原油長(zhǎng)輸管道初步設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

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1、緒論 原油的運(yùn)輸作為能源利用技術(shù)的重要一環(huán)，越來(lái)越受到重視，而其中管道運(yùn)輸與鐵路、水路、公路、航空相比，因其輸送距離長(zhǎng)、建設(shè)速度快、占地少、管徑大、輸量高、能耗低、不污染環(huán)境、受地理及氣象條件影響小等優(yōu)點(diǎn)，而得到快速發(fā)展，已成為世界主要的原油輸送方法[1]。 原油按其油品性質(zhì)來(lái)分，可以將原油分為輕質(zhì)原油和高粘易凝原油，后者還可以分為含蠟量較高的含蠟原油和含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)較高高粘重質(zhì)原油（即稠油）[2]。輕質(zhì)原油的輸送較為容易，一般常規(guī)輸送工藝就能滿(mǎn)足要求。含蠟原油的的凝點(diǎn)較高，管輸過(guò)程中易出現(xiàn)析蠟、凝管、堵塞等事故，嚴(yán)重影響管輸?shù)哪芰托?。而高粘重質(zhì)原油的粘度非常高（通常是幾百甚至是幾萬(wàn)厘

2、波[3]），因此管路的壓降就相當(dāng)大，這就大大增加了原始基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。 現(xiàn)在原油管輸工藝的種類(lèi)很多，應(yīng)用較多、技術(shù)比較成熟的傳統(tǒng)管輸工藝有火焰加熱器的加熱輸工藝、熱處理輸送工藝、加劑（包括降凝劑、減阻劑、乳化劑）輸送工藝[4~13]、稀釋輸送工藝[14]。另有相對(duì)來(lái)說(shuō)應(yīng)用較少、有待進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)的現(xiàn)代工藝，有保溫結(jié)合伴熱輸送工藝、太陽(yáng)能加熱等特殊加熱工藝[15]、低粘液環(huán)輸送工藝、微波降粘輸送工藝[16]、水懸浮輸送工藝、氣飽和輸送工藝、磁處理輸送工藝[17]、改質(zhì)輸送工藝[18]、管道內(nèi)涂輸送工藝[19]等。 由于我國(guó)生產(chǎn)的原油多屬高含蠟、高凝固點(diǎn)、高粘度原油，因此我國(guó)多數(shù)管道仍采用

3、加熱輸送。無(wú)論從輸油成本以及設(shè)備投資方面都比常溫輸送高出很多，并且我國(guó)大部分輸油管道都建在70年代，為了保證安全運(yùn)行和提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，舊管輸工藝的改進(jìn)和新建管道先進(jìn)技術(shù)研究開(kāi)發(fā)是當(dāng)前管輸工作的重點(diǎn)。我國(guó)從事管道科研人員近年來(lái)在這方面取得了較大進(jìn)展。 我國(guó)輸油工藝技術(shù)發(fā)展方向[20]： (1) 適應(yīng)國(guó)內(nèi)油田發(fā)展的特點(diǎn)， 解決東部管道低輸量運(yùn)行， 西部管道常溫輸送， 海洋管道間歇輸送和成品油順序輸送問(wèn)題。堅(jiān)持輸油工藝的新型化和多樣化。(2) 采用高效節(jié)能設(shè)備， 管輸過(guò)程中節(jié)能和降低油耗的最有效措施是采用高效的輸油泵和加熱爐， 開(kāi)展新型高效離心泵和國(guó)產(chǎn)高效加熱爐的研制是擺在我們面前的一項(xiàng)艱巨任務(wù)

4、。(3) 加強(qiáng)原油熱處理、降凝劑和減阻劑機(jī)理的研究， 從根本添加劑對(duì)不同原油減阻降凝機(jī)理的認(rèn)識(shí)問(wèn)題。(4) 開(kāi)展添加劑的研制工作， 形成添加劑研究—生產(chǎn)—應(yīng)用一條龍。(5) 進(jìn)一步研究降粘裂化輸送， 水環(huán)輸送， 界面減阻輸送， 磁處理輸送機(jī)理和適應(yīng)范圍。針對(duì)不同油田原油的特點(diǎn)進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，對(duì)特定的原油采用特殊的方法輸送。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （1） 計(jì)算及說(shuō)明書(shū)部分內(nèi)容要求 1) 根據(jù)費(fèi)用現(xiàn)值最小原則確定最優(yōu)管徑。 2) 水力與熱力計(jì)算。 3) 主要設(shè)備選型，包括泵、爐、罐、原動(dòng)機(jī)等。 4) 站址確定、調(diào)整及工況校核。 5) 反輸計(jì)算。 6) 站內(nèi)流程設(shè)計(jì)。 7) 幾種輸量下的運(yùn)行

5、方案確定。 8) 繪圖部分內(nèi)容要求。 9) 繪圖采用AUTOCAD。 10) 圖幅均采用1號(hào)或2號(hào)圖紙。 （2）設(shè)計(jì)依據(jù)： （1）《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》 (2) 《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 (3) 《泵產(chǎn)品樣本》 (4) 《石油化工裝置 工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 (5) 《管路附件設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》 (6)《油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理》 其他國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的規(guī)定 計(jì)算部分 DH原油管線(xiàn)初步設(shè)計(jì) 1、 設(shè)計(jì)依據(jù)與基礎(chǔ)參數(shù) 1. 原始數(shù)據(jù) （1）最大設(shè)計(jì)輸量為550萬(wàn)噸/年； 生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷（各年輸量與最大輸量的比率）見(jiàn)下表1。 表1 生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷表 年 1

6、 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 生產(chǎn)負(fù)荷（%） 70 80 90 100 100 100 100 100 100 100 100 90 80 70 （2）年最低月平均溫度2℃； （3）管道中心埋深1.55m； （4）土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.45w/(m?℃)； （5）瀝青防腐層導(dǎo)熱系數(shù)0.15w/（m?℃)； （6）原油物性 ①20℃的密度860kg/m； ②初餾點(diǎn)81℃； ③反常點(diǎn)28℃； ④凝固點(diǎn)25℃； ⑤比熱2.1kJ/(kg℃)； ⑥燃油熱值4.1810kJ/kg。 （7）粘溫關(guān)系

7、見(jiàn)表2 表2 油品溫度與粘度數(shù)據(jù) 溫度（℃） 28 30 35 40 45 50 55 60 粘度（cp） 124.5 111 83.2 69 60 53 48 42.5 （8）沿程里程、高程（管道全程320km）數(shù)據(jù)見(jiàn)表3 表3 管道縱斷面數(shù)據(jù) 里程（km） 0 40 70 130 165 190 230 250 280 300 320 高程（km） 28 30 10 25 35 28 36 42 68 45 35 2. 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù) 1） 原油物性參數(shù) ① 原油進(jìn)站溫度、出站溫度 由于

8、一般原油加熱溫度為60~70℃，考慮到最高出站溫度為60℃，故取TR =60℃ 。 由于最低進(jìn)站溫度比凝固點(diǎn)高7℃，且考慮到反常溫度和最低進(jìn)站溫度都為30℃，故在最低進(jìn)站溫度時(shí)仍可以滿(mǎn)足牛頓流體的特性，故取TZ =30℃。 ② 平均輸送溫度 在加熱輸送條件下，計(jì)算溫度采用平均輸油溫度T，平均輸油溫度采用加權(quán)法，按下式計(jì)算： Error! No bookmark name given. (1-1) 式中： ——原油出站溫度，℃，取=60℃； ——原油進(jìn)站溫度，℃，取=30℃； ——原油平均溫度，℃，由上式計(jì)算得=

9、40℃。 ③ 原油密度 所輸原油密度(g/cm3)隨溫度T(℃)的變化關(guān)系為： (1-2) 式中：——20℃下原油密度，kg/m3； ——溫度系數(shù)，=1.825-0.001315ρ，kg/( m3℃)，解得=0.6941； ——平均輸油溫度，℃，取=40℃。 即得原有粘度與溫度的變化關(guān)系式： ρ=860-0.6941(T-20) (1-3) 解得=846.12 kg/m3。 ④

10、原油粘度 由最小二乘法回歸粘溫關(guān)系如表1-1 表1-1 粘溫關(guān)系回歸表 溫度(℃) 60 55 50 45 40 35 30 28 粘度 (10-6m2/s) 42.5 48 53 60 69 83.2 111 124.5 lnν -10.0660 -9.9443 -9.8452 -9.7212 -9.5814 -9.3943 -9.1060 -8.9912 取xi為T(mén)，yi為lnν，并設(shè) Σxi= 343 Σyi= -76.6496 = 42.875 = -9.5812 === -8.1751 回歸結(jié)

11、果為lnν=-8.1751-0.0328T 得原油粘度為： ν=e-8.1751-0.0328T (1-4) 式中：T--平均輸油溫度(℃)； 2） 其他設(shè)計(jì)參數(shù) 管道全線(xiàn)任務(wù)輸量、最小輸量、進(jìn)出站油溫、埋深處月平均氣溫等列于表1-12設(shè)計(jì)參數(shù)表中。生產(chǎn)天數(shù)按照350天計(jì)算。 表1-2 設(shè)計(jì)參數(shù)表 任務(wù)輸量(10t/a) 最小輸量(10t/a) 管線(xiàn)里程(Km) 最高出站油溫℃ 最低出站油溫℃ 埋深處月平均氣溫℃ 550 385 320 60 30 2.0 質(zhì)量流量為： kg/s 127.31kg

12、/s 由質(zhì)量流量與體積流量換算公式： (1-5) 0.2149m3/s 0.1505m3/s 2、 經(jīng)濟(jì)管徑的選擇 1. 管徑及管材的初選 1)管徑選擇 根據(jù)規(guī)范，輸油管道經(jīng)濟(jì)流速范圍為1.5-2.0m/s，管徑計(jì)算公式如下： d= (2-1) 式中：Q--額定任務(wù)輸量(m/s),0.2149m/s； V--管內(nèi)原油經(jīng)濟(jì)流速(m/s)； d--管道內(nèi)徑(m)； 根據(jù)輸量計(jì)算結(jié)果如下表1-13： 表1-13 初選管徑表 經(jīng)濟(jì)

13、流速 (m/s) 計(jì)算結(jié)果 (mm) 初選管Ⅰ (mm) 初選管Ⅱ (mm) 初選管徑Ⅲ (mm) 1.5 427.2 406.4 457 508 2)管材選用 本工程采用直縫電阻焊鋼管。 綜合考慮輸油系統(tǒng)的壓力、輸油泵的特性、閥門(mén)及管件的耐壓等級(jí)等綜合因素，管材選用按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的X60直縫電阻焊鋼管，局部高壓管段選用按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的X80直縫電阻焊鋼管。 根據(jù)輸量的大小，本次設(shè)計(jì)提出了3種可能的管徑，分別是Φ406.46.4、Φ4577.1、Φ5087.9。在這里采用費(fèi)用現(xiàn)值來(lái)確定最經(jīng)濟(jì)管徑。 2. 費(fèi)用現(xiàn)值法確定經(jīng)濟(jì)管徑 1)確定經(jīng)濟(jì)管

14、徑的原則 對(duì)某一輸量下的管路，隨著管徑的增大，基本建設(shè)中鋼材及線(xiàn)路工程投資增大，但壓力損失降低，泵站數(shù)減少，站場(chǎng)投資減少。而有些項(xiàng)目如道路、供水、通訊等投資不變。故總投資隨著管徑的變化必有極小值存在，而輸油能耗也在下降。其它項(xiàng)目如材料費(fèi)、折舊費(fèi)、稅金、管理及維修費(fèi)等是按照投資總額提成一定比例計(jì)算的。該費(fèi)用隨著管徑的變化與投資隨著管徑的變化趨勢(shì)相同，所以總投資與經(jīng)營(yíng)費(fèi)用的疊加總有一個(gè)與其最小值對(duì)應(yīng)。該費(fèi)用最小值的管徑為最優(yōu)管徑。 2)費(fèi)用現(xiàn)值法 費(fèi)用現(xiàn)值比較法簡(jiǎn)稱(chēng)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，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)值法的計(jì)算公式為：

15、 (1-8) 式中：I--第t年的全部投資(包括固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金)； ’--第t年的經(jīng)營(yíng)成本； S--計(jì)算期末回收的固定資產(chǎn)余值(此處為0)； W--計(jì)算期末回收的流動(dòng)資金； N--計(jì)算期 N=16； i--行業(yè)基準(zhǔn)收益率 =12%； 油氣儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)的要素成本包括：電力費(fèi)用、工資及福利費(fèi)、修理費(fèi)、油氣損耗費(fèi)、折舊費(fèi)、利息支出、其他費(fèi)用。 3)經(jīng)營(yíng)成本和流動(dòng)資金 年經(jīng)營(yíng)成本＝燃料費(fèi)用＋電力費(fèi)用＋工資及福利費(fèi)＋修理費(fèi)＋油氣損耗費(fèi)＋折舊費(fèi)+其他費(fèi)用 燃料費(fèi)用主要是指加熱設(shè)備(包括加熱爐和鍋爐)的燃料費(fèi)用。 對(duì)于長(zhǎng)距離輸油管道系統(tǒng)

16、，燃料費(fèi)用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費(fèi)用。可根據(jù)原油進(jìn)出站溫度計(jì)算，計(jì)算公式如下： SR= G Cy (TRi –Tzi) nR (1-9) 式中：SR --燃料費(fèi)用，元/年； ey--燃料油價(jià)格，元/噸； Cy --原油比熱，J/kg℃； BH--燃料油熱值，J/kg； TRi --第i加熱站的出站溫度，℃； TZi --第i加熱站的進(jìn)站溫度，℃； Ri--第i加熱站的加熱爐效率； G--管道年輸量，噸/年； nR--加熱站個(gè)數(shù)；

17、 電力費(fèi)用是指用于支付泵的電力設(shè)備和電動(dòng)機(jī)具所消耗電能的費(fèi)用，主要是輸油泵等動(dòng)力設(shè)備的電費(fèi)。 對(duì)于長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)，電力費(fèi)用主要是泵站輸油泵機(jī)組的電費(fèi)。 全線(xiàn)的電力費(fèi)用可采用下式計(jì)算： SP= (1-10) 式中：SP--全線(xiàn)泵機(jī)組所消耗的電力費(fèi)用，元/年； H --第i泵站的揚(yáng)程，m； ed --電力價(jià)格，元/kWh； ηpei--第i泵站泵機(jī)組的效率； G--年輸量，噸/年； 油氣損耗費(fèi)包括大罐的蒸發(fā)損耗和泄漏損失等，可按年輸量或銷(xiāo)售量的一定比例計(jì)算。 油氣損耗費(fèi)＝損耗比例年輸量(或年銷(xiāo)量)油價(jià)(或氣價(jià)) 損耗比例一般

18、可取為0.1%～2.3%。 固定資產(chǎn)形成率為85%，綜合折舊率取7.14%(綜合折舊年限為14年)，殘值為0。 修理費(fèi)按固定資產(chǎn)原值的1%計(jì)算，輸油成本中其他費(fèi)用按工資總額與職工福利費(fèi)之和的2倍計(jì)算。 水電設(shè)施、道路、通訊設(shè)施等費(fèi)用按線(xiàn)路投資與輸油站投資之和的12%計(jì)算。 管道建設(shè)期為2年，第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計(jì)算，固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅稅率為0。固定資產(chǎn)的30%為自有資金，70%為建設(shè)銀行貸款，貸款利率為8%。 流動(dòng)資金利用擴(kuò)大指標(biāo)估算法，按流動(dòng)資金占固定資產(chǎn)原值的5%計(jì)算。 4)比較方案 三種管徑的計(jì)算結(jié)果如下： 其中Φ4577.1的費(fèi)用現(xiàn)值最小，

19、采用Φ4577.1的管道進(jìn)行施工和投產(chǎn)運(yùn)行更為經(jīng)濟(jì)。 3. 管道壁厚選擇 根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計(jì)算： (1-11) 式中： ——計(jì)算的屈服應(yīng)力，MPa； ——工作壓力，MPa； ——管道外徑，mm； ——強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)，此處取=0.72； ——焊縫系數(shù)，此處取=1.0； ——管道厚度，mm。 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為7MPa時(shí)，管道選用X60直縫電阻焊鋼管，屈服強(qiáng)度413MPa，壁厚計(jì)算結(jié)果如下表1-14： 表1-14 壁厚計(jì)算表 公稱(chēng)直徑 (mm)

20、計(jì)算壁厚 (mm) 腐蝕余量 (mm) 實(shí)選壁厚 (mm) 管道外徑 (mm) DN457 5.379 1 7.1 Φ4577.1 3、 輸油工程 1. 主要工藝 1)原油密閉加熱輸送工藝 (1)加熱輸送工藝 易凝易粘的油品當(dāng)其凝點(diǎn)高于管道周?chē)h(huán)境溫度、或在環(huán)境溫度條件下油流粘度很高時(shí)，不能直接采用等溫輸送方法。油流過(guò)高的粘度使管道的壓降劇增，不經(jīng)濟(jì)也不安全。加熱輸送是目前最常用的方法。其可以降低粘度減少摩阻損失并降低管輸壓力，保證安全輸送。 (2)密閉輸送工藝 泵到泵密閉輸送工藝是目前國(guó)內(nèi)外管道采用的先進(jìn)輸送工藝。對(duì)輸油系統(tǒng)壓力實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以

21、及系統(tǒng)自動(dòng)連鎖保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)密閉輸油的前提。中間泵站設(shè)一水擊泄放罐，不設(shè)旁接油罐和緩沖罐，大幅降低各站儲(chǔ)罐的容量，節(jié)約工程投資，減少原油損耗。 2.判斷流態(tài)并計(jì)算總傳熱系數(shù) 1） 判斷流態(tài) 雷諾數(shù)的計(jì)算公式如下： 只需在最小和最大流量?jī)煞N極端狀況下便可判斷流態(tài)是否變化， 由表1-1知在計(jì)算溫度下的原油動(dòng)力粘度為：ν=6910-6m2/s。 則 =8960.04 6274.95 由推薦值：e=0.054mm。 則管壁相對(duì)當(dāng)量粗糙度為：0.243910-3。 查得公式： 代入計(jì)算得：8.0061

22、05。 因?yàn)?000< Remin< Remax < Re1，兩種極端情況下的流動(dòng)都處在水力光滑區(qū)。據(jù)此，可確定m = 0.25，=0.0246。 2) 總傳熱系數(shù) 由 (2-3) 式中：D--管道外徑(m)； --土壤導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)，取1.45 w/m℃； h--管道中心埋深(m)，取1.55 m； 得==2.434 K= (2-4) 式中：--瀝青防腐層(m)，0.006 m； --防腐層導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)，取0.15w/m℃； 得總傳熱系數(shù)K==

23、2.22 (w/m℃)； 3. 工藝計(jì)算及站場(chǎng)布置 1)最小輸量工況計(jì)算 根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)最小輸量為Qmin =0.1505m3/s = 541.8 m3/h 即Gmin =127.3kg/s。 ?確定熱站數(shù) 熱力計(jì)算按最小輸量情況進(jìn)行計(jì)算。 根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，，設(shè)計(jì)最小輸量為0.1505m/s 即127.3kg/s. 總傳熱系數(shù)由(2-4)得為2.22w/m℃。 由雷諾數(shù)判斷流態(tài)均為紊流的水力光滑區(qū)。 根據(jù)以下公式求解所需的熱站數(shù)。 水力坡降 i= (2-5) a=

24、 (2-6) b= (2-7) L (2-8) 最終得熱站數(shù)： n (2-9) 最終向上取整得熱站數(shù)n。 式中：D--管道外徑(m)，取0.457m； K--熱油管道總傳熱系數(shù)(w/m℃)，取2.22w/m℃； C--油品比熱(J/(kg℃))，取2100 J/(kg℃)； i=0.003999m/m b=1.568℃ a=1.1910-5m LR=6.3721104m n=5.02向上取整得n=6 需要6座加熱站，站間距為L(zhǎng)

25、=53.33 Km。 ②按平均布站反算出站溫度 設(shè)TZ = 30℃，b= 1.568℃，起點(diǎn)油溫計(jì)算公式： (2-10) 將各參數(shù)代入上式得：TR1=53.436℃。 則由公式(1-1)得平均溫度：T=37.812℃； 由公式(1-4)得計(jì)算動(dòng)力粘度：ν=8.14810-5 m2/s； 由公式(1-3)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ=847.64 kg/m3； 由公式(1-5)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=0.1502m3/s； 將上述參數(shù)值帶入公式（2-5）得：i=0.00406 m/m； 由公式(2-7)得：b=1.591℃；

26、由公式(2-8)得：LR =53.33km。 故取TR=56.69℃。則在最小輸量工況下的設(shè)計(jì)參數(shù)選取結(jié)果如表2-1： 表2-1最小輸量工況下熱力計(jì)算參數(shù)表 出站溫度TR（℃） 平均溫度T（℃） 平均密度ρ（kg/m3） 體積流量 Q（m3/s） 水力坡降i（m/m） b (℃) 站間距LR (km) 53.436 37.812 847.64 0.1502 0.00406 1.591 53.33 ③翻越點(diǎn)判斷 由沿程高程表3知(280km，68m)處可能存在翻越點(diǎn)。 在長(zhǎng)輸管路中，局部摩阻總是占據(jù)很小的部分，一般占沿程摩阻的約1%，全線(xiàn)總壓頭損失

27、公式： (2-11) 式中：——全線(xiàn)壓頭損失，m； ——沿程摩阻，m； ——管道起點(diǎn)與終點(diǎn)的高程差，m； ——局部摩阻，m。 由公式(2-11)計(jì)算得： 全線(xiàn)總壓頭損失： H=1.010.00406320103+（35-28）=1319.192m。 到可能翻越點(diǎn)處壓頭損失: Hf=1.010.00406280103+（68-28）= 1188.168m。 由Hf < H，知在最小輸量工況下不存在翻越點(diǎn)。 ④確定泵站數(shù) 管道允許的最大操作壓力為： = =9.24MPa 管道最大承受壓力9.24M

28、pa時(shí)， H==1109.24m 即管道承壓為1109.24m，出站壓力要小于此值。參照《JBT10114-1999輸油離心泵 型式與基本參數(shù)》選擇型號(hào)為KSY800-190的泵，其特性方程為： H=240.56-0.00042Q1.75 最小輸量時(shí)，Q=540.7m3/h，則H=215.1m，泵站內(nèi)泵數(shù)為n==5.2，向下取整為5，則最大輸量工況下每個(gè)泵站應(yīng)選用5臺(tái)KSY800-190泵串聯(lián)，可增加一臺(tái)備用。 泵站特性方程為HC=5（240.56-0.00042Q1.75）=1075.44m，全程所需泵站數(shù)N==1.2向上取整為N=2，則最小輸量工況下需設(shè)置2個(gè)泵站。 2）最大輸

29、量工況計(jì)算 根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)最大輸量為Qmax =0.2149m3/s = 773.84m3/h 即Gmax =181.9 kg/s=6.4576105 kg/h。 ①熱力計(jì)算及確定加熱站 由公式(2-5)計(jì)算得：i = 0.00747m/m； 由公式(2-6)計(jì)算得：a =8.331910-6m； 由公式(2-7)計(jì)算得：b=4.181℃； 由公式(2-8)計(jì)算得：LR = 97.84km； 由公式(2-9)計(jì)算得：n=3.27，向上圓整為n=4； 由于最小輸量時(shí)加熱站數(shù)為六個(gè)，從經(jīng)濟(jì)環(huán)保角度考慮，最大輸量時(shí)可調(diào)整成六個(gè)加熱站。下面反算在最大輸量時(shí)設(shè)六個(gè)加熱站時(shí)的出站溫

30、度。 仍取進(jìn)站溫度TZ=30℃。 現(xiàn)令b=0，對(duì)出站油溫進(jìn)行第一次迭代試算： 由公式(2-10)計(jì)算得：TR1= 45.67℃； 由公式(1-1)計(jì)算得平均溫度：T= 35.22℃； 由公式(1-4)得計(jì)算動(dòng)力粘度：ν=0.88710-4 m2/s； 由公式(1-3)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ=849.43 kg/m3； 由公式(1-5)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=0.2141m3/s； 將上述參數(shù)值帶入公式（2-5）得i=0.00771 m/m； 由公式(2-7)計(jì)算得：b=4.319℃； 由公式(2-10)得：TR2= 43.25℃。 由于|TR1-TR2|>0.

31、2，故對(duì)出站油溫進(jìn)行第二次迭代試算： 由公式(1-1)計(jì)算得平均溫度：T= 34.41℃； 由公式(1-4)得計(jì)算動(dòng)力粘度：ν=0.910910-4 m2/s； 由公式(1-3)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ=850.00kg/m3； 由公式(1-5)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=0.2140m3/s； 將上述參數(shù)值帶入公式（2-5）得i=0.00775 m/m； 由公式(2-7)計(jì)算得：b=4.342℃； 由公式(2-10)得：TR3= 43.24℃。 由于|TR2-TR3|<0.2，故取TR= 43.24℃，即在最大輸量下原油出站溫度是TR= 43.24℃。則在最大輸量工況下

32、熱力計(jì)算參數(shù)如表2-2： 表2-2最大輸量工況下熱力計(jì)算參數(shù)表 出站溫度TR（℃） 平均溫度T（℃） 平均密度ρ（kg/m3） 體積流量Q（m3/s） 水力坡降i（m/m） b (℃) 站間距LR(km) 43.24 34.41 850.00 0.2140 0.00775 4.342 53.33 ②翻越點(diǎn)判斷 由沿程高程表3知(280km,68m)處可能存在翻越點(diǎn)。 由公式(2-11)計(jì)算得： 全線(xiàn)總壓頭損失： H=1.010.00775320103+（35-28）=2511.8m。 到可能翻越點(diǎn)處壓頭損失： Hf=1.010.00775280

33、103+（68-28）=2231.7m。 由Hf < H，知在最大輸量工況下不存在翻越點(diǎn)。 ③確定泵站數(shù) 最大輸量時(shí)，在平均溫度下，管道體積流量為Qmax =0.21403600=770.4 m3/h。參照《JBT10114-1999輸油離心泵 型式與基本參數(shù)》選擇型號(hào)為KSY800-190的泵，其特性方程為： H=240.56-0.00042Q1.75 最大輸量時(shí)，Q=770.4 m3/h，則H=193.23m，泵站內(nèi)泵數(shù)為n==5.7，向下取整為5，則最大輸量工況下每個(gè)泵站應(yīng)選用5臺(tái)KSY800-190泵串聯(lián)，可增加一臺(tái)備用。 泵站特性方程為HC=5（240.56-0.0004

34、2Q1.75）=966.14m，全程所需泵站數(shù)N==2.6向上取整為N=3，則最大輸量工況下需設(shè)置3個(gè)泵站。 由兩種極端工況確定的應(yīng)設(shè)站數(shù)如表2-3： 表2-3 布站數(shù)量 —— 熱站數(shù) 泵站數(shù) 最小輸量 6 2 最大輸量 4 3 3）確定站址 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：設(shè)置3個(gè)熱泵站與3個(gè)熱站。站址為：（0km,28m）、（53km,21m）、（107km,19m）、(160km,34m)、(213km,33m)、(267km,56m)。具體布站情況如表2-4： 表2-4 均勻布站表 站 里程（km） 高程（m） 布站情況

35、首站 0 28 加熱站、泵站 2# 53 21 加熱站 3# 107 19 加熱站、泵站 4# 160 34 加熱站 5# 213 33 加熱站、泵站 6# 267 56 加熱站 末站 320 35 4.各種工況下各站參數(shù) 1）最大輸量 ①熱力參數(shù) 最大輸量時(shí)的基本熱力參數(shù)計(jì)算結(jié)果如表2-2。 由于是平均布站，故各個(gè)加熱站的進(jìn)站溫度、出站溫度都相同，即TR=43.24℃，TZ=30℃。加熱爐的熱負(fù)荷由下面的公式計(jì)算： (2-16) 式中：q——加熱爐的熱負(fù)荷，k

36、w； G——油品流量，kg/s； C——油品比熱，kJ/(kg℃)； 由公式(2-16)計(jì)算得熱泵站加熱爐的熱負(fù)荷為： q=181.92.1(43.24-30)=5055.6kw。 ②水力參數(shù) 全線(xiàn)總壓頭損失： H=1.010.00775320103+（35-28）=2511.8m。 設(shè)置3個(gè)泵站，則泵站揚(yáng)程為： HC==837.27m 最大輸量下泵揚(yáng)程H=193.23m，則每個(gè)泵站需開(kāi)泵數(shù)： N===4.3,向上取整N=5，故最大輸量下選用型號(hào)為KSY800-190的泵6臺(tái)，5臺(tái)串聯(lián)，另有一臺(tái)備用。 2）90%輸量 ①熱力參數(shù) 取進(jìn)站溫度T

37、Z=30℃。 現(xiàn)令b=0，對(duì)出站油溫進(jìn)行第一次迭代試算： 由公式(2-10)計(jì)算得：TR1= 47.88℃； 由公式(1-1)計(jì)算得平均溫度：T= 35.96℃； 由公式(1-4)得計(jì)算動(dòng)力粘度：ν=0.865910-4 m2/s； 由公式(1-3)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ=848.92 kg/m3； 由公式(1-5)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=0.1928m3/s； 將上述參數(shù)值帶入公式（2-5）得i=0.00638 m/m； 由公式(2-7)計(jì)算得：b=3.216℃； 由公式(2-10)得：TR2= 45.82℃。 由于|TR1-TR2|>0.2，故對(duì)出站油溫進(jìn)行

38、第二次迭代試算： 由公式(1-1)計(jì)算得平均溫度：T= 35.27℃； 由公式(1-4)得計(jì)算動(dòng)力粘度：ν=0.885510-4 m2/s； 由公式(1-3)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ=849.40kg/m3； 由公式(1-5)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=0.1927m3/s； 將上述參數(shù)值帶入公式（2-5）得i=0.00641 m/m； 由公式(2-7)計(jì)算得：b=3.231℃； 由公式(2-10)得：TR3= 45.81℃。 由于|TR2-TR3|<0.2，故取TR= 45.81℃，即在最大輸量下原油出站溫度是TR= 45.81℃。則在90%輸量工況下熱力計(jì)算參數(shù)如表2

39、-5： 表2-5 90%輸量工況下熱力計(jì)算參數(shù)表 出站溫度TR（℃） 平均溫度T（℃） 平均密度ρ（kg/m3） 體積流量Q（m3/s） 水力坡降i（m/m） b (℃) 站間距LR(km) 45.81 35.27 849.40 0.1927 0.00641 3.231 53.33 由于是平均布站，故各個(gè)加熱站的進(jìn)站溫度、出站溫度都相同，即TR=45.81℃，TZ=30℃。由公式(2-16)計(jì)算得熱泵站加熱爐的熱負(fù)荷為： q=163.72.1(45.81-30)=5435.0037kw。 ②水力參數(shù) 全線(xiàn)總壓頭損失： H=1.010.006413201

40、03+（35-28）=2078.712m。 設(shè)置3個(gè)泵站，則泵站揚(yáng)程為： HC==692.904m 90%輸量下泵揚(yáng)程： H=240.56-0.00042Q1.75=240.56-0.00042（0.19273600）1.75=201.17m 則每個(gè)泵站需開(kāi)泵數(shù)： N===3.4,向上取整N=4，故90%輸量下開(kāi)泵4臺(tái)。 3）80%輸量 ①熱力參數(shù) 取進(jìn)站溫度TZ=30℃。 現(xiàn)令b=0，對(duì)出站油溫進(jìn)行第一次迭代試算： 由公式(2-10)計(jì)算得：TR1= 47.88℃； 由公式(1-1)計(jì)算得平均溫度：T= 35.96℃； 由公式(1-4)得計(jì)算動(dòng)力粘度：ν=0.865

41、910-4 m2/s； 由公式(1-3)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ=848.92 kg/m3； 由公式(1-5)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=0.1714m3/s； 將上述參數(shù)值帶入公式（2-5）得i=0.00519 m/m； 由公式(2-7)計(jì)算得：b=2.617℃； 由公式(2-10)得：TR2= 46.21℃。 由于|TR1-TR2|>0.2，故對(duì)出站油溫進(jìn)行第二次迭代試算： 由公式(1-1)計(jì)算得平均溫度：T= 35.40℃； 由公式(1-4)得計(jì)算動(dòng)力粘度：ν=0.881810-4 m2/s； 由公式(1-3)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ=849.31kg/m3；

42、由公式(1-5)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=0.1713m3/s； 將上述參數(shù)值帶入公式（2-5）得i=0.00521 m/m； 由公式(2-7)計(jì)算得：b=2.627℃； 由公式(2-10)得：TR3= 46.20℃。 由于|TR2-TR3|<0.2，故取TR= 45.81℃，即在最大輸量下原油出站溫度是TR= 45.81℃。則在90%輸量工況下熱力計(jì)算參數(shù)如表2-5： 表2-6 80%輸量工況下熱力計(jì)算參數(shù)表 出站溫度TR（℃） 平均溫度T（℃） 平均密度ρ（kg/m3） 體積流量Q（m3/s） 水力坡降i（m/m） b (℃) 站間距LR(km) 46.

43、20 35.40 849.31 0.1713 0.00521 2.627 53.33 由于是平均布站，故各個(gè)加熱站的進(jìn)站溫度、出站溫度都相同，即TR=46.20℃，TZ=30℃。由公式(2-16)計(jì)算得熱泵站加熱爐的熱負(fù)荷為： q=145.52.1(46.20-30)=4949.91kw。 ②水力參數(shù) 全線(xiàn)總壓頭損失： H=1.010.00521320103+（35-28）=1690.872m。 設(shè)置3個(gè)泵站，則泵站揚(yáng)程為： HC==563.624m 80%輸量下泵揚(yáng)程： H=240.56-0.00042Q1.75=240.56-0.00042（0.1713360

44、0）1.75=208.5m 則每個(gè)泵站需開(kāi)泵數(shù)： N===2.7,向上取整N=3，故80%輸量下開(kāi)泵3臺(tái)。 4）最小輸量 ①熱力參數(shù) 最小輸量時(shí)的基本熱力參數(shù)計(jì)算結(jié)果如表2-1。 由于是平均布站，故各個(gè)加熱站的進(jìn)站溫度、出站溫度都相同，即TR=46.20℃，TZ=30℃。由公式(2-16)計(jì)算得熱泵站加熱爐的熱負(fù)荷為： q=127.32.1(53.44-30)=6266.2152kw。 ②水力參數(shù) 全線(xiàn)總壓頭損失： H=1.010.00406320103+（35-28）=1319.192m。 設(shè)置3個(gè)泵站，則泵站揚(yáng)程為： HC==439.73m 最小輸量下泵揚(yáng)程為H=

45、215.1m 則每個(gè)泵站需開(kāi)泵數(shù)： N===2.04,向上取整N=3，故最小輸量下開(kāi)泵3臺(tái)。 5.主要設(shè)備選型 1）輸油站儲(chǔ)油罐 首、末站的油罐分別用來(lái)調(diào)節(jié)來(lái)油、收油（轉(zhuǎn)運(yùn)）單位與管道的輸量不平衡，罐容較大。罐容計(jì)算公式如下： (2-19) 式中：——輸油首站、輸入站、分輸站、末站原油儲(chǔ)罐總?cè)萘?，m3； ——輸油首站、輸入站、分輸站、末站原油年總運(yùn)轉(zhuǎn)量，kg； ——利用系數(shù)，取0.9； ——儲(chǔ)存時(shí)間，d。 儲(chǔ)存溫度這里取30℃，由公式(1-2)計(jì)算得ρ=853.059kg/m3。 輸油首站的原

46、油來(lái)自油田或管道時(shí)，其儲(chǔ)備天數(shù)選為3d。則由公式(2-19)得輸油首站儲(chǔ)油罐總?cè)萘浚? =61403.7m3 所以，可以選取1座50000m3和1座15000m3鋼制浮頂罐。 末站為向用戶(hù)供油的管道專(zhuān)輸站時(shí)，油品儲(chǔ)備天數(shù)宜為4d。則由公式(2-19)得分輸站、末站儲(chǔ)油罐總?cè)萘浚? m3 所以，可以選取1座50000m3和2座20000m3鋼制浮頂罐。 2）加熱爐 因?yàn)槭羌訜嵴臼蔷鶆虿颊荆韵嗤髁肯旅空舅栌行ж?fù)荷是相同的。 由前述計(jì)算過(guò)程可以得到各種工況下各熱泵站所需熱量如表2-7： 表2-7 不同輸量下所需熱量表 輸量 100%輸量 90%輸量 80%輸量 70%

47、輸量 管路所需熱量(kw) 5055.6 5435.00 4949.91 6266.22 綜合使用年限內(nèi)的輸送要求，在保證滿(mǎn)足加熱站的熱負(fù)荷要求且加熱效率高的前提下，以設(shè)置加熱爐數(shù)量最少、利用率最高為原則，最后選定直接加熱的臥式圓筒管式加熱爐，具體為：3500kw功率一座、2000kw兩座和1500kw兩座。個(gè)輸量工況下的加熱爐配置如表2-8： 表2-8 不同輸量下加熱爐配置表 輸量 100%輸量 90%輸量 85%輸量 70%輸量 管路所需熱量(kw) 5055.6 5435.00 4949.91 6266.22 加熱爐功率(kw) 3500+200

48、0 3500+2000 3500+1500 3500+15002 為便于檢修和相互替代，在3500kw加熱爐不能使用時(shí)，可以用一臺(tái)1500kw和一臺(tái)2000kw的加熱爐替代。若2000kw的加熱爐不能使用，則可以用兩臺(tái)1500kw或用一臺(tái)3500kw替代。若某臺(tái)1500kw的加熱爐不能正常使用時(shí)，可以用一臺(tái)2000kw互相替換。 3）輸油泵 由前計(jì)算所得選擇型號(hào)為KSY800-190的泵，每個(gè)泵站設(shè)置六臺(tái)，最大輸量下5臺(tái)串聯(lián)，另有一臺(tái)備用。 4）原動(dòng)機(jī) （1）根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型。 （2）根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范

49、圍和啟動(dòng)頻繁程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過(guò)載能力和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取0.8~0.9。 （3）根據(jù)使用場(chǎng)合的環(huán)境條件，如溫度、適度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的機(jī)構(gòu)形式。 （4）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類(lèi)型。 （5）根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對(duì)電力傳動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇盯得緊的額定轉(zhuǎn)速。 除此之外，選擇電動(dòng)機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，

50、以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過(guò)程中前期電動(dòng)機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。 泵功率計(jì)算公式為： (2-20) 式中：——輸油泵軸功率，kw； ——輸送溫度下泵排量為qv時(shí)的輸油效率； ——輸送溫度下的排量（m3/s）； ——輸送溫度下介質(zhì)的密度（kg/m3）； —— 輸油泵排量為qv時(shí)的揚(yáng)程。 電機(jī)功率計(jì)算公式為： (2-21) 式中：——輸油泵配電機(jī)額定功率，kw； ——輸油泵軸功率，kw；

51、 ——傳動(dòng)系數(shù)，取=0.95； ——電動(dòng)機(jī)額定功率安全系數(shù)，取=1.1。 由公式(2-20)計(jì)算得KSY800-190的泵： 425.42kw 由公式（2-21）得輸油主泵電機(jī)功率： 492.6kw 由《JB/T 10444-2004》選擇電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y2 4501-4,其基本參數(shù)為：額定功率500kw，轉(zhuǎn)速3000r/min，額定頻率50Hz，結(jié)構(gòu)及安裝型式為IMB3，外殼防護(hù)等級(jí)IP54，冷卻方法IC411。 最優(yōu)管徑的確定 1)判斷流態(tài) 由于一般原油加熱溫度為60~70℃，考慮到最高出站溫度為60℃，故取TR =60℃ 。 由于最低進(jìn)站溫度比凝固點(diǎn)高7℃，且考慮到

52、反常溫度和最低進(jìn)站溫度都為30℃，故在最低進(jìn)站溫度時(shí)仍可以滿(mǎn)足牛頓流體的特性，故取TZ =30℃。 在加熱輸送條件下，計(jì)算溫度采用平均輸油溫度T，平均輸油溫度采用加權(quán)法，由式（1-1）得 ==40℃。 40℃的原油密度由式（1-2）計(jì)算 =860-0.6941（40-20）=846.12 kg/m3。 原油粘度由表1-1得 ν=6910-6m2/s 任務(wù)輸量Q=550100001000/（350243600） =181.9(kg/s) =0.2149(m/s) 根據(jù)規(guī)范，輸油管道經(jīng)濟(jì)流速范圍為1.5-2.0m/s，管徑計(jì)算公式如下：

53、 d= (2-1) 式中：Q--額定任務(wù)輸量(m/s),0.2149m/s； V--管內(nèi)原油經(jīng)濟(jì)流速(m/s)； d--管道內(nèi)徑(m)； 根據(jù)輸量計(jì)算結(jié)果如下表1-13： 表1-13 初選管徑表 經(jīng)濟(jì)流速 (m/s) 計(jì)算結(jié)果 (mm) 初選管Ⅰ (mm) 初選管Ⅱ (mm) 初選管徑Ⅲ (mm) 1.5 427.2 406.4 457 508 根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計(jì)算： = (2-4) 式中：P--設(shè)計(jì)內(nèi)壓力(MP

54、a)； D--鋼管外徑(mm)； K--設(shè)計(jì)系數(shù)，取0.72； --材料的最低屈服強(qiáng)度(MPa)； --焊縫系數(shù)，取1.0； 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為7 MPa時(shí)，管道選用X60直縫電阻焊鋼管，屈服強(qiáng)度413MPa，壁厚計(jì)算結(jié)果如下表2-2： 表2-2 計(jì)算壁厚表 公稱(chēng)直徑 (mm) DN406.4 DN457 DN508 計(jì)算壁厚 (mm) 4.783 5.379 5.979 考慮1mm的腐蝕余量后,實(shí)際選擇的壁厚尺寸列于表2-3: 表2-3 實(shí)選管壁壁厚表 公稱(chēng)直徑 (mm) DN40

55、6.4 DN457 DN508 實(shí)選壁厚(mm) 6.4 7.1 7.9 雷諾數(shù)計(jì)算公式為： (2-5) (2-6) (2-7) 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-4，2-5，2-6 表2-4 Φ406.4管徑下流態(tài)參數(shù) 管徑 流態(tài) Φ406.4 9762.57 6836.98 7.258105 水力光滑區(qū) 表2-5 Φ457管徑下流態(tài)參數(shù) 管徑 流態(tài) Φ457 8960.04 6274.95

56、8.006105 水力光滑區(qū) 表2-6 Φ508管徑下流態(tài)參數(shù) 管徑 流態(tài) Φ508 8060.76 5645.16 9.035105 水力光滑區(qū) 由上表的數(shù)據(jù)，可以分析得各管徑不同輸量下，管內(nèi)原油都處于水力光滑區(qū)，以此來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，則有m=0.25，β=0.0246。 2)熱力計(jì)算 熱力計(jì)算按照最小輸量情況計(jì)算。 0.1505m3/s 由 (2-3) 式中：D--管道外徑(m)； --土壤導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)，取1.45 w/m℃； h--管道中心埋深(m)，取1.5

57、5 m； 得=2.434 K= (2-4) 式中：--瀝青防腐層(m)，0.006 m； --防腐層導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)，取0.15w/m℃； 得總傳熱系數(shù)K=2.22 (w/m℃)； 有雷諾數(shù)判斷流態(tài)均為紊流的水力光滑區(qū)。 根據(jù)以下公式求解所需的熱站數(shù)。 水力坡降： i= (2-10) a= (2-11) b= (2-12) L (2-13) 最終得

58、熱站數(shù)： n (2-14) 最終向上取整得熱站數(shù)n。 式中：D--管道外徑(m)； K--熱油管道總傳熱系數(shù)(w/m℃)，取2.22 w/m℃； C--油品比熱(kj/kg)，取2100 kj/kg； 計(jì)算結(jié)果如下表2-9 表2-9 各管徑水力參數(shù)表 管道規(guī)格(mm) i (m/m) a (10) b(℃) L(km) n n L (km) Φ406.4 0.00699 10.58 3.085 74.67 4.3 5 64 Φ457 0.00399 11.19 1

59、.567 63.72 5.02 6 53.33 Φ508 0.00242 13.23 0.853 56.26 5.7 6 53.33 3）水力計(jì)算 通過(guò)水力計(jì)算來(lái)確定泵站數(shù)。 計(jì)算按照最大輸量(任務(wù)輸量)來(lái)確定。 根據(jù)初選的管徑、原油的任務(wù)輸量，用列賓宗公式進(jìn)行水力計(jì)算，并判斷是否存在翻越點(diǎn)，再由管道工作承壓，選擇輸油泵后，確定全線(xiàn)所需要的泵站數(shù)，并通過(guò)繪制水力坡降圖優(yōu)化布站，確定站址。 管路全線(xiàn)能耗為： H=iL+ΔZ+H (2-15) 泵站數(shù)： N= (2-16) 式中

60、：H --任務(wù)流量下管道所需要的總壓頭(m液柱)； --任務(wù)輸量下泵站的揚(yáng)程(m液柱)； H--末站剩余壓力(m液柱)，取20m液柱； h--泵站站內(nèi)損失(m液柱)，取30m液柱； 當(dāng)N不是整數(shù)，要向上取整。 經(jīng)過(guò)計(jì)算，Φ406.46.4、Φ4577.1、Φ5087.9的三條線(xiàn)路全線(xiàn)均不存在翻越點(diǎn)。 計(jì)算結(jié)果如表2-11 表2-11 各管徑下水力參數(shù)表 管道規(guī)格(mm) [H](m) H (m) Hc(m) n n Φ406.46.4 1129.5 4128.2 966.14 4.3 5 Φ4577.1 1114.3 2362.3

61、966.14 2.4 3 Φ5087.9 1115.4 1432.1 966.14 1.5 2 4)燃料與電力費(fèi)用的計(jì)算 生產(chǎn)期第1、2年，負(fù)荷為零。 故S、S為零。 燃料費(fèi)用計(jì)算 燃料費(fèi)用主要是指加熱設(shè)備(包括加熱爐和鍋爐)的燃料費(fèi)用。 對(duì)于長(zhǎng)距離輸油管道系統(tǒng)，燃料費(fèi)用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費(fèi)用。 可根據(jù)原油進(jìn)出站溫度計(jì)算，計(jì)算公式如下： SR= G Cy (TRi –Tzi) nR (2-18) 式中：SR --燃料費(fèi)用，元/年； ey--燃料油價(jià)格，元/噸； Cy --原油比熱，J/kg

62、℃； BH--燃料油熱值，J/kg； TRi --第i加熱站的出站溫度，℃； TZi --第i加熱站的進(jìn)站溫度，℃； Ri--第i加熱站的加熱爐效率； G--管道年輸量，噸/年； nR--加熱站個(gè)數(shù)； 電力費(fèi)用計(jì)算 電力費(fèi)用是指用于支付泵的電力設(shè)備和電動(dòng)機(jī)具所消耗電能的費(fèi)用，主要是輸油泵等動(dòng)力設(shè)備的電費(fèi)。 對(duì)于長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)，電力費(fèi)用主要是泵站輸油泵機(jī)組的電費(fèi)。 全線(xiàn)的電力費(fèi)用可采用下式計(jì)算： SP= (2-19) 式中：SP--全線(xiàn)泵機(jī)組所消耗的電力費(fèi)用，元/年；

63、 H--第i泵站的揚(yáng)程，m； ed--電力價(jià)格，元/kWh； ηpei--第i泵站泵機(jī)組的效率； G--年輸量，噸/年； 計(jì)算結(jié)果如下表2-12、表2-13、表2-14 表2-12 Φ406.46.4 年份 負(fù)荷(%) 輸量(萬(wàn)噸/年) T(℃) SR(萬(wàn)元) SP(萬(wàn)元) 1,14 70 385 42.3 873.46 660.49 2,13 80 440 39.3 807.02 1100.80 3,12 90 495 36.9 732.35 1809.81 4~11 100 550

64、36.3 649.93 2767.29 表2-13 Φ4577.1 年份 負(fù)荷(%) 輸量(萬(wàn)噸/年) T(℃) SR(萬(wàn)元) SP(萬(wàn)元) 1,14 70 385 53.44 2205.77 575.72 2,13 80 440 46.20 1948.24 995.89 3,12 90 495 45.81 1710.25 1682.11 4~11 100 550 43.24 1484.41 2618.60 表2-14 Φ5087.9 年份 負(fù)荷(%) 輸量(萬(wàn)噸/年) T(℃) SR(萬(wàn)元)

65、SP(萬(wàn)元) 1,14 70 385 47.76 1256.60 618.48 2,13 80 440 43.17 1144.31 1048.72 3,12 90 495 39.73 1027.33 1746.24 4~11 100 550 37.29 905.14 2032.39 5)其他費(fèi)用的計(jì)算 費(fèi)用現(xiàn)值比較法簡(jiǎn)稱(chēng)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，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)值法的計(jì)算公式為： (2-20) 式中：I--第t年的全部投資(包括固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金)；

66、’--第t年的經(jīng)營(yíng)成本； S--計(jì)算期末回收的固定資產(chǎn)余值(此處為0)； W--計(jì)算期末回收的流動(dòng)資金； N--計(jì)算期 N=14； i--行業(yè)基準(zhǔn)收益率 =12%； 根據(jù)輸量的大小，本次設(shè)計(jì)提出了3種可能的管徑，分別是Φ406.46.4、Φ4577.1、Φ5087.9。在這里采用費(fèi)用現(xiàn)值來(lái)確定最經(jīng)濟(jì)管徑。 三種管徑的經(jīng)營(yíng)成本計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-15、2-16、2-17，費(fèi)用現(xiàn)值計(jì)算結(jié)果見(jiàn)2-18，2-19，2-20 Φ406.46.4的費(fèi)用現(xiàn)值為95048.32萬(wàn)元。 Φ4577.1的費(fèi)用現(xiàn)值為92318.52萬(wàn)元。 Φ5087.9的費(fèi)用現(xiàn)值為117601.28萬(wàn)元。 顯然Φ4577.1的費(fèi)用現(xiàn)值最小，所以采用Φ4577.1的管道進(jìn)行施工和投產(chǎn)運(yùn)行更為經(jīng)濟(jì)。  表2-15 Φ406.46.4 年份 燃料費(fèi)用 電力費(fèi)用 工