某輸油站場的設(shè)計案例報告目錄TOC\o"1-3"\h\u4169某輸油站場的設(shè)計案例報告 189961.1輸油站場設(shè)備選型設(shè)計計算 2300411.1.1儲罐選型 2229411.1.2首站儲罐容量確定 3272931.1.3首站降粘劑儲罐容量確定 3212201.1.4末站儲罐容量確定 426011.2泵的計算與選型 536481.2.1選泵原則 5219441.2.3選擇泵機(jī)組的步驟 5204181.2.4泵的選型 5197731.3泵的優(yōu)化及選型 7151561.3.1AFTFathom軟件 76511.3.2泵的優(yōu)化模擬及選型 8275201.2.3泵的基本性能參數(shù) 11234601.4加熱爐的選型與計算 1247001.1.1加熱爐的形式 12601.1.2加熱爐的選型方案 12190001.1.3加熱爐設(shè)備熱負(fù)荷計算 1352151.5輸油站場工藝 14217021.5.1輸油站場工藝流程設(shè)計基本要求 14126531.5.2工藝設(shè)備操控 1447541.5.3壓力調(diào)節(jié) 14224671.5.4緊急停輸 1493461.6輸油首站 1499211.6.1輸油首站功能 14282181.6.2輸油首站工藝流程方案 15220461.6.3輸油首站加劑工藝方案 15104211.6.4輸油首站主要工藝流程 156681.6.5輸油首站主要組成部分 18283061.7輸油中間站 18127011.7.1輸油中間站的功能 18143131.7.2輸油中間站主要工藝流程 18189871.7.3輸油中間站主要組成部分 20106601.8輸油末站 21305731.8.1輸油末站的主要功能 21319111.8.2輸油末站的主要工藝流程 21183411.8.3輸油末站主要組成部分 2490501.9輸油末站混油問題及處理措施 25133451.9.1產(chǎn)生混油的原因 25185041.9.2混油界面檢測 25250401.9.3混油段及混油量的計算 26222571.9.4混油切割與處理 26100681.9.5線路截斷閥室 281.1輸油站場設(shè)備選型設(shè)計計算1.1.1儲罐選型儲油罐是用于儲存油品（原油或成品油）的且具有較大規(guī)則體型的大型容器，按照建造材料的不同可以分為金屬儲油罐和非金屬儲油罐。金屬儲油罐大部分是鋼制結(jié)構(gòu)，是目前國內(nèi)外常用的一類油罐。而非金屬儲油罐由于在使用中存在安全隱患，已經(jīng)慢慢被淘汰。目前常見的油罐類型有；固定頂形儲罐、浮頂油罐、外浮頂罐等立式鋼制儲罐。油田原油儲罐、事故油罐多選用固定頂形式的儲罐，單罐容積大于等于10000m3原油儲罐宜選用浮頂油罐，油庫多數(shù)采用的都是浮頂罐且多為外浮頂罐[24]。因此，本設(shè)計為原油輸送，按照國家標(biāo)準(zhǔn)（GB50253-2014輸油管道工程設(shè)計規(guī)范）2015版中6.3的規(guī)定，選擇的儲罐類型為浮頂金屬油罐。1.1.2首站儲罐容量確定根據(jù)順序輸送的計算結(jié)果，確定3種原油首站的總?cè)萘俊⒆畲竽昕傔\總量如下表所示。首站原油儲罐的總?cè)萘?、年總運轉(zhuǎn)量如表1.1所示。表1.1首站原油儲罐的總?cè)萘?、年總運轉(zhuǎn)量計算結(jié)果原油類型最大年總運總量儲罐總?cè)萘?號油2000萬噸（占比30%） 224651m32號油2000萬噸（占比40%）172598m33號油2000萬噸（占比30%）256657m3根據(jù)計算的儲罐總?cè)萘亢缶涂梢源_定首站單個儲罐的容量及儲罐的材質(zhì)的選擇。儲罐個數(shù)及儲罐材質(zhì)如表1.2所示。表1.2首站儲罐個數(shù)及儲罐材質(zhì)確定原油類型儲罐個數(shù)及儲罐材質(zhì)1號油100000m3（4座，材質(zhì)SPV50Q）2號油100000m3（3座，材質(zhì)SPV50Q）3號油100000m3（4座，材質(zhì)SPV50Q）1.1.3首站降粘劑儲罐容量確定根據(jù)首站加劑設(shè)計，需要進(jìn)行降粘劑儲罐容量的設(shè)計計算。根據(jù)1號油每年輸送油品的批次按5%的加劑量進(jìn)行計算，計算后得出的降粘劑用量如下表1.3所示。表1.3降粘劑用量輸送批次油品按占比計算輸送量（萬噸）按5%加劑量（萬噸）第1年輸送批次37518.75第2年輸送批次45022.5第3年輸送批次52526.25第4年及以后輸送批次60030根據(jù)計算結(jié)果，考慮到1號油第四年及以后的輸送量為600萬噸，因此首站降粘劑罐容的確定應(yīng)按1號油第四年及以后所輸送的油品批量以5%的加劑量來確定。通過上表數(shù)據(jù)顯示，第四年及以后每年所用降粘劑的量為30萬噸。因此，計算后確定首站降粘劑的罐容為300000m3，首站可以確定降粘劑儲罐個數(shù)為4（3用1備），其每個儲罐的容量為10萬立方，儲罐材質(zhì)為SPV50Q。1.1.4末站儲罐容量確定根據(jù)順序輸送的計算結(jié)果，確定3種原油末站的儲罐容量，因為3種原油的性質(zhì)不同，在順序輸送時候還會產(chǎn)生混油現(xiàn)象，所以在末站除了設(shè)置3種原油的儲罐之外，還需要設(shè)置混油罐。末站3種原油儲罐的總?cè)萘亢突煊凸奕绫?.4所示。表1.4末站3種原油儲罐的總?cè)萘亢突煊凸拊皖愋湍┱緝蘅側(cè)萘?m3)末站混油罐(m3)1號油518402號油51840326933號油51840根據(jù)計算的末站儲罐總?cè)萘亢湍┱净煊凸蘅側(cè)萘亢缶涂梢源_定單個儲罐的容量及儲罐的材質(zhì)的選擇。末站儲罐個數(shù)及儲罐材質(zhì)如表1.5所示。表1.5末站儲罐個數(shù)及儲罐材質(zhì)確定原油類型儲罐個數(shù)及儲罐材質(zhì)1號油50000m3（3座，材質(zhì)SPV50Q）2號油50000m3（3座，材質(zhì)SPV50Q）3號油50000m3（3座，材質(zhì)SPV50Q）混油罐50000m3（2座，材質(zhì)聚乙烯）1.2泵的計算與選型1.2.1選泵原則輸油泵和原動機(jī)是泵站的核心設(shè)備，直接影響到管道的安全、經(jīng)濟(jì)運行，必須做好選型、安裝和運行維護(hù)的工作[25]。以下是選泵的重要原則：（1）滿足設(shè)計輸送介質(zhì)所需的揚(yáng)程、流量和壓力的要求。（2）選擇的泵在工作時要有良好的泵入效果，能夠安全的運轉(zhuǎn)。內(nèi)外部之間要有良好的密封性，防止易燃易爆的油品的泄露。保證內(nèi)部零件有足夠的強(qiáng)度且容易操作和檢修。（3）泵的工作范圍廣，在工況發(fā)生變化時能保證泵還在高效區(qū)穩(wěn)定工作。（4）在設(shè)計中泵的選型應(yīng)盡量滿足選擇尺寸小，價格低、重量輕、外形結(jié)構(gòu)合理等要求。（5）泵自身結(jié)構(gòu)材料應(yīng)滿足抗腐蝕、抗爆的要求。1.2.3選擇泵機(jī)組的步驟選擇泵機(jī)組的方法和步驟如下：（1）列出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)工藝條件，詳細(xì)列出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括介質(zhì)的物理性質(zhì)、操作條件以及泵所在位置情況。（2）估算泵機(jī)組的流量和揚(yáng)程。（3）選擇泵的類型及型號。根據(jù)被輸送介質(zhì)的性質(zhì)確定應(yīng)選用泵的類型。（4）核算泵的性能。（5）計算泵的軸功率和驅(qū)動機(jī)功率。1.2.4泵的選型1.2.1.1泵選型方案方案一：3種原油均選擇離心泵進(jìn)行外輸；方案二：1號油采用離心泵，2、3號油采用螺桿泵進(jìn)行外輸；按照國家標(biāo)準(zhǔn)（GB50253-2014輸油管道工程設(shè)計規(guī)范）2015版中6.3的規(guī)定，當(dāng)輸送油品的動力粘度在100mpa.s以下宜選擇離心泵。且泵的臺數(shù)在2~4臺，設(shè)置備用泵1臺。因為1號油的粘度高，其通過加熱加劑后的粘度為118.5mpa.s，而2、3號油的粘度低，常溫下的粘度在100mpa.s以下。所以，對于泵選型的方案本設(shè)計采用方案一。1.2.1.2原動機(jī)選型方案方案一：選擇柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)對泵進(jìn)行驅(qū)動；方案二：選擇電動機(jī)對泵進(jìn)行驅(qū)動。因為管道沿線電網(wǎng)發(fā)達(dá)可滿足管線運行需求，因此，本設(shè)計在管道沿線選用原動機(jī)時選擇方案二，選擇電動機(jī)對泵進(jìn)行驅(qū)動。1.2.1.3泵的初次選型（1）泵的初次選型方案確定因為1號油和2、3號油的物性不同，而2、3號油的物性相似。所以把3種油品分為兩類（1號原油為一類，2、3號原油為一類）。根據(jù)計算得出不同溫度下1號油品和2、3號油品的全線沿程摩阻如下表1.6、1.7所示。表1.61號油不同溫度管徑下的全線沿程摩阻溫度35℃40℃50℃55℃管徑（813mm）1628.5m1445.5m1232.0m1140.5m管徑（864mm）1232.0m1110.0m927.0m866.0m表1.72、3號油不同溫度下全線沿程摩阻溫度20℃30℃40℃管徑（813mm）591.5m561.0m530.5m管徑（864mm）439.0m439.0m408.5m兩類油品的年輸量為Q=2536.80m3/h且油品在管徑為813mm和864mm時，所需要的全線沿程阻力不同，因此兩類原油泵的選型根據(jù)管徑的大小有兩種選型方案，泵的初次選型方案如下表1.8所示。表1.8泵的初次選型方案方案溫度（℃）管徑（mm）翻越點壓頭（m）全線總摩阻（m）選泵型號方案一55813622.051140.5KDY2800-400方案二55864622.05866.0KDY950-170x4方案一，當(dāng)管徑選擇為813mm時，根據(jù)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T10114-1999)選擇l離心泵泵型號為KDY2800-400，即輸送額定流量為2800m3/h，揚(yáng)程為400m。使用單泵便可以滿足程所需要輸送的輸量?？紤]到長距離輸送，使其揚(yáng)程滿足全線輸送需求。根據(jù)1號油沿程所需要的總摩阻，因此首站、中間站對1號油的輸送采用2臺該型號泵進(jìn)行串聯(lián)，均備用1臺泵?？紤]到經(jīng)濟(jì)的情況下，根據(jù)相關(guān)計算確定在輸送2、3號原油時，不需要再進(jìn)行選泵，可以走旁通管道，經(jīng)過1號油同類型的泵即可完成輸送壓力的需求。因此，本設(shè)計選擇方案一。方案二，當(dāng)管徑選864mm時，其全線的總的耗鋼量巨大，對于設(shè)計來說不可?。ㄔ诖_定管徑為813mm能滿足工程設(shè)計要求前）。同時，在選用KDY950-170x4型號泵時其流量和揚(yáng)程都比較小，需要串、并聯(lián)多個泵才能滿足全線輸送流量和揚(yáng)程的條件。因此，綜合考慮后，不選擇方案二的設(shè)計。1.2.1.4其它類型泵選型在站場內(nèi)除了外輸用泵外，還設(shè)有其它泵，包括倒油泵、注油泵、加劑轉(zhuǎn)輸泵等。根據(jù)各個站場內(nèi)不同工藝的需求，對這些泵的選型如下表1.9所示。表1.9其它類型泵的選型輸油站場輸油首站輸油中間站輸油末站泵型號倒油泵個數(shù)1用1備01用1備IY100-65-250注油泵個數(shù)01用1備0IY100-65-200加劑轉(zhuǎn)輸泵個數(shù)1用1備00KSY800-1001.3泵的優(yōu)化及選型1.3.1AFTFathom軟件AFTFathom是用于工程設(shè)計方面的一款流體動力學(xué)模擬軟件，專門用來針對不可壓縮流體分析的，被廣泛地應(yīng)用于化工、石化、電力制藥、造船及航空，鋼鐵，市政等行業(yè)。本設(shè)計采用AFTFathom軟件對外輸油泵進(jìn)行模擬，并對模擬的結(jié)果進(jìn)行分析判斷、優(yōu)化處理后確定外輸油泵的選型。AFTFathom軟件的功能①模擬不可壓縮流體（液體和低速流體）；②可模擬開式、閉式、環(huán)路管網(wǎng)系統(tǒng)；③管道、泵、閥門選型；④成本估算；⑤牛頓型流體或非牛頓流體。1.3.2泵的優(yōu)化模擬及選型以1號油首站外輸油泵為例，進(jìn)行以下軟件優(yōu)化模擬操作。（1）系統(tǒng)單位修改及流體物性輸入打開AFTFathom軟件后，先將系統(tǒng)中的單位由默認(rèn)的美制改為公制單位，以避免換算，接著打開流體物性數(shù)據(jù)庫，該軟件系統(tǒng)內(nèi)提供多種流體模型可供使用者選擇，同時可供使用者自己定義流體的物性（包括流體的密度、粘度、壓力、溫度范圍等）。本設(shè)計結(jié)合賽題所提供1號油的基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入軟件后所得到的結(jié)果如圖4-1所示。圖4-1流體物性輸入（2）流體流程建模對首站流體流程進(jìn)行建模，對流程涉及到的主要模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置（包括管道的里高程、閥門、泵的特性曲線、流體年輸量等參數(shù)）。首站流程建模如圖4-2所示。圖4-2輸油首站流體流程圖建模（3）流體流程模擬結(jié)果經(jīng)過模擬后得出的結(jié)果與初次選泵的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，初次選泵與軟件模擬對比結(jié)果如表4-11所示。表1.11初次選泵與軟件模擬對比結(jié)果初次選泵工藝參數(shù)設(shè)計參數(shù)軟件模擬結(jié)果揚(yáng)程800m729.8m流量2536.8m3/h2537m3/h效率8678功率6270.92KW6122.7KW轉(zhuǎn)速2980r/min2980r/min經(jīng)對比分析后得出，初次選泵時泵的揚(yáng)程過大，在跨越翻越點時候會存在富余的能量，可能會引發(fā)管道振動、水擊、氣蝕、使得混油量增大等問題。解決辦法是調(diào)節(jié)水泵的揚(yáng)程，減少水泵的富余揚(yáng)程，合理留有余量后去掉多余揚(yáng)程。經(jīng)查閱資料，在泵選型時揚(yáng)程的余量一般取5%-10%。（4）軟件工況的模擬本設(shè)計在首站針對泵初選時揚(yáng)程過大的情況，利用AFT軟件進(jìn)行泵優(yōu)化時擬建立了三種方案（三種工況）。方案一：增加變頻器；利用AFTFathom軟件模擬，對首站1號油外輸泵增加變頻器，通過變頻器調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速后，達(dá)到合適的揚(yáng)程余量范圍內(nèi)。方案二：增加泄壓閥門；利用AFTFathom軟件模擬，對首站1號油外輸泵增加泄壓閥門，通過閥門調(diào)節(jié)泵出口壓力后，達(dá)到合適的揚(yáng)程余量范圍內(nèi)。方案三：切削葉輪；利用AFTFathom軟件模擬，對首站1號油外輸泵進(jìn)行葉輪切削，通過切削葉輪，改變?nèi)~輪的尺寸后，達(dá)到合適的揚(yáng)程余量范圍內(nèi)。三個方案通過AFT軟件模擬后所得到的結(jié)果分別如表1.12、1.13、1.14所示。表1.121號外輸油泵增加變頻器工藝參數(shù)輸量揚(yáng)程泵轉(zhuǎn)速泵效率泵功率調(diào)頻后轉(zhuǎn)速（m3/h）（m）（r/min）（%）（kw）（r/min）設(shè)計參數(shù)2536.8758.52980706028.73075表1.131號外輸油泵增加泄壓閥門工藝參數(shù)輸量揚(yáng)程泵轉(zhuǎn)速泵效率泵功率閥門調(diào)節(jié)后揚(yáng)程（m3/h）（m）（r/min）（%）（kw）（m）設(shè)計參數(shù)2536.8779.82980806102.2760.9表1.141號外輸油泵切削葉輪工藝參數(shù)輸量揚(yáng)程泵轉(zhuǎn)速泵效率泵功率切削后葉輪（m3/h）（m）（r/min）（%）（kw）（%）設(shè)計參數(shù)2536.8757.92980766177.5103.2根據(jù)AFTFathom軟件對三種方案模擬的結(jié)果進(jìn)行如下分析。方案一：增加變頻器，使用變頻器調(diào)速是近十幾年發(fā)展起來的一種新型調(diào)速調(diào)節(jié)方式，變頻技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用在各個工程流程泵的調(diào)速裝置中，其可通過改變泵的轉(zhuǎn)速而達(dá)到所需的揚(yáng)程。但是考慮到變頻器的價格比較昂貴，增加了投入成本，而且變頻器調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速的范圍有限、在某些場合不適用（有防爆要求場合不適用）等問題，故本設(shè)計不采用方案一的優(yōu)化設(shè)計。方案二：增加泄壓閥，在管路中增加一個大口徑的泄壓閥，泄壓閥能夠有效地降低揚(yáng)程，達(dá)到設(shè)計所需揚(yáng)程，且價格比較經(jīng)濟(jì)，可靠性好，故本設(shè)計采用方案二的優(yōu)化設(shè)計。方案三：切削葉輪，通過改變?nèi)~輪的尺寸大小來改變泵的揚(yáng)程，需要和泵廠家進(jìn)行聯(lián)系，結(jié)合所需的揚(yáng)程，換一個合適的葉輪的尺寸。一般廠家在制作泵時，會有不同型號的泵葉輪尺寸，但是方案三的效率沒有方案二增加泄壓閥時的效率高，因此，本設(shè)計綜合考慮下，不采用方案三的優(yōu)化設(shè)計。最后，利用AFTFathom軟件對3種原油外輸工藝流程進(jìn)行模擬優(yōu)化后，經(jīng)過綜合分析與初選泵進(jìn)行對比后，確定了首站、中間站的油泵選型、選量和連接方式如下表1.15、1.16所示。表1.15首站泵初選與軟件優(yōu)化后選泵對比原油類型泵初選型號、數(shù)量及連接方式軟件優(yōu)化后泵選型號、數(shù)量及連接方式1號油KDY2800-400，兩用一備，串聯(lián)KDY2800-400，兩用一備，串聯(lián)2號油KDY2800-400，一用一備，單泵作業(yè)KDY2800-400，一用一備，單泵作業(yè)3號油KDY2800-400，一用一備，單泵作業(yè)KDY2800-400，一用一備，單泵作業(yè)表1.16中間站泵初選與軟件優(yōu)化后選泵對比原油類型泵初選型號、數(shù)量及連接方式軟件優(yōu)化后泵選型號、數(shù)量及連接方式1號油KDY2800-400，兩用一備，串聯(lián)KDY2800-400,KSY2800-270各一用一備，串聯(lián)安裝2號油KDY2800-400，一用一備，單泵作業(yè)KSY2800-270，一用一備，單泵作業(yè)3號油KDY2800-400，一用一備，單泵作業(yè)KSY2800-270，一用一備，單泵作業(yè)根據(jù)表中初選泵型號和軟件模擬優(yōu)化后結(jié)果對比分析可知，經(jīng)過AFTFathom軟件優(yōu)化后，解決了首站1號油泵初選時泵過大時的問題，和對2、3號油中間站初選泵進(jìn)行優(yōu)化后，選擇了一個更加經(jīng)濟(jì)、合理的泵型號，在一定程度上減少了本項目工程前期對泵選型方面所投資的費用。1.2.3泵的基本性能參數(shù)（1）泵的基本性能參數(shù)表1.17KDY2800-400型號泵的基本性能參數(shù)型號額定流量額定揚(yáng)程泵轉(zhuǎn)速泵效率泵重量（m3/h）（m）（r/min）（%）（kg）KDY2800-40028004002980866500KSY2800-27028002702980866000（2）泵軸功率的計算對3種原油外輸油泵的軸功率進(jìn)行計算，即對KDY2800-400型號泵和KSY2800-270型號泵的軸功率計算按下列公式（4-1）計算；（4-1）式中；P—輸油泵的軸功率，KW；Q—輸送溫度下泵的額定排量，m3/s;ρ—儲存溫度下原油的密度，kg/m3；H—輸送溫度下泵的額定揚(yáng)程；mg—重力加速度，宜取9.81m2；η—泵額定排量時的效率。代入數(shù)據(jù)算得KDY2800-400型號泵軸功率P=3135.46KW，KSY2800-270型號泵的軸功率P=2116.43KW。1.4加熱爐的選型與計算1.1.1加熱爐的形式加熱爐是用來給油品進(jìn)行加熱升溫的裝置，擬達(dá)到原油外輸?shù)臏囟纫?。設(shè)計中選擇加熱爐對1號油品進(jìn)行加熱外輸需要考慮的主要因素是經(jīng)濟(jì)性和運行的可靠性。目前常用的加熱爐有兩種形式；分別是直接加熱和間接加熱形式。直接加熱形式是通過給工件本身直接加熱，而間接加熱形式則是給電熱元件（熱媒）進(jìn)行加熱，通過熱傳遞的形式使工件的溫度升高。1.1.2加熱爐的選型方案方案一：中間站采用間接加熱形式對1號油進(jìn)行加熱外輸；方案二：中間站采用直接加熱形式對1號油進(jìn)行加熱外輸?？紤]到間接加熱形式具有操作安全、使油品均勻受熱、能減少低溫產(chǎn)生的腐蝕性、延長加熱爐的使用壽命以及熱媒進(jìn)出加熱爐溫度高等優(yōu)點。結(jié)合各站場外1000m處均有市政給水管網(wǎng)和管道沿線電網(wǎng)發(fā)達(dá)，可滿足供水、供電（熱媒）的需求。因此本設(shè)計采用方案一，中間站采用間接加熱形式的管式加熱爐類型對1號油進(jìn)行加熱外輸。1.1.3加熱爐設(shè)備熱負(fù)荷計算按照國家標(biāo)準(zhǔn)（GB50253-2014輸油管道工程設(shè)計規(guī)范）2015版中6.3的規(guī)定，各輸油站的加熱設(shè)備選型不少于2臺，其中加熱爐的熱負(fù)荷計算確定可以按公式（4-2）進(jìn)行計算。（4-2）式中；Q—加熱爐設(shè)備的熱負(fù)荷，W；qm—進(jìn)入加熱設(shè)備油品的流量，Kg/s（198.4Kg/s）；C—加熱設(shè)備進(jìn)、出口平均溫度下的比熱容，J/Kg·℃（2.1x103J/Kg·℃）；t1—加熱設(shè)備出口油品溫度，℃（設(shè)計為55℃）；t2—加熱設(shè)備進(jìn)口油品溫度，℃（設(shè)計為35℃）。將數(shù)據(jù)代入公式后可得：根據(jù)計算得出加熱爐的有效熱負(fù)荷Q=8332.80KW。根據(jù)熱力計算，確定全線的熱站個數(shù)為1，加熱站設(shè)置的加熱爐為2臺，因為首站碼頭處提供了1.0MPa的飽和蒸汽熱源，所以根據(jù)《石油地面工程設(shè)計手冊》，在中間站選取2臺型號為RML-3000的加熱爐，末站選取2臺型號為RML-2000的加熱爐（加熱爐不設(shè)備用臺數(shù)），就能滿足全線所需要的熱負(fù)荷。1.5輸油站場工藝1.5.1輸油站場工藝流程設(shè)計基本要求（1）輸油站場設(shè)計采用全程密閉輸送工藝；（2）在確保任務(wù)輸量的要求下，設(shè)計一個技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)保節(jié)能的站場流程工藝輸送方案；（3）各個站場的設(shè)備工藝操作滿足控制要求（包括自控和手控）；（4）輸油中間站（輸油泵站）流程設(shè)有壓力調(diào)節(jié)、緊急切斷、水力泄放等緊急措施，對整個站場的設(shè)備運行、油品輸送的安全起到一個保障的作用。1.5.2工藝設(shè)備操控各個站場設(shè)置中控室，實現(xiàn)遠(yuǎn)程對站場的實時操控作業(yè)，同時站場內(nèi)還設(shè)置有手動操控，確保各個站場能安全、高效的輸送油品。1.5.3壓力調(diào)節(jié)輸油中間站站內(nèi)均（輸油泵站）設(shè)有調(diào)節(jié)閥，通過控制壓力調(diào)節(jié)閥的節(jié)流作用，使得進(jìn)站、出站的壓力能確保在安全范圍內(nèi)。即油品在進(jìn)站過泵時，確保壓力小于泵的最大吸入壓力，出站時候確保在管道所能承受的壓力范圍內(nèi)。壓力自動保護(hù)；在輸油中間站站內(nèi)設(shè)有壓力自動保護(hù)系統(tǒng)，包括對泵機(jī)組和站內(nèi)全線的壓力保護(hù)系統(tǒng)。對于泵機(jī)組的壓力保護(hù)系統(tǒng)是泵進(jìn)站壓力、出站壓力過高或過低時候，自動保護(hù)系統(tǒng)會檢測到壓力異常變化并使得泵機(jī)組能夠自動停機(jī)，不在繼續(xù)工作。對于站內(nèi)全線的壓力保護(hù)系統(tǒng)，出現(xiàn)進(jìn)站和出站壓力過大并且超過最大壓力限制時，自動保護(hù)系統(tǒng)會使得泵自動停止輸送油品。保證了站內(nèi)的設(shè)備不受壓力破壞和管道的油品正常的以安全的壓力輸送。1.5.4緊急停輸各個輸油站場均設(shè)有緊急停輸ESD系統(tǒng)，預(yù)防站內(nèi)的油罐發(fā)生爆炸和泄漏、管道破裂、電器及設(shè)備發(fā)生短路和出現(xiàn)故障、火災(zāi)等其它嚴(yán)重事故時候時，ESD系統(tǒng)能夠及時啟動，起到緊急停輸油品保證站內(nèi)安全的作用。1.6輸油首站1.6.1輸油首站功能首站位于碼頭附近，其首站主要功能是為原油管輸提供能量，即接收郵輪來油經(jīng)計量、維溫后儲存。在原油外輸時經(jīng)加熱、注入添加劑、加壓后輸往下站。同時首站還設(shè)有和清管器發(fā)送等功能。首站的主要生產(chǎn)設(shè)施，如泵組、儲油罐、油品加熱等輔助設(shè)備均按選型自行建設(shè)。1.6.2輸油首站工藝流程方案1號原油在首站進(jìn)行輸送流程設(shè)計有兩種方案；方案一：首站設(shè)計“先泵后爐”流程；方案二：首站設(shè)計“先爐后泵”流程。因為1號原油為稠油，稠油的粘度很大，沒經(jīng)過加熱就過泵的話，會造成泵的壓力損失，降低泵的效率，所以方案一中的“先泵后爐”流程不適用。本設(shè)計選擇方案二中的“先爐后泵”流程，因為1號原油經(jīng)加熱爐加熱后，粘度就會隨溫度的升高而下降。有效的降低了原油流動在爐管中產(chǎn)生的壓力，確保了加熱爐能夠安全的運行；同時，經(jīng)加熱后的原油再過泵時，減少了對泵的壓力損失，提高了泵效率和原油輸送的能力。1.6.3輸油首站加劑工藝方案1號原油在首站進(jìn)行加劑工藝設(shè)計有三種方案；方案一：在1號原油從郵輪輸送到首站且在加熱爐之前注入降粘劑。方案二；在1號原油經(jīng)加熱爐加熱至55℃后，向原油中注入降粘劑，再通過泵送往下站輸送。方案三；在1號原油經(jīng)加熱至55℃后，再經(jīng)過輸油泵提供壓力后注入降粘劑。因為方案一在沒經(jīng)過加熱爐加熱便注入降粘劑，而1號原油的來油溫度為35℃，溫度沒能滿足降粘劑注入的添加，使得降粘效果大大下降，造成很大程度上的經(jīng)濟(jì)損失。方案三經(jīng)加熱泵送后才注入降粘劑，在過泵這個過程中，原油的粘度還是很大，因此造成了壓力的損失，降低了泵的工作效率。本設(shè)計選取方案二，因為1號原油經(jīng)加熱爐加熱至55℃后，粘度就會隨溫度的升高而下降，此時再注入降粘劑，降粘劑達(dá)到溫度條件后降粘率大大提高，使得原油的粘度降到了常溫下便可輸送的要求。同時，經(jīng)加熱加劑后的原油再過泵時，減少了對泵的壓力損失，提高了泵效率，還能通過泵的作用，使降粘劑與稠油充分混溶，以達(dá)到降粘的目的。1.6.4輸油首站主要工藝流程輸油首站的主要工藝流程為接收郵輪來油、加劑外輸、發(fā)送清管球等。（1）接收郵輪來油流程:郵輪來油→計量裝置→換熱器→儲油罐；（2）加劑外輸流程:儲油罐→換熱器→加劑裝置→外輸油泵→調(diào)節(jié)閥→出站；（3）發(fā)送清管球流程：來油→調(diào)節(jié)閥→清管器發(fā)送筒→出站；（4）倒灌流程；儲油罐→倒油泵→備用儲油罐?？紤]到郵輪來的三種油的油溫較低，因此在首站收油流程中設(shè)計油品加熱裝置（換熱器）。換熱器給油品提供熱能，使油品粘度降低，保證油品能夠順利的進(jìn)入儲罐。所以整個首站收油流程為；郵輪來油經(jīng)過計量裝置，如果油品溫度足夠，經(jīng)計量標(biāo)定后可直接輸入儲油罐，如果來油溫度過低，經(jīng)計量標(biāo)定后，先經(jīng)過換熱器加熱再輸入儲油罐，同時在首站也起到一個油品維溫作用。首站接收郵輪來油流程如下圖4-3所示。1—1號儲罐；2—2號儲罐；3—3號儲罐4—過濾器；5—流量計；6—換熱器圖4-3首站接收郵輪來油工藝流程1—1號儲罐；2—2號儲罐；3—3號儲罐；4—換熱器5—流量計；6—油品混合器；7—過濾器；8—降粘劑儲罐9—加劑轉(zhuǎn)輸泵；10—外輸主泵圖4-4首站加劑工藝流程本設(shè)計結(jié)合加熱加劑對1號油進(jìn)行外輸，而2、3號油選擇不加劑外輸。所以整個首站對于1號油加劑外輸流程為；儲罐發(fā)油經(jīng)過換熱器，經(jīng)換熱器加熱升溫后使得油品粘度降低（設(shè)計加熱溫度為55℃），加熱后的原油再注入降粘劑，通過油品混合器讓降粘劑與1號油品充分混合，使得1號油的粘度再進(jìn)一步降低，達(dá)到了輸送的溫度和粘度條件后再經(jīng)外輸油泵輸往下一站。首站加劑外輸工藝流程如圖4-4所示。首站發(fā)送清管器流程為，當(dāng)來油不需要經(jīng)清管器發(fā)球，則經(jīng)閥門直接往下站輸送，需要發(fā)送清管器時則通過清管器發(fā)球后輸往下站，首站發(fā)送清管器工藝流程如圖4-5所示。1—發(fā)清管器筒；2—緊急切斷閥；圖4-5首站發(fā)送清管器工藝流程1—1號儲罐；2—2號儲罐；3—3號儲罐；4—倒油泵圖4-6倒灌工藝流程本設(shè)計考慮到儲油罐的安全，預(yù)防儲油罐發(fā)生泄漏等危險情況，或需要對儲罐進(jìn)行清罐掃罐、維修等作業(yè)，因此對三種油品均設(shè)備有倒油罐，倒油罐的容量足以裝下任意泄漏的儲罐容量。倒灌的流程為；常作業(yè)油罐經(jīng)過倒油泵的抽送，油品被送入備油油罐進(jìn)行儲存和發(fā)油作業(yè)。首站倒灌工藝流程圖如圖4-6所示。1.6.5輸油首站主要組成部分（1）輸油泵房在首站設(shè)輸油泵房1座，內(nèi)設(shè)3臺（2用1備）外輸主泵，型號為KDY2800-400，串聯(lián)安裝。倒油泵2臺（1用1備），型號為IY100-65-250。加劑轉(zhuǎn)輸泵1臺，型號為KSY800-100。（2）清管器發(fā)球裝置和閥組區(qū)在首站設(shè)清管器發(fā)球裝置1套，緊急切斷閥（ESD）3套（2用1備）。（3）計量裝置：在首站設(shè)置計量標(biāo)定儀器2套（1用1備）。（4）罐區(qū)：在首站設(shè)100000m3儲罐4座浮頂金屬油罐（3用1備）用來儲存1號油，材質(zhì)為SPV50Q。設(shè)100000m3儲罐3座浮頂金屬油罐（2用1備）用來儲存2號油，材質(zhì)為SPV50Q。設(shè)100000m3儲罐4座浮頂金屬油罐（3用1備）用來儲存3號油，材質(zhì)為SPV50Q。設(shè)降粘劑儲罐個數(shù)為4（3用1備），其儲罐的容量為10萬立方，儲罐材質(zhì)為聚乙烯（PE）材質(zhì)。（5）加熱裝置：首站由站所處碼頭提供1.0MPa的飽和蒸汽熱源。1.7輸油中間站1.7.1輸油中間站的功能中間站的功能是負(fù)責(zé)接收上站來油、接收清管球、對來油進(jìn)行加熱加壓外輸，同時還設(shè)有泄壓、發(fā)送清管器等功能。保障油品在管道中的安全輸送及設(shè)備的安全運行。1.7.2輸油中間站主要工藝流程輸油中間站的主要工藝流程有；接收上站來油、加熱增壓外輸、接收和發(fā)送清管器流程以及泄壓保護(hù)流程。（1）加熱增壓外輸流程：管道來油→加熱爐→外輸油泵→調(diào)節(jié)閥→去下站；（2）接收清管器流程：管道來油→清管器接收筒；（3）發(fā)送清管器流程：管道來油→清管器接收筒；（4）泄壓保護(hù)流程；進(jìn)站油高壓/出站油低壓→高壓/低壓泄壓閥。加熱增壓外輸流程；因1號油在輸送過程中溫度會有散失，其粘度會隨溫度的降低而上升，當(dāng)粘度上升后，管道內(nèi)的阻力也會變大，所以在輸送沿線中需要設(shè)置泵站和熱站對1號油進(jìn)行加壓加熱，使其能夠順利輸往下站。而2、3號油常溫下的粘度比較低，能自行流動，所以對于2、3號油的設(shè)計為，中間站不需要加熱，只需要加壓就能進(jìn)行外輸。中間站加熱增壓外輸流程如圖4-7所示。中間站接收清管器流程；從上站來油進(jìn)入清管器接收筒，完成了首站到中間站的清管接收作業(yè)。保證了管道內(nèi)部的通暢。中間站接收清管器流程如圖4-8所示。1—加熱爐；2—外輸油泵；圖4-7中間站加熱增壓外輸流程1—清管器接收筒圖4-8中間站接收清管器流程發(fā)送清管器流程為；上游管道來油，經(jīng)過閥門進(jìn)入發(fā)送清管器進(jìn)行清管器的發(fā)球作業(yè)，如不需向下站發(fā)送清管球，上油管道來油則可以直接走閥門往下站輸送。中間站發(fā)送清管器流程圖如圖4-9所示。1—清管器接收筒圖4-9中間站發(fā)送清管器流程泄壓保護(hù)流程；本設(shè)計在中間站設(shè)置泄壓保護(hù)流程，當(dāng)上站來油的壓力過低時和出站壓力過高時分別經(jīng)低壓、高壓泄壓閥進(jìn)行壓力的泄放。同時中間站還設(shè)立泄壓罐，保證了設(shè)備運行的安全和增加了管道的使用壽命。中間站的泄壓保護(hù)流程如圖4-10所示。1—泄油罐；2—注油泵；3—加熱爐；4—外輸油泵；圖4-10中間站泄壓保護(hù)流程1.7.3輸油中間站主要組成部分（1）輸油泵房在中間站設(shè)輸油泵房1座，內(nèi)設(shè)4臺（2用2備）外輸主泵，型號為KDY2800-400和KSY2800-270，串聯(lián)安裝。注油泵2臺（1用1備），型號為IY100-65-200。（2）清管器發(fā)球裝置和閥組區(qū)在中間站設(shè)清管器發(fā)球裝置1套，清管器收球裝置1套，緊急切斷閥（ESD）3套（2用1備）。高壓、低壓泄壓閥各2套（1用1備）。（3）罐區(qū)：在中間站設(shè)1000m3泄壓儲罐，材質(zhì)為Q235-AF，不設(shè)備用。（4）加熱裝置：中間站設(shè)置2個加熱爐，型號為RML-3000，并聯(lián)安裝。1.8輸油末站1.8.1輸油末站的主要功能輸油末站建于管道末端，其功能包括接收上站的來油、接收清管器、油品輸送切換、油品按品質(zhì)的不同分類進(jìn)罐、混油處理等。本設(shè)計為保證管道能夠連續(xù)地按經(jīng)濟(jì)輸量運行，末站設(shè)置足夠容量的油罐。因為3種來油的品質(zhì)不同，因此在順序輸送時，輸油末站設(shè)計包括收油、切換、分類進(jìn)罐、且設(shè)置混油罐，減少混油的程度。設(shè)計考慮到所輸送1號油的粘度很高，流動性比較差，在末站轉(zhuǎn)輸過程中存在流動困難等情況，粘度過高還會影響到油品的交接計量。因此，末站需要對一號油品進(jìn)行維溫設(shè)計。1.8.2輸油末站的主要工藝流程輸油末站的主要工藝流程有；接收上站來油、計量、接收清管器、循環(huán)維溫、倒灌、外輸、泄壓保護(hù)流程等。（1）接收上站來油流程（包含混油切割）：上站來油→油品計量→儲油罐（混油進(jìn)入混油罐）；（2）接收清管器流程：上站來油→接收清管器；（3）油品循環(huán)維溫流程：儲油罐→轉(zhuǎn)油泵→加熱爐→儲油罐；（4）油品倒灌流程：儲油罐→倒油泵→備油儲油罐；（5）油品外輸流程：儲油罐→外輸油泵→加熱爐→油品計量→去煉油廠：（6）油品泄壓保護(hù)流程：上站來油超壓→高壓泄壓閥→泄壓罐。輸油末站接收上站來油流程為；從上站輸送過來的油品經(jīng)過流量計進(jìn)行計量標(biāo)定后進(jìn)入儲油罐，根據(jù)順序輸送的特點，考慮到3種油品的品質(zhì)不同，在輸送時候會產(chǎn)生混油，需要對它們進(jìn)行油品的切割處理。具體切割方法為是，將順序輸送產(chǎn)生的混油分為混油頭部、尾部和中部（混油段）。混油頭部儲存于前行的油品儲罐中，混油尾部儲存于后行的油品儲罐中，混油段儲存于混油罐中。因此在入罐過程設(shè)置了油品切換閥，根據(jù)來油的不同從而控制相應(yīng)的閥門進(jìn)行油品的切割，使得3種油品分類入罐儲存，同時對切割后的混油注入混油罐。輸油末站接收上站來油流程如圖4-11所示。1—1號油儲罐；2—2號油儲罐；3—3號油儲罐；4—混油罐；5—清管器接收筒；6—流量計7—過濾器圖4-11輸油末站接收上站來油流程輸油末站接收清管器流程為；從上站輸送過來的油品進(jìn)入末站的接收清管器筒，完成接收上站傳輸清管球作業(yè)。輸油末站接收清管器流程如圖4-12所示。1—清管器接收筒圖4-12輸油末站接收清管器流程輸油末站油品循環(huán)維溫流程為；末站油品的維溫是通過轉(zhuǎn)輸泵分別將3種油品從儲油罐種抽取出來，經(jīng)過加熱爐進(jìn)行加熱升溫，接著再輸?shù)皆瓉淼膬拗羞M(jìn)行儲存，形成一個循環(huán)加熱維溫的過程。輸油末站油品循環(huán)維溫流程圖如圖4-13所示。輸油末站油品倒灌流程為；3種油品及混油分別經(jīng)過倒油泵從儲油罐中導(dǎo)出，再導(dǎo)入備用油罐。輸油末站油品倒灌流程圖如圖4-14所示。1—1號油儲罐；2—2號油儲罐；3—3號油儲罐；4—混油罐；5—倒油泵；6—加熱爐圖4-13輸油末站油品循環(huán)維溫流程1—1號油儲罐；2—2號油儲罐；3—3號油儲罐；4—混油罐；5—倒油泵圖4-14輸油末站油品倒灌流程圖輸油末站油品外輸流程為；4種儲油罐中（包括混油罐）的油品通過加熱爐、外輸油泵加熱、加壓后經(jīng)計量裝置計量后輸往煉油廠。輸油末站油品外輸流程圖如圖4-15所示。輸油末站油品泄壓保護(hù)流程為；上站來油低壓經(jīng)低壓泄壓閥再進(jìn)入泄壓罐，外輸時超壓，經(jīng)高壓泄壓閥再進(jìn)入泄壓罐。輸油末站油品泄壓保護(hù)流程圖如圖4-16所示。1—1號油儲罐；2—2號油儲罐；3—3號油儲罐；4—混油罐；5—加熱爐；6—外輸油泵圖4-15輸油末站油品外輸流程圖1—泄壓罐；2—外輸油泵；圖4-16輸油末站油品泄壓保護(hù)流程圖1.8.3輸油末站主要組成部分（1）輸油泵房在末站設(shè)輸油泵房1座，內(nèi)設(shè)2臺（1用1備）外輸主泵，型號為KSY1620-44。倒油泵2臺（1用1備），型號為IY100-65-250。（2）清管器發(fā)球裝置和閥組區(qū)在末站設(shè)清管器收球裝置1套，高壓、低壓泄壓閥各2套（1用1備）。緊急切斷閥（ESD）3套（2用1備）。（3）計量裝置：在末站設(shè)置計量標(biāo)定儀器2套（1用1備）。（4）罐區(qū)：在末站設(shè)50000m3儲罐3座浮頂金屬油罐（2用1備）用來儲存1號油，材質(zhì)為SPV50Q。設(shè)50000m3儲罐3座浮頂金屬油罐（2用1備）用來儲存2號油，材質(zhì)為SPV50Q。設(shè)50000m3儲罐4座浮頂金屬油罐（2用1備）用來儲存3號油，材質(zhì)為SPV50Q。設(shè)50000m3儲罐2座浮頂金屬油罐（1用1備），設(shè)1000m3泄壓儲罐1座，材質(zhì)為Q235-AF，不設(shè)備泄壓罐。（5）加熱裝置：在末站設(shè)置2臺型號為RML-2000的加熱爐，不設(shè)備用臺數(shù)。1.9輸油末站混油問題及處理措施1.9.1產(chǎn)生混油的原因在原油長距離輸送不同油品過程中，由于相鄰兩種油品的物性不同，因此在順序輸送時，會導(dǎo)致這兩種油品產(chǎn)生混合的情況。管輸中存在混油的類型很多，包括局部混油、沿程混油和意外混油等等。通常在管道運輸過程中產(chǎn)生的混油絕大部分為沿程混油。其產(chǎn)生的原因是由于多種油品在管輸中流動時相互作用而產(chǎn)生的混油。在順序輸送的中，會導(dǎo)致不同油品在管道內(nèi)產(chǎn)生混油現(xiàn)象。每種油品混油界面分為三段，即混油頭部、尾部和中部（混油段），其中混油的濃度分布如下圖4-17所示：圖4-17混油段油品濃度分布圖1.9.2混油界面檢測對于兩種油品產(chǎn)生的混油，其密度相差不大的情況下，可利用密度計配合光學(xué)界面儀進(jìn)行檢測。相反，其密度相差很大的情況下可單獨使用密度檢測儀進(jìn)行檢測。根據(jù)賽題中提供的原始數(shù)據(jù)，對3中油品順序輸送時產(chǎn)生的混油檢測方法如下表4-18所示。表1.183種油品混油檢測方法混油類型密度差異混油檢測方法1號油和2號油混油大密度檢測儀2號油和3號油混油小密度計配合光學(xué)界面儀3號油和1號油混油大密度檢測儀1.9.3混油段及混油量的計算為減少順序輸送中混油量的問題，擬建了三種油品的輸送方案設(shè)計，并計算出了不同方案下產(chǎn)生的混油量如下表1.19所示。表1.19不同方案下產(chǎn)生的混油量順序輸送方案產(chǎn)生的混油量（m3）方案一（1-2-3-2-1號油）76934方案二（2-1-3-1-2號油）13726方案三（1-3-2-3-1號油）76939由表1.19的結(jié)果可知，3種油品按方案二的輸送順序來輸送時產(chǎn)生混油量最少，輸送效益高，后續(xù)降低了對混油處理的費用。同時，根據(jù)方案二的順序輸送順序，計算出3種油品之間的混油長度，如表1.20所示。表1.203種油品之間產(chǎn)生的混油長度混油類型產(chǎn)生的長度（m）類型一（1-2號油）2985.1類型二（2-3號油）1708.1類型三（1-3號油）2855.61.9.4混油切割與處理在原油長距離順序輸送不同油品時導(dǎo)致兩種油品所產(chǎn)生的混油，由于混合后的油品物性與兩種油品物性相差比較大，不能達(dá)到使用的標(biāo)準(zhǔn)。因此，對混油部分的切割與處理十分必要。根據(jù)已計算出的混油量合混油長度，本設(shè)計在末站收油時采用先進(jìn)的在線成分分析儀器儀表對管道中的油品進(jìn)行實時在線檢測，根據(jù)所檢測到油品體積濃度的變化，擬建了多段式切割方案來對不同種類油品混合進(jìn)行切割（以順序輸送方案2-1-3-1-2號油為例）。方案一：三段式混油切割，將混油段分為頭部、中部（混油段）和尾部，其中混油頭部儲存于前行的油品儲罐中，混油尾部儲存于后行的油品儲罐中，混油段儲存于混油罐中。如圖4-18所示。圖4-18三段式切割方案二：四段式混油切割，將混油段分為頭部、中部（混油段）和尾部，其中混油頭部儲存于前行的油品儲罐中，混油尾部儲存于后行的油品儲罐中，混油段根據(jù)兩種油的成分含量的不同又分為；富含1號油和富含2號油，如圖4-19所示。圖4-19四段式切割圖4-20五段式切割方案三：五段式混油切割，將混油段分為頭部、中部（混油段）和尾部，其中混油頭部儲存于前行的油品儲罐中，混油尾部儲存于后行