某熱油管道工藝設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) (2)

1、<p><b>　　《管道輸送工藝》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　學(xué) 院:石油與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí): 儲(chǔ)運(yùn)2009級(jí)2班 </p><p>　　學(xué)生姓名: 學(xué)號(hào): </p>

2、<p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）__________ </p><p>　　設(shè)計(jì)題目: 某熱油管道工藝設(shè)計(jì) </p><p>　　完成日期： 2012 年 12 月 30 日</p><p>　　指導(dǎo)教師評(píng)語：

3、 </p><p>　　成績（五級(jí)記分制）:______ _________ </p><p>　　指導(dǎo)教師（簽字）:________ ________ </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 總論1</b><

4、;/p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)及原則1</p><p>　　1.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)1</p><p>　　1.1.2 設(shè)計(jì)原則1</p><p>　　1.2 總體技術(shù)水平1</p><p><b>　　2 概況2</b></p><p>　　2.1 管道設(shè)計(jì)參數(shù)

5、2</p><p>　　2.2 原油物性2</p><p>　　2.3 其它參數(shù)2</p><p><b>　　2.4工程概況2</b></p><p><b>　　3工藝計(jì)算3</b></p><p>　　3.1 采用的輸送方式3</p><p

6、><b>　　3.2管道規(guī)格3</b></p><p>　　3.3加熱爐的類型及功率3</p><p>　　3.4 泵組及原動(dòng)機(jī)選型3</p><p>　　3.4.1 確定泵的型號(hào)3</p><p>　　3.4.2 原動(dòng)機(jī)的選型4</p><p><b>　　3.5站場布

7、置5</b></p><p>　　3.5.1熱站位置5</p><p>　　3.5.2泵站位置8</p><p>　　3.6校核動(dòng)靜壓力10</p><p>　　3.7 最小輸量10</p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)結(jié)果11</b></p><p&g

8、t;<b>　　參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　1 總論</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)及原則</p><p>　　1.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　?。?）國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范；</p><p>　?。?）相似管道的設(shè)

9、計(jì)經(jīng)驗(yàn)；</p><p><b>　　（3）設(shè)計(jì)任務(wù)書。</b></p><p>　　1.1.2 設(shè)計(jì)原則</p><p>　?。?）嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行國家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。</p><p>　?。?） 采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，建立新的管理體制，保證工程項(xiàng)目的高水平、高效益，確保管道安全可靠

10、，長期平穩(wěn)運(yùn)行。</p><p>　　（3）節(jié)約用地，不占或少占良田，合理布站，站線結(jié)合。站場的布置要與油區(qū)內(nèi)各區(qū)塊發(fā)展緊密結(jié)合。</p><p>　?。?） 在保證管線通信可靠的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低工程投資。提高自控水平，實(shí)現(xiàn)主要安全性保護(hù)設(shè)施遠(yuǎn)程操作。</p><p>　?。?）以經(jīng)濟(jì)效益為中心，充分合理利用資金，減少風(fēng)險(xiǎn)投資，力爭節(jié)約基建投資，

11、提高經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　1.2 總體技術(shù)水平</p><p>　　采用高壓長距離全密閉輸送工藝，整體工藝達(dá)到國內(nèi)較為先進(jìn)的工藝設(shè)計(jì)水平。</p><p><b>　　2 概況</b></p><p>　　2.1 管道設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　最大運(yùn)行壓力8.0MPa，末站剩余壓頭8

12、0m，局部摩阻為沿程摩阻的1.1%，進(jìn)站溫度控制在38℃，最高輸送溫度67℃，最低輸送溫度35℃。埋地深度1.8m。</p><p><b>　　2.2 原油物性</b></p><p>　　20℃相對(duì)密度0.868，50℃粘度，粘溫指數(shù)為0.038。</p><p><b>　　2.3 其它參數(shù)</b></p>

13、;<p>　　管道埋深處年平均地溫：</p><p>　　表2-1 管道經(jīng)過區(qū)域低溫</p><p><b>　　2.4工程概況</b></p><p>　　某油田計(jì)劃鋪設(shè)一條150公里、年輸量為180萬噸的熱油管道，管線經(jīng)過區(qū)域地勢起伏較大（里程和高程見表）。年輸送天數(shù)：350天</p><p><

14、b>　　表2-2 高程數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　3工藝計(jì)算</b></p><p>　　3.1 采用的輸送方式</p><p>　　原油管道輸送根據(jù)管道與泵的連接方式可分為開式輸送和密閉輸送。由于現(xiàn)代的管線均為密閉輸送方式，故本設(shè)計(jì)也使用密閉輸送。</p><p>　　密閉輸送也叫“從泵

15、到泵”輸送，這種輸油工藝中，中間輸油站不設(shè)供暖沖用的旁接油罐，上站來油全部直接進(jìn)泵。其特點(diǎn)是：整條管道構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的密閉的水力系統(tǒng)，可充分利用上站余壓，節(jié)省能量，還可以基本中間站的輕質(zhì)油蒸發(fā)損耗；但對(duì)自動(dòng)化程度和全線集中監(jiān)控要求較高；存在水擊問題，需要全線的水擊監(jiān)測與保護(hù)。</p><p><b>　　3.2管道規(guī)格</b></p><p>　　根據(jù)一期工程所算的結(jié)果

16、,可知管道材料為X70,工程直徑為DN505,內(nèi)徑d=465mm,壁厚為6.5mm。</p><p>　　3.3加熱爐的類型及功率</p><p>　　首站選用加熱爐，其他加熱站選用換熱器，其熱負(fù)荷為1095.6kJ/s，效率為80%。</p><p>　　3.4 泵組及原動(dòng)機(jī)選型</p><p>　　輸油泵和原動(dòng)機(jī)是泵站的核心設(shè)備，直接影響

17、到管道的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須做好選型、安裝和運(yùn)行維護(hù)工作。</p><p>　　3.4.1 確定泵的型號(hào)</p><p>　　流體機(jī)械是指流體具有的能量和機(jī)械功之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化的機(jī)械設(shè)備。流體機(jī)械氛圍兩大類：一種是利用流體的能量對(duì)機(jī)械做功，從而提供動(dòng)力。另一種是通過流體機(jī)械把原動(dòng)機(jī)的能量傳給流體，使流體的能量提高。</p><p>　　泵是將原動(dòng)機(jī)所做的功轉(zhuǎn)換為被輸送流

18、體壓力能和動(dòng)能的流體機(jī)械，其中輸送液體介質(zhì)并提高其能頭的機(jī)械成為泵。</p><p>　　選擇泵機(jī)組的主要原則有：滿足工藝要求；工作平穩(wěn)可靠，能長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行；易于操作與維護(hù)；效率高、價(jià)格合理，能充分利用現(xiàn)有能源；滿足防爆、防腐蝕或露天設(shè)置等使用及安裝的特殊要求。</p><p>　　計(jì)算流過泵站的流量：</p><p>　?。?.1）

19、 （3.2）</p><p><b>　　（3.3）</b></p><p><b>　　由相關(guān)數(shù)據(jù)可得出：</b></p><p>　　假設(shè)，則依照此標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行選型。在研究各項(xiàng)指標(biāo)后，該設(shè)計(jì)選用泵型為DSK450-550型輸油泵，該泵吸入口徑為240mm，輸送常溫水時(shí)的性能為額定揚(yáng)程550m液柱，額定流量450，

20、吸程3.5m，轉(zhuǎn)速為2980r/min。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)功率為1000千瓦，效率為73%。每個(gè)泵站選用7臺(tái)，其中一臺(tái)為備用，進(jìn)行并聯(lián)連接。</p><p>　　3.4.2 原動(dòng)機(jī)的選型</p><p>　　輸油泵的原動(dòng)機(jī)應(yīng)根據(jù)泵的性能參數(shù)、原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)、能源供應(yīng)情況、管道自控及調(diào)節(jié)方式等因素決定。</p><p>　　由相關(guān)資料可

21、知，電動(dòng)機(jī)在輸油管道上應(yīng)用最多。它比柴油機(jī)廉價(jià)、輕便、體積小，維護(hù)管理方便，工作平穩(wěn)，便于自動(dòng)控制，防爆安全性能好。泵站使用電動(dòng)機(jī)需要相應(yīng)的供配電系統(tǒng)支持。電源較遠(yuǎn)或電力供應(yīng)不足，要新建電廠來供電時(shí)，原動(dòng)機(jī)的選用需進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。</p><p>　　綜合以上因素，選擇防爆型電動(dòng)機(jī)作為該設(shè)計(jì)中使用的原動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)速為2980r/min，電動(dòng)機(jī)功率為1000千瓦，效率為73%。</p><p>

22、<b>　　3.5站場布置</b></p><p><b>　　3.5.1熱站位置</b></p><p>　　由于該設(shè)計(jì)中熱油管道的年輸量為180萬噸，所以：</p><p>　　原油和石油產(chǎn)品的比熱容通常在之間，近似計(jì)算時(shí)可取。即</p><p>　　管道采取保溫措施，保溫層選取用黃夾克，第一層

23、低合金鋼管，在新國標(biāo)GB/T 1591-1994中，16Mn對(duì)應(yīng)的是Q345，熱導(dǎo)系數(shù)為。第二層聚氨酯硬質(zhì)保溫層的熱導(dǎo)系數(shù)可取。保溫材料厚度為35mm。</p><p><b>　　首先確定傳熱系數(shù)：</b></p><p><b>　　（3.4）</b></p><p><b>　　總傳熱系數(shù)：</b&g

24、t;</p><p><b>　　（3.5）</b></p><p>　　其中 ——管內(nèi)徑，m；</p><p>　　——第i層的外徑，m；</p><p>　　——第i層的內(nèi)徑，m；</p><p>　　——最外層的管外徑，m；</p><p><b>　　—

25、—管徑，m。</b></p><p><b>　　最外層管徑，即</b></p><p>　　原油在管路中的流態(tài)按照雷諾數(shù)來劃分，進(jìn)而判斷該設(shè)計(jì)中熱油管道里的流動(dòng)狀態(tài)：</p><p><b>　　（3.6）</b></p><p><b>　?。?.7）</b>&

26、lt;/p><p>　　如果在加熱站間起終點(diǎn)溫度下的油流黏度相差不超過一倍，且管路流態(tài)是在紊流光滑區(qū)，則可按起終點(diǎn)平均溫度下的油流黏度來計(jì)算一個(gè)加熱站間摩阻。</p><p>　　先確定加熱間油流的平均溫度，用加權(quán)平均法：</p><p><b>　　(3.8)</b></p><p>　　式中 ——加熱站間的起點(diǎn)、終點(diǎn)溫度

27、，。</p><p><b>　　由相關(guān)數(shù)據(jù)可得：</b></p><p>　　則該平均溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度：</p><p><b>　　故有：</b></p><p>　　因?yàn)椋?，所以為紊流狀態(tài)。</p><p>　　在紊流狀態(tài)下，對(duì)總傳熱系數(shù)的影響很小，可以忽略。管最外層至

28、周圍介質(zhì)的放熱系數(shù)，可以近似由下式計(jì)算： </p><p><b>　　(3.9)</b></p><p>　　式中——土壤導(dǎo)熱系數(shù)，；</p><p>　　——管中心埋深，m；</p><p>　　——最外層的管外徑，m。</p><p><b>　　故</b></

29、p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得出：</p><p><b>　　從而：</b></p><p>　　在長距離的輸油管道中，所輸油品的溫度一般接近于埋深處的土壤溫度。確定設(shè)計(jì)條件下的年平均溫度。</p><p><b>　　從地溫資料可知：</b></p><p><b&g

30、t;　　由蘇霍夫公式可知：</b></p><p><b>　?。?.10）</b></p><p>　　進(jìn)站溫度控制在39℃，即</p><p><b>　　此時(shí)的質(zhì)量流量為：</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p&g

31、t;<b>　?。?.11）</b></p><p>　　假設(shè)出站溫度為70℃，則有</p><p>　　相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（3-10），算出此狀態(tài)下：</p><p>　　設(shè)熱油管全長為，則加熱站數(shù)，則：</p><p>　　取近似值，即化為較大整數(shù)，則系統(tǒng)的輸量將大于任務(wù)輸量將大于任務(wù)輸量Q。可采取措施以減少泵站提供的

32、壓力能或增加管路的摩阻損失。</p><p>　　表3-1 熱站布置圖</p><p>　　在以上基礎(chǔ)上可求出每個(gè)加熱站的熱負(fù)荷：</p><p><b>　?。?.12）</b></p><p>　　式中——加熱站進(jìn)出站原油溫度之</p><p>　　——加熱爐的效率，%；</p>

33、<p>　　——原油的比熱容，J/(kg.℃)；</p><p>　　——原油質(zhì)量流量，kg/s；</p><p>　　——加熱站的熱負(fù)荷，J/s。</p><p>　　故加熱站的熱負(fù)荷為：</p><p><b>　　3.5.2泵站位置</b></p><p><b>　　

34、泵站數(shù)為：</b></p><p><b>　　（3.13）</b></p><p><b>　　管道所需總壓頭為：</b></p><p><b>　?。?.14）</b></p><p><b>　?。?.15）</b></p>

35、<p><b>　?。?.16）</b></p><p>　　式中 ——泵站數(shù)，個(gè)；</p><p>　　——全線所需的總壓頭，；</p><p>　　——泵所提供的揚(yáng)程，。</p><p><b>　　——沿線總摩阻，；</b></p><p>　　——加熱站

36、間距的摩阻，；</p><p>　　——每個(gè)泵站的站內(nèi)損失，一般約為10~20，；</p><p>　　——全線所需要的總壓頭，。</p><p>　　相關(guān)數(shù)據(jù)分別代入公式（3-14），（3-15），（3-16）可得：</p><p>　　由此可求出泵站數(shù)為(個(gè))</p><p>　　向上取整，?。▊€(gè)）；為了保證任務(wù)輸

37、量不變，可對(duì)泵站中的泵機(jī)組采取減小級(jí)數(shù)等措施。</p><p>　　若采用平均法布站，其站間距為： </p><p><b>　　(3.17)</b></p><p>　　式中 ——泵站站間距，；</p><p><b>　　——管線總長，；</b></p><p>　　相關(guān)

38、數(shù)據(jù)代入公式（3-17）可得：</p><p>　　故在該設(shè)計(jì)中的站間距為25km。</p><p>　　取泵站內(nèi)壓頭損失為，泵站進(jìn)口壓力控制在范圍內(nèi)。計(jì)算泵站剩余壓力計(jì)算：</p><p><b>　　（3.18）</b></p><p><b>　?。?.19）</b></p>&

39、lt;p>　　式中 ——泵站進(jìn)口的剩余壓頭，；</p><p>　　——泵站所提供的揚(yáng)程，；</p><p><b>　　——水力坡降；</b></p><p>　　——兩泵站的站間距，；</p><p>　　——兩泵站間的高程差，；</p><p>　　——泵站內(nèi)壓頭損失，。</p&

40、gt;<p>　　當(dāng)首站與第二站站間距取25km,對(duì)應(yīng)高程假定Z=400m時(shí)，得出進(jìn)口壓力為：</p><p>　　符合要求，故第二站布置在距離首站25km處。</p><p>　　經(jīng)驗(yàn)算，此后的六個(gè)站若按照平均布站原則，均可達(dá)到要求。故每泵站相距25km。</p><p>　　表3-2 泵站布置圖</p><p><b&

41、gt;　　3.6校核動(dòng)靜壓力</b></p><p><b>　　靜水壓力的校核：</b></p><p><b>　?。?.20）</b></p><p>　　式中 ——靜水壓力，Pa；</p><p>　　——沿線的最大高程差，m。</p><p>　　相關(guān)數(shù)

42、據(jù)代入公式（3-20）可得：</p><p>　　故靜水壓力校核符合要求。</p><p><b>　　3.7 最小輸量</b></p><p><b>　　管道的最小輸量：</b></p><p><b>　?。?.21）</b></p><p>　　

43、式中 ——管道最小輸量，kg/s；</p><p><b>　　——總傳熱系數(shù)，；</b></p><p><b>　　——管道外徑，m；</b></p><p>　　——加熱站間距，m；</p><p>　　——原油比熱容，； </p><p>　　——管道周圍的自然溫度

44、，；</p><p>　　——加熱站的最低進(jìn)站溫度，。</p><p>　　——加熱站的最高出站溫度，；</p><p>　　相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式（3-21）可得：</p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p>　　在運(yùn)輸方式上，采用密閉輸送。</p><p&g

45、t;　　設(shè)計(jì)中使用的管道材料為X70,工程直徑為DN505,內(nèi)徑為d=465mm,壁厚6.5mm。</p><p>　　除首站選用加熱爐外，其他加熱站選用換熱器。其熱負(fù)荷為1095.6kJ/s，效率為80%。</p><p>　　在泵型的選擇上，選用DSK450-550型輸油泵，該泵吸入口徑為240mm，輸送常溫水時(shí)的性能為額定揚(yáng)程550m液柱，額定流量450，吸程3.5m，轉(zhuǎn)速為2980

46、r/min。搭配的原動(dòng)機(jī)為防爆型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2980r/min，功率1000千瓦，效率為73%。每個(gè)泵站選用7臺(tái)，其中一臺(tái)為備用，進(jìn)行并聯(lián)連接。</p><p>　　在熱站布置上：一站（里程0km），二站（里程41.375km），三站（82.75km），末站（124.125km）。</p><p>　　在泵站布置上：首站（里程0km，高程360m），二站（里程25km，高程400m），三站

47、（里程50km，高程410m），四站（里程75km，高程410m），五站（里程100km，高程410m），六站（里程125km，高程440m），末站（里程150km，高程475m）。</p><p>　　經(jīng)過校核，該設(shè)計(jì)中存在的靜水壓力符合要求。</p><p>　　計(jì)算后可知，設(shè)計(jì)中管道的最小輸量為53.01kg/s。</p><p><b>　　參考文

48、獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 楊筱蘅.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].北京：石油大學(xué)出版社,2006.23-26,40-42.</p><p>　　[2] 張其敏，孟江.油氣管道輸送技術(shù)[M].北京：中國石化出版社,2008.30-38.</p><p>　　[3] 嚴(yán)大凡.油氣儲(chǔ)運(yùn)工程[M].北京：中國石化出版社,2003.24-25.</p