油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 重慶科技學(xué)院油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 學(xué) 院: 石油與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí): 油氣儲(chǔ)運(yùn)10-3班 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位） 石油與天然氣工程學(xué)院 設(shè)計(jì)題目: 某熱油管道工藝設(shè)計(jì) 完成日期： 2013 年 12 月 27 日指導(dǎo)教師評(píng)語: 成績(jī)（五級(jí)記分制）: 指導(dǎo)教師（簽字） : 摘 要 本設(shè)計(jì)根據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的設(shè)計(jì)要求并根據(jù)管道輸送工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書， 輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范，石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范，工程管道安裝手冊(cè)，輸油管道設(shè)計(jì)與管理，油氣地面工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，石油專用管等相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)及規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。分別對(duì)輸油管線所采用輸送方式，管道規(guī)格及選材，熱泵站的位置，加熱設(shè)備的選型，泵

2、機(jī)組的選型及泵站、熱站的布置位置，校核動(dòng)靜水壓，計(jì)算最小輸量，反輸工藝參數(shù)確定進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行校驗(yàn)。關(guān)鍵詞：熱油 管道 工藝設(shè)計(jì) 目 錄 TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc30102 摘要 PAGEREF _Toc30102 I HYPERLINK l _Toc20889 1 緒論 PAGEREF _Toc20889 1 HYPERLINK l _Toc5429 2 工藝設(shè)計(jì)說明書 PAGEREF _Toc5429 1 HYPERLINK l _Toc1284 2.1 工程概況 PAGEREF _Toc1284 2 HYPERLINK l _Toc24926 2.1.1

3、 線路基本概況 PAGEREF _Toc24926 2 HYPERLINK l _Toc30189 2.1.2 輸油站主要工程項(xiàng)目 PAGEREF _Toc30189 2 HYPERLINK l _Toc29850 2.1.3 管道設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc29850 2 HYPERLINK l _Toc22517 2.2 基本參數(shù)的選取 PAGEREF _Toc22517 2 HYPERLINK l _Toc4721 2.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) PAGEREF _Toc4721 2 HYPERLINK l _Toc27972 2.2.2 設(shè)計(jì)原則 PAGEREF _Toc27972 2 HYP

4、ERLINK l _Toc22051 2.2.3 原始數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc22051 3 HYPERLINK l _Toc27637 2.2.4 溫度參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc27637 4 HYPERLINK l _Toc10634 2.3 其他參數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc10634 4 HYPERLINK l _Toc29211 2.3.1 工作日 PAGEREF _Toc29211 5 HYPERLINK l _Toc24297 2.3.2 油品密度 PAGEREF _Toc24297 5 HYPERLINK l _Toc9647 2.3.3 粘溫方程 PAG

5、EREF _Toc9647 5 HYPERLINK l _Toc18369 2.3.4 總傳熱系數(shù)K PAGEREF _Toc18369 5 HYPERLINK l _Toc25742 2.3.5 摩阻計(jì)算 PAGEREF _Toc25742 5 HYPERLINK l _Toc4744 2.3.6 最優(yōu)管徑的選擇 PAGEREF _Toc4744 5 HYPERLINK l _Toc4900 2.4 工藝計(jì)算說明 PAGEREF _Toc4900 6 HYPERLINK l _Toc27299 2.4.1 概述 PAGEREF _Toc27299 6 HYPERLINK l _Toc1161

6、2 2.5 確定加熱站及泵站數(shù) PAGEREF _Toc11612 6 HYPERLINK l _Toc18945 2.5.1 熱力計(jì)算 PAGEREF _Toc18945 6 HYPERLINK l _Toc17492 2.5.2 水力計(jì)算 PAGEREF _Toc17492 7 HYPERLINK l _Toc10377 2.5.3 站址確定 PAGEREF _Toc10377 8 HYPERLINK l _Toc30349 2.6 校核計(jì)算說明 PAGEREF _Toc30349 9 HYPERLINK l _Toc10 2.6.1 熱力、水力校核 PAGEREF _Toc10 9 HY

7、PERLINK l _Toc7845 2.6.2 進(jìn)出站溫度校核 PAGEREF _Toc7845 9 HYPERLINK l _Toc4235 2.6.3 進(jìn)出站壓力校核 PAGEREF _Toc4235 9 HYPERLINK l _Toc5348 2.6.4 壓力越站校核 PAGEREF _Toc5348 9 HYPERLINK l _Toc542 2.6.5 熱力越站校核 PAGEREF _Toc542 9 HYPERLINK l _Toc2793 2.6.6 動(dòng)、靜水壓力校核 PAGEREF _Toc2793 9 HYPERLINK l _Toc6702 2.6.7 反輸運(yùn)行參數(shù)的確

8、定 PAGEREF _Toc6702 10 HYPERLINK l _Toc20181 2.7 站內(nèi)工藝流程的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc20181 10 HYPERLINK l _Toc6314 2.8 主要設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc6314 11 HYPERLINK l _Toc29950 2.8.1 輸油泵的選擇 PAGEREF _Toc29950 11 HYPERLINK l _Toc24235 2.8.2 加熱爐的選擇 PAGEREF _Toc24235 11 HYPERLINK l _Toc13954 2.8.3 首末站罐容的選擇 PAGEREF _Toc13954 1

9、2 HYPERLINK l _Toc15017 2.8.4 閥門 PAGEREF _Toc15017 12 HYPERLINK l _Toc23197 3 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書 PAGEREF _Toc23197 13 HYPERLINK l _Toc18230 3.1 經(jīng)濟(jì)管徑 PAGEREF _Toc18230 13 HYPERLINK l _Toc24413 3.1.1 經(jīng)濟(jì)流速 PAGEREF _Toc24413 13 HYPERLINK l _Toc30719 3.1.2 確定管道承壓 PAGEREF _Toc30719 14 HYPERLINK l _Toc10186 3.2 熱力計(jì)算與

10、確定熱站數(shù) PAGEREF _Toc10186 14 HYPERLINK l _Toc18820 3.2.1 確定計(jì)算用各參數(shù) PAGEREF _Toc18820 14 HYPERLINK l _Toc13943 3.2.2 確定流態(tài) PAGEREF _Toc13943 14 HYPERLINK l _Toc2286 3.2.4 最小輸量下確定熱站數(shù) PAGEREF _Toc2286 16 HYPERLINK l _Toc22153 3.3 水力計(jì)算與確定泵站數(shù) PAGEREF _Toc22153 18 HYPERLINK l _Toc11234 3.3.1 迭代算出站油溫 PAGEREF _

11、Toc11234 18 HYPERLINK l _Toc2501 3.3.2 判斷翻越點(diǎn) PAGEREF _Toc2501 19 HYPERLINK l _Toc12908 3.3.3 選泵確定泵站數(shù) PAGEREF _Toc12908 19 HYPERLINK l _Toc6860 3.3.4 確定站址 PAGEREF _Toc6860 20 HYPERLINK l _Toc32069 3.4 不同輸量下的布站方案 PAGEREF _Toc32069 21 HYPERLINK l _Toc6653 3.4.1 最小輸量時(shí)布站方案 PAGEREF _Toc6653 21 HYPERLINK l

12、 _Toc29335 3.4.2 最大輸量時(shí)布站方案 PAGEREF _Toc29335 21 HYPERLINK l _Toc10999 3.5 各站運(yùn)行參數(shù) PAGEREF _Toc10999 23 HYPERLINK l _Toc4096 3.6 反輸計(jì)算 PAGEREF _Toc4096 24 HYPERLINK l _Toc30813 3.6.1 反輸量的確定 PAGEREF _Toc30813 24 HYPERLINK l _Toc29450 3.6.2 反輸泵的選擇 PAGEREF _Toc29450 24 HYPERLINK l _Toc14627 3.7 設(shè)備選取 PAGER

13、EF _Toc14627 25 HYPERLINK l _Toc4139 3.7.1 輸油站儲(chǔ)罐總?cè)萘?PAGEREF _Toc4139 25 HYPERLINK l _Toc27660 3.7.2 輸油主泵的選擇 PAGEREF _Toc27660 25 HYPERLINK l _Toc24240 3.7.3 給油泵選擇 PAGEREF _Toc24240 25 HYPERLINK l _Toc14432 3.7.4 加熱爐選取 PAGEREF _Toc14432 25 HYPERLINK l _Toc2343 3.7.5 電動(dòng)機(jī)選擇 PAGEREF _Toc2343 264 HYPERLI

14、NK l _Toc25911 結(jié) 論 PAGEREF _Toc25911 27 HYPERLINK l _Toc28171 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc28171 281 緒 論 長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)是對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)本科綜合素質(zhì)和能力的一次重要培養(yǎng)與鍛煉，也是對(duì)其專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的一次綜合考驗(yàn)。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：由經(jīng)濟(jì)流速確定經(jīng)濟(jì)管徑，確定所使用管材，由最小輸量確定其熱站數(shù)，最大輸量確定其泵站數(shù)，并計(jì)算各個(gè)輸量下的運(yùn)行參數(shù)，校核動(dòng)靜水壓等等。此設(shè)計(jì)管材采用X70鋼管；采用加熱密閉式輸送流程，先爐后泵的工藝，充分利用設(shè)備，全線輸油主泵和給油泵均采用并聯(lián)方式，加熱爐采用直接加熱的方法。設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括

15、：確定經(jīng)濟(jì)管徑、站址確定、調(diào)整及工況校核、設(shè)備選型、反輸計(jì)算、站內(nèi)工藝流程設(shè)計(jì)和開爐開泵方案；在此次課程設(shè)計(jì)中使自己不但系統(tǒng)了學(xué)習(xí)了以前的知識(shí)，還有了對(duì)管輸設(shè)計(jì)更深刻的理解。 2 工藝設(shè)計(jì)說明書2.1 工程概況2.1.1 線路基本概況本設(shè)計(jì)依據(jù)某油田實(shí)際情況，由工建情況，結(jié)合人文地理環(huán)境等方面通過綜合分析確定線路走向。管線全長(zhǎng)350km，管線經(jīng)過區(qū)域地勢(shì)起伏較大。管線設(shè)計(jì)為密閉輸送，能夠長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，輸送油品手外界環(huán)境惡劣氣候的影響小，無噪音，油氣損耗少，且對(duì)環(huán)境污染小，能耗少，運(yùn)費(fèi)較低。2.1.2 輸油站主要工程項(xiàng)目 本管線設(shè)計(jì)年輸量為1500萬噸年，綜合考慮沿線的地理情況，貫徹節(jié)約占地

16、、保護(hù)環(huán)境和相關(guān)法律法規(guī)，本著盡量避免將站址布置在海拔較高地區(qū)和遠(yuǎn)離城市的人口稀少地區(qū)，以方便職工生活，并本著“熱泵合一”的原則，兼顧地區(qū)的布站方針，采用方案如下：設(shè)立熱泵站四座，即首站和三座中間站，均勻布站。本次設(shè)計(jì)中管道采用可減少蒸發(fā)損耗，流程簡(jiǎn)單，固定資產(chǎn)投資少，可全部利用剩余壓力便于最優(yōu)運(yùn)行的密閉輸送方式，并采用“先爐后泵”的工藝方案。選用直接加熱式加熱爐。鑒于傳統(tǒng)的采用加熱盤管對(duì)罐內(nèi)油品進(jìn)行加熱的方法存在種種弊端，本次設(shè)計(jì)將熱油循環(huán)工藝也包括在內(nèi)，而且設(shè)有專用泵和專用爐，同時(shí)該泵和爐還可分別作為給油泵的備用泵和來油的加熱爐，充分體現(xiàn)了一泵兩用，一爐兩用的方針。2.1.3 管道設(shè)計(jì) 本

17、設(shè)計(jì)中選擇的管道為外徑660，壁厚10.0mm，管材為X70的管道。由于輸量較大，且沿線地溫較高，故從經(jīng)濟(jì)上分析，本管道不采用保溫層。2.2 基本參數(shù)的選取 2.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 管道輸送工藝課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 中國石油大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)教研室 輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范 GB 502532003 石油庫設(shè)計(jì)規(guī)范 GBJ 74 工程管道安裝手冊(cè) 中國石化出版社 輸油管道設(shè)計(jì)與管理 中國石油大學(xué)出版社 其它有關(guān)法規(guī)及技術(shù)文件 2.2.2 設(shè)計(jì)原則 (1) 設(shè)計(jì)中貫徹國家有關(guān)政策，積極采用新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備和新材料，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全使用、確保質(zhì)量； (2) 保護(hù)環(huán)境，降低能耗，節(jié)約土地；處理好與鐵路、

18、公路、空運(yùn)、水路間的相互關(guān)系，在滿足管線設(shè)計(jì)要求的前提下，充分利用管線的承壓能力以減少不必要的損耗； (3) 積極采用先進(jìn)技術(shù)、合理吸取國內(nèi)外新的科技成果。管線線路選擇應(yīng)根據(jù)沿線的氣象、水文、地形、地質(zhì)、地震等自然條件和交通、電力、水利、工礦企業(yè)、城市建設(shè)等的現(xiàn)狀與發(fā)展規(guī)劃，在施工便利和運(yùn)行安全的前提下，通過綜合分析和技術(shù)比較確定； (4) 采用地下埋設(shè)方式。受自然條件的限制時(shí)，局部地段可采用土堤埋設(shè)或地上敷設(shè)。 (5) 充分利用地形條件，兼顧熱力站、泵站的布置，本著“熱泵合一”的原則，盡量減少土地占用。 2.2.3 原始數(shù)據(jù)(1) 最大設(shè)計(jì)輸量為1500萬噸/年；生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷（各年輸量與最

19、大輸量的比率）見下表2-1：年 1234567891011121314生產(chǎn)負(fù)荷（%）608090100100100100100100100100908060 表2-1 生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷表(2) 年最低月平均溫度3C；(3) 管道中心埋深1.8m；(4) 土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.8w/(mC)；(5) 瀝青防腐層導(dǎo)熱系數(shù)0.18w/（mC)；(6) 原油物性20的密度880kg/m；初餾點(diǎn)80；反常點(diǎn)20；凝固點(diǎn)22；比熱2.1kJ/(kgC)；燃油熱值4.110kJ/kg。(7) 粘溫關(guān)系: 3543 lg=2.86924-0.026477137T 4365 lg=2.594060-0.02004657

20、T (8)行壓力9.0MPa，熱站和泵站壓力損失分別為10m，熱泵站為30m，進(jìn)站壓頭為80m，末站剩余壓頭60m。 (9) 沿程里程、高程（管道全程350km）數(shù)據(jù)見表2-2： 表2-2 管道縱斷面數(shù)據(jù)里程（km）046.0107.9153.0203.0232.9297.7350.0高程（m）3050804020585058 2.2.4 溫度參數(shù)的選擇 (1) 出站油溫 考慮到原油中不可避免的含水，故加熱溫度不宜高于100，以防止發(fā)生沸溢。由于本設(shè)計(jì)采取先爐后泵的方式，則加熱溫度不應(yīng)高于初餾點(diǎn)，以免影響泵的吸入。另外，管道采用瀝青防腐絕緣層，其輸油溫度不能超過瀝青的耐熱程度。而且，考慮到管道

21、的熱變形等因素，加熱溫度也不宜太高。綜上考慮，初步確定出站溫度T=60。 (2) 進(jìn)站油溫 加熱站進(jìn)站油溫的確定主要取決于經(jīng)濟(jì)比較。對(duì)于凝點(diǎn)較高的含蠟原油，由于在凝點(diǎn)附近粘溫曲線很陡，故其經(jīng)濟(jì)進(jìn)站溫度常略高于凝固點(diǎn)。由于含蠟原油的粘溫特性及凝點(diǎn)都會(huì)隨熱處理?xiàng)l件不同而不同，故應(yīng)考慮最優(yōu)熱處理?xiàng)l件及經(jīng)濟(jì)比較來選擇進(jìn)出站溫度。綜合考慮，借鑒經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步設(shè)計(jì)進(jìn)站溫度T=35。 (3) 平均溫度 當(dāng)管路的流態(tài)在紊流光滑區(qū)時(shí)，可按平均溫度下的油流粘度來計(jì)算站間摩阻。計(jì)算平均溫度可采用下式： (2-1) 式中:平均油溫，； 、加熱站的出站、進(jìn)站溫度，。2.3 其他參數(shù)的選擇 2.3.1 工作日 年工作天數(shù)

22、350天。 2.3.2 油品密度 根據(jù)20時(shí)油品的密度按下式換算成計(jì)算溫度下的密度： (2-2) 式中:分別為溫度為 和20 下的密度； 溫度系數(shù)，； 2.3.3 粘溫方程 =2.362-0.0153T (2-3) 2.3.4 總傳熱系數(shù)K管道傳熱由：(1) 管壁、瀝青防腐層的熱傳導(dǎo) (2) 管外壁周圍土壤的傳熱 (2-4) (2-5) 式中:i導(dǎo)熱系數(shù)，w/(mC)； t土壤導(dǎo)熱系數(shù)，w/(mC)； 1油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，w/（m2C)； 2管壁至土壤放熱系數(shù)，w/（m2C)； ht管中心埋深，1.8m； Dw管道最外圍的直徑，m； Dw管道最外圍的直徑，m。 2.3.5 摩阻計(jì)算 當(dāng)管

23、路的流態(tài)在紊流光滑區(qū)時(shí)，可按平均溫度下的油流粘度來計(jì)算站間摩阻。 管道設(shè)計(jì)參數(shù)： (1) 熱站、泵站間壓頭損失10m； (2) 熱泵站內(nèi)壓頭損失30m； (3) 年輸送天數(shù)為350天； (4) 首站進(jìn)站壓力80m。 2.3.6 最優(yōu)管徑的選擇 在規(guī)定輸量下，若選用較大的管徑，可降低輸送壓力，減少泵站數(shù)，從而減少了泵站的建設(shè)費(fèi)用，降低了輸油的動(dòng)力消耗，但同時(shí)也增加了管路的建設(shè)費(fèi)用。根據(jù)目前國內(nèi)加熱輸油管道的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，熱油管道的經(jīng)濟(jì)流速在1.52.0m/s范圍內(nèi)。經(jīng)過計(jì)算，最終選定為外管徑26英寸，壁厚10.0mm。2.4 工藝計(jì)算說明 2.4.1 概述 對(duì)于高含蠟及易凝易粘油品的管道輸送，如果直

24、接在環(huán)境溫度下輸送，則油品粘度大，阻力大，管道沿途摩阻損失大，導(dǎo)致了管道壓降大，動(dòng)力費(fèi)用高，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，且在冬季極易凝管，發(fā)生事故，所以在油品進(jìn)入管道前必須采取降凝降粘措施。目前國內(nèi)外很多采用加入降凝劑或給油品加熱的辦法，使油品溫度升高，粘度降低，從而達(dá)到輸送目的。本管線設(shè)計(jì)采用加熱的辦法，降低油品的粘度，減少摩阻損失，從而減少管道壓降，節(jié)約動(dòng)力消耗，但也增加了熱能消耗以及加熱設(shè)備的費(fèi)用。熱油管道不同于等溫輸送，它存在摩阻損失和熱能損失兩種能量損失，而且這兩種損失相互影響，摩阻損失的大小決定了油品的粘度，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低，管子的散熱損失往往占能量損失的主導(dǎo)地位。熱油沿管路流動(dòng)時(shí)

25、，溫度不斷降低，粘度不斷增大，水力坡降也不斷變化。計(jì)算熱油管道的摩阻時(shí)，必須考慮管路沿線的溫降情況及油品的粘溫特性。因此設(shè)計(jì)管路時(shí)，必須先進(jìn)行熱力計(jì)算，然后進(jìn)行水力計(jì)算，此外，熱油管的摩阻損失應(yīng)按一個(gè)加熱站間距來計(jì)算。全線摩阻為各站間摩阻和。2.5 確定加熱站及泵站數(shù) 2.5.1熱力計(jì)算 埋地不保溫管線的散熱傳遞過程是由三部分組成的，即油流至管壁的放熱，瀝青絕緣層的熱傳導(dǎo)和管外壁至周圍土壤的傳熱，由于本設(shè)計(jì)中所輸介質(zhì)的要求不高，而且管徑和輸量較大，油流到管壁的溫降比較小，故管壁到油流的散熱可以忽略不計(jì)。而總傳熱系數(shù)主要取決于管外壁至土壤的放熱系數(shù)，值在紊流狀態(tài)下對(duì)傳熱系數(shù)值的影響可忽略。計(jì)算中

26、周圍介質(zhì)的溫度取最冷月土壤的平均溫度，以加權(quán)平均溫度作為油品的物性計(jì)算溫度。由于設(shè)計(jì)流量較大，據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將進(jìn)站溫度取為T=30，出站溫度取為T=60。在最小輸量下求得加熱站數(shù)。 (1) 流態(tài)判斷 : (2-6) (2-7) (2-8) 式中:運(yùn)動(dòng)粘度； Q流量，m3/s； d內(nèi)徑，m； e管內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度，m。 經(jīng)計(jì)算3000ReminRemaxRe1，所以各流量下流態(tài)均處于水力光滑區(qū) (2) 加熱站數(shù)確定 由最小輸量進(jìn)行熱力計(jì)算確定加熱站數(shù) 加熱站間距LR的確定 LR= (2-9) 式中:=, b=， T0管道埋深處年最低月平均地溫， 取3； G原油的質(zhì)量流量，/s； C油品比熱，kJ/（kg

27、）； i水力坡降。 加熱站數(shù) NR= 經(jīng)計(jì)算，需要設(shè)4個(gè)加熱站。 2.5.2 水力計(jì)算 最大輸量下求泵站數(shù)，首先反算出站油溫，經(jīng)過計(jì)算，確定出站油溫為40。由粘溫關(guān)系得出粘度等數(shù)據(jù)，為以后計(jì)算打好基礎(chǔ)。為了便于計(jì)算和校核，本設(shè)計(jì)中將局部摩阻歸入一個(gè)加熱站的站內(nèi)摩阻，而忽略了站外管道的局部摩阻損失。 (1) 確定出站油溫 不能忽略摩擦熱的影響，用迭代法計(jì)算最大輸量下的出站油溫TR TR=T0+b+(TZ-T0-b)eal (2-10) i= (2-11)式中: 、m由流態(tài)確定，水力光滑區(qū)：m=0.25，=0.0246； Q體積流量，m3/s。 (2) 管道沿程摩阻H總=iL+Z+hj (2-12

28、) 式中:Z起終點(diǎn)高差，m； hj局部壓頭損失，m (3) 判斷有無翻越點(diǎn)經(jīng)判斷，全程無翻越點(diǎn)。 (4) 泵的選型及泵站數(shù)的確定 因?yàn)榱髁枯^大，沿線地勢(shì)較平坦，且從經(jīng)濟(jì)角度考慮并聯(lián)效率高，便于自動(dòng)控制優(yōu)化運(yùn)行，所以選用串聯(lián)方式泵。 選型并根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的已知條件， 202019HSB H=322-6.982410-5Q1.75 計(jì)算管道承壓確定站內(nèi)泵的個(gè)數(shù)： 管道承壓 P= 確定站內(nèi)泵的個(gè)數(shù): n 確定泵站書: Np= (2-13) 經(jīng)計(jì)算，需要設(shè)4個(gè)泵站 2.5.3 站址確定根據(jù)地形的實(shí)際情況，本著熱泵合一的原則，進(jìn)行站址的調(diào)整。確定站址，除根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求外，還需按照地形、地址、文化、氣

29、象、給水、排水、供電和交通運(yùn)輸?shù)葪l件，并結(jié)合施工、生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)，以及職工生活等方面綜合考慮，當(dāng)熱站數(shù)和泵站數(shù)合一后，既要考慮滿足最大輸量下壓能的要求，又要考慮最小輸量下的熱能要求，應(yīng)滿足： (1)進(jìn)站油溫為35； (2)根據(jù)進(jìn)站油溫反算出的出站油溫應(yīng)低于管道允許的最高出站油溫； (3)進(jìn)站壓力應(yīng)滿足泵的吸入性能； (4)出站壓力不超過管線承壓能力。 最終確定站址如下表2-4：表2-4 布站情況表站號(hào)12345站類型熱泵站熱泵站熱泵站熱泵站末站里程（km）087.5175262.5350.0高程(m)3077.234.554582.6 校核計(jì)算說明 2.6.1 熱力、水力校核 由于對(duì)站址的綜合

30、考慮，使熱站、泵站的站址均有所改變，因此必須進(jìn)行熱力、水力校核。求得站址改變后的進(jìn)出站溫度、壓力，以確保管線的安全運(yùn)行。 2.6.2 進(jìn)出站溫度校核 不同輸量下由進(jìn)站油溫反算出站油溫，所得油溫符合要求（低于初餾點(diǎn)等）即可。 2.6.3 進(jìn)出站壓力校核 不同輸量下，利用反算出的出站油溫，得出水力坡降，近而得出進(jìn)出站壓力，出站壓力滿足摩阻等要求。各站進(jìn)站壓力只要滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過最大承壓，出站溫度低于最高出站溫度，就可以合格。 2.6.4 壓力越站校核 當(dāng)輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時(shí)，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小，從而導(dǎo)致沿程摩阻減小，為了節(jié)約動(dòng)力費(fèi)用，可以進(jìn)行

31、中間站的壓力越站，以充分利用有效的能量。從縱斷面圖上判定壓力越站最困難的站，并對(duì)其的進(jìn)出站壓力進(jìn)行確定以滿足要求，對(duì)于壓力越站而言，其所具有的困難主要是地形起伏的影響及加熱站間距的影響。壓力越站的計(jì)算目的是計(jì)算出壓力越站時(shí)需要的最小輸量，并根據(jù)此輸量計(jì)算越站時(shí)所需壓力，并校核其是否超壓。 2.6.5 熱力越站校核 當(dāng)輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時(shí)，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小 2.6.6 動(dòng)、靜水壓力校核 (1) 動(dòng)水壓力校核動(dòng)水壓力是指油流沿管道流動(dòng)過程中各點(diǎn)的剩余壓力，即管道縱斷面線與水力坡降線之間的垂直高度，動(dòng)水壓力的變化不僅取決于地形的變化，而且與管道的水力坡降和泵站的運(yùn)

32、行情況有關(guān)，從縱斷面圖上可以看出，動(dòng)水壓力滿足輸送要求。 (2) 靜水壓力校核靜水壓力是指油流停止流動(dòng)后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱壓力，由縱斷面圖可知靜水壓力也滿足輸送要求。 2.6.7 反輸運(yùn)行參數(shù)的確定 當(dāng)油田來油不足時(shí)，由于流量小，溫降快導(dǎo)致進(jìn)站油溫過低或者由于停輸?shù)仍颍踔脸霈F(xiàn)凝管現(xiàn)象，需進(jìn)行反輸。由于反輸是非正常工況，浪費(fèi)能量，故要求反輸量越小越好。本設(shè)計(jì)取管線可能的最小輸量為反輸輸量。由具體計(jì)算可知，可以滿足反輸條件。經(jīng)過一系列的校核，選擇的站址滿足要求。2.7 站內(nèi)工藝流程的設(shè)計(jì) 輸油站的工藝流程是指油品在站內(nèi)的流動(dòng)過程，實(shí)際上是由站內(nèi)管道、器件、閥門所組成的，并與其他輸油設(shè)備相

33、連的輸油系統(tǒng)。該系統(tǒng)決定了油品在站內(nèi)可能流動(dòng)的方向、輸油站的性質(zhì)和所能承擔(dān)的任務(wù)。制定和規(guī)劃工藝流程要考慮以下的要求： (1) 滿足輸送工藝及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求。輸油站的主要操作包括：來油與計(jì)量；正輸；反輸；越站輸送，包括全越站、壓力越站、熱力越站；收發(fā)清管器；站內(nèi)循環(huán)或倒罐；停輸再啟動(dòng)。 (2) 便于事故處理和維修。 (3) 采用先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備，提高輸油水平。 (4) 流程盡量簡(jiǎn)單，盡可能少用閥門、管件，力求減少管道及其長(zhǎng)度，充分發(fā)揮設(shè)備性能，節(jié)約投資，減少經(jīng)營費(fèi)用輸油站工藝流程： (1) 首站接受來油、計(jì)量、站內(nèi)循環(huán)或倒罐，正輸、向來油處反輸、加熱、收發(fā)清管器等操作。 (2) 中間站正輸、反輸

34、，越站，收發(fā)清管器。 (3)末站接受來油，正輸、反輸，收發(fā)清管器，站內(nèi)循環(huán)，外輸，倒罐等操作。 流程簡(jiǎn)介： (1) 來油計(jì)量 來油計(jì)量閥組 (2) 站內(nèi)循環(huán)及倒罐 罐閥組泵加熱爐閥組罐 (3) 正輸（首站） 上站來油閥組給油泵加熱爐主輸泵下站 (4) 反輸 下站來油閥組給油泵加熱爐主輸泵上站 (5) 壓力越站 來油閥組加熱爐下站2.8 主要設(shè)備的選擇 2.8.1 輸油泵的選擇 選泵原則： (1) 為便于維修和管理，盡量選取同系列泵； (2) 盡量滿足防爆、防腐或露天安裝使用地要求； (3) 為保證工作穩(wěn)定，持續(xù)性好，滿足密閉輸送要求，選用大排量的離心泵，配用效率高的電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)。 (1) 輸

35、油主泵選泵原則： 滿足管線輸量要求，使泵在各輸量下均在高效區(qū)工作。 充分利用管線承壓能力，減少泵站數(shù)，降低工程造價(jià)。故所選輸油主泵為：202019HSB 額定流量為2850m/h (2) 給油泵 選泵原則：大排量、低揚(yáng)程、高效率故所選輸油主泵為：202019HSB (3) 反輸泵：管道在以下兩種情況下需要反輸： 輸量不足，需要正反輸交替來活動(dòng)管道以防止凝管。 出現(xiàn)事故工況時(shí)進(jìn)行反輸，如末站著火。 主要考慮資源利用問題所以選用輸油主泵充當(dāng)。經(jīng)計(jì)算滿足要求。 2.8.2 加熱爐的選擇選爐原則：(1) 應(yīng)滿足加熱站的熱負(fù)荷要求，爐效高； (2) 為便于檢修，各站宜選用兩臺(tái)以上加熱爐。 加熱站的熱負(fù)荷

36、由下面的公式計(jì)算： Q=Gc(TR-TZ) （2-16） 式中:Q加熱站的熱負(fù)荷，kw； G油品流量，m3/h； c油品比熱，kJ/kg。 提供的加熱爐型號(hào)如下： 800kw,1000kw,1250kw,1600kw,2000kw,2500kw,3150kw,4000kw,5000kw 2.8.3 首末站罐容的選擇 （2-17） 式中:m年原油輸轉(zhuǎn)量，kg； V所需罐容，m； -儲(chǔ)油溫度下原油密度，kg/m； 利用系數(shù),浮頂罐 0.9； T原油儲(chǔ)備天數(shù)，首站3天，末站5天。 2.8.4 閥門 根據(jù)規(guī)范及各種閥門的用途，站內(nèi)選用的閥門類型如下： (1) 油罐上的閥門用手動(dòng)閘閥 (2) 泵入口用手

37、動(dòng)閘閥 (3)串聯(lián)泵出口用閘閥 (4) 出站處設(shè)調(diào)節(jié)閥閥組 (5) 為防止泵出口管線超壓，泵出口管線上設(shè)高壓泄壓閥 (6) 熱泵站設(shè)低壓泄壓閥 (7) 清管器收發(fā)球筒與站間管線連接用球閥 閥門規(guī)格的選用: (1) 閥門的公稱直徑應(yīng)與管線的公稱直徑相同 (2) 閥門的公稱壓力應(yīng)大于閥門安裝處的壓力。 3 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書 3.1 經(jīng)濟(jì)管徑 (3-1) 式中：d經(jīng)濟(jì)管徑（m） Q質(zhì)量流量（kg/s） v經(jīng)濟(jì)流速（m/s） 原油密度（kg/m） 選定: 進(jìn)站油溫T=35C 出站油溫T=60C T=（60+235）=42.67C = 880-0.681(42.67-20)=864.56kg/m Q=G/

38、=496.03/864.56=0.570m/s 3.1.1 經(jīng)濟(jì)流速 含蠟原油經(jīng)濟(jì)流速在1.5m/s2.0 m/s之間 當(dāng)v=1.5m/s時(shí)： d=694mm 當(dāng)v=2.0m/s時(shí)： d=603mm 選擇管徑的范圍為603mm和694mm之間。 選管：由國產(chǎn)鋼管部分規(guī)格初步選定鋼管，取D=660mm =10.0mm d=640mm 式中： 管道外徑； 管子壁厚； 管道內(nèi)徑。 反算經(jīng)濟(jì)流速 v=1.77m/s 經(jīng)濟(jì)流速在1.5m/s2.0m/s之間，故所選管徑符合要求3.1.2 確定管道承壓 管道材料選定為X70鋼 (3-2)其中： =K所以p=2=20.006176.4/0.219=9.666

39、Mpa=1140米油柱，此為管道最大承壓3.2 熱力計(jì)算與確定熱站數(shù) 3.2.1 確定計(jì)算用各參數(shù)粘溫關(guān)系: 3543 lg=2.86924-0.026477137T 4365 lg=2.594060-0.02004657T 3.2.2 確定流態(tài) 屬水力光滑區(qū) 計(jì)算如下： 雷諾數(shù)： 3543 時(shí): 4365 時(shí): 因此，屬水力光滑區(qū)，=0.0246，m=0.25水利坡降：m/m 3.2.3 總傳熱系數(shù)的確定 (3-3) 其中，管外壁至大氣放熱系數(shù)： (3-4) 紊流時(shí)管內(nèi)放熱系數(shù)對(duì)K影響很小，可忽略。 土壤導(dǎo)熱系數(shù)： =1.8w/(mC) 管中心埋深 ： h=1.8m 瀝青防腐層一般6mm9m

40、m, 這里取6mm 即瀝青防腐層：厚度=6mm,導(dǎo)熱系數(shù)=0.18w/mC 計(jì)算如下： 確定總傳熱系數(shù)：=1.88 k=1.75w/mC 3.2.4 最小輸量下確定熱站數(shù) 站間距： (3-5) 式中： 熱站數(shù): 平均站間距: 熱力布站及校核 初步在0km,87.5km,175km,262.5km 反算出站油溫：T=55.8 T=35 則根據(jù)得： 880-0.681(42.67-20)=864.56kg/m 該溫度下流量:Q=0.345 m/s 因?yàn)? 則: 圓整取n=4 根據(jù)上述過程,迭代一次,得到出站溫度T=52.4,兩次相差小于1 ,所以出站溫度取52.4.滿足要求。綜上，最小輸量時(shí)取加熱

41、站為四個(gè)。3.3 水力計(jì)算與確定泵站數(shù) 3.3.1 迭代算出站油溫 由于最小輸量下加熱站數(shù)為四個(gè)，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，最大輸量下加熱站數(shù)也取四個(gè)。假設(shè) b=0 880-0.681(42.67-20)=864.56kg/m Q=0.570m/s 進(jìn)站油溫T=35 出站油溫T=42 3.3.2 判斷翻越點(diǎn) 根據(jù)翻越點(diǎn)定義判斷107.9km,和232.9km處可能是翻越點(diǎn)。其中0km處高程30m 107.9km處高程80m 232.9km處高程58m從起點(diǎn)到終點(diǎn)所需壓頭為: 從起點(diǎn)到107.68km處所需壓頭為: 從起點(diǎn)到232.9km處所需壓頭為: 經(jīng)過判斷，全線沒有翻越點(diǎn)。 3.3.3 選泵確定泵站

42、數(shù)沿程總摩阻： h為站內(nèi)摩阻 泵站數(shù)： ,其中，hc為站內(nèi)損失選泵為：202019HSB H=322-6.982410-5Q1.75一臺(tái)泵揚(yáng)程H=277.64m 根據(jù)泵特性曲線和管路特性曲線做出圖3-1： 圖 3-1 根據(jù)圖3-1可知:三臺(tái)泵串聯(lián)揚(yáng)程H=732.36m 所以: 總共選4臺(tái) 其中1臺(tái)備用 取整 n=4 3.3.4 確定站址 初步泵址為0km,87.5km,175km,262.5km 校核如下： 最小流量時(shí):1臺(tái)泵的揚(yáng)程H=303m,2臺(tái)泵H=534m,3臺(tái)泵H=801m 首站 進(jìn)站壓力 80m 出站壓力:80+801-30=851m 3#中間站 進(jìn)站壓力:851-0.00291.

43、017501000-(90-30)-30=249.5m 出站壓力:249.5+534-30=753.5(2個(gè)泵運(yùn)行) 末站 進(jìn)站壓力:755.5-0.00291.011751000-(90-30)-30=212m 最大流量時(shí):1臺(tái)泵的揚(yáng)程H=277.64m,2臺(tái)泵H=488.24m,3臺(tái)泵H=732.36m 首站 進(jìn)站壓力:80 m 出站壓力:80+732.36-30=782.36m 2#站 進(jìn)站壓力:782.36-0.0071.0187.51000-(77.25-30)=200.5m 出站壓力:200.5+488.24-30=658.86m (2泵運(yùn)行) 3#站 進(jìn)站壓力:658.86-0.

44、0071.0187.51000(34.5-77.25)=81.26 出戰(zhàn)壓力:81.26+732.36-30=783.62m 4#站 進(jìn)站壓力:783.62-0.0071.0187.51000-(28.63-34.5)=168.62m 出站壓力:168.62+488.24-30=656.62m(2泵運(yùn)行) 末站 進(jìn)站壓力:656.62-0.0071.0187.51000(47.5-34.5)=60m 進(jìn)出站壓力經(jīng)校核均滿足要求。3.4 不同輸量下的布站方案 3.4.1 最小輸量時(shí)布站方案 最小輸量時(shí)，確定熱站數(shù)為四個(gè)。出站溫度TR=52.4進(jìn)站溫度TZ=35則根據(jù) 得： 880-0.681(4

45、2.67-20)=864.56kg/m Q=0.350 m/s 沿程總摩阻：泵的揚(yáng)程H=322-6.982410-5Q1.75三臺(tái)泵串聯(lián)，泵站的揚(yáng)程H=801泵站數(shù): 綜上，最小輸量時(shí)，布站情況為：四個(gè)熱站，兩個(gè)泵站。3.4.2 最大輸量時(shí)布站方案 最大輸量時(shí)： 由于最小輸量時(shí)加熱站數(shù)為四個(gè)，從經(jīng)濟(jì)環(huán)保角度考慮，最大數(shù)量時(shí)可調(diào)整成四個(gè)加熱站。下面反算設(shè)兩個(gè)加熱站時(shí)的出站溫度。仍取進(jìn)站溫度T=35。假設(shè) b=0 Q=0.570 m/s 滿足要求。前面已計(jì)算出最大輸量時(shí)的泵站數(shù)為四個(gè)。綜上，最終布站情況為四個(gè)熱站，四個(gè)泵站。 按照熱泵和一的原則可得各站站址如下表3-2： 表 3-2里程（km）08

46、7.5175262.5350高程（m）3077.234.55458布站情況首站1#熱泵站2#熱泵站3#中間站熱泵站4#熱泵站末站3.5 各站運(yùn)行參數(shù) 3.5.1 輸量最大時(shí)參數(shù) 計(jì)算結(jié)果如下表3-3：四泵站二熱站 表 3-3里程（km）087.5175262.5350高程（m）3077.234.55458進(jìn)站溫度（）35/35/35出站溫度（）42/42/35進(jìn)站壓力（m）80202.2685.26174.6224.2泵站揚(yáng)程（m）732.36488.24732.36488.240出站壓力（m）782.36660.86787.62662.6260 3.5.2 60%輸量時(shí)參數(shù) 計(jì)算見表3-6 四熱站兩泵站 表 3-6里程（km）087.5175262.5350高程（m）3077.234.55458進(jìn)站溫度（）3535353535出站溫度（）52.452.452.452.435進(jìn)站壓力（m）80/251.5/214泵站揚(yáng)程（m）801/5