目錄TOC\o"1-3"\h\u295291總論1294041.1設(shè)計(jì)依據(jù)151931.2設(shè)計(jì)原那么1102581.3總體技術(shù)水平1155442設(shè)計(jì)參數(shù)297842.1管道設(shè)計(jì)參數(shù)2279192.2原油物性2249482.3其它參數(shù)2288593工程概況3266074工藝計(jì)算450994.2管道規(guī)格46435平均溫度429735油品密度420613流量計(jì)算410973油品粘度526224管道內(nèi)徑518707壁厚516771管道外徑65594驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)流速6173574.3熱力計(jì)算619775雷諾系數(shù)631355總傳熱系數(shù)719395原油比熱容727626加熱站布站812967水力計(jì)算932582計(jì)算摩阻10132044.4泵的選型1046374.5站場(chǎng)布置11262004.6校核動(dòng)靜壓力1213200翻越點(diǎn)判斷124.6.2動(dòng)水壓力校核12250544.6.3靜水壓力校核12312394.7最小輸量13229155設(shè)計(jì)結(jié)果1420375參考文獻(xiàn)151總論1.1設(shè)計(jì)依據(jù)〔1〕國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)；〔2〕相似管道的設(shè)計(jì)經(jīng)〔3〕設(shè)計(jì)任務(wù)書。1.2設(shè)計(jì)原那么〔1〕嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行國(guó)家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)?！?〕采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，建立新的管理體制，保證工程工程的高水平、高效益，確保管道平安可靠，長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行?！?〕節(jié)約用地，不占或少占良田，合理布站，站線結(jié)合。站場(chǎng)的布置要與油區(qū)內(nèi)各區(qū)塊開展緊密結(jié)合?！?〕在保證管線通信可靠的根底上，進(jìn)一步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低工程投資。提高自控水平，實(shí)現(xiàn)主要平安性保護(hù)設(shè)施遠(yuǎn)程操作?！?〕以經(jīng)濟(jì)效益為中心，充分合理利用資金，減少風(fēng)險(xiǎn)投資，力爭(zhēng)節(jié)約基建投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。1.3總體技術(shù)水平〔1〕采用高壓長(zhǎng)距離全密閉輸送工藝?！?〕采用原油變頻調(diào)速工藝?！?〕輸油管線采用先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)，使各站場(chǎng)主生產(chǎn)系統(tǒng)到達(dá)有人監(jiān)護(hù)、自動(dòng)控制的管理水平。既保證了正常工況時(shí)管道的平穩(wěn)、高效運(yùn)行，也保證了管道在異常工況時(shí)的超前保護(hù)，使故障損失降低到最小。〔4〕采用電路傳輸容量大的光纖通信。給全線實(shí)現(xiàn)SCADA數(shù)據(jù)傳輸帶來可靠的傳輸通道，給以后實(shí)現(xiàn)視頻傳輸、工業(yè)控制及多功能信息處理提供了可能?！?〕在線路截?cái)嚅y室設(shè)置電動(dòng)緊急迫斷球閥，在SCADA中心控制室根據(jù)檢漏分析的結(jié)果，確定管道泄漏位置，并可及時(shí)關(guān)閉相應(yīng)泄漏段的電動(dòng)緊急迫斷球閥。〔6〕站場(chǎng)配套自成系統(tǒng)?！?〕采用固化時(shí)間短、防腐性能優(yōu)異的環(huán)氧粉末作為管道外防腐層。2設(shè)計(jì)參數(shù)某油田初期產(chǎn)量油300萬噸/年，五年后原油產(chǎn)量到達(dá)550萬噸/年，方案將原油輸送到440km外的煉油廠，需要設(shè)計(jì)一條輸油管道，采用密閉輸送方式。設(shè)計(jì)要求：〔1〕確定二期〔550萬噸/年〕條件下，泵站數(shù)及熱站數(shù)；〔2〕二期熱站、泵站的布置；〔3〕靜水壓以及動(dòng)水壓校核；〔4〕最小輸量。2.1管道設(shè)計(jì)參數(shù)表2-1管道經(jīng)過地區(qū)的地溫月份123456789101112地溫℃3467891112111086輸送壓力6.5MPa，最高輸送壓力8.0MPa。末站剩余壓頭80m，局部摩阻為沿程摩阻的1.2%計(jì)。進(jìn)站溫度控制在38℃。保溫層采用黃夾克，厚度45mm。土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.0W/〔m﹒℃〕，埋地深度1.0m。最高輸送溫度70℃，最低輸送溫度36℃。2.2原油物性表2-2某原油性質(zhì)含蠟量，%瀝青質(zhì)，%密度，kg/m3初餾點(diǎn)，℃凝固點(diǎn)，℃粘度，50℃，mPa.s38.874.8848.17532.512.920℃相對(duì)密度0.854，50℃粘度8.5mPa.s，粘溫指數(shù)0.037。2.3其它參數(shù)保溫層采用黃夾克，厚度45mm。土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.0W/〔m﹒℃〕，埋地深度1.0m。3工程概況需要設(shè)計(jì)一條輸油管道，采用密閉輸送方式。五年后原油產(chǎn)量到達(dá)550萬噸/年，方案將原油輸送到440km外的煉油廠。表3-1里程和高程表里程，km060126150180237347380440高程，m220270120227160280210250230管道走向縱斷面圖，見圖3-2圖3-2管道走向縱斷面圖4工藝計(jì)算4.1采用的輸送方式密閉輸送也叫“從泵到泵”輸送，這種輸油工藝中，中間輸油站不設(shè)供暖沖用的旁接油罐，上站來油全部直接進(jìn)泵。其特點(diǎn)是：整條管道構(gòu)成一個(gè)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，還可以根本中間站的輕質(zhì)油蒸發(fā)損耗；但對(duì)自動(dòng)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(cè)與保護(hù)。長(zhǎng)距離輸油管道的離心泵大都采用“從泵到泵”的方式。現(xiàn)代的管線均為密閉輸送方式，如我國(guó)近些年建成的鐵大線、東黃復(fù)線等。所以本設(shè)計(jì)的輸送方法為密閉輸送方式。4.2管道規(guī)格的熱油管道年輸量為550萬噸。平均溫度〔4.1〕式中：——加熱站的起點(diǎn)，℃。——終點(diǎn)溫度，℃。油品密度〔4.2〕式中——溫度t℃及20℃時(shí)的油品密度，；——溫度系數(shù)。0.70199=834流量計(jì)算〔4.3〕式中G——年任務(wù)質(zhì)量輸量，；Q——體積流量，；——油品平均溫度的密度，；0.218油品粘度〔4.4〕式中——運(yùn)動(dòng)粘度；——平均溫度，℃。=管道內(nèi)徑〔4.5〕式中Q——體積流量，；——經(jīng)濟(jì)流速，。經(jīng)濟(jì)流速取值范圍是1～2之間。假設(shè)=2.0m/s。0.373m壁厚(4.6)式中P——管線設(shè)計(jì)的工作壓力，MpaD——管線內(nèi)徑，mm——焊縫系數(shù)：無縫鋼管=1直縫管和螺旋焊縫鋼管=1螺旋埋弧焊鋼管=0.9——?jiǎng)傂郧O限，Mpa(查表4-1)，取X70，=482表4-1鋼管材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼A3F低合金鋼16MnAPIS-SL1020X52X60X65X70，Mpa205245235353358413448482F——設(shè)計(jì)系數(shù)〔查表4-2〕表4-2工作環(huán)境管線 野外地區(qū)居住區(qū)，油氣田站內(nèi)部、穿跨越鐵路公路小河渠〔常年枯水面寬≤20m〕輸油管線0.720.60輸氣管線0.600.50C——腐蝕余量，根據(jù)所輸介質(zhì)腐蝕性大小取值，當(dāng)所輸油、氣中不含腐蝕性物質(zhì)時(shí)C=0,當(dāng)所輸油、氣中含腐蝕性物質(zhì)時(shí)C=0.5～1.0mm4.30管道外徑(4.7)式中d——管道內(nèi)徑，mm；——管道壁厚，mm。381.6mm表4.3管徑規(guī)格DN外徑mm壁厚mm重量Kg/m壁厚mm重量Kg/m壁厚mm重量Kg/m3503779.089.6912.0108.0115.0133.904004269.092.5510.0102.5913.0132.40根據(jù)上表4.3，選擇公稱直徑為400，外徑為426mm，壁厚為9.0mm。驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)流速根據(jù)選擇管道，內(nèi)徑:驗(yàn)證得：經(jīng)濟(jì)流速滿足在12之間，所以，選擇的管道符合4.3熱力計(jì)算雷諾系數(shù)==66731因?yàn)?6731大于3000，所以成紊流狀態(tài)。管道中的實(shí)際流速為：=1.91總傳熱系數(shù)選取黃夾克作為保溫材料，第一層APIS-SL，X70的熱導(dǎo)系數(shù)。第二層保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)為。保溫材料厚度為45mm。傳熱系數(shù)〔4.8〕總傳熱系數(shù)式中d——管內(nèi)徑，m；——第i層的外徑，m；——第i層的內(nèi)徑，m；——最外層的管外徑，m；D——管徑，m。假設(shè)，D取外徑；假設(shè)，D取算數(shù)平均值；假設(shè)，D取內(nèi)徑油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，在紊流情況下比層流時(shí)大得多，通常情況下大都大于.因此在紊流情況下，對(duì)總傳熱系數(shù)的影響很小，可忽略不計(jì)，而在層留情況下就必須計(jì)入。管最外層至周圍介質(zhì)的放熱系數(shù):〔4.9〕式中——土壤導(dǎo)熱系數(shù)，；——管中心埋深，m；——最外層的管外徑，m。1.7在紊流情況下，α1對(duì)總傳熱系數(shù)影響很小，可忽略不計(jì)。同理由公式可以算出：，K=1.53.140.4=1.9原油比熱容原油和石油產(chǎn)品的比熱容通常在1.6～2.5KJ/(Kg.℃)之間。時(shí)原油的相對(duì)密度為：〔4.10〕式中——15時(shí)原油的相對(duì)密度；——溫度系數(shù)，；——溫度為20時(shí)的油品密度，==0.8575原油的比熱容為：〔4.11〕式中——15時(shí)原油的相對(duì)密度；——比熱容，；T——原油溫度，。2.0加熱站布站質(zhì)量流量為：〔4.12〕式中1——原油質(zhì)量流量，；——原油輸量，；t——管道全年運(yùn)行時(shí)間，一年工作日為350天。181.88確定出加熱站的出、進(jìn)口溫度，即站間管段的起、終點(diǎn)溫度和，任務(wù)書設(shè)計(jì)要求進(jìn)站溫度控制在38,出站溫度假設(shè)為70，可按冬季月平均最低溫度及全線的K值估算加熱站間距，〔4.13〕熱油管全場(chǎng)440公里，加熱站數(shù)n，在進(jìn)行n的具體計(jì)算時(shí)，需要進(jìn)行化整，必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)節(jié)溫度。在以上根底上課求出每個(gè)加熱站的熱負(fù)荷：〔4.14〕式中——加熱爐的效率，%；c——原油的比熱容，J/(kg.℃)；G——原油質(zhì)量流量，kg/s；Q——加熱站的熱負(fù)荷，J/s。管道周圍的自然溫度:7.92=106km14550KJ/s〔4.15〕式中：n——加熱站數(shù)，個(gè)；L——輸油管道總長(zhǎng)，m；LR——加熱站間距，m；出站溫度為:〔4.16〕式中：——原油質(zhì)量流量，；——加熱站的進(jìn)站溫度，；——加熱站的出站溫度，。——比熱容，——加熱站間距，m；K——管道總傳熱系數(shù)，；——管道內(nèi)徑，m?！艿乐車淖匀粶囟?，；因?yàn)?8.0﹤70，所以出站溫度的假設(shè)是合理的。水力計(jì)算時(shí)原油的密度為：故平均溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度為：(4.17)式中——溫度為平均溫度、時(shí)油品的運(yùn)動(dòng)黏度，；U——黏溫指數(shù)，。計(jì)算摩阻一個(gè)加熱站間的摩阻為：〔4.18〕總摩阻為：〔4.19〕全線所需總壓頭為：〔4.20〕式中——沿線總摩阻，m；——加熱站間距的摩阻，m；H——全線所需要的總壓頭，m。4.4泵的選型得平均溫度下的密度為：=834kg/m3泵所產(chǎn)生的壓力為：〔4.21〕式中:P——泵所能夠提供的壓力，Pa；ρ——油品的密度，kg/m3；H——泵所提供的揚(yáng)程，m；管道的輸送壓力6.5MPa，最高輸送壓力為8.0MPa。預(yù)選泵250YS150×2，揚(yáng)程為274水柱，流量為600m3/h得：2.1MPa6.5MPa2臺(tái)泵串聯(lián)時(shí)，22.1=4.2MPa由此得知，根據(jù)一期原油任務(wù)輸量，在Y型離心油泵綜合特性曲線型譜中選擇型號(hào)為250YS150×2的油泵串聯(lián)可以滿足要求。假設(shè)揚(yáng)程過大可撤除一個(gè)葉輪，使揚(yáng)程降低，滿足管道的輸送壓力。為了是泵站能夠正常運(yùn)行，還要選一臺(tái)備用。4.5站場(chǎng)布置泵站數(shù)為：〔4.22〕式中n——泵站數(shù)，個(gè)；H——全線所需的總壓頭，m；——泵所提供的揚(yáng)程，m。得：4.15個(gè)因?yàn)樾枰蛏先≌?，所以取n=5個(gè)采用平均法布站，其站間距為：(4.23)式中——泵站站間距，m；L——管線總長(zhǎng)，m；求水力坡降由公式得:0.008取泵站內(nèi)壓頭損失為，泵站進(jìn)口壓力控制在30～80m范圍內(nèi)。〔1〕取首站與第二站的站間距為60km，對(duì)應(yīng)高程為Z=270m時(shí)進(jìn)口壓力為：〔4.24〕式中：——泵站進(jìn)口的剩余壓頭，m；H——泵站所提供的揚(yáng)程，m；i——水力坡降；L——兩泵站的站間距，m；——兩泵站間的高程差，m；——泵站內(nèi)壓頭損失，m。得：=600-1.012=49m〔2〕取首站與第三站的站間距為140km，Z=200m進(jìn)口壓力得：56m符合要求，故第三站布置在距離首站140km處?！?〕取首站與第四站的站間220km，對(duì)應(yīng)高程為Z=200m時(shí)，進(jìn)口壓力為：=74m〔4〕取第五站與首站的站間距為280km，對(duì)應(yīng)高程為Z=240m，那么進(jìn)口壓力為：計(jì)算得末站進(jìn)口壓力為70m與設(shè)計(jì)要求的末站剩余壓頭80m相差不大，所以泵機(jī)組符合要求。故全線泵站布置完畢。4.6校核動(dòng)靜壓力翻越點(diǎn)判斷那么有翻越點(diǎn)存在，反之不存在。0.008440+10=3530在60km處，0.00860+〔270-220〕=530m(2)在140km處，0.008140+〔200-270〕=1070m(3)在220km處，0.008220+〔200-200〕=1760m(4)在280km處，0.008280+〔240-200〕=2280m以上所得均小于H,故不存在翻越點(diǎn)，泵站布置適宜4.6.2動(dòng)水壓力校核動(dòng)水壓力的校核。(4.25)最大動(dòng)水壓力為：(4.26)式中:——高程為i點(diǎn)處的動(dòng)水壓頭，m；H——泵站輸出的壓頭，m；X——泵站與低點(diǎn)處的距離，m；Zx，Z1——低點(diǎn)處、泵站的高程，m；P——?jiǎng)铀畨毫Γ琍a。動(dòng)水壓力為：845m那么最大動(dòng)水壓力為：小于8故動(dòng)水壓力校核符合要求。4.6.3靜水壓力校核靜水壓力的校核：(4.27)式中P——靜水壓力，Pa；——沿線的最大高程差，m。得：故靜水壓力校核符合要求。4.7最小輸量管道的最小輸量：(4.28)式中:——管道最小輸量，kg/s；