某原油管道工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

緒論1.1原油管道工藝設(shè)計的目的的及意義國內(nèi)盛產(chǎn)含蠟原油,據(jù)統(tǒng)計,蠟的質(zhì)量分數(shù)超過10%的原油幾乎占整個產(chǎn)出原油的90%,而且大部分原油蠟的質(zhì)量分數(shù)均在20%以上,有的甚至高達40%～50%。含蠟原油在地層條件下,蠟一般溶解在原油中,隨著采出過程中壓力、溫度的下降和輕質(zhì)組分的逸出,蠟逐漸析出,并在地層、油管、管線中沉積,給原油的開采和輸送帶來許多困擾。近年來，尤其是隨著我國西氣東輸一線、二線管道的鋪設(shè)，管道運輸特別是長距離輸油管道已經(jīng)成為原油和成品油最主要的運輸方式。長距離大口徑油氣管道運輸，具有輸送能力大、能源消耗低、損耗少、成本低、可連續(xù)均衡運輸、不受氣象季節(jié)影響、永久性占用土地少和運輸安全性高等特點，是公路、鐵路、水路、航空運輸方式無法替代的第五大運輸方式。在五大運輸方式中，對于油品及天然氣的運輸，采用水路運輸當前逐漸被認為是最為經(jīng)濟方式，但它要受到地理條件等自然環(huán)境的制約及各種人為因素的干擾；公路運輸雖然較為靈活，但因其運輸量小且運費高，一般用于少量且短途的區(qū)域運輸；鐵路運輸成本較高，對于大量的油氣運輸是不經(jīng)濟的，而且鐵路總的運力的有限也使油氣的運輸量受到限制；航空運輸雖然快捷，但因其高昂的運輸價格使其只在特殊的情況下偶爾被采用。管道建設(shè)的規(guī)模大，投資多，對國民經(jīng)濟發(fā)展有重大的影響。我國輸油管道建設(shè)、運營管理已取得不小的成但也面臨著不少的問題和挑戰(zhàn)績，。我國東部油區(qū)不少已進入了產(chǎn)量遞減階段，需對東部原油管網(wǎng)進行技術(shù)改造，確保高粘易凝原油管道在低輸量下安全運行，節(jié)能降耗；我國石油開發(fā)的重點正向西部轉(zhuǎn)移，隨著新疆、陜甘寧地區(qū)大型油氣田的開發(fā)，建設(shè)西部外輸管道的任務(wù)已擺在面前。這就給我們提出了更高的要求，因此很有必要對輸油管道的設(shè)計做比較詳盡的了解。此次設(shè)計在遵守國家有關(guān)規(guī)定，通過技術(shù)對比選擇最優(yōu)工藝方案，設(shè)計中在保證安全運行條件下，盡量節(jié)約投資，便于生產(chǎn)操作，并考慮環(huán)境保護的要求。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析石油是目前世界上最重要的戰(zhàn)略能源。1865年美國在賓夕法尼亞州建成世界上第一條原油管道起，油氣管道的發(fā)展已有近130年的歷史了。到目前為止，估計世界各種管道的總長度超過200萬公里，其中油氣干線的總長度超過150萬公里。世界石油管道工業(yè)歷經(jīng)400多年的風風雨雨，現(xiàn)已成為民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，管道技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為一門獨立的學科和行業(yè)。1963年印度建成的納霍卡蒂亞—高哈蒂—伯勞尼輸油管線,加熱輸送工藝第一次在原油管輸系統(tǒng)中實施,迄今已發(fā)展到包括:加熱輸送、熱處理輸送、添加化學劑輸送、摻水保溫輸送及稀釋輸送等多種輸送工藝技術(shù)。我國的輸油管道始建于20世紀50年代。1958年建成克拉瑪依—獨山子輸油管道，這是我國的第一條原油管道。到21世紀初，我國的油氣管道已超過2萬公里，其中干線原油管道超過1萬公里，已形成東北、華北、華東輸油管網(wǎng)，西部的西氣東輸工程正在建設(shè)之中，“西油東輸”也正在擬議中，在原油運輸量中，管道輸送的比重近幾年驟然上升，已達到80%以上。目前，管道運輸已與鐵路、公路、水運、航空一起，成為我國的五大運輸行業(yè)。能耗指標已成為代表當前各生產(chǎn)企業(yè)有無競爭力乃至企業(yè)生死存亡的最重要的表征之一。低耗、節(jié)能、提高管道輸送的經(jīng)濟社會效益，是管道運輸行業(yè)科研攻關(guān)的大目標。由于管道輸運中普遍存在析蠟、結(jié)垢、凝管及堵塞現(xiàn)象，嚴重影響管道輸送能力和效率，因此，所有這些輸送工藝研究和應(yīng)用(包括物理的和化學的方法)的目的旨在解決原油輸送過程中存在諸如析蠟、結(jié)垢、凝管、堵塞等問題，從宏觀效果改善原油的流動特性，尤其是低溫狀況下的流變特性，從而達到降低能耗，安全輸油，提高社會與經(jīng)濟效益之目的。當前，含蠟粘性原油輸送工藝研究與實施情況分述如下：（1）加熱輸送，（2）熱處理輸送，（3）添加降凝劑、減阻劑輸送工藝，（4）稀釋輸送，（5）低粘液環(huán)輸送，（6）乳化輸送，（7）伴熱保溫輸送工藝（8）水懸浮輸送，（9）天然氣飽和輸送，（10）漿料輸送，（11）壓力處理輸送。除上述中主要輸送工藝外，已經(jīng)研究和正在醞釀研究的輸送工藝還有：熱裂解，脫蠟，加氫減粘，磁處理，核輻照，界面處理減阻等。但這些工藝普遍存在技術(shù)研發(fā)難度大，操作復雜，安全性差等不足。1.3研究目標和研究內(nèi)容1.3.1研究的目標本次設(shè)計的題目是某原油管道的工藝設(shè)計，原油管道的投資巨大，需要在長期時間內(nèi)保持在其經(jīng)濟輸量范圍內(nèi)，才有明顯的經(jīng)濟效益。所以選擇合適的輸送管徑，合理確定建設(shè)規(guī)模，選擇正確站址，對于節(jié)省投資和運行費用，以及安全保障等都是此次研究的目標。1.3.2研究內(nèi)容（1）用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定經(jīng)濟管徑。(2)經(jīng)濟管徑下的水力和熱力計算。（3）主要設(shè)備的選型。（4）站址確定及調(diào)整和工況校核。（5）對不同方案進行比較，選擇經(jīng)濟性好的方案。重慶科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計2工程概況及基本參數(shù)2工程概況及基本參數(shù)2.1工程概況2.1.1線路基本概況本設(shè)計依據(jù)已給出的管長、任務(wù)輸量、所輸油品的性質(zhì)、沿線高程和加熱方式來設(shè)計某原油管道。管線全長335km。管線設(shè)計采用密閉輸送方式，能夠支持長時間的運輸任務(wù)，外界環(huán)境對輸油時的影響比較小，油耗少，對環(huán)境的危害小，運行能耗少，運費經(jīng)濟低廉。2.1.2輸油站主要工程項目本管線設(shè)計的任務(wù)輸量為500萬噸／年，設(shè)計時考慮經(jīng)濟的因素，采用“熱泵合一”的方式。使用的方案為：設(shè)立熱泵站兩座，設(shè)立泵站一座，即首站和三號中間站為熱泵站，二號中間站為泵站。在設(shè)計中管道采用密閉輸送方式，有利于減少蒸發(fā)損耗，而且流程簡單，工程施工中投資少，能更好的利用剩余壓力來運輸，同時采用“先爐后泵”的加熱工藝方案。選用加熱爐為直接加熱式。2.1.3管道設(shè)計在設(shè)計中通過計算選擇的管道為外徑400mm，壁厚10.0mm，管材為20號鋼的管道。2.2基本參數(shù)的選取2.2.1設(shè)計依據(jù)《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》GB50253—2003《油氣管道設(shè)計與施工》中國石化出版社《油氣管道工程》中國石化出版社《輸油管道設(shè)計與管理》中國石油大學出版社其它有關(guān)法規(guī)及技術(shù)文件2.2.2設(shè)計原則(1)設(shè)計中遵守國家有關(guān)政策和設(shè)計規(guī)范，積極采用新的工藝、技術(shù)、設(shè)備和材料，做到經(jīng)濟合理、安全使用、確保質(zhì)量；(2)在做到保護環(huán)境的前提下，盡量降低能源消耗，滿足管線設(shè)計要求的同時，還要充分利用管線的承壓能力來減少不必要的損耗；(3)管道全線采用地下埋設(shè)方式。當受到自然條件的限制時，受限地段可以采用地上敷設(shè)或者土堤埋設(shè)。2.2.3原始數(shù)據(jù)(1)最大設(shè)計輸量為500萬噸/年；(2)年最低月平均溫度4.2C；(3)管道中心埋深1.5m；(4)土壤導熱系數(shù)1.4w/(mC)；(5)瀝青防腐層導熱系數(shù)0.15w/（mC)；(6)原油物性：①20℃的密度832kg/m；②初餾點71℃；③反常點32℃；④凝固點28℃；⑤熱熔0.45千卡/kg；⑥燃油熱值4.18×10kJ/kg。(7)粘溫關(guān)系:36～42℃lgμ=2.86924-0.026477137T42～71℃lgμ=2.594060-0.02004657T(8)沿程里程、高程（管道全程335km）數(shù)據(jù)見表2.1表2.1管道縱斷面數(shù)據(jù)樁號1234567891011里程（km）0716286783105124145160173高程（m）48.260.390.8120.9111.5102.392.180.475.657.855.6樁號1213141516171819202122里程（km）182196212235254287295310318324335高程（m）60.271.4106.3135.4141.6160.5157.8120.9110.390.275.3（9）管道沿線月平均氣溫見表2-2表2-2管道沿線月平均氣溫月份123456789101112地溫4.24.88.610.515.818.221.722.519.614.87.55.72.2.4溫度參數(shù)的選擇(1)出站油溫在考慮原油出站溫度時，因為原油中不可避免的含有一定量的水分，所以加熱溫度不應(yīng)該高于水的沸點100℃，以防止發(fā)生沸溢。因為設(shè)計采取的加熱方式是先爐后泵，所以加熱溫度不能高于原油的初餾點，避免免影響油泵的吸入。設(shè)計的管道防腐絕緣層是采用瀝青防腐絕緣層，，故輸送溫度不能高于瀝青的耐熱程度。同時考慮到管道的熱變形等因素，所以加熱溫度也不宜太高。綜合上述中的考慮，初步確定的出站溫度為T=65℃。(2)進站油溫考慮進站原油溫度時主要取決于經(jīng)濟比較。含蠟原油凝點較高時，因為在凝點附近粘溫曲線很陡，所以原油的經(jīng)濟進站溫度一般要高于凝固點。隨熱處理條件不同，含蠟原油的粘溫特性及凝點都會隨之變得不同，所以最優(yōu)熱處理條件及經(jīng)濟比較是確定進出站溫度必須考慮的因素。綜合上述中的考慮，同時根據(jù)經(jīng)驗，初步確定的進站溫度為T=36℃。(3)平均溫度當管路中原油的流態(tài)處于紊流光滑區(qū)時，按平均溫度下的油流粘度來計算站間摩阻。計算平均溫度時采用以下的公式：式中—平均油溫，℃；、—加熱站的出站、進站溫度，℃。2.3其他參數(shù)的選擇2.3.1工作日一年的工作天數(shù)為350天。2.3.2油品密度根據(jù)20℃時油品的密度按下式換算成計算溫度下的密度：式中—分別為溫度為℃和20℃下的密度ζ—溫度系數(shù)，2.3.3粘溫方程2.3.4總傳熱系數(shù)K管道傳熱有兩部分：(1)管壁、瀝青防腐層的熱傳導(2)管外壁周圍土壤的傳熱式中Di，Di+1—鋼管、瀝青防腐層的內(nèi)徑和外徑，m；λi—導熱系數(shù)，w/(mC)；Dw—管道最外圍的直徑，m；α1—油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，w/（m2C)；α2—管壁至土壤放熱系數(shù)，w/（m2C)；λt—土壤導熱系數(shù)，w/(mC)；Ht—管中心埋深，1.5m。2.3.5摩阻計算當管路中的原油流態(tài)在紊流光滑區(qū)時，可按平均溫度下的油流粘度來計算站間摩阻。管道設(shè)計參數(shù)：(1)熱站、泵站間壓頭損失20m；(2)熱泵站內(nèi)壓頭損失40m；(3)年輸送天數(shù)為350天；(4)首站進站壓力80m。2.3.6最優(yōu)管徑的選擇在一定輸量下，如果選用較大的管徑，可以降低管道輸送壓力，減少泵站的數(shù)量，從而減少泵站的建設(shè)費用，降低輸油的動力消耗，但是也增加了管道的建設(shè)費用。根據(jù)目前國內(nèi)加熱輸油管道的實際例子和經(jīng)驗，熱油管道的經(jīng)濟流速在1.5～2.0m/s范圍內(nèi)。經(jīng)過計算，最終選定為外管徑400mm，壁厚10.0mm。2.4摩阻損失高含蠟及易凝易粘油品在管道輸送的過程中，假如直接在環(huán)境溫度下進行輸送，則油品粘度大，阻力大，管道沿途摩阻損失大，這些都會導致管道壓降大，動力耗費高，運行成本高，而且在冬季的時候很容易發(fā)生凝管，產(chǎn)生事故，所以在油品進入管道前一定要采取降凝降粘的措施。目前在國內(nèi)外大部分都是采用加入降凝劑或者給油品加熱的方法，促使油品的溫度升高，粘度降低，從而達到輸送目的。這次的管線設(shè)計采用加熱降粘的辦法，降低油品的粘度，減少管道摩阻損失，從而減小管道壓降，節(jié)約動力消耗，但是同時也增加了熱能消耗和加熱設(shè)備的費用。熱油管道與等溫輸送不同，在輸送中存在摩阻損失和熱能損失兩種能量損失，而且這兩種損失之間相互影響，摩阻損失的大小對油品的粘度有決定性，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低，管道的散熱損失往往占去了能量損失的大部分。熱油沿管道線路流動時，溫度不斷降低，粘度不斷增大，水力坡降也隨之不斷變化。在對熱油管道的摩阻進行計算時，必須要考慮管道沿線的溫降情況和油品的粘溫特性。因此在設(shè)計管路時，必須先進行熱力計算，然后再進行水力計算，此外，熱油管的摩阻損失應(yīng)該按照一個加熱站的間距來進行計算。全線摩阻為各站摩阻的總和。2.5確定加熱站及泵站數(shù)2.5.1熱力計算埋地不保溫管道的散熱傳遞過程是由三部分組成的，一是油流至管壁的放熱，二是瀝青絕緣層的熱傳導和第三個管外壁至周圍土壤的傳熱，由于在這次設(shè)計中所輸送的介質(zhì)的要求不高，并且管徑和輸量較大，油流到管壁的溫降較小，所以管壁到油流的散熱忽略不計。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)下對傳熱系數(shù)值的影響可忽略。計算中周圍介質(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算溫度。由于設(shè)計流量較大，據(jù)經(jīng)驗，將進站溫度取為T=36℃，出站溫度取為T=65℃。(1)流態(tài)判斷:式中Q—流量，m3/sν—運動粘度d—內(nèi)徑，m；e—管內(nèi)壁絕對粗糙度，m。經(jīng)計算2000﹤Remin﹤Remax﹤Re1，所以各流量下流態(tài)均處于水力光滑區(qū)。(2)加熱站數(shù)確定加熱站間距L的確定式中To—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?℃）；i—水力坡降。加熱站數(shù)：經(jīng)計算，需要設(shè)2個加熱站。2.5.2水力計算通過輸量求泵站數(shù)，首先反算出站油溫，經(jīng)過計算，確定出站油溫為65℃。由粘溫關(guān)系得出粘度等數(shù)據(jù)，為以后計算打好基礎(chǔ)。為了便于計算和校核，本設(shè)計中將局部摩阻歸入一個加熱站的站內(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，用迭代法計算最大輸量下的出站油溫TR式中β、m—由流態(tài)確定，水力光滑區(qū)：m=0.25，β=0.0246；Q—體積流量，m3/s。(2)管道沿程摩阻式中△Z—起終點高差，m；∑hj—局部壓頭損失，m(3)判斷有無翻越點經(jīng)判斷，全程無翻越點。(4)泵的選型及泵站數(shù)的確定因為流量較大，沿線地勢較平坦，且從經(jīng)濟角度考慮并聯(lián)效率高，便于自動控制優(yōu)化運行，所以選用串聯(lián)方式泵。選型并根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中的已知條件,選擇DKS450-550型輸油泵,H=550m。計算管道承壓確定站內(nèi)泵的個數(shù)：管道承壓確定站內(nèi)泵的個數(shù):確定泵站數(shù):經(jīng)計算，需要設(shè)3個泵站。2.5.3站址確定根據(jù)地形的實際情況，本著熱泵合一的原則，進行站址的調(diào)整。確定站址，除根據(jù)工藝設(shè)計要求外，還需按照地形、地址、文化、氣象、給水、排水、供電和交通運輸?shù)葪l件，并結(jié)合施工、生產(chǎn)、環(huán)境保護，以及職工生活等方面綜合考慮，當熱站數(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)進站油溫為35℃；(2)根據(jù)進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熱泵站站址里程（km）0111.6223.3335高程（m）48.288.2120.5975.3布站情況首站1#熱泵站2#泵站3#熱泵站末站2.6校核計算2.6.1熱力、水力校核由于對站址的綜合考慮，使熱站、泵站的站址均有所改變，因此必須進行熱力、水力校核。求得站址改變后的進出站溫度、壓力，以確保管線的安全運行。2.6.2進出站溫度校核在規(guī)定輸量下由進站油溫反算出站油溫，所得油溫符合要求（低于初餾點等）即可。2.6.3進出站壓力校核在規(guī)定輸量下，利用反算出的出站油溫，得出水力坡降，近而得出進出站壓力，出站壓力滿足摩阻等要求。各站進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壓力越站校核當輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小，從而導致沿程摩阻減小，為了節(jié)約動力費用，可以進行中間站的壓力越站，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，并對其的進出站壓力進行確定以滿足要求，對于壓力越站而言，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。壓力越站的計算目的是計算出壓力越站時需要的最小輸量，并根據(jù)此輸量計算越站時所需壓力，并校核其是否超壓。2.6.5熱力越站校核當輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小2.6.6動、靜水壓力校核(1)動水壓力校核動水壓力是指油流沿管道流動過程中各點的剩余壓力，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行情況有關(guān)，從縱斷面圖上可以看出，動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。2.7站內(nèi)工藝流程的設(shè)計輸油站的工藝流程是指油品在站內(nèi)的流動過程，實際上是由站內(nèi)管道、器件、閥門所組成的，并與其他輸油設(shè)備相連的輸油系統(tǒng)。該系統(tǒng)決定了油品在站內(nèi)可能流動的方向、輸油站的性質(zhì)和所能承擔的任務(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：①來油與計量；②正輸；③反輸；④越站輸送，包括全越站、壓力越站、熱力越站；⑤收發(fā)清管器；⑥站內(nèi)循環(huán)或倒罐。(2)便于事故處理和維修。(3)采用先進技術(shù)及設(shè)備，提高輸油水平。(4)流程盡量簡單，盡可能少用閥門、管件，力求減少管道及其長度，充分發(fā)揮設(shè)備性能，節(jié)約投資，減少經(jīng)營費用輸油站工藝流程：(1)首站接受來油、計量、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，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。流程簡介：(1)來油計量來油—計量—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—加熱爐—給油泵—主輸泵—下站(4)反輸下站來油—閥組—加熱爐—給油泵—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，配用效率高的電動機為原動機。(1)輸油主泵選泵原則：①滿足管線輸量要求，使泵在各輸量下均在高效區(qū)工作。②充分利用管線承壓能力，減少泵站數(shù)，降低工程造價。故所選輸油主泵為：DKS450-5502.8.2加熱爐的選擇選爐原則：(1)應(yīng)滿足加熱站的熱負荷要求，爐效高；(2)為便于檢修，各站宜選用兩臺以上加熱爐。加熱站的熱負荷由下面的公式計算：式中Q—加熱站的熱負荷，kw；G—油品流量，m3/h；c—油品比熱，kJ/kg℃。提供的加熱爐型號如下：800kw,1000kw,1250kw,1600kw,2000kw,2500kw,3150kw,4000kw,5000kw。重慶科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計320#鋼管工藝設(shè)計計算320#鋼管工藝設(shè)計計算3.1經(jīng)濟管徑式中d經(jīng)濟管徑（m）Q質(zhì)量流量（kg/s）v經(jīng)濟流速（m/s）--原油密度（kg/m）選定:進站油溫T=36C出站油溫T=65CT=（65+2×36）/3=45.67C=832-0.681(45.67-20)=813.24kg/mQ=G/=165.34/813.24=0.20m/s3.1.1經(jīng)濟流速含蠟原油經(jīng)濟流速在1.5m/s~2.0m/s之間當v=1.5m/s時：當v=2.0m/s時：選擇管徑的范圍為357mm和412mm之間。選管：由國產(chǎn)鋼管部分規(guī)格初步選定鋼管，取D=400mmδ=10.0mmd=380mm反算經(jīng)濟流速：經(jīng)濟流速在1.5m/s~2.0m/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20號鋼所以1106.68米油柱，此為管道最大承壓。3.2熱力計算與確定熱站數(shù)3.2.1確定計算用各參數(shù)粘溫關(guān)系:36～42℃lgμ=2.86924-0.026477137T42～71℃lgμ=2.594060-0.02004657T3.2.2確定流態(tài)屬水力光滑區(qū)：36～42℃時:42～71℃時:因此，屬水力光滑區(qū)，β=0.0246，m=0.25。水利坡降：3.2.3總傳熱系數(shù)的確定其中，管外壁至大氣放熱系數(shù)：紊流時管內(nèi)放熱系數(shù)α對K影響很小，可忽略土壤導熱系數(shù)：λ=1.4w/(mC)管中心埋深：h=1.5m瀝青防腐層一般6mm-9mm,這里取6mm即瀝青防腐層：厚度δ=6mm,導熱系數(shù)λ=0.15w/mC計算如下：確定總傳熱系數(shù)：=1.2833.2.4確定熱站數(shù)站間距：其中：熱站數(shù):平均站間距:熱力布站及校核，初步在0km,167.5km。反算出站油溫：T=65℃T=36℃則根據(jù)該溫度下流量:Q=0.2m/s因為:則:取n=2所以出站溫度取65℃，滿足要求。3.3水力計算與確定泵站數(shù)3.3.1計算出站油溫假設(shè)b=0Q=0.202m/s進站油溫=36℃，出站油溫=65℃,。3.3.2判斷翻越點根據(jù)翻越點定義判斷28km,,和287km處可能是翻越點。其中0km處高程48.2m，28km處高程120.9m，287km處高程160.5m。從起點到終點所需壓頭為:從起點到28km處所需壓頭為:從起點到287km處所需壓頭為:在28km處，=315.9m=0.0086×28×1000+75.3-120.9=195.2m在287km處，=2605.18=0.0086×287×1000+75.3-160.5=2383m經(jīng)判斷，全程無翻越點。3.3.3選泵確定泵站數(shù)沿程總摩阻：式中h——站內(nèi)摩阻泵站數(shù)：,其中，hc為站內(nèi)損失選擇的泵型號為：20×20×19HSB三臺泵串聯(lián)揚程H=877m取整n=4，總共選4臺，其中1臺備用。3.3.4確定站址初步泵址為0km,83.75km，167.5km,251.25km校核如下：首站進站壓力:80m出站壓力:80+877-40=917m1#站進站壓力:出站壓力:135.65+877-40=972.65m2#站進站壓力:出戰(zhàn)壓力:290.9+610-40=860.9m3#站進站壓力:出站壓力:47.35+877-40=884.35m末站進站壓力：進出站壓力經(jīng)校核均滿足要求。3.4布站方案確定熱站數(shù)為兩個。出站溫度TR=65進站溫度TZ=36Q=0.2m/s沿程總摩阻：泵的揚程H=305，三臺泵串聯(lián)，泵站的揚程H=877。泵站數(shù):綜上，最終布站情況為兩個熱站，四個泵站。按照熱泵和一的原則可得各站站址如表3-1：表3-1熱泵站站址里程（km）083.75167.5251.25335高程（m）48.2102.156.4142.575.3布站情況首站1#熱泵站2#泵站3#中間站熱泵站4#泵站末站3.5各站運行參數(shù)計算結(jié)果如表3.2,四泵站二熱站表3.2各站運行參數(shù)里程（km）083.75167.5251.25335高程（m）48.2102.156.4142.575.3進站溫度（）36/36/36出站溫度（）65/65/36進站壓力（m）80135.65290.947.35224.1泵站揚程（m）8778776108770出站壓力（m）917972.64860.9884.35224.13.6其他設(shè)備的選取3.6.1加熱爐選取代入數(shù)據(jù)可得：TR=65℃,TZ=36℃q=2157.68kw所以選2臺2500kw的加熱爐，一臺備用。3.6.2電動機選擇式中——輸送溫度下泵排量為時的輸油效率；——輸油泵軸功率，kW；——輸送溫度下的排量（m/s）；——輸送溫度下介質(zhì)的密度（kg/m）；——輸油泵排量為時的揚程。式中——輸油泵配電機額定功率，kW；——輸油泵軸功率，kW；——傳動系數(shù)；——電動機額定功率安全系數(shù)。重慶科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計4GB9711-S315鋼管工藝設(shè)計計算4GB9711-S315鋼管工藝設(shè)計計算4.1經(jīng)濟管徑式中d經(jīng)濟管徑（m）Q質(zhì)量流量（kg/s）v經(jīng)濟流速（m/s）--原油密度（kg/m）選定:進站油溫T=36C，出站油溫T=65CT=（65+2×36）/3=45.67C=832-0.681(45.67-20)=813.24kg/mQ=G/=165.34/813.24=0.20m/s4.1.1經(jīng)濟流速含蠟原油經(jīng)濟流速在1.5m/s~2.0m/s之間當v=1.5m/s時：當v=2.0m/s時：選擇管徑的范圍為357mm和412mm之間。選管：由國產(chǎn)鋼管部分規(guī)格初步選定鋼管，取D=400mmδ=10.0mmd=380mm反算經(jīng)濟流速：經(jīng)濟流速在1.5m/s-2.0m/s之間，故所選管徑符合要求。4.1.2確定管道承壓管道材料選定為GB9711-S315鋼材其中：所以：1587.06米油柱，此為管道最大承壓。4.2熱力計算與確定熱站數(shù)4.2.1確定計算用各參數(shù)粘溫關(guān)系:36～42℃lgμ=2.86924-0.026477137T42～71℃lgμ=2.594060-0.02004657T4.2.2確定流態(tài)屬水力光滑區(qū)：36～42℃時:42～71℃時:因此，屬水力光滑區(qū)，β=0.0246，m=0.25水利坡降：m/m4.2.3總傳熱系數(shù)的確定其中，管外壁至大氣放熱系數(shù)：紊流時管內(nèi)放熱系數(shù)α對K影響很小，可忽略。土壤導熱系數(shù)：λ=1.4w/(mC)管中心埋深：h=1.5m瀝青防腐層一般6mm-9mm,這里取6mm即瀝青防腐層：厚度δ=6mm,導熱系數(shù)λ=0.15w/mC確定總傳熱系數(shù)：=1.283；k=1.22w/mC。4.2.4確定熱站數(shù)站間距：其中：熱站數(shù):平均站間距:熱力布站及校核，初步在0km,167.5km,反算出站油溫：=65℃,=36℃則根據(jù)該溫度下流量:Q=0.2m/s因為:則:圓整取n=2所以出站溫度取65℃,滿足要求。4.3水力計算與確定泵站數(shù)4.3.1計算出站油溫假設(shè)b=0Q=0.202m/s進站油溫=36℃，出站油溫=65℃,。4.3.2判斷翻越點根據(jù)翻越點定義判斷28km,,和287km處可能是翻越點。其中0km處高程48.2m，28km處高程120.9m，287km處高程160.5m。從起點到終點所需壓頭為:從起點到28km處所需壓頭為:從起點到287km處所需壓頭為:在28km處，=315.9m=0.0086×28×1000+75.3-120.9=195.2m在287km處，=2605.18m=0.0086×287×1000+75.3-160.5=2383m經(jīng)判斷，全程無翻越點。4.3.3選泵確定泵站數(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：DKS450-550，額定揚程H=550m，兩臺泵串聯(lián)揚程H=1100m?？偣策x3臺其中1臺備用取整n=34.3.4確定站址初步泵址為0km,111.68km，223.3km校核如下：1臺泵的揚程H=550m,2臺泵H=1100,3臺泵H=1650m。首站進站壓力:80m出站壓力:80+1100-40=1140m1#站進站壓力:出站壓力:210.03+1100-40=1270.03m2#站進站壓力:出戰(zhàn)壓力:333.06+1100-20=1386.06m末站進站壓力:進出站壓力經(jīng)校核均滿足要求。4.4布站方案確定熱站數(shù)為兩個。出站溫度=65℃,進站溫度=36℃則根據(jù)Q=0.2m/s沿程總摩阻：泵的揚程H=550m，兩臺泵串聯(lián)，泵站的揚程H=1100m。泵站數(shù):綜上，最終布站情況為兩個熱站，三個泵站。按照熱泵和一的原則可得各站站址如表3.3：表3.3熱泵站站址里程（km）0111.6223.3335高程（m）48.288.2120.5975.3布站情況首站1#熱泵站2#泵站3#熱泵站末站4.5各站運行參數(shù)計算結(jié)果如下表3-4：三泵站二熱站表3-4各站運行參數(shù)里程（km）0111.6223.3335高程（m）48.288.2120.5975.3進站溫度（）36/36/出站溫度（）45/45/進站壓力（m）80210.03333.06281.76泵站揚程（m）1100110011000出站壓力（m）11401270.031380.06281.764.6其他設(shè)備的選取4.6.1加熱爐選取代入數(shù)據(jù)可得：,q=2157.68kw所以選2臺2500kw的加熱爐。4.6.2電動機選擇式中——輸送溫度下泵排量為時的輸油效率；——輸油泵軸功率，kW；——輸送溫度下的排量（m/s）；——輸送溫度下介質(zhì)的密度（kg/m）；——輸油泵排量為時的揚程。式中——輸油泵配電機額定功率，kW；——輸油泵軸功率，kW；——傳動系數(shù)；——電動機額定功率安全系數(shù)。計算如下：重慶科技學院本科生畢業(yè)設(shè)計5經(jīng)濟效益分析5經(jīng)濟效益分析5.1方案一經(jīng)濟效益分析5.1.1熱力、動力費用計算求全線所需壓頭式中—水力坡降，m/mL—管道總長，mZ—管道首末站壓差,mn—輸油站數(shù)hf—站內(nèi)摩阻損失，熱泵站取40m,熱站或泵站取20m=4×500×2.1×1100×(65-36)/41800/86%=2756.5263萬元=2.723×0.5×500×2462.71×10/78.4%/95%=2250.926萬元5.1.2其它費用計算假設(shè)：首站20人，末站20人，熱站10人，泵站10人，熱泵站15人首站為熱泵站20人，中間1個熱泵站有15人，2個泵站有20人，末站為20人，總共有75人。固定資產(chǎn)總投資=（線路工程投資+輸油站工程投資）/0.9+建設(shè)期借款利息+固定投資方向調(diào)節(jié)稅工程投資=（線路工程投資+輸油站工程投資）/0.9=（335×450+4500+4500+3500+2×2000）/0.9=185833.33萬元貸款利息=185833.33×0.7×[0.4×（1.099-1）+0.655×0.099]=19247.83萬元固定資產(chǎn)總投資=工程投資+貸款利息185833.33+19247.83=205081.16萬元工資及福利12×3500×75=315萬元其它費用500萬元5.1.3總費用2756.5263+2250.926+205081.16+315+500=210903.6123萬元5.2方案二經(jīng)濟效益分析5.2.1熱力、動力費用計算求全線所需壓頭:式中—水力坡降，m/mL—管道總長，mZ—管道首末站壓差,mn—輸油站數(shù)hf—站內(nèi)摩阻損失，熱泵站取40m,熱站或泵站取20m=3×500×2.1×1100×(65-36)/41800/86%=2067.39萬元=2.723×0.5×500×2642.71×10/78.4%/95%=2418.11萬元5.2.2其它費用計算假設(shè)：首站20人，末站20人，熱站10人，泵站10人，熱泵站15人首站為熱泵站20人，中間1個熱泵站有15人，1個泵站有10人，末站為20人，總共有65人。固定資產(chǎn)總投資=（線路工程投資+輸油站工程投資）/0.9+建設(shè)期借款利息+固定投資方向調(diào)節(jié)稅工程投資=（線路工程投資+輸油站工程投資）/0.9=（335×450+4500+4500+3500+2000）/0.9=181611.11萬元貸款利息=181611.11×0.7×[0.4×（1.099-1）+0.655×0.099]=18809.699萬元固定資產(chǎn)總投資=工程投資+貸款利息185833.33+19247.83=200420.81萬元工資及福利12×3500×65=273萬元其它費用500萬元5.2.3總費用2067.39+2418.11+200420.81+273+500=205679.31萬元5.3方案經(jīng)濟比較結(jié)果通過兩種方案的比較，方案二經(jīng)濟性要比方案一更加節(jié)省，所以此次設(shè)計選擇方案二，選擇的的管道：D=400mm，δ=10.0mm，d=380mm管道材料選定為GB9711-S315鋼材，布站方案為三泵站兩熱站。布置站址表4.1表4.1泵站的布置方案里程（km）0111.6223.3335高程（m）48.288.2120.5975.3布站情況首站1#熱泵站2