煙景輸油管道初步設(shè)計

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1、煙景輸油管道初步設(shè)計 摘要煙景管線工程全長 440km，年設(shè)計最大輸量為 500 萬噸，最小輸量為350 萬噸。管線沿程地形較為起伏，最大高差為 32m，經(jīng)校核全線無翻越點；在較大輸量時可熱力越站，較小輸量時可壓力越站。輸油管采用瀝青加強級外保護的防腐措施。全線共設(shè)熱泵站 12 座，管線埋地鋪設(shè)。管材采用406.47.9，L245 的直弧電阻焊鋼管；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。管線上設(shè)有壓力保護系統(tǒng)，出站處設(shè)有泄壓裝置，防止水擊等現(xiàn)象，壓力過大造成的危害。首站流程包括收油、存儲、正輸、清管、站內(nèi)循環(huán)、來油計

2、量及反輸?shù)裙δ埽恢虚g站流程包括正輸、反輸、越站、收發(fā)清管球等功能。采用SCADA 檢測系統(tǒng)，集中檢測、管理，提高操作的安全性和效率。由計算分析證明該管線的運行可收到良好的效益并有一定的抗風險能力。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: 管型；輸量；熱泵站；工藝流程中國石油大學（華東）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）ABSTRACTThe whole length of the pipeline is 440 kilometer and the terrain is plan.The maximum of transport capacity is 500 million ton per year and minimum of t

3、hroughout is 350 million ton per year.The choice of main equipment and determination of station site are based on the condition of every throughout. After the technical evaluation , one type of steel pipeline called L245 is select. The optimum diameter is 404.6 millimeter and the wall thicket is 7.9

4、 millimeter. In order to reduce the loss of heat, the pipeline is buried under the ground. The pipeline is coated with 7-millimeter thick anti-corrosion asphalt layer and impressed current catholic protection to protect the pipe from corrosion.The process of transportation is pump-to-pump tight line

5、 operation. Crude oil is heated at first and the pump in each station. There are three 220D-6510pumps are equipped as the transporting pump. The process of flows in the station includes: collecting crude oil; forward transportation; reverse pumping over station and circulation in the station.Along t

6、he main line, oil transportation included head station, intermediate heating and pumping station, and terminal station.Through the benefit analysis and feasibility study of operation, the project has a good economic benefit and the design is feasible. Keywords：pipeline corrosion；pump-to-pump station

7、；analysis- 1 -目錄前言1第 1 章 工藝計算說明書21.1 設(shè)計準則21.1.1 設(shè)計依據(jù)21.1.2 設(shè)計原則21.2 設(shè)計原始數(shù)據(jù)21.2.1 設(shè)計輸量21.2.2 環(huán)境參數(shù)31.2.3 原油物性31.2.4 粘溫關(guān)系31.2.5 沿程里程、高程31.3 運行參數(shù)的選取41.3.1 進出站油溫選取41.3.2 其它參數(shù)選取51.4 基礎(chǔ)計算及經(jīng)濟管徑選取51.4.1 最優(yōu)管徑的選取51.4.2 粘溫方程61.4.3 總傳熱系數(shù) K61.5 熱力計算61.5.1 熱力計算說明71.5.2 流態(tài)判斷71.5.3 加熱站數(shù)確定81.6 水力計算9中國石油大學（華東）本科畢業(yè)設(shè)計（論

8、文）- 2 -1.6.1 確定出站油溫91.6.2 沿程摩阻確定91.6.3 翻越點判斷101.6.4 泵的選型及泵站數(shù)的確定101.7 站址確定及熱力、水力校核101.7.1 站址確定101.7.2 熱力、水力校核111.8 反輸計算131.8.1 反輸量的確定131.8.2 反輸泵的選取131.8.3 反輸?shù)倪M出站壓力校核131.9 主要設(shè)備的選擇141.9.1 輸油泵的選擇141.9.2 加熱爐的選擇151.9.3 首末站罐容的選擇161.9.4 閥門選取161.9.5 管材選?。?71.10 站內(nèi)工藝流程的設(shè)計171.10.1 輸油站工藝流程：171.10.2 工藝流程簡介：17第 2

9、 章 工藝設(shè)計計算書192.1 基礎(chǔ)計算192.1.1 溫度計算192.1.2 密度計算192.1.3 流量換算19中國石油大學（華東）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）- 3 -2.1.4 經(jīng)濟管徑計算192.1.5 管材選取202.1.6 粘溫方程202.1.7 流態(tài)判斷212.1.8 總傳熱系數(shù) K222.2 最小輸量下的工況計算232.2.1 熱力計算232.2.2 水力計算242.3 最大輸量下的工況計算262.3.1 熱力計算262.3.2 水力計算272.4 站址確定及熱力、水力校核282.4.1 站址確定282.4.2 熱力、水力校核302.5 反輸計算332.5.1 反輸量確定332.5.

10、2 翻越點判斷332.5.3 開泵方案342.5.4 壓力校核342.6 設(shè)備選型352.6.1 加熱爐的選擇352.6.2 輸油主泵的選擇352.6.3 給油泵選擇352.6.4 反輸泵的選擇362.6.5 儲油罐的選擇362.6.6 原動機的選擇36中國石油大學（華東）本科畢業(yè)設(shè)計（論文）- 4 -2.6.7 閥門372.7 開爐開泵方案372.7.1 最大輸量下：372.7.2 最小輸量下：38結(jié)論39致謝40參考文獻41前言- 1 -前言長輸管道設(shè)計是對油氣儲運專業(yè)本科畢業(yè)生綜合素質(zhì)和能力的一次重要培養(yǎng)與鍛煉，也是對其專業(yè)知識學習的一次綜合考驗。此設(shè)計管材采用406.47.9，L245

11、 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)計主要內(nèi)容包括：確定經(jīng)濟管徑、站址確定、調(diào)整及工況校核、設(shè)備選型、反輸計算、站內(nèi)工藝流程設(shè)計和開爐開泵方案；繪制首站及中間熱泵站的工藝流程圖、首站的平面布置圖、泵房安裝圖、管道的縱斷面圖。此外還進行了一定量的外文翻譯。在本次設(shè)計中，自己學到了許多平常課堂無法學到的東西，使自己不但系統(tǒng)地整理了以前的所學的知識，而且對管輸設(shè)計有了更深刻的理解和掌握，為以后的工作打下夯實的基礎(chǔ)。由于自己水平有限，難免存在疏漏和錯誤之處，希望老師和同學們多批評、指正。第 1 章 工藝說明書-

12、2 -第 1 章 工藝計算說明書1.1 設(shè)計準則1.1.1 設(shè)計依據(jù) 煙景輸油管道初步設(shè)計任務(wù)書 中國石油大學儲運教研室 輸油管道工程設(shè)計規(guī)范 GB 502532003 石油庫設(shè)計規(guī)范 GBJ 74 工程管道安裝手冊 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1.1.2 設(shè)計原則 （1）設(shè)計中貫徹國家有關(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、經(jīng)濟合理、安全使用、確保質(zhì)量；（2）保護環(huán)境，降低能耗，節(jié)約土地；處理好與鐵路、公路、空運、水路間的相互關(guān)系，在滿足管線設(shè)計要求的前提下，充分利用管線的承壓能力以減少不必要的損耗；（3）積極采用先進技術(shù)、合理吸取國內(nèi)外新的

13、科技成果。管線線路選擇應根據(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，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。 1.2 設(shè)計原始數(shù)據(jù)1.2.1 設(shè)計輸量第 1 章 工藝說明書- 3 -最大輸量為 500 萬噸/年；生產(chǎn)期生產(chǎn)負荷（各年輸量與最大輸量的比率）見下表 1-1。表 1-1 生產(chǎn)期生產(chǎn)負荷表年12345678910111213生產(chǎn)負荷（%）

14、70809010010010010010010010010090801.2.2 環(huán)境參數(shù)年最低月平均溫度 1； 管道中心埋深 1.5m；土壤導熱系數(shù) 1.4w/(m)； 瀝青防腐層導熱系數(shù) 0.15w/（m）；1.2.3 原油物性20的密度 885kg/m ；3初餾點 85；反常點 32；凝固點 28；比熱 2.1kJ/(kg)；燃油熱值 4.1810 kJ/kg。41.2.4 粘溫關(guān)系 見表 1-2表 1-2 油品溫度與粘度數(shù)據(jù)溫度（）3235404550556065粘度（cp）6053.444.136.43026.423.3211.2.5 沿程里程、高程 數(shù)據(jù)見表 1-3第 1 章 工藝說

15、明書- 4 -表 1-3 管道縱斷面數(shù)據(jù)高程（km）0256194122155183212里程（km）1850303515382622高程（km）243268303336367394415440里程（km）28304448503525181.3 運行參數(shù)的選取1.3.1 進出站油溫選取（1）出站油溫RT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)計采取先爐后泵的方式，則加熱溫度不應高于初餾點，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，考慮到管道的熱變形等因素，加熱溫度也不宜太高。綜上考慮，借鑒經(jīng)驗數(shù)據(jù)，初步確定出

16、站溫度=65。RT（2）進站油溫ZT加熱站進站油溫的確定主要取決于經(jīng)濟比較。本設(shè)計中輸送的油品含蠟量和膠質(zhì)含量均較高，且于凝點較高的含蠟原油，由于在凝點附近粘溫曲線很陡，故其經(jīng)濟進站溫度常略高于凝固點。由于含蠟原油的粘溫特性及凝點都會隨熱處理條件不同而不同，故應在熱處理實驗的基礎(chǔ)上,考慮最優(yōu)熱處理條件及經(jīng)濟比較來選擇進出站溫度。綜合考慮，借鑒經(jīng)驗數(shù)據(jù)，初步設(shè)計進站溫度=33。ZT（3）平均溫度pjT有上面得到進出站油溫計算平均溫度可采用下式：第 1 章 工藝說明書- 5 - (1-1)ZRpjTTT3231式中 平均油溫，；pjT、加熱站的出站、進站溫度，。RTZT1.3.2 其它參數(shù)選?。?

17、）熱站、泵站間壓頭損失 15m； （2）熱泵站內(nèi)壓頭損失 30m； （3）進站壓力范圍一般為 2080m； （4）年輸送天數(shù)為 350 天； （5）首站進站壓力 50m。1.4 基礎(chǔ)計算及經(jīng)濟管徑選取1.4.1 最優(yōu)管徑的選取在規(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)費用，降低了輸油的動力消耗，但同時也增加了管路的建設(shè)費用。根據(jù)目前國內(nèi)加熱輸油管道的實際經(jīng)驗，熱油管道的經(jīng)濟流速在 1.02.0m/s 范圍內(nèi)。經(jīng)過計算，查 API 標準鋼管規(guī)格確定標準管徑及壁厚，最終選定為外管徑 406.4，壁厚 7.9mm。（1）密度計算 （1-2020tt2）式中 溫度

18、為 及時的油品密度，kg/m ；tt203原油在 20時的密度，20=885/m320 溫度糾正系數(shù)，kg/( )，。3m20001315. 0825. 1（2）初選經(jīng)濟管徑 (1-3)vQdx4（3）反算經(jīng)濟管徑第 1 章 工藝說明書- 6 - （1-v24dQ4）式中 流速，m/s管道內(nèi)直徑，md1.4.2 粘溫方程根據(jù)粘度和溫度的原始參數(shù)，用最小二乘法回歸得到：=2.21136-0.0141136T （1-5）1.4.3 總傳熱系數(shù) K管道傳熱由：（1）油流至管內(nèi)壁的熱傳導；（2）管壁、瀝青防腐層的熱傳導；（3）管外壁周圍土壤的傳熱。=+ （1-KD1111Di21iiDD)1( wD2

19、16）2= （1- 1)D2h(D2h22wtwtwtD7）當（wtDh） 2 時： 2= （1-wtD4h2wtD8）式中 Di，Di+1鋼管、瀝青防腐層的內(nèi)徑和外徑，m； i導熱系數(shù)，w/（m） ； Dw管道最外圍的直徑，m； 1油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，w/（m2） ；第 1 章 工藝說明書- 7 - 2管壁至土壤放熱系數(shù)，w/（m2） ； t土壤導熱系數(shù)，w/（m） ； ht管中心埋深，1.5m。1.5 熱力計算對于高含蠟及易凝易粘油品的管道輸送，如果直接在環(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，導致了管道壓降大，動力費用高，運行不經(jīng)濟，且在冬季極易凝管，發(fā)生事故，所以

20、為了安全輸送，在油品進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，從而達到降凝目的。本設(shè)計采用加熱的辦法，提高油品溫度以降低其粘度，減少摩阻損失，降低管輸壓力，使輸油總能耗小雨不加熱輸送，并使管內(nèi)最低油溫維持在凝點以上，保證安全輸送。熱油管道不同于等溫輸送的特點在于在輸送過程中存在摩阻損失和散熱損失兩種能量損失，因此我們必須從兩方面給油流供應能量，由加熱站供應熱能，由泵站供應壓力能。此外這兩種損失相互影響，摩阻損失的大小決定于油品的粘度，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低，通常管子的散熱損失往往占能量損失的主導地位。當熱油沿管路流動時，

21、溫度不斷降低，粘度不斷增大，水力坡降也不斷變化。計算熱油管道的摩阻時，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)計管路時，必須先進行熱力計算，然后進行水力計算。此外，熱油管的摩阻損失應按一個加熱站間距來計算，全線摩阻為各站間摩阻之和。1.5.1 熱力計算說明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和管外壁至周圍土壤的傳熱，由于本設(shè)計中所輸介質(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，故第 1 章 工藝說明書- 8 -管壁到油流的散熱可以忽略不記。而總傳熱系數(shù)主要取決于管外壁至土壤的放熱系數(shù)21值在紊流狀態(tài)下對傳熱系數(shù)k值的影響可

22、忽略。由于本設(shè)計中所輸介質(zhì)為高粘原油，故而在熱力計算中考慮了摩擦生熱對溫升的影響。計算中周圍介質(zhì)的溫度0T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33zT，出站溫度取為65RT。然后由蘇霍夫公式計算站間距RL，從而進一步求得加熱站數(shù)N。1.5.2 流態(tài)判斷 Re = （1-dvQ49） 臨界雷諾數(shù) Re1 = （1-787 .5910） = e=0.1 (1-11)de2 式中 d內(nèi)徑，m； e管內(nèi)壁絕對粗糙度，m。經(jīng)計算 3000ReminRemaxRe1，所以各流量下流態(tài)均處于水力光滑區(qū)。1.5.3 加熱站數(shù)確定由最小輸量進行熱

23、力計算確定加熱站數(shù)。加熱站間距 LR的確定：LR= 加熱站數(shù) NR= （1-a1bTTbTTZR00Rll12）i= （1-mmmdQ5213）第 1 章 工藝說明書- 9 -式中 = b= （1-aGCDKCaGi14） T0管道埋深處年最低月平均地溫，取 1； G原油的質(zhì)量流量，/s； C油品比熱 kJ/(kg)，取 2.1 kJ/(kg)； i水力坡降； ,m由流態(tài)確定，因為處于水力光滑區(qū)，m=0.25,=0.0246； Q體積流量，m3/s。由式（1-13） （1-14） 005148. 03906. 0)10275.45(13313. 00246. 075. 425. 0675. 1

24、i53min10218. 1101 . 274.1154204. 014. 32432. 2CGDkawb972. 14204. 02432. 28 . 9005148. 074.115minwDKigG則得站間距km56.59972. 1133972. 1165ln10218. 116RL加熱站數(shù)39. 756.59440RLLN化整取，即初定八個加熱站。所以加熱站間距 55km 8NRl84401.6 水力計算當管路的流態(tài)在紊流光滑區(qū)時，摩阻僅與粘度的 0.25 次方成正比，可按平均溫度下的油流粘度，用等溫輸送的方法計算加熱站間摩阻；先根據(jù)流量和管徑判斷流態(tài)。在大于 35時一直處于紊流水力

25、光滑區(qū)，由平均溫度求出平均粘度，再由列賓宗公式計算站間摩阻；最大輸量下求泵站數(shù)，首先反算出站油溫，經(jīng)過計算，確定出站油溫為 62.87。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)。為了便于第 1 章 工藝說明書- 10 -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。1.6.1 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： TR=T0+b+(TZ-T0-b)eal （1-15） i= （1-mmmdQ5216）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。1.6.2 沿程摩阻確定

26、H =1.01iL+Z （1-17）式中 Z起終點高差，m，。QZZZZ1.6.3 翻越點判斷根據(jù)管道縱斷面圖找到可能存在翻越點的點。由公式：QZffQZZZiLHZZiLH111比較 H 與的大小，1fH若則全程不存在翻越點；反之則存在。HHf11.6.4 泵的選型及泵站數(shù)的確定因為流量較小，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，所以選用并聯(lián)方式泵。選型并根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中的已知條件：選 200D-65 10 泵。泵的特性方程：H=795-0.006415Q1.75 （1-18）第 1 章 工藝說明書- 11 -額定流量 280m /h， 。3%1 .74計算管道全

27、線摩阻確定站內(nèi)泵的個數(shù)：H=1.01iL+Z 式中 Z起終點高差，m。確定泵站數(shù) Np= （1-19）mhHH總 經(jīng)計算，需要設(shè) 7 個泵站1.7 站址確定及熱力、水力校核1.7.1 站址確定根據(jù)地形的實際情況，本著熱泵站合一的原則，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，應滿足： （1）進站油溫為 33； （2）根據(jù)進站油溫反算出的出站油溫應低于管道允許的最高出站油溫； （3）

28、進站壓力應滿足泵的吸入性能； （4）出站壓力不超過管線承壓能力。 所以確定設(shè) 8 個熱泵站且平均布置無須進行調(diào)整站址如下表 1-4：表 1-4 布站情況表站號站類型里程（km）高程(m)1熱泵站0182熱泵站5533第 1 章 工藝說明書- 12 -3熱泵站110234熱泵站165335熱泵站220246熱泵站275327熱泵站330468熱泵站385401.7.2 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。各站進站壓力均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

29、站溫度，校核合格。（1）進出站溫度校核為了滿足工藝和熱力要求，對以其輸量校核時，應固定進站油溫為，根據(jù)初算時的值和值反算得出站溫度，此時的值和33ZTbaRTa值都是估算值，需進一步校準，由于對值影響較大的是油品粘度，因bb而根據(jù)之前所得數(shù)據(jù)計算出平均溫度下的油品粘度，進而得到水力坡降 ，i并由水力坡降 計算出值和值，再取進站溫度為 34，根據(jù)所得的和ibaa重復以上步驟，得到準確的出站溫度，校核其是否低于最高出站溫度b60。經(jīng)過以上校核，又因是平均布站，故各站進出站壓力一樣。(2)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

30、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)，經(jīng)計算各站進站壓力均滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過最大承壓，校核合格。第 1 章 工藝說明書- 13 -表 1-5 最大輸量下各站進出站壓力首站2#3#4#5#6#7#8#末站進Pm5025.19525.3976.5575.7557.94534.1430.33542.53出Pm617.72592.915664.05644.275643.47625.665601.86598.055表 1-6 最小輸量下各站進出站壓力首站2#3#4#5#6#7#8#末站進Pm5075.7835.4143.8432.47出Pm681.356

31、36.98666.41605.4(3)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，由縱斷面圖可知動水壓力也滿足輸送要求。(4)壓力越站校核為了節(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。(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，可以進行的熱力越站。1.8

32、反輸計算在下列情況下需要進行反輸計算：（1）輸量低于最小設(shè)計輸量時，需正反輸以滿足輸送要求；（2）管線投產(chǎn)時，需設(shè)正反輸以預熱管線；（3）管線停輸時，需反輸防止凝管。1.8.1 反輸量的確定第 1 章 工藝說明書- 14 -為了防止浪費，反輸量應該越小越好，但相應地增加了加熱爐的熱負荷，在設(shè)計中，根據(jù)實際情況的最小輸量為反輸輸量。 (1-20)0min0maxminTTTTclDlKGzRnR由式(1-20)知：kg/s7 .118133187.62ln1 . 210554064. 014. 32432. 23mG70%=115.74kg/smaxGminG所以： G=115.74kg/s m

33、in Q=0.13313m=479.28/hmins/33m1.8.2 反輸泵的選取反輸泵可充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，經(jīng)校核滿足熱力、水力及壓力越站要求；末站反輸泵不宜過大，經(jīng)計算知可選用并聯(lián)泵,泵參數(shù)的選取見后計算書。1.8.3 反輸?shù)倪M出站壓力校核如下表 1-7：表 1-7 反輸量時各站進出站壓力末站8765432首站m進P5076.0970.753.340m出P704.66658.3653636經(jīng)計算各站進站壓力均滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過最大承壓，校核合格。1.9 主要設(shè)備的選擇1.9.1 輸油泵的選擇首站而言，輸油管道用泵根據(jù)用途可分為給油泵和輸油主泵，而中間第 1 章 工藝說

34、明書- 15 -站一般不設(shè)給油泵，一般情況下，給油泵選用大流量，低揚程，泵吸入口揚程要求低的平行泵，其揚程一般為幾十米，并采用并聯(lián)運作，用以輸油主泵的正常吸入，由于本次設(shè)計的輸量較大，給油泵除要提供輸油主泵所需的吸入壓力外，還需要提供克服站內(nèi)摩阻所需要的壓頭，因而應綜合考慮后選泵?？晒┻x擇的輸油泵類型有離心泵和往復泵；原動機主要有電動機，其次是柴油機、燃氣輪機。選泵原則：1）滿足工藝要求，排量、壓力、功率及所能輸?shù)囊后w要與輸油任務(wù)相適應。一般情況下，每座泵站可選用 34 臺泵，其中一臺備用；2）便于維修和管理，盡量選取同系列泵；3）滿足防爆、防腐或露天安裝使用地要求；4）為保證工作穩(wěn)定，持續(xù)性

35、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；5）效率高、價格低，能充分利用現(xiàn)有資源。給油泵選泵原則：大排量、低揚程、高效率；另設(shè)泵房，也可作倒罐，站內(nèi)循環(huán)，輔助增壓之用。故所選輸油主泵為：SJA68P18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：200D-6510 H=795-0.006415Q 75. 1額定流量 280m /h，3%1 .74選泵方案見后計算書。反輸泵：管道在以下兩種情況下需要反輸：第 1 章 工藝說明書- 16 -1）輸量不足，需要正反輸交替來活動管

36、道以防止凝管；2）出現(xiàn)事故工況時進行反輸，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。經(jīng)計算滿足要求。1.9.2 加熱爐的選擇為管輸介質(zhì)提供熱量提高油溫的設(shè)備有兩種：加熱爐和換熱器，按照其加熱方式可以分為直接加熱和間接加熱式，而間接加熱式使用于自動化程度較高的熱站，在本設(shè)計中考慮實際情況后，選擇直接加熱方式，即選用圓筒形加熱爐。選爐原則： 1）應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； 3）每個加熱站不得小于 2 臺加熱爐，加熱爐型號差異不宜過多。加熱站的熱負荷由下面的公式計算： Q=Gc(TR-TZ) （1-21）式中 Q加熱站的熱負荷，kW；

37、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。1.9.3 首末站罐容的選擇 首、末站的油罐分別用來調(diào)節(jié)來油、收油（轉(zhuǎn)運）單位與管道的輸量不平衡，罐容較大。由實際輸量的要求，首、末站各設(shè) 20000m 的油罐 33座。第 1 章 工藝說明書- 17 -容積由下式確定： V=K (1-20)350G 式中 V輸油首站、輸入站、分輸站、末站原油儲罐總?cè)萘浚╩ ） ；3 G輸油首站、輸入站、分輸站、末站原油年總運轉(zhuǎn)量（m ） ；3 k原油儲備天數(shù)， （

38、d）,首站 3d，末站 4d； 儲油溫度下的原油密度（t/m ） ；3 油罐裝量系數(shù)，宜取 0.9。 又根據(jù)規(guī)范要求，輸油站原油儲罐應采用金屬罐，并且如果單罐容積大于或等于 5000 立方米，宜于選用浮頂罐，反之用拱頂罐。 所以，首末站均選用 3 個 20000 立方米的浮頂罐。1.9.4 閥門選取 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閘閥；（2） 泵入口用手動閘閥；（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。閥門選用

39、規(guī)格：（1） 閥門的公稱直徑應與管線的公稱直徑相同；（2） 閥門的公稱壓力應大于閥門安裝處的壓力。1.9.5 管材選取：第 1 章 工藝說明書- 18 -輸油管道所采用的鋼管材質(zhì)應根據(jù)使用壓力、溫度、原油物性等因素確定，經(jīng)技術(shù)比較后確定，應具有良好的韌性和可焊性。本設(shè)計采用 L245鋼。1.10 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（包括泵機組、加熱爐和油灌）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)劃工藝流程的原則：（1）滿足輸送工藝及各生產(chǎn)環(huán)節(jié)；（2）便于事故處

40、理和維修；（3）采用先進工藝及設(shè)備，提高輸油水平；（4）在滿足上述條件下，流程盡量簡單，充分發(fā)揮設(shè)備性能，節(jié)約投資，減少經(jīng)營費用。1.10.1 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。1.10.2 工藝流程簡介： （1）來油計量 來油計量閥組第 1 章 工藝說明書- 19 -（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

41、）壓力越站 來油閥組加熱爐下站（6）熱力越站來油閥組泵閥組下站（7）全越站來油閥組下站（8）收發(fā)清管球收球來油收球筒閥組爐閥組下站發(fā)球來油閥組爐泵閥組發(fā)球筒下站各工藝流程的具體設(shè)計見各工藝流程圖。第 2 章 工藝計算書- 19 -第 2 章 工藝設(shè)計計算書2.1 基礎(chǔ)計算2.1.1 溫度計算根據(jù)凝點和輸送要求，及管線的實際情況和經(jīng)驗等因素，設(shè)定進出站油溫分別如下： TZ=33 TR=65由式（1-1） =4533326531pjT2.1.2 密度計算根據(jù) 20時的油品密度式換算成溫度下的密度由式（1-2） kg/(m )661225. 0885001315. 0825. 13 =-（1.825

42、-0.001315）(T-20)pj)20(20pjT2020pj885-（1.825-0.001315885） （43.67-20）=869.35kg/m32.1.3 流量換算體積流量 （2-GQ 1）由式（2-1） =165.34/s360024350105007maxG=70%=115.74/sminGmaxGQmax=G/=165.34/869.35=0.19019m /s=684.68m /h33Qmin=G/=115.74/869.35=0.13313m /s=479.28m /h332.1.4 經(jīng)濟管徑計算（1）初算經(jīng)濟管徑含蠟原油經(jīng)濟流速在 1.0m/s2.0m/s 之間.第

43、2 章 工藝計算書- 20 -在 Qmax 下：v=1.0m/s 時，d=0.4922m1.03.140.190194v=2.0m/s 時，d=0.3481m2.03.140.190194在 Qmin 下：v=1.0m/s 時，d=0.4118m1.03.140.133134v=2.0m/s 時，d=0.2912m2.03.140.133134綜上所述，根據(jù) API 標準鋼管規(guī)格初步選定管子，其規(guī)格為：內(nèi)徑mm；壁厚7.9mm；外徑mm。6 .390d4 .406D（2）反算經(jīng)濟流速由式（31）可得24dQvsmdQv/59. 13906. 019019. 04422max1smdQv/11.

44、 13906. 013313. 04422min2,都在 1.0-2.0m/s 范圍內(nèi)，故確定經(jīng)濟管徑為mm1v2v9 . 74 .4062.1.5 管材選取計算最大承壓：由 = （2-2）KPD2 式中： K-計算系數(shù)，K0.72；-焊縫系數(shù)，1.0。得 P=6.86MPaDK24 .4069 . 72450 . 172. 022.1.6 粘溫方程第 2 章 工藝計算書- 21 -表 2-1 粘溫關(guān)系式計算表溫度（）3235404550556065粘度（cp）6053.444.136.43026.423.3212X10241225160020252500302536004225lgu1.77

45、821.72751.64441.56111.47711.42161.36741.3222運用最小二乘法得：由上表知： 382Xi2995.12Yi4204.573)(XiYi根據(jù)公式 lgu=A+BT 0141136.01922483824204.5738409.4698)()(222XinXiXiYinYiXiB21136.283820141136.02995.12nAXiBYi所以 lgu=2.21136-0.0141136T (2-3)2.1.7 流態(tài)判斷由粘溫公式(2-3)知：T=43.67時，pj則油品的動力粘度 u=39.36cp又因油品的運動粘度 275.45pjvsm /102

46、6根據(jù)相對粗糙度de2式中 絕對粗糙度，mm。e根據(jù)輸油管道工程設(shè)計規(guī)范 推薦值：e=0.10mm第 2 章 工藝計算書- 22 -0005. 06 .3901 . 0251052. 35 .59Re78 36minmin105899. 910275.453906. 014. 313313. 044RepjdQ 36maxmax10700.1310275.453906. 014. 319019. 044RepjdQ3000ReReReminmax在最大最小輸量下管道內(nèi)油品的流態(tài)均處于水力光滑區(qū)。 0246. 025. 0m2.1.8 總傳熱系數(shù) K(1)管外壁至大氣放熱系數(shù)確定：2= （1-2

47、1)2(2ln2DwhtDwhtDwt7）紊流時管內(nèi)放熱系數(shù) 對 K 影響很小，可忽略；土壤導熱系數(shù)：1=1.4 w/（m） ；管中心埋深：h =1.5m；瀝青防腐層一般 6mm9mm,由tt于此管材的導熱系數(shù)小，加以管壁較厚，熱阻相當大,所以取，其mm7導熱系數(shù)為 W/(m )。L15. 02由于大管徑，高輸量下的油流到管壁的溫降較小，故可以忽略及鋼壁導熱的影響，而只考慮瀝青防腐層及管外壁至土壤的放熱的影響。與土壤接觸的管外徑：m4204. 0 . 0007. 024064. 02LwDD；257. 34204. 05 . 1wtDh可按下式確定：2wtwtDhD4ln22第 2 章 工藝計

48、算書- 23 -式中 土壤的導熱系數(shù)，由于本設(shè)計中土壤為含水 15%的亞粘土；t W/(m )。4 . 1t2則 W/（m ）wtwtDhD4ln225055. 24204. 05 . 14ln4204. 04 . 122（2）總傳熱系數(shù) K 確定由于大直徑，高輸量下的油流溫降較小，故在本設(shè)計中采用不保溫輸送。對于無保溫層的大直徑管道，忽略其內(nèi)外徑差值，則其總傳熱系數(shù)為： K （2-4）21111iiK式中：油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，W/(m )；12第 層的厚度，m；ii第 層的導熱系數(shù)，W/(m )；ii2管外壁至土壤的放熱系數(shù)，W/(m )。22因為各種流量下的流態(tài)均處于水力光滑區(qū)，油流對

49、管壁的傳熱可以忽略 則1=0；鋼管壁導熱熱阻很小，也可忽略。a式（22）可化簡為 (2-5)211LLKW/（m ）2432. 25055. 2115. 0007. 01K22.2 最小輸量下的工況計算2.2.1 熱力計算（1）考慮油流摩擦而引起的溫升 b當油流在管道中流動時，與管壁不可避免的存在摩擦，而卻隨著粘度的增大，其摩擦也就越嚴重。由于摩擦生熱從而會使油溫有所上升，即會第 2 章 工藝計算書- 24 -引起溫升。b溫升 （1-14）wDKGigb其中水力坡降 （1-13）mmmdQi52水力光滑區(qū) 0246. 025. 0m根據(jù)式（1-13）(1-14)得005148. 03906.

50、0)10275.45(13313. 00246. 075. 425. 0675. 1i53min10218. 1101 . 274.1154204. 014. 32432. 2CGDkawb972. 14204. 02432. 28 . 9005148. 074.115minwDKigG（2）翻越點判斷根據(jù)管道縱斷面圖知：（367km,50m）可能存在翻越點mZZiLHmZZiLHQZffQZ316.1921185010367005148. 012.2265181810440005148. 033111HHf1最小輸量下不存在翻越點。（3）加熱站數(shù)確定由蘇霍夫溫降公式 （1-12）bTTbTT

51、aLZRR00ln1則得站間距km56.59972. 1133972. 1165ln10218. 116RL加熱站數(shù)39. 756.59440RLLN化整取，即初定八個加熱站。8N2.2.2 水力計算（1）時按平均布站反算出站溫度8N第 2 章 工藝計算書- 25 -km55844021RRLL設(shè) 33ZT972. 1b RaL0Z0RebTTbTT 65.61972. 1133972. 1135105510218. 1eTR則55.42333265.6131pjT6108. 155.420141136. 021136. 2lgcp8156.40pjkg/m089.8702055.42885)

52、0.001315-1.825(885pj3smQpj/13313. 0089.87074.1153m /s631091.46089.870108156.40pj2005187. 03906. 0)1091.46(13313. 00246. 075. 425. 0675. 1i510218. 1a987. 14204. 02432. 2005187. 08 . 974.115bkm023.55987. 1133987. 1155.42ln10218. 11ln1500bTTbTTaLZRR 取整99. 7023.55440RRLLN8RNkm558440RL 65.6163.61987. 113

53、987. 1135105510218. 1eTR取 65.61RT同理55.42333265.6131pjT 3/089.870mkgpjhmsmQ/872.478/13302. 0089.87074.11533min(2)泵站數(shù)確定第 2 章 工藝計算書- 26 -由以上判斷在最小輸量下可選擇 200D-65 10 泵，兩臺并聯(lián)，一臺備用。其特性方程是： 75. 1006415. 0795QH%1 .74 mh51.701)2872.478(006415. 0795全線摩阻：m103.2305181810440005148. 001. 101. 13QZZZiLH最小輸量下的泵站數(shù) 取整 N

54、=436. 351.7013 . 1 .2305mhhHN故在最小輸量下應設(shè)四個泵站。2.3 最大輸量下的工況計算2.3.1 熱力計算（1）確定 i，a，b 值：由公式（1-13） 、 （1-14）同理得：009611. 03906. 0)10275.45(19019. 0 . 00246. 075. 425. 0675. 1maxi63max10528. 8101 . 234.1654204. 014. 32432. 2CGDkaw259. 54204. 02432. 28 . 9009611. 034.165maxwDKigGb（2）翻越點判斷：根據(jù)管道縱斷面圖知：（367km,50m）可

55、能存在翻越點mZZiLHmZZiLHQZffQZ237.3559185010367009611. 084.4228181810440009611. 033111HHf1在最大輸量下也不存在翻越點。（3）加熱站數(shù)確定由蘇霍夫溫降公式 bTTbTTaLZRR00ln1第 2 章 工藝計算書- 27 -則得站間距km28.92259. 5133259. 5165ln10528. 815RL加熱站數(shù)77. 428.92440RLLN整取，即初定五個加熱站。5N2.3.2 水力計算（1）5N時按平均布站反算出站溫度km88544021RRLL已知： a=8.528 33ZT610259. 5b RaLZ

56、RebTTbTT00 90.62259. 5133259. 5136108810528. 8eTR則97.42333290.6231pjT604899. 197.420141136. 021136. 2lgcp262.40kg/m81.8692097.42885)0.001315-1.825(885pj3hmsmGQpj/324.684/19009. 081.86934.16533maxmaxsmpj/1029.4681.86910262.40263009648. 03906. 0)1029.46(19009. 00246. 075. 425. 0675. 1i610528. 8a279. 5

57、4204. 02432. 2009658. 08 . 934.165maxwDkgiGbkm05.88279. 5133279. 5190.62ln10528. 81ln1600bTTbTTaLZRR 取整997. 405.88440RRLLN5RNkm885440RL第 2 章 工藝計算書- 28 - 90.6287.62279. 513279. 5136108810528. 8eTR故取 87.62RT同理96.42333287.6231pjT 3/82.869mkgpjhmsmQ/324.684/19009. 082.86934.16533maxsmpj/10303.4626009656

58、. 03906. 0)1029.46(19009. 00246. 075. 425. 0675. 1i(2)泵站數(shù)確定由以上判斷在最大輸量下可選擇 200D-65 10 泵，三臺并聯(lián)，一臺備用。其特性方程是： 75. 1006415. 0795QH%1 .74mh11.709)3324.684(006415. 0795全線摩阻：126.4291181810440009656. 001. 101. 13QZZZiLH最小輸量下的泵站數(shù)m18. 611.709126.4291mhhHN 取整 N=7在最大輸量下應設(shè)七個泵站。綜上所述： 表 2-2 布站方式熱站數(shù)泵站數(shù)最小輸量84最大輸量572.4

59、 站址確定及熱力、水力校核2.4.1 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：最大輸量下設(shè)八個熱泵站，最小輸量下四個熱泵站四個熱站。根據(jù)水利坡降系第 2 章 工藝計算書- 29 -數(shù)畫出管道縱斷面圖，由管道縱斷面圖進行布站，可將八個熱泵站平均布站，無需進行調(diào)整，站址為：（0km,18m） ；（55km,33m） ；（110km,23m） ；（165km,33m） ；（220km,24m） ；（275km,32m） ；（330km,46m） ；（385km,40m） 。（1）最大輸量下：取 KM33ZT558LLR令 b=0 RaLZRebTTbTT0015.520133

60、0136105510528. 8e）（）（同理得：383.39pjTcp24.45pjkg/m18.87220383.39885)0.001315-1.825(885pj3smQ/1896. 018.87234.1653maxm /s631087.5118.8721024.45pj2009889. 03906. 0)1087.51(1896. 00246. 075. 425. 0675. 1i610528. 8a411. 54204. 02432. 2009889. 08 . 934.165b kmeebTTbTTRaLZR912.48411. 5133411. 5136105510528.

61、800）（）（同理得：304.38pjTcp85.46pjkg/m90.87220304.38885)0.001315-1.825(885pj3smQ/1894. 090.87234.1653maxm /s631067.5390.8721085.46pj2第 2 章 工藝計算書- 30 -009955. 03906. 0)1067.53(1894. 00246. 075. 425. 0675. 1i（2）最小輸量下：取 km33ZT558LLR令 b=0 則 RaLZRebTTbTT00 5 .6301330135105510218. 1e）（）（同理得：187.43pjTcp99.39pjk

62、g/m67.869187.43885)0.001315-1.825(885pj3smQ/13308. 067.86974.1153minm /s631098.4567.8691099.39pj2005165. 03906. 0)1098.45(13308. 00246. 075. 425. 0675. 1i510218. 1a978. 14204. 02432. 2005165. 08 . 974.115b kmeebTTbTTRaLZR64.61978. 1133978. 1135105510218. 100）（）（同理得：547.42pjTP s31082.40pjakg/m09.8702

63、0547.42885)0.001315-1.825(885pj3smQ/13302. 009.87074.1153minm /s631091.4609.8701082.40pj2005187. 03906. 0)1091.46(13302. 00246. 075. 425. 0675. 1i2.4.2 熱力、水力校核（1）熱力校核第 2 章 工藝計算書- 31 -已知： hmhmQ/68.684/19019. 033max34.165maxG L=55km 610528. 8a設(shè) ： 初取 b=5.41133ZT RaLZRebTTbTT0091.48411. 5133411. 5136105

64、510528. 8e）（）（同理得：304.38pjTi=0.009955447. 54204. 02432. 2009955. 08 . 934.165b RaLZRebTTbTT00km89.48447. 5133447. 5136105510528. 8e）（）（滿足熱力要求，b 值與假設(shè)相近，計算符合要求。同理在最小輸量下計算得：滿足熱力要求，b 值與假設(shè)相近，計算符合要（2）水力校核管道承壓： mMPagPH20.8058 . 935.86986. 6承壓最大輸量下八個熱泵站全開，只能對泵站進行拆級使用。設(shè)首站進站壓力 mHs501首2# mHmhZiLHmHHHmRsd195.25

65、525.59230)1833(1055009955. 072.6175072.56731剩泵八級泵2#3# mHmhZiLHmHHHmRsd39.25525.56730101055009955. 0915.592195.2572.56731剩泵八級泵3#4#第 2 章 工藝計算書- 32 - mHmhZiLHmHHHmRsd555.76525.58730101055009955. 008.66439.2569.63831剩泵九級泵4#5# mHmhZiLHmHHHmRsd75.75525.5683091055009955. 0275.644555.7672.56731剩泵八級泵5#6# 945

66、.57525.5853081055009955. 047.64375.7572.56731剩泵HmhZiLHmHHHmRsd八級泵6#7# mHmhZiLHmHHHmRsd14.3452.59130141055009955. 0665.625945.5772.56731剩泵八級泵7#8# mHmhZiLHmHHHmRsd335.30525.5713061055009955. 086.60114.3472.56731剩泵八級泵8#末站 53.42525.5530221055009955. 0055.598335.3072.56731剩泵HmhZiLHmHHHmRsd八級泵出站壓力經(jīng)校核滿足要求。最小輸量下開四個熱泵站四個熱站首3# 第 2 章 工藝計算書- 33 - mHHHmhZiLHmHHHdmRsd78.7557.60530510110005187. 035.6815035.63131剩泵九級泵3#5# mHmhZiLHmHHHmRsd41.3557.60130110110005187. 098.63678.752 .56131剩泵 八級泵5#7# mHmhZiLHmHHHmRsd