨源組織及無損檢測(cè)等因素，線路用鋼管壁厚的計(jì)算值與選用值見表2.4-1。表2.4-1壁厚計(jì)算值與選用值表鋼管直徑（mm）材質(zhì)計(jì)算厚度（mm）選用厚度（mm）Φ610X708.89.5Φ610X708.810.3Φ610X708.811.1本工程高壓燃?xì)夤艿啦捎霉芗闹谱鲬?yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼板制對(duì)焊管件》GB／T13401、GB12459、《鋼制對(duì)焊管件》SY／T0510的規(guī)定。經(jīng)各方面校核可得9.5mm完全滿足要求，為節(jié)約成本，可選用此壁厚。2.4.3線路用彎頭根據(jù)地形、地質(zhì)條件，采用彈性彎曲和工廠預(yù)制熱煨彎頭兩種形式，以滿足管道在平面和豎面上的變向要求。（1）彈性敷設(shè)在地形條件允許的地區(qū)管道盡可能采用彈性敷設(shè)。彈性敷設(shè)管道與相鄰的反向彈性彎曲管段及彈性彎曲管段和人工彎管之間，應(yīng)采用直管段連接；直管段長度不應(yīng)小于管子外徑，且不應(yīng)小于500mm。彈性敷設(shè)管道的曲率半徑應(yīng)滿足管道強(qiáng)度要求，且不得小于1000D；垂直面上彈性敷設(shè)管道的曲率半徑還應(yīng)大于管子自重作用下產(chǎn)生擾度曲線的曲率半徑，其曲率半徑計(jì)算公式如下：式中：R—管道彈性彎曲曲率半徑（m）；D—管道的外直徑（cm）；—管道的轉(zhuǎn)角，（）。彎頭和彎管不得使用褶皺彎或蝦米彎。管子對(duì)接偏差不得大于3。（2）彎頭和彎管的管壁厚度當(dāng)不能滿足彈性敷設(shè)的條件時(shí)，采用熱煨彎管適應(yīng)管道轉(zhuǎn)向。為便于下料和清管球（器）通過，熱煨彎管的曲率半徑采用R=5DN。彎頭材質(zhì)應(yīng)與線路管材完全一致。彎頭強(qiáng)度計(jì)算公式為：式中：b彎頭或彎管的管壁計(jì)算厚度（mm）；δ彎頭或彎管所連接的直管段管壁計(jì)算厚度（mm）；m彎頭或彎管的管壁厚度增大系數(shù)；R彎頭或彎管的曲率半徑（mm）；D彎頭或彎管的外直徑（mm）。此外，彎頭在加工過程中，其外弧部位會(huì)因拉伸而減薄，根據(jù)國內(nèi)廠家制作經(jīng)驗(yàn)，減薄量約為7%～8%，為保證熱煨彎頭的壁厚達(dá)到設(shè)計(jì)壁厚要求，考慮了10%的減薄量。2.5管道強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核2.5.1當(dāng)量應(yīng)力校核對(duì)于埋地管道必須進(jìn)行當(dāng)量應(yīng)力校核。校核條件為：受約束熱脹直管段，按最大剪切應(yīng)力強(qiáng)度理論計(jì)算的當(dāng)量應(yīng)力必須滿足下式要求:式中：σe－當(dāng)量應(yīng)力，MPa；σh－管內(nèi)壓引起的環(huán)向應(yīng)力，，MPa；其中：P－設(shè)計(jì)壓力，MPa；d－鋼管內(nèi)徑，mm；δ－管子壁厚，mmσ1－內(nèi)壓和溫度引起的軸向應(yīng)力，σ1＝μσh＋Eα（t1－t2），MPa；其中：μ－泊桑比，μ＝0.3；E－管材彈性模量，E＝2.0×105MPa；α－管材線膨脹系數(shù)，α＝1.2×10－5mm/mm·℃；t1－管道下溝回填時(shí)溫度（℃）t2－管道的工作溫度（℃）σs－管子規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度，MPa；經(jīng)過強(qiáng)度校核計(jì)算，本工程高壓輸氣管道用管均滿足強(qiáng)度要求。2.5.2管道的許用應(yīng)力校核管道的許用應(yīng)力必須滿足下式要求：σ1＜[σ]σh＜[σ]其中：管材的許用應(yīng)力[σ]＝σs×F經(jīng)過對(duì)不同地區(qū)等級(jí)的管道進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算和校核，本工程高壓輸氣管道均滿足強(qiáng)度要求。2.5.3穩(wěn)定性校核本工程所選用的鋼管壁厚均滿足GB50251－2003《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)管道最小壁厚要求，且直徑與厚度比遠(yuǎn)小于140，不會(huì)出現(xiàn)管道在正常運(yùn)輸、鋪設(shè)、埋管情況下出現(xiàn)圓截面失穩(wěn)問題。計(jì)算得：符合設(shè)計(jì)要求。3輸氣站工程設(shè)計(jì)（本工程輸氣站首站工藝流程見附圖3-1；輸氣站末站工藝流程見附圖3-2）3.1輸氣站設(shè)置原則3.1.1輸氣站的設(shè)置應(yīng)符合線路走向和輸氣工藝設(shè)計(jì)的要求，各類輸氣站宜聯(lián)合建設(shè)。3.1.2輸氣站位置選擇應(yīng)符合下列要求：1地勢(shì)平緩、開闊。2供電、給水排水、生活及交通方便。3應(yīng)避開山洪、滑坡等不良工程地質(zhì)地段及其他不宜設(shè)站的地方。4與附近工業(yè)、企業(yè)、倉庫、鐵路車站及其他公用設(shè)施的安全距離應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50183的有關(guān)規(guī)定。3.1.3輸氣站內(nèi)平面布置、防火安全、場(chǎng)內(nèi)道路交通及與外界公路的連接應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50183、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016、《石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)范》SY／T0048的有關(guān)規(guī)定。3.2調(diào)壓及計(jì)量設(shè)計(jì)3.2.1輸氣站內(nèi)調(diào)壓、計(jì)量工藝設(shè)計(jì)應(yīng)符合輸氣工藝設(shè)計(jì)要求，并應(yīng)滿足生產(chǎn)運(yùn)行和檢修需要。3.2.2調(diào)壓裝置應(yīng)設(shè)置在氣源來氣壓力不穩(wěn)定、且需控制進(jìn)站壓力的管線上。分輸氣及配氣管線上以及需要對(duì)氣體流量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的管段上，當(dāng)計(jì)量裝置之前安裝有調(diào)壓裝置時(shí)，計(jì)量裝置前的直管段設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。3.2.3在輸氣干線的進(jìn)氣、分輸氣、配氣管線上以及站場(chǎng)自耗氣管線上應(yīng)設(shè)置氣體計(jì)量裝置。3.3清管設(shè)計(jì)3.3.1清管設(shè)施宜設(shè)置在輸氣站內(nèi)。3.3.2清管工藝應(yīng)采用不停氣密閉清管工藝流程。3.3.3清管器的通過指示器應(yīng)安裝在進(jìn)出站的管段上，應(yīng)按清管自動(dòng)化操作的需要在站外管道上安裝指示器，并應(yīng)將指示信號(hào)傳至站內(nèi)。3.3.4清管器收發(fā)筒的結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足通過清管器或檢測(cè)器的要求。清管器收發(fā)筒和快開盲板的設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《清管設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》SY／T0533和《快速開關(guān)盲板》SY／T0556的規(guī)定。3.3.5清管器收發(fā)筒上的快開盲板，不應(yīng)正對(duì)距離小于或等于60m的居住區(qū)或建(構(gòu))筑物區(qū)。當(dāng)受場(chǎng)地條件限制無法滿足上述要求時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)安全措施。3.3.6清管作業(yè)清除的污物應(yīng)進(jìn)行收集處理，不得隨意排放。3.4壓縮機(jī)組的布置及廠房設(shè)計(jì)原則3.4.1壓縮機(jī)組應(yīng)根據(jù)工作環(huán)境及對(duì)機(jī)組的要求，布置在露天或廠房內(nèi)。在高寒地區(qū)或風(fēng)沙地區(qū)宜采用全封閉式廠房，其他地區(qū)宜采用敞開式或半敞開式廠房。3.4.2廠房內(nèi)壓縮機(jī)及其輔助設(shè)備的布置，應(yīng)根據(jù)機(jī)型、機(jī)組功率、外型尺寸、檢修方式等因素按單層或雙層布置，并應(yīng)符合下列要求：1兩臺(tái)壓縮機(jī)組的突出部分間距及壓縮機(jī)組與墻的間距，應(yīng)滿足操作、檢修的場(chǎng)地和通道要求；2壓縮機(jī)組的布置應(yīng)便于管線的安裝；3壓縮機(jī)基礎(chǔ)應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《動(dòng)力機(jī)器基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50040進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采取相應(yīng)的減振、隔振措施。3.4.3壓氣站內(nèi)建(構(gòu))筑物的防火、防爆和噪聲控制應(yīng)按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.4.4壓縮機(jī)房的每一操作層及其高出地面3m以上的操作平臺(tái)(不包括單獨(dú)的發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái))，應(yīng)至少有兩個(gè)安全出口及通向地面的梯子。操作平臺(tái)上的任意點(diǎn)沿通道中心線與安全出口之間的最大距離不得大于25m。安全出口和通往安全地帶的通道。必須暢通無阻。3.4.5壓縮機(jī)房的建筑平面、空間布置應(yīng)滿足工藝流程、設(shè)備布置、設(shè)備安裝和維修的要求。3.4.6壓縮機(jī)房內(nèi)，應(yīng)視壓縮機(jī)檢修的需要配置供檢修用的固定起重設(shè)備。當(dāng)壓縮機(jī)組布置在露天、敞開式廠房內(nèi)或機(jī)組自帶起吊設(shè)備時(shí)，可不設(shè)固定起重設(shè)備，但應(yīng)設(shè)置移動(dòng)式起重設(shè)備的吊裝場(chǎng)地和行駛通道。3.5壓氣站工藝及輔助系統(tǒng)一、壓氣站工藝流程設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)輸氣系統(tǒng)工藝要求，滿足氣體的除塵、分液、增壓、冷卻、越站、試運(yùn)作業(yè)和機(jī)組的啟動(dòng)、停機(jī)、正常操作及安全保護(hù)等要求。在壓氣站的天然氣進(jìn)口段應(yīng)設(shè)置分離過濾設(shè)備，處理后天然氣應(yīng)符合壓縮機(jī)組對(duì)氣質(zhì)的技術(shù)要求。二、壓氣站內(nèi)的總壓降不宜大于0.25MPa。三、當(dāng)壓縮機(jī)出口氣體溫度高于下游設(shè)施、管道，以及管道敷設(shè)環(huán)境允許的最高操作溫度。四、每一臺(tái)離心式壓縮機(jī)組均應(yīng)設(shè)天然氣流量計(jì)量裝置，以便進(jìn)行防喘振控制。五、燃機(jī)燃料氣系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：1燃料氣管線應(yīng)從壓縮機(jī)進(jìn)口截?cái)嚅y前的總管中接出，并應(yīng)裝設(shè)減壓和對(duì)單臺(tái)機(jī)組的計(jì)量設(shè)備。2燃料氣管線在進(jìn)入壓縮機(jī)廠房前及每臺(tái)燃機(jī)前應(yīng)裝設(shè)截?cái)嚅y。3燃料氣應(yīng)滿足燃機(jī)對(duì)氣質(zhì)的要求。六、離心式壓縮機(jī)組的油系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：1潤滑油、伺服油系統(tǒng)，均應(yīng)由主油箱供油，且應(yīng)分別自成系統(tǒng)。2機(jī)組潤滑油系統(tǒng)的動(dòng)力應(yīng)由主潤滑油泵、輔助潤滑油泵和緊急潤滑油泵構(gòu)成。當(dāng)潤滑油泵采用氣動(dòng)馬達(dá)時(shí)，沖動(dòng)氣馬達(dá)的氣體氣質(zhì)應(yīng)符合設(shè)備制造廠的要求。輔助油泵的出油管應(yīng)設(shè)單向閥。七、采用注油潤滑的往復(fù)式壓縮機(jī)各級(jí)出口均應(yīng)設(shè)分液設(shè)備，以防止?jié)櫥瓦M(jìn)入輸氣管道。八、冷卻系統(tǒng)應(yīng)符合下列要求：1氣體冷卻方式宜采用空冷。氣體通過冷卻器的壓力損失不宜大于0.07MPa。2往復(fù)式壓縮機(jī)和燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壁冷卻水，宜采用密閉循環(huán)冷卻。3冷卻系統(tǒng)的布置應(yīng)考慮與相鄰散熱設(shè)施的關(guān)系，避免相互干擾。九、燃?xì)廨啓C(jī)的啟動(dòng)宜采用電(液)馬達(dá)或氣動(dòng)馬達(dá)。當(dāng)采用氣動(dòng)馬達(dá)時(shí)，驅(qū)動(dòng)氣馬達(dá)的氣體氣質(zhì)及氣體參數(shù)應(yīng)符合設(shè)備制造廠的要求。十、壓縮機(jī)站設(shè)置壓縮空氣系統(tǒng)時(shí)，所提供的壓縮空氣應(yīng)滿足離心式壓縮機(jī)、電機(jī)正壓通風(fēng)、站內(nèi)儀表用風(fēng)及其他設(shè)施等對(duì)氣質(zhì)、壓力的不同要求。十一、以燃?xì)鉃閯?dòng)力的壓縮機(jī)組應(yīng)設(shè)置空氣進(jìn)氣過濾系統(tǒng)，過濾后的氣質(zhì)應(yīng)符合設(shè)備制造廠的要求。十二、以燃?xì)鉃閯?dòng)力的壓縮機(jī)組的廢氣排放口應(yīng)高于新鮮空氣進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣口，宜位于進(jìn)氣口當(dāng)?shù)刈钚★L(fēng)頻上風(fēng)向，廢氣排放口與新鮮空氣進(jìn)氣口應(yīng)保持足夠的距離，避免廢氣重新吸入進(jìn)氣口。3.6壓縮機(jī)組的選型及配置一、壓縮機(jī)組的選型和臺(tái)數(shù)，應(yīng)根據(jù)壓氣站的總流量、總壓比、出站壓力、氣質(zhì)等參數(shù)，結(jié)合機(jī)組備用方式，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。二、壓氣站宜選用離心式壓縮機(jī)。在站壓比較高、輸量較小時(shí)，可選用往復(fù)式壓縮機(jī)。三、同一壓氣站內(nèi)的壓縮機(jī)組，宜采用同一機(jī)型。四、壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)選型，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)啬茉垂┙o情況及環(huán)境條件，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。離心式壓縮機(jī)宜采用燃?xì)廨啓C(jī)或變頻調(diào)速電機(jī)，往復(fù)式壓縮機(jī)宜采用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。五、驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需的功率應(yīng)與壓縮機(jī)相匹配。驅(qū)動(dòng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)功率應(yīng)有適當(dāng)裕量，能滿足不同季節(jié)環(huán)境溫度、不同海拔高度條件下的工況需求，能克服由于運(yùn)行年限增長等原因可能引起的功率下降。壓縮機(jī)的軸功率可按附錄G公式計(jì)算。六、壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)為變頻調(diào)速電機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的供配電設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50055的規(guī)定。變頻系統(tǒng)諧波對(duì)公用電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB／T14549的規(guī)定。變頻系統(tǒng)輸入電機(jī)的諧波應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB／T14549的規(guī)定，否則應(yīng)當(dāng)選用專用變頻電機(jī)。3.7壓縮機(jī)組的安全保護(hù)一、往復(fù)式壓縮機(jī)出口與第一個(gè)截?cái)嚅y之間應(yīng)裝設(shè)安全閥和放空閥；安全閥的泄放能力應(yīng)不小于壓縮機(jī)的最大排量。二、每臺(tái)壓縮機(jī)組應(yīng)設(shè)置下列安全保護(hù)裝置：1壓縮機(jī)氣體進(jìn)口應(yīng)設(shè)置壓力高限、低限報(bào)警和低限越限停機(jī)裝置。2壓縮機(jī)氣體出口應(yīng)設(shè)置壓力高限、低限報(bào)警和高限越限停機(jī)裝置。3壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)(除電動(dòng)機(jī)外)應(yīng)設(shè)置轉(zhuǎn)速高限報(bào)警和超限停機(jī)裝置。4啟動(dòng)氣和燃料氣管線應(yīng)設(shè)置限流及超壓保護(hù)設(shè)施。燃料氣管線應(yīng)設(shè)置停機(jī)或故障時(shí)的自動(dòng)切斷氣源及排空設(shè)施。5壓縮機(jī)組油系統(tǒng)應(yīng)有報(bào)警和停機(jī)裝置。6壓縮機(jī)組應(yīng)設(shè)置振動(dòng)監(jiān)控裝置及振動(dòng)高限報(bào)警、超限自動(dòng)停機(jī)裝置。7壓縮機(jī)組應(yīng)設(shè)置軸承溫度及燃?xì)廨啓C(jī)透平進(jìn)口氣體溫度監(jiān)控裝置、溫度高限報(bào)警、超限自動(dòng)停機(jī)裝置。8離心式壓縮機(jī)應(yīng)設(shè)置喘振檢測(cè)及控制設(shè)施。9壓縮機(jī)組的冷卻系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置振動(dòng)檢測(cè)及超限自動(dòng)停車裝置。10壓縮機(jī)組應(yīng)設(shè)軸位移檢測(cè)、報(bào)警及超限自動(dòng)停機(jī)裝置。11壓縮機(jī)的干氣密封系統(tǒng)應(yīng)有泄放超限報(bào)警裝置。三、事故緊急停機(jī)時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)、出口閥應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉，防喘振閥應(yīng)開啟，壓縮機(jī)及其配管應(yīng)泄壓。3.8站內(nèi)管線一、站內(nèi)所有油氣管均應(yīng)采用鋼管及鋼質(zhì)管件。鋼管材料應(yīng)符合本規(guī)范第5.2節(jié)的有關(guān)規(guī)定。二、機(jī)組的儀表、控制、取樣、潤滑油、離心式壓縮機(jī)用密封氣、燃料氣等管道應(yīng)采用不銹鋼管及管件。三、鋼管強(qiáng)度及穩(wěn)定計(jì)算。四、站內(nèi)管線安裝設(shè)計(jì)應(yīng)采用減小振動(dòng)和熱應(yīng)力的措施。壓縮機(jī)進(jìn)、出口的配管對(duì)壓縮機(jī)連接法蘭所產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)小于壓縮機(jī)技術(shù)條件的允許值。五、管線的連接方式除因安裝需要采用螺紋或法蘭連接外，均應(yīng)采用焊接。六、管線應(yīng)采用地上或埋地敷設(shè)，不宜采用管溝敷設(shè)。七、管線穿越車行道時(shí)宜采用套管保護(hù)。八、從站內(nèi)分離設(shè)備至壓縮機(jī)入口的管段應(yīng)進(jìn)行內(nèi)壁清洗。3.9壓縮機(jī)組工藝參數(shù)3.9.1站內(nèi)增壓比計(jì)算式中ε——增壓比；p1——出站壓力；p2——進(jìn)站壓力。由工程要求參數(shù)可以計(jì)算得到：ε=1.55。3.9.2離心式壓縮機(jī)軸功率計(jì)算式中N——壓縮機(jī)軸功率(kW)；Ti——壓縮機(jī)進(jìn)口氣體溫度(K)；R——?dú)怏w常數(shù)(kg·m／kg·K)；Z——?dú)怏w平均壓縮因子；ε——壓比；η——壓縮機(jī)效率；qg——天然氣流量(kg／s)；K——?dú)怏w比熱比(K=cp/cv,cp為定壓比熱，cv為定容比熱)。本工程輸氣量較大，根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5O251-2003）和《泵與壓縮機(jī)》推薦采用雙壓縮機(jī)并聯(lián)工藝進(jìn)行，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)組的壓氣站。3.10功率備用方案與機(jī)組備用方案比較壓氣站單站裝機(jī)功率（P0）為式中：Pw——現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)壓縮機(jī)所需功率，MW；P0——ISO條件下的燃機(jī)功率，MW；n——臺(tái)數(shù)；α——負(fù)荷系數(shù)；K1——高程系數(shù)；K2——大氣溫度系數(shù)。單機(jī)在線功率備用方案裝機(jī)功率為（n=1）：開二備一方案：開一備一方案：3個(gè)方案的裝機(jī)功率比為1.5∶1.65∶2.2。一般可認(rèn)為燃?xì)廨啓C(jī)的價(jià)格以單位功率價(jià)格表示，所以燃?xì)廨啓C(jī)投資比例為1∶1.1∶1.46。另外，單機(jī)站占地面積小，管線及閥門投資少，儀表設(shè)備也比較節(jié)省。3.11運(yùn)行可靠性比較現(xiàn)代大功率航改型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的原型均是為大型客機(jī)設(shè)計(jì)，普遍采用較好的材料和較保守的安全系數(shù)。在航機(jī)陸用的設(shè)計(jì)過程中又加大了安全系數(shù)，因此大功率航改型高效機(jī)組的安全系數(shù)要高于小功率機(jī)組。在設(shè)計(jì)輸量下，功率備用方案中大機(jī)組是在67%負(fù)荷下工作，其可靠性要大于在88%負(fù)荷下工作的中小功率機(jī)組。燃?xì)廨啓C(jī)的維修頻繁程度與其工作負(fù)荷率有關(guān)，當(dāng)負(fù)荷系數(shù)接近100%至105%時(shí)維修工作量急劇增加。根據(jù)可靠性理論，運(yùn)行機(jī)組越多，發(fā)生故障的概率越大。3.12操作靈活性比較在功率備用方案中除首站采用并聯(lián)流程（機(jī)組備用），其余壓氣站均是串聯(lián)連接。最后一座壓氣站設(shè)的一臺(tái)離線備用機(jī)組也是串聯(lián)連接；該備用機(jī)組是為了預(yù)防前一站燃?jí)簷C(jī)組突然失效而設(shè)的。運(yùn)行中除末站備用的一臺(tái)機(jī)組外，其余備用功率均處于熱備用狀態(tài)，故稱在線功率備用。假設(shè)某一站發(fā)生故障停機(jī)，以后的幾站就可利用備用功率提速增壓。對(duì)于開一備一流程，設(shè)計(jì)負(fù)荷為88%，則達(dá)到額定100%負(fù)荷時(shí)的功率為1/0.88=1.14Pw，很明顯增輸?shù)臐摿κ枪β蕚溆梅桨复?。機(jī)組備用方案中，備用機(jī)組是處于離線狀態(tài)，所以切換到備用機(jī)組之前需先有一個(gè)暖機(jī)過程。3.13流量需變化時(shí)燃?jí)簷C(jī)組配置比較燃?jí)簷C(jī)組功率（p）與站間距（L）、流量（Q）及管內(nèi)徑（d）變化的近似關(guān)系為：如果只改變（Q、L、d）3個(gè)參數(shù)中之一，其它條件維持不變，則可推導(dǎo)出下列關(guān)系式：（1）改變站間距L，Q、d維持不變改變流量Q，L、d維持不變（3）改變管內(nèi)徑d，L、Q維持不變式中：P1——變化前現(xiàn)場(chǎng)所需功率，MW；P2——變化后現(xiàn)場(chǎng)所需功率，MW。從以上公式可見，對(duì)輸送功率影響最大的是內(nèi)徑，其次是流量，最后是站間距。4管道調(diào)峰能力設(shè)計(jì)采用長輸天然氣管道末段儲(chǔ)氣解決城市供氣的部分調(diào)峰是世界上常用且較為經(jīng)濟(jì)合理的方式。根據(jù)北京市年平均日小時(shí)用氣不均勻系數(shù)和北京市（見表4-0）各規(guī)劃期內(nèi)的年用氣量計(jì)算的城市需要的年平均日調(diào)峰氣量見表4-1。表4-0北京市正常日小時(shí)用氣不均勻系數(shù)表時(shí)間系數(shù)時(shí)間系數(shù)時(shí)間系數(shù)1:00am0.2859:00am1.0245:0