輸氣管道工藝設(shè)計(jì)

1、重慶科技學(xué)院管道輸送工藝課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué) 院:石油與天然氣工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）重慶科技學(xué)院設(shè)計(jì)題目：某輸氣管道工藝設(shè)計(jì)完成日期：年1月3日指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：成績(jī)（五級(jí)記分制）：指導(dǎo)教師（簽字）目錄1 設(shè)計(jì)總論設(shè)計(jì)依據(jù)及原則 本設(shè)計(jì)主要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，查詢(xún)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以布置合理的長(zhǎng)距離輸 氣干線。設(shè)計(jì)依據(jù)（1）國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范；（2）相似管道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)（3）設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)原則（1）嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行國(guó)家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。（2）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， 保證工程項(xiàng)目的高水平、高效益，確保管道安

2、全可靠，長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行。（3）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)塊發(fā)展緊密結(jié)合。（4）在保證管線通信可靠的基礎(chǔ)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)主要安全性保護(hù)設(shè)施遠(yuǎn)程操作。（5）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?？傮w技術(shù)水平（1）采用高壓長(zhǎng)距離全密閉輸送工藝；（2） 輸氣管線采用先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)，使各站場(chǎng)主生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)到有人監(jiān)護(hù)、 1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。（3）采用電路傳輸容量大的

3、光纖通信。給全線實(shí)現(xiàn) SCADA數(shù)據(jù)傳輸帶來(lái)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。（4）在線路截?cái)嚅y室設(shè)置電動(dòng)緊急切斷球閥，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)緊急切斷球 閥。（ 5）站場(chǎng)配套自成系統(tǒng)。（ 6）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)（1）所輸天然氣的組分見(jiàn)下表表組成Mol%組成Mol%甲烷己烷乙烷硫化氫丙烷二氧化碳異丁烷氮正丁烷氦異戊烷氫正戊烷氬（2）天然氣的溫度為42C，管道長(zhǎng)度為1675km任務(wù)輸量（起點(diǎn)流量）為：億方/年，氣源起點(diǎn)壓力為：6MPa。（

4、3） 壓氣站最大工作壓力為，進(jìn)站壓力為，各站自用氣系數(shù)為末端最低壓力（4）入站口到壓縮機(jī)入口壓損為，壓縮機(jī)出口到壓縮站壓損。3工藝計(jì)算管道規(guī)格有氣體的相對(duì)分子質(zhì)量公式：M=yiMi()M=16X %-80X %+44X %-58X %+58< +28X %+72X %+T2X %£6X %-B4X %+44X %+28X %+4X %+X %+4(X %=天然氣密度及相對(duì)密度由公式的：=kg/m324.055()相對(duì)密度天然氣運(yùn)動(dòng)粘度(1) 由各組分粘度計(jì)算天然氣粘度()i% 一斫y(tǒng)r； M i按公式帶入數(shù)據(jù)得動(dòng)力粘度:(2) 計(jì)算天然氣運(yùn)動(dòng)粘度()任務(wù)年輸量為億方/年。管道內(nèi)

5、徑的計(jì)算 輸氣管線的管徑確定后，要根據(jù)其輸送壓力、管線材質(zhì)等來(lái)設(shè)計(jì)壁厚。 油田油氣集輸和外輸油、氣管線可按下式計(jì)算：根據(jù)公式:1 1.4 0.2070.0330.39qvP0.2°7100()kg m3 ； mm2 s ；7式中一為天然氣標(biāo)準(zhǔn)密度，為天然氣運(yùn)動(dòng)粘度， qv 為天然氣在該管段內(nèi)的流量，Pl00 管道在100米的壓力降，當(dāng)P 3.5 MPa， P00 取 35KPa 3 。所以，從起點(diǎn)到進(jìn)氣點(diǎn)的管道管徑：D11 1.4* 16.740.207 * 9.540.033* 600.38 * 45MPaR00 取 45 KPa，當(dāng)-0.207546mmPh(Db 2 )2 sF

6、式中Ph 管線設(shè)計(jì)的工作壓力，MpaDh 管線管徑，DH = DB+2 , DB為管道內(nèi)徑do，mm s 剛性屈服極限，Mpa查表設(shè)計(jì)系數(shù)（查表）工作環(huán)境管線表剛性屈服極限鋼管材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼A3F低合金鋼16MnAPIS-SL1020X52X60X65X70s，Mpa205245235353358413448482表設(shè)計(jì)系數(shù)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w 20m）輸油管線輸氣管線根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選用APIS-SL X70 s=482;因?yàn)槭禽敋夤芫€F=。 分別帶入管徑，求得：Ph DhPh (Db 2 )_ 6 (546 2 1)_2 482 0.6Dh

7、1 = D b1 +2 1 =546+根據(jù)國(guó)標(biāo)無(wú)縫鋼管規(guī)格表選管徑規(guī)格：表國(guó)標(biāo)無(wú)縫鋼管規(guī)格表直徑厚度管重/米直徑厚度管重/米15948201051261421949208596107128142735102086971081232551461671881220109121014377616714201281491610162012426614716818918201210144806167188209202014101652971882092210222016630818922102472082420169181020820822924末段長(zhǎng)度和管徑確定當(dāng)設(shè)計(jì)一條新的干線輸氣管道時(shí)，工藝計(jì)算應(yīng)

8、該從末段開(kāi)始，先確定末段的長(zhǎng)度和管徑，然后再進(jìn)行其他各中間管段的計(jì)算。輸氣管道末段的計(jì)算與其他各段的區(qū)別是： 應(yīng)該考慮末段既能輸氣，又能儲(chǔ) 氣的特點(diǎn)，也就是說(shuō)，在末段的計(jì)算中除了要考慮與整條輸氣管道一致的輸氣能力，還必須考慮儲(chǔ)氣能力，最理想的是使末段能代替為消除晝夜用氣不均衡所需 的全部容積的儲(chǔ)氣罐。計(jì)算輸氣管道末段長(zhǎng)度和直徑時(shí)，應(yīng)考慮以下三個(gè)條件 ：（1）當(dāng)用氣處于低峰時(shí)（夜間），輸氣管道末段應(yīng)能積存全部多余的氣體，如 條件不允許，可考慮部分滿足；當(dāng)用氣處于高峰時(shí)（白天），應(yīng)能放出全部積存 的氣體。（2）輸氣管道末段的起點(diǎn)壓力，即最后一個(gè)壓縮機(jī)站的出口壓力不應(yīng)高于壓縮 機(jī)站最大工作壓力，并且

9、應(yīng)在鋼管強(qiáng)度的允許范圍之內(nèi)。（3）末段的終點(diǎn)壓力不應(yīng)低于城市配氣管網(wǎng)的最小允許壓力。16KM,內(nèi)徑 d=580mm根據(jù)有關(guān)資料查的經(jīng)驗(yàn)值，末段儲(chǔ)氣能力為輸氣量的25%-30%已知末段儲(chǔ)氣能力為7=5萬(wàn)m3/d通過(guò)假設(shè)數(shù)據(jù)求出末段輸氣管道的儲(chǔ)氣能力 Vs,當(dāng)Vs接近要求的末段儲(chǔ) 氣能力的時(shí)候，假設(shè)成立。若不符合要求則重新假設(shè)。1.天然氣壓縮因子的計(jì)算有很多方法這里選擇比較精確的一個(gè)壓縮因子公式：()100100 0.113( p*10)15其中p為管道設(shè)計(jì)壓力，6MPa帶入數(shù)據(jù) 求得Z=2.水力摩阻系數(shù)的計(jì)算：前蘇聯(lián)天然氣研究所近期公式0.067（空）0.2其中D取管道末段管徑D580mm，e取

10、帶入公式得 =3.參數(shù)C：C cZdT5()其中G=帶入數(shù)據(jù)的C=17593計(jì)算管道末段儲(chǔ)氣量?jī)?chǔ)氣開(kāi)始時(shí)，終點(diǎn)的最低壓力P2min應(yīng)不低于配氣站要求的最低壓力，故P2min為，計(jì)算末段起點(diǎn)最低壓力 P1min。P1min P2minClzQ2()其中 P2min=, C=17593 LZ=16km Q=5.18 106m3/d 帶入公式得 P1min=儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)，起點(diǎn)最高壓力應(yīng)不超過(guò)最后一個(gè)壓氣站或管路的強(qiáng)度，故 Rmax為已知，則:其中Rmax=5MPa,帶入公式得 P2max=儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)的平均壓力：Ppjmin2(P i1 min3P2minRminR )2min()帶入以上數(shù)據(jù)的Ppjm

11、in =儲(chǔ)氣結(jié)束是的平均壓力：帶入上述數(shù)據(jù)得Ppjmax=。根據(jù)輸氣管道末段儲(chǔ)氣開(kāi)始和結(jié)束時(shí)的平均壓力Ppj min和Ppj max可求得末段輸氣管的儲(chǔ)氣能力為：DPpj maxP)Ppj min To i1 zTZ()式中R-工程標(biāo)準(zhǔn)狀況下的壓力，R=101325PaTo-工程標(biāo)準(zhǔn)狀況下的溫度，To=293K帶入相關(guān)數(shù)據(jù)得Vs萬(wàn)m3/d。通過(guò)假設(shè)的管道長(zhǎng)度和管徑計(jì)算出的儲(chǔ)氣量接近要求的儲(chǔ)氣量，所以假設(shè)成立。 所以，末段長(zhǎng)度為16km,管道規(guī)格為580*12.4輸氣管道沿線布站相關(guān)工藝計(jì)算壓縮機(jī)相關(guān)概況沿線有氣體分出或引入的干線輸氣管的特點(diǎn)是管路中的流量逐段變化：在分氣的情況下，流量逐段減小；

12、在進(jìn)氣的情況下，流量逐段增大。如果計(jì)算段起點(diǎn) 流量保持不變，在相同管徑、壓力等條件下，有分氣點(diǎn)時(shí)，計(jì)算段的長(zhǎng)度必定 大于無(wú)分氣點(diǎn)的輸氣管計(jì)算段的長(zhǎng)度，而且分氣量越大 （或分氣點(diǎn)越多），計(jì)算 段越長(zhǎng)；在進(jìn)氣點(diǎn)時(shí)，計(jì)算段的長(zhǎng)度必定小于無(wú)分氣點(diǎn)的輸氣管計(jì)算段的長(zhǎng) 度，而且進(jìn)氣量越大（或進(jìn)氣點(diǎn)越多），計(jì)算段越短；在既有分氣點(diǎn)又有進(jìn)氣點(diǎn) 的情況下，計(jì)算段的長(zhǎng)度取決于分氣和進(jìn)氣的共同影響，分氣的影響使管段變 長(zhǎng)，進(jìn)氣的影響使管段變短，因此，如分氣的影響超過(guò)進(jìn)氣的影響，貝U計(jì)算段 變長(zhǎng)，反之，則計(jì)算段變短。沿線有進(jìn)氣點(diǎn)的水平輸氣管，設(shè)輸氣管計(jì)算段的起點(diǎn)流量為q ,內(nèi)徑為DB，起點(diǎn)和終點(diǎn)壓力為 R P2 ,沿

13、線有若干進(jìn)氣點(diǎn)，各進(jìn)氣點(diǎn)的進(jìn)氣量為 qi， q2, ，qn，各進(jìn)氣點(diǎn)之間的管段長(zhǎng)度為li，I2,.Ini，這種有進(jìn)氣 點(diǎn)的輸氣管的特點(diǎn)是流量逐段增加，在計(jì)算段的長(zhǎng)度 I必定小于無(wú)進(jìn)氣點(diǎn)的輸 氣管計(jì)算段的長(zhǎng)度。壓縮機(jī)站數(shù)、布站位置的計(jì)算公式依據(jù)6輸氣管計(jì)算段的長(zhǎng)度n(q qi)2 i可按下面的水平輸氣管基本公式的變換形式進(jìn)行計(jì)R式中R, P2 輸氣管計(jì)算段起點(diǎn)和終點(diǎn)壓力，Mpa R2n1 2 2 2 2-qli (qi qi) I2 (q qi q2)b (q q) Ini(Ki i式中KZ2T 5iO5.ii32DBB也可按整理變形后的下列公式計(jì)算:2 2R B i2nIii i-q Ii (

14、q qi) I2 - (qqiq? -qn JnK63 j各進(jìn)氣點(diǎn)的進(jìn)氣量，10 m d1 計(jì)算段的長(zhǎng)度，km天然氣相對(duì)密度 水力摩阻系數(shù)如不考慮進(jìn)氣分氣影響，計(jì)算段長(zhǎng)度為：! 嚴(yán)/仙纟、P2 P2 qZT壓縮機(jī)站數(shù)、布站位置的計(jì)算除去末段儲(chǔ)氣段16K m給剩下的1659Km的管道長(zhǎng)度進(jìn)行壓縮機(jī)布置。天然 氣氣源壓力為6Mpa,不需加壓，故設(shè)計(jì)時(shí)在起點(diǎn)不設(shè)壓縮機(jī)由已知數(shù)據(jù)0.0107，Z=，首先假設(shè)壓縮比1.46 5設(shè)計(jì)壓力R = MPa，求出進(jìn)站壓力P2 = = MPa1.4(1)第1站壓縮機(jī)布置情況第1站距離起點(diǎn)的長(zhǎng)度計(jì)算:2 522222.45 8.99201.8km105.113 0.

15、558 .64.645.16 0.57 0.0107 0.89 315第1站壓縮機(jī)布置在距離起點(diǎn)的位置(2) 第2站壓縮機(jī)布置情況第2站到首站的長(zhǎng)度計(jì)算：不考慮進(jìn)氣影響，計(jì)算段長(zhǎng)度為:第2站壓縮機(jī)布置在距離起點(diǎn)的位置(3) 第3站壓縮機(jī)布置情況第3站到首站的長(zhǎng)度計(jì)算：不考慮進(jìn)氣影響，計(jì)算段長(zhǎng)度為:2 522222.45 23.4840.4km22.45 34.61617.9km105.113 0.558 '96.45.16 0.57 0.0107 0.89 315第3站壓縮機(jī)布置在距離第二站的位置(4) 第4站壓縮機(jī)布置情況第4站距離首站的長(zhǎng)度計(jì)算:不考慮進(jìn)氣影響，計(jì)算段長(zhǎng)度為:|41

16、05.113 0.5582.5 彳112 7.8625.16 0.57 0.0107 0.89 315第4站壓縮機(jī)布置在距離首站的位置因?yàn)槌ヒ呀?jīng)計(jì)算的，和末端16k m的儲(chǔ)氣長(zhǎng)度，管段上還有需要布站。但是 ， 所以可以不需增加布置站。綜上，此輸氣干線共需布置4個(gè)壓縮機(jī)站。壓縮比計(jì)算由布站位置分布可知，第2站與末站的距離為，根據(jù)管段長(zhǎng)度公式，已知、D b、q、P1、T ,求P2，進(jìn)而可知壓縮比校核壓縮比：2 522|(105.113Db.)2 PP2qZT壓縮比為：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，壓氣站的設(shè)計(jì)壓比不宜太高，否則將導(dǎo)致管道全線的壓縮機(jī)功率 增大，同時(shí)管道的輸氣能耗及輸氣成本增大，我國(guó)的輸氣管道工程設(shè)計(jì)

17、規(guī)范(GB50251-94 ) 了建議：當(dāng)采用離心式壓縮機(jī)時(shí)，壓氣站的壓比取為宜。此外, 在沒(méi)有特殊要求的情況下，管道全線所有壓氣站的設(shè)計(jì)壓比通常取同一個(gè)值。在本設(shè)計(jì)中，取壓縮比 為，最后通過(guò)校核壓縮比 為，符合規(guī)范，故設(shè)計(jì)合理。壓縮機(jī)的選擇壓縮機(jī)的選型壓縮機(jī)選型應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 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，出戰(zhàn)壓力， 氣質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。(2) 壓氣站選用離心式壓縮機(jī)，單機(jī)級(jí)壓縮的壓比可在。(3) 統(tǒng)一壓氣站內(nèi)的壓縮機(jī)組，宜采用一機(jī)型，并有一臺(tái)備用（4）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，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 后確定。（5）在本設(shè)計(jì)中由于輸送的

18、是天然氣，所以選擇燃?xì)廨啓C(jī)，取采方便穩(wěn)定 較少其他設(shè)備投資。根據(jù)管道的輸量和各站的壓力比及組合方式由經(jīng)驗(yàn)選擇壓縮機(jī)的型號(hào)壓縮機(jī)的有關(guān)參數(shù) :型號(hào)RFB-36型離心壓縮機(jī)；功率 25094Kw ；壓比；排量 s ； 壓力；進(jìn)口溫度Ti<40C； 出口溫度T2V140C；外型尺寸（mm） 2700 X 1700X 2800四臺(tái)并聯(lián)使用。5布置壓氣站在輸氣管道的設(shè)計(jì)中，很重要的一個(gè)工作就是如何把壓氣站沿線布置好，盡量少的站數(shù)，布置合理，還能完成數(shù)量的任務(wù)。利用管道末段儲(chǔ)氣是在夜間用氣低峰時(shí)，燃?xì)鈨?chǔ)存在管道中，這時(shí)管內(nèi)壓力增高，白天用氣高峰時(shí)，再將管內(nèi)儲(chǔ)存的燃?xì)馑统?。這是平衡小時(shí)不均勻用氣的有效辦法。末段儲(chǔ)氣能力暫采用穩(wěn)定流動(dòng)法做近似計(jì)算分析確定平均站間距確定平均站間距A= B=1010L'