輸油管道設(shè)計(jì)與管理第六課

任何技術(shù)方案（包括管道設(shè)計(jì)、不同的技術(shù)措施等）都必須經(jīng)過(guò)詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。輸油管道在設(shè)計(jì)中會(huì)遇到各種各樣的方案對(duì)比問(wèn)題，其中最主要的也是直接關(guān)系到輸油管道總投資和安全經(jīng)濟(jì)輸油的是管道的總體方案?？傮w方案的主要內(nèi)容之一是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的所輸油品的性質(zhì)和輸量，確定出管道的直徑、工作壓力和泵站數(shù)。為了完成某一給定的輸油任務(wù)，有若干方案可供選擇?？刹捎每趶酱蟊谜緮?shù)少的方案，也可以采用口徑小泵站數(shù)多的方案。前者初始投資大，但年運(yùn)行費(fèi)用小；后者初始投資小，而年運(yùn)行費(fèi)用大。何者為最優(yōu)方案，這就需要根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的基本原理，結(jié)合管道所處的經(jīng)濟(jì)環(huán)境進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)和決策，確定出最終方案。第四節(jié)等溫輸油管道設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較以華東原油管網(wǎng)為例，華東管網(wǎng)擔(dān)負(fù)勝利和中原油田的原油外輸任務(wù)。該管網(wǎng)由東黃線、東黃復(fù)線、東辛線（2條）、東臨線（2條）、濮臨線、臨滄線、臨濟(jì)線、魯寧線和中洛線組成，總外輸能力7100萬(wàn)噸/年，而這兩個(gè)油田的原油產(chǎn)量最高時(shí)約為3800萬(wàn)噸/年，去掉油田內(nèi)部消耗，實(shí)際外輸量不到3500萬(wàn)噸/年，管網(wǎng)的平均利用率只有49%，某些管道不得不靠降凝劑和正反輸維持運(yùn)行，造成人力、物力和財(cái)力的極大浪費(fèi)以及設(shè)備的大量閑置。75年開始修建的川—滬輸氣管道更是一個(gè)典型的例子。原計(jì)劃修建一條φ1020、長(zhǎng)1800km的輸氣管道，把四川的天然氣經(jīng)武漢輸?shù)缴虾?，?jì)劃輸氣300億m3/年，但由于氣源不落實(shí)而被迫下馬。當(dāng)時(shí)，四川的天然氣只能滿足本省需要，75年會(huì)戰(zhàn)，76年開始修公路，79年完成了四川境內(nèi)的管道鋪設(shè)和長(zhǎng)江穿越工程，耗資數(shù)億元。由于管道利用率低，投資浪費(fèi)嚴(yán)重，所以經(jīng)濟(jì)效益不好，且有些管道屬于重復(fù)建設(shè)項(xiàng)目。這些都是過(guò)去不重視長(zhǎng)輸管道技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，不重視可行性研究而造成的后果，而這些先天不足的項(xiàng)目，改造起來(lái)也很困難。等溫輸油管道設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)比較

在進(jìn)行方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較時(shí)，通常是根據(jù)規(guī)定的輸

量，按照經(jīng)濟(jì)流速取定幾種管徑方案進(jìn)行水力（熱力）

計(jì)算，求出各方案所需的泵站數(shù)（熱站數(shù)），然后計(jì)算

出各管徑方案所對(duì)應(yīng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)

比，確定出經(jīng)濟(jì)方案。

一、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

對(duì)一項(xiàng)管道工程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)很多，較常用的有內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值、費(fèi)用現(xiàn)值、投資回收期和輸油成本等，在進(jìn)行方案比較時(shí)，多用費(fèi)用現(xiàn)值。這里重點(diǎn)介紹用費(fèi)用現(xiàn)值的計(jì)算方法，其他的評(píng)價(jià)指標(biāo)將在儲(chǔ)運(yùn)工程經(jīng)濟(jì)中介紹。

費(fèi)用現(xiàn)值(presentvalueofcost)比較法簡(jiǎn)稱現(xiàn)值比較法。使用該方法時(shí)，先計(jì)算各比較方案的費(fèi)用現(xiàn)值（PC），然后進(jìn)行對(duì)比，以費(fèi)用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。費(fèi)用現(xiàn)值的表達(dá)式為：式中：I──年全部投資(包括固定資產(chǎn)投資和流動(dòng)資金)；C’──年經(jīng)營(yíng)成本；SV──計(jì)算期末回收的固定資產(chǎn)余值，一般取0；W──計(jì)算期末回收的流動(dòng)資金；N──計(jì)算期；i──石油行業(yè)財(cái)務(wù)基準(zhǔn)收益率iC。分項(xiàng)類比估算法是將管道項(xiàng)目分為10個(gè)分項(xiàng)，利用各分項(xiàng)的綜合指標(biāo)進(jìn)行估算，也是利用已建管道項(xiàng)目的投資統(tǒng)計(jì)資料來(lái)估算新建項(xiàng)目的投資。這10個(gè)分項(xiàng)的綜合指標(biāo)分別為：

①線路工程綜合指標(biāo)②輸油(氣)站工程綜合指標(biāo)③輸電線路綜合指標(biāo)④通訊工程綜合指標(biāo)⑤公路工程綜合指標(biāo)⑥鐵路工程綜合指標(biāo)⑦管理處綜合指標(biāo)⑧維修隊(duì)綜合指標(biāo)⑨其他工程估算指標(biāo)⑩其他費(fèi)用估算指標(biāo)輸油成本的計(jì)算這10項(xiàng)中，主要是線路工程和輸油站工程部分。進(jìn)行初步估算時(shí)，其他部分可按線路工程和輸油站工程占總投資的比例來(lái)匡算。線路工程投資采用下式計(jì)算：

IL=LKDKSKt

式中：IL──線路工程投資額，萬(wàn)元；

L──線路總長(zhǎng)(不包括特大河流的穿跨越長(zhǎng)度)，千米；

KD──線路工程綜合指標(biāo)，萬(wàn)元/千米；

KS──線路工程區(qū)域修正系數(shù)；

Kt──時(shí)間修正系數(shù)。

輸油站工程投資采用下式計(jì)算：式中：IS──輸油站工程投資額，萬(wàn)元；

N──輸油站個(gè)數(shù)；

Kn──輸油站工程綜合指標(biāo)，萬(wàn)元/座。

KS取值：平原地帶取1.00，水田地帶取1.05，戈壁灘取1.08，丘陵地帶取1.10，泥沼地帶取1.15，一般山區(qū)取1.20。如果跨越幾種類型的地帶，可采用分段計(jì)算。

Kt取值：應(yīng)根據(jù)綜合指標(biāo)考慮的因素視具體情況而定。確定Kt時(shí)主要應(yīng)考慮綜合指標(biāo)制定時(shí)依據(jù)的是哪一年的物價(jià)和價(jià)格指數(shù)。KD取值：采用上式估算線路工程投資時(shí)，KD的取值相當(dāng)重要?？蓞⒖肌堕L(zhǎng)距離輸油管道工程建設(shè)投資估算指標(biāo)》取值。該綜合指標(biāo)包括了管材、防腐、運(yùn)輸、安裝、管溝土石方、一般穿跨越及管線附屬工程投資，但不包括特大型河流的穿跨越。Kn取值：可參考《長(zhǎng)距離輸油管道工程建設(shè)投資估算指標(biāo)》取值。輸油站包括熱泵站(heatedpumpstation)、泵站(pumpstation)、加熱站(heaterstation)、首站(originalstationofoilpipeline)和末站(terminalstationofoilpipeline)，這些站的投資指標(biāo)是不同的，所以，采用的是求和計(jì)算。該綜合指標(biāo)中未給出加熱站的投資指標(biāo)，可按熱泵站投資指標(biāo)的40%計(jì)算。固定資產(chǎn)原值(originalvalueoffixedassets)固定資產(chǎn)原值F0＝KF×(固定資產(chǎn)投資＋固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅＋建設(shè)期借款利息)

運(yùn)行方案的經(jīng)濟(jì)性還包括能耗費(fèi)用S。對(duì)于熱油管道，能耗費(fèi)用包括動(dòng)力費(fèi)用Sp

和燃料費(fèi)用SR

輸油成本＝(折舊費(fèi)用＋燃料費(fèi)用＋動(dòng)力費(fèi)用)/（0.8～0.9）單位周轉(zhuǎn)量輸油成本＝年總輸油成本/（年輸量×運(yùn)距）二、影響輸油成本的因素

對(duì)于一條新設(shè)計(jì)的管道，當(dāng)線路起、終點(diǎn)及線路走向、所輸油品及輸量已定（即

Z、L、Q、

已定）時(shí)，影響費(fèi)用現(xiàn)值的因素為管材（[

]）、管徑D、管壁厚度（

）及主要設(shè)備型號(hào)（Hc）等。這些因素不是互相獨(dú)立的，而是互相聯(lián)系的、互相影響的，它們必須滿足：

在上面兩式中：

Z、L、Q、

、Hc、

H1S、

hc、

已

定，

和m為參數(shù)，未知數(shù)有n、Hc

、D

、

、[

]。這

五個(gè)未知數(shù)將影響管道的投資和能耗費(fèi)等，因而會(huì)影響

方案的經(jīng)濟(jì)性（費(fèi)用現(xiàn)值）。

在五個(gè)未知數(shù)中，先看管材的許用應(yīng)力[

]。目前我國(guó)可供長(zhǎng)輸管道選擇的管材不多，一般采用16Mn合金鋼或

API5L鋼管，因而在經(jīng)濟(jì)比較中可以認(rèn)為是定值，即按

管材一定考慮。

其余含有四個(gè)未知數(shù)，它們由上面兩個(gè)方程聯(lián)系起來(lái)，所以獨(dú)立變量最多只有兩個(gè)。由第二式知，管材一定時(shí)，Hc是D、

的函數(shù)，而由第一式知，n是D、Hc的函數(shù)，所以可選

、D為獨(dú)立變量（決策變量），Hc、n為相關(guān)變量，這樣我們只需分析D和

對(duì)費(fèi)用現(xiàn)值的影響。對(duì)于長(zhǎng)輸管道，靠增加壁厚提高工作壓力一般是不經(jīng)濟(jì)的。而且對(duì)于一定直徑的鋼管，其壁厚可供選擇的范圍也不大，一般只有二三種，因此影響最大的因素是管徑D。三、費(fèi)用現(xiàn)值與管徑的關(guān)系

根據(jù)費(fèi)用現(xiàn)值的計(jì)算公式，費(fèi)用現(xiàn)值與

投

資和經(jīng)營(yíng)成本有關(guān)，而經(jīng)營(yíng)成本主要取決于動(dòng)

力費(fèi)。投資主要是線路投資和泵站投資，線路投資隨管徑的增大而增大，而泵站投資隨管徑

的增大而減小（如下頁(yè)圖所示），故存在一個(gè)投資最小的管徑D，動(dòng)力費(fèi)用隨管徑的增大而減小，因而費(fèi)用現(xiàn)值必然存

在極小點(diǎn)，即存在使費(fèi)用現(xiàn)值最小的管徑D。緒論例如設(shè)計(jì)一條長(zhǎng)距離熱油管道，首先要確定采用多大的口徑最好。為了完成某一輸量，往往可以采用多種管徑(Pipediameter)方案。費(fèi)用管徑投資綜合費(fèi)用運(yùn)行費(fèi)用最優(yōu)管徑采用大口徑管道可以降低運(yùn)行費(fèi)用(Operatingcost)，但投資(investment)較大；采用小口徑管道雖然投資少(但管徑太小時(shí)投資不一定小)，但運(yùn)行時(shí)的能耗費(fèi)用大，到底應(yīng)采用多大口徑的管道，需要通過(guò)對(duì)各種管徑方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后確定。四、經(jīng)濟(jì)流速與經(jīng)濟(jì)輸量

由上面的分析可知：對(duì)于一個(gè)輸量，必存在著一個(gè)最優(yōu)管徑，換句話說(shuō)，對(duì)于一個(gè)管徑必存在一個(gè)經(jīng)濟(jì)流量或經(jīng)濟(jì)流速。根據(jù)大量的計(jì)算結(jié)果及設(shè)計(jì)、運(yùn)行實(shí)踐，可總結(jié)出不同油品的經(jīng)濟(jì)流速。由于各國(guó)國(guó)情不同，其設(shè)備、材料價(jià)格、工程費(fèi)用、燃料及動(dòng)力價(jià)格也不同，因而各國(guó)的經(jīng)濟(jì)流速也不同。動(dòng)力價(jià)格低的國(guó)家經(jīng)濟(jì)流速高。我國(guó)原油管道（Dg300~700）的經(jīng)濟(jì)流速為1.5～2.0m/s，成品油管道一般為2m/s左右。各種直徑輸油管道的經(jīng)濟(jì)輸量見下表。

不同直徑輸油管道的經(jīng)濟(jì)輸量及工作壓力范圍1、根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速初選管徑2、根據(jù)上述初選的管徑選擇2個(gè)相鄰的管徑，分別作方案設(shè)計(jì)計(jì)算，分別求出對(duì)應(yīng)的費(fèi)用現(xiàn)值。

3、比較兩個(gè)管徑方案的費(fèi)用現(xiàn)值，若小管徑的費(fèi)用現(xiàn)值小，則應(yīng)向管徑減小的方向計(jì)算，直到費(fèi)用現(xiàn)值增大為止；若大管徑的費(fèi)用現(xiàn)值小，則應(yīng)向管徑增大的方向計(jì)算，直到費(fèi)用現(xiàn)值增大為止。

4、根據(jù)實(shí)際情況確定推薦方案。主要考慮設(shè)備、管材的來(lái)源，輸量和粘度的變化趨勢(shì)等。

五、經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)方案的確定(1)輸油量（包括分油量或加油量）；

(2)管道起終點(diǎn)，分油或加油點(diǎn)；

(3)可供選擇的管材規(guī)格；

(4)可供選擇的輸油泵、原動(dòng)機(jī)型號(hào)和性能；

(5)

所輸油品物性；

(6)

沿線氣象及地溫資料。

六、設(shè)計(jì)計(jì)算的基本步驟1、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和原始資料的收集①

選擇泵機(jī)組型號(hào)及組合方式，根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速初選一個(gè)管徑；

②

由泵站工作壓力確定管材及壁厚、管內(nèi)徑；

③

計(jì)算任務(wù)輸量下的水力坡降，判斷翻越點(diǎn)，確定計(jì)算長(zhǎng)度；

④

計(jì)算全線所需壓頭，確定泵站數(shù)；

⑤

計(jì)算對(duì)應(yīng)管徑方案的費(fèi)用現(xiàn)值；

⑥

判斷是否得到最優(yōu)管徑方案，若已得到，轉(zhuǎn)⑦；否則，根據(jù)費(fèi)用現(xiàn)值隨管徑的變化趨勢(shì)選擇下一個(gè)應(yīng)計(jì)算的管徑方案，轉(zhuǎn)②；