某熱油管道工藝設(shè)計課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計題目：某熱油管道工藝設(shè)計</p><p>　　系主任： 指導(dǎo)教師： 年 月 日</p><p><b>　　《管道輸送工藝》<

2、/b></p><p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　學(xué) 院: 專業(yè)班級: </p><p>　　學(xué)生姓名: 學(xué) 號: </p><p>　　設(shè)計地

3、點（單位）_______ __ _ 設(shè)計題目:__________某熱油管道工藝設(shè)計二期 _______ </p><p>　　完成日期： 2011 年 12 月 29 日 </p><p>　　指導(dǎo)教師評語: ______________________ ______ </p><p>　

4、　______________________________________________________________________________________________________________________________________________________ </p><p>　　成績（五級記分制）:______ __________

5、 指導(dǎo)教師（簽字）:________ ________ </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 總論1</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計依據(jù)1</b></p><p><b>　　1.2設(shè)計原則1</

6、b></p><p><b>　　2 工程概況2</b></p><p>　　2.1 管道設(shè)計參數(shù)2</p><p>　　2.2 原油物性2</p><p>　　2.3 其它參數(shù)2</p><p><b>　　3工藝計算3</b></p><

7、;p>　　3.1 采用的輸送方式3</p><p><b>　　3.2管道規(guī)格3</b></p><p>　　3.2.1平均溫度3</p><p>　　3.2.2油品密度3</p><p>　　3.2.3流量計算3</p><p>　　3.2.4油品粘度3</p>

8、<p>　　3.2.5管道內(nèi)徑4</p><p><b>　　3.2.6壁厚4</b></p><p>　　3.2.7管道外徑4</p><p>　　3.2.8驗證經(jīng)濟流速5</p><p><b>　　3.3熱力計算5</b></p><p>　　3.3

9、.1雷諾系數(shù)5</p><p>　　3.3.2總傳熱系數(shù)5</p><p>　　3.3.3原油比熱容6</p><p>　　3.3.4加熱站布站7</p><p>　　3.3.5水力計算8</p><p>　　3.3.6計算摩阻9</p><p>　　3.4選用泵的型號9</

10、p><p>　　3.4.1 原動機的選型9</p><p>　　3.4.2加熱設(shè)備選型9</p><p>　　3.5站場布置10</p><p>　　3.6校核動靜壓力11</p><p>　　5.6.1判斷翻越點11</p><p>　　3.6.2動水壓力校核12</p>

11、<p>　　3.6.3靜水壓力校核12</p><p>　　3.7最小輸量12</p><p><b>　　4 設(shè)計結(jié)果14</b></p><p><b>　　參考文獻15</b></p><p><b>　　1 總論</b></p><

12、;p><b>　　1.1 設(shè)計依據(jù)</b></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>　　（2）相似管道的設(shè)計經(jīng)驗；</p><p><b>　?。?）設(shè)計任務(wù)書。</b></p><p>　　1.2 設(shè)計原則[1]</p><p&g

13、t;　?。?）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、實用、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，保證工程項目的高水平、高效益，確保管道安全可靠，長期平穩(wěn)運行。</p><p>　?。?）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

14、管線通信可靠的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低工程投資。提高自控水平，實現(xiàn)主要安全性保護設(shè)施遠程操作。</p><p>　?。?）以經(jīng)濟效益為中心，充分合理利用資金，減少風(fēng)險投資，力爭節(jié)約基建投資，提高經(jīng)濟效益。</p><p><b>　　2 工程概況</b></p><p>　　某油田初期產(chǎn)量油180萬噸/年，五年后原油產(chǎn)量達到350萬

15、噸/年，計劃將原油輸送到480km外的煉油廠，需要設(shè)計一條輸油管道，采用密閉輸送方式。設(shè)計要求：</p><p>　?。?）確定二期（350萬噸/年）條件下，泵站數(shù)及熱站數(shù)；</p><p>　?。?）二期熱站、泵站的位置、翻越點校核；</p><p>　?。?）靜水壓及動水壓校核；</p><p><b>　?。?）最小輸量；&l

16、t;/b></p><p>　　（5）繪制二期工程中間站工藝流程圖（2#）1張。 </p><p>　　2.1 管道設(shè)計參數(shù)</p><p>　　表2.1 管道經(jīng)過地區(qū)的地溫</p><p>　　表2.2 里程和高程表</p><p>　　輸送壓力7.5 MPa，最高輸送壓力9MPa，末站剩余壓頭70m，局部摩阻

17、為沿程摩阻的1.2%計，進站溫度控制在38℃，最高輸送溫度68℃，最低輸送溫度36℃。</p><p><b>　　2.2 原油物性</b></p><p><b>　　表2.3某原油性質(zhì)</b></p><p>　　20℃相對密度0.8546，50℃粘度8.9mPa.s，粘溫指數(shù)0.036。</p><

18、;p><b>　　2.3 其它參數(shù)</b></p><p>　　保溫層采用黃夾克，厚度35mm，土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.1 W/(m·)，埋地深度1.5m。</p><p><b>　　3工藝計算</b></p><p>　　3.1 采用的輸送方式</p><p>　　密閉輸送也叫“從泵到泵

19、”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泵。其特點是：整條管道構(gòu)成一個統(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；但對自動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。長距離輸油管道的離心泵大都采用“從泵到泵”的方式?，F(xiàn)代的管線均為密閉輸送方式，如我國近些年建成的鐵大線、東黃復(fù)線等。所以本設(shè)計的輸送方法為密閉輸送方式。</p>

20、;<p><b>　　3.2管道規(guī)格</b></p><p>　　已知的熱油管道年輸量為350萬噸。</p><p><b>　　3.2.1平均溫度</b></p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　——加熱站的起點，終點溫度，℃。<

21、;/p><p><b>　　3.2.2油品密度</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中 ——溫度t℃及20℃時的油品密度，；</p><p><b>　　——溫度系數(shù)，</b></p><p><b>　

22、　。</b></p><p>　　3.2.3流量計算[2]</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 G——年任務(wù)質(zhì)量輸量，；</p><p><b>　　Q——體積流量，；</b></p><p>　　——油品平均溫度的密度，；

23、</p><p><b>　　3.2.4油品粘度</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中 ——運動粘度；</p><p><b>　　——平均溫度，℃。</b></p><p><b>　　3.2.5

24、管道內(nèi)徑</b></p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　式中 Q——體積流量，；</p><p><b>　　——經(jīng)濟流速，。</b></p><p>　　經(jīng)濟流速取值范圍是1～2之間。假設(shè)=1.6m/s。</p><p><

25、b>　　3.2.6壁厚</b></p><p>　　查規(guī)范，選規(guī)格為X70的管材，其最小屈服強度為485MPa,故其壁厚：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中 t——壁厚，m；</p><p>　　P——設(shè)計壓力，（取1.1倍的最高工作壓力）MPa；</p&

26、gt;<p>　　Di——管道外徑，m；</p><p>　　[σ]——許用壓力，MPa；</p><p><b>　　許用應(yīng)力：</b></p><p>　?。?-7） </p><p>　　式中 σs——最小屈服強度，MPa；</p><p&g

27、t;　　K——設(shè)計系數(shù)，根據(jù)規(guī)范站外管道取0.72；</p><p>　　φ——焊縫系數(shù)，根據(jù)X70取1</p><p><b>　　3.2.7管道外徑</b></p><p>　　查規(guī)范，沒有管壁為4.7mm的，所以選8mm的φ325×8和φ377×8的標(biāo)準(zhǔn)管道。</p><p><b>

28、　?。?-8）</b></p><p>　　式中 D——管道內(nèi)徑，m；</p><p>　　Q——體積流量，m3/s；</p><p>　　V——實際流速，m/s。</p><p><b>　　經(jīng)濟流速的校核：</b></p><p>　　當(dāng)選φ325×8時， </p

29、><p>　　當(dāng)選φ377×8時，</p><p>　　所以φ325×8符合設(shè)計要求。故選用φ325×8規(guī)格的鋼管。</p><p>　　3.2.8驗證經(jīng)濟流速[3]</p><p><b>　　根據(jù)選擇管道，內(nèi)徑</b></p><p>　　經(jīng)濟流速滿足在1～2之間，所

30、以，選擇的管道符合。</p><p><b>　　3.3熱力計算</b></p><p><b>　　3.3.1雷諾系數(shù)</b></p><p>　　由于，所以成紊流狀態(tài)。</p><p>　　管道中的實際流速為：</p><p>　　選取黃夾克作為保溫材料，第一層低合金鋼管

31、，國標(biāo)GB/T 1591-1994中，16Mn對應(yīng)的是Q345，它的熱導(dǎo)系數(shù)：。第二層保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)為。保溫材料厚度為35~50mm。假設(shè)取厚度為35mm。</p><p>　　3.3.2總傳熱系數(shù)</p><p><b>　　傳熱系數(shù)</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><

32、;p><b>　　總傳熱系數(shù)</b></p><p>　　式中 d——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>　　D——管徑，m。</b>

33、;</p><p>　　若，D取外徑；若，D取算數(shù)平均值；若，D取內(nèi)徑</p><p>　　油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，在紊流情況下比層流時大得多，通常情況下大都大于.因此在紊流情況下，對總傳熱系數(shù)的影響很小，可忽略不計，而在層留情況下就必須計入。</p><p>　　管最外層至周圍介質(zhì)的放熱系數(shù):</p><p><b>　　（3-1

34、0）</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>　　在紊流情況下，α1對總傳熱系數(shù)影響很小，可忽略不計。</p><p>　　3.3.3原油比熱容[4]</p><p&

35、gt;　　原油和石油產(chǎn)品的比熱容通常在1.6～2.5KJ/(Kg.℃)之間.時原油的相對密度為：</p><p><b>　　（3-11）</b></p><p>　　式中 ——15時原油的相對密度；</p><p><b>　　——溫度系數(shù)，；</b></p><p>　　——溫度為20時的油品

36、密度，</p><p><b>　　原油的比熱容為：</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　式中 ——15時原油的相對密度；</p><p><b>　　——比熱容，；</b></p><p><b>

37、　　T——原油溫度，。</b></p><p>　　3.3.4加熱站布站</p><p><b>　　質(zhì)量流量為：</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　式中 1——原油質(zhì)量流量，；</p><p><b>　

38、　——原油輸量，；</b></p><p>　　t——管道全年運行時間，一年工作日為350天。</p><p>　　確定出加熱站的出、進口溫度，即站間管段的起、終點溫度和，任務(wù)書設(shè)計要求進站溫度控制在38,出站溫度假設(shè)為68，可按冬季月平均最低溫度及全線的K值估算加熱站間距，</p><p><b>　?。?-14）</b><

39、/p><p>　　熱油管全場480公里，加熱站數(shù)n，</p><p>　　在進行n的具體計算時，需要進行化整，必要時可適當(dāng)調(diào)節(jié)溫度。在以上基礎(chǔ)上課求出每個加熱站的熱負(fù)荷：</p><p><b>　　（3-15）</b></p><p>　　式中 ——加熱爐的效率，%；</p><p>　　c——原

40、油的比熱容，J/(kg.℃)；</p><p>　　G——原油質(zhì)量流量，kg/s；</p><p>　　Q——加熱站的熱負(fù)荷，J/s。</p><p>　　管道周圍的自然溫度:</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=220km</b></

41、p><p>　　n=480/220=2.2(個)</p><p><b>　　9320KJ/s</b></p><p>　　由于熱站的熱負(fù)荷不小，為了保證熱站不承受過大的負(fù)荷，所以取n=4個。則熱站間距為：</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　式

42、中 N——加熱站數(shù)，個；</p><p>　　L——輸油管道總長，m；</p><p>　　——加熱站間距，m；</p><p><b>　　出站溫度為:</b></p><p><b>　　（3-17）</b></p><p>　　式中 ——原油質(zhì)量流量，；</p

43、><p>　　——加熱站的進站溫度，；</p><p>　　——加熱站的出站溫度，。</p><p><b>　　——比熱容，</b></p><p>　　——加熱站間距，m；</p><p>　　K——管道總傳熱系數(shù)，；</p><p><b>　　——管道內(nèi)徑，m

44、。</b></p><p>　　——管道周圍的自然溫度，；</p><p>　　因為57.5﹤68，所以出站溫度假設(shè)合理。</p><p>　　3.3.5水力計算[5]</p><p>　　用平均溫度法求溫度：</p><p><b>　　時原油的密度為：</b></p>

45、<p>　　故平均溫度下的運動粘度為：</p><p>　?。?-18） </p><p>　　式中 ——溫度為平均溫度、時油品的運動黏度，；</p><p><b>　　U——黏溫指數(shù)，。</b></p><p><b>　　3.3.6計算摩阻<

46、;/b></p><p>　　一個加熱站間的摩阻為：</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p>　　總摩阻為： </p><p><b>　?。?-20）</b></p><p><b>　　全線所需總壓頭為：&

47、lt;/b></p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　式中 ——沿線總摩阻，m；</p><p>　　——加熱站間距的摩阻，m；</p><p>　　H——全線所需要的總壓頭，m。</p><p><b>　　3.4選用泵的型號</b>&

48、lt;/p><p><b>　　假設(shè)</b></p><p>　　選用泵型號為250YS150×2，其流量為500，揚程為300m,轉(zhuǎn)速為2950r/min，電動機功率為800千瓦，效率為69%。每個泵站選用4臺，其中3臺串聯(lián)，1臺備用。</p><p>　　平均溫度下的密度為：</p><p><b>

49、　　泵所產(chǎn)生的壓力為：</b></p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　　式中 P——泵所能夠提供的壓力，Pa；</p><p><b>　　——油品的密度，；</b></p><p>　　H——泵所提供的揚程，m；</p><p>

50、<b>　　P</b></p><p>　　滿足輸送壓力的要求，故所選擇的泵符合要求。</p><p>　　3.4.1 原動機的選型</p><p>　　防爆型電動機，轉(zhuǎn)速為2950r/min，電動機功率為800千瓦，效率為69%。</p><p>　　3.4.2加熱設(shè)備選型</p><p>　　

51、首站選用換熱器，其他加熱站選用加熱爐，其熱負(fù)荷為1095.6kJ/s，效率為80%。</p><p><b>　　3.5站場布置</b></p><p><b>　　泵站數(shù)為： </b></p><p><b>　?。?-23）</b></p><p>　　式中 n——

52、泵站數(shù)，個；</p><p>　　H——全線所需的總壓頭，m；</p><p>　　——泵所提供的揚程，m。</p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　　n(個)</b></p><p>　　向上取整，取n=7（個）</p><p

53、>　　采用平均法布站，其站間距為： </p><p><b>　　(3-24) </b></p><p>　　式中 ——泵站站間距，m；</p><p>　　L——管線總長，m；</p><p>　　取泵站內(nèi)壓頭損失為，泵站進口壓力控制在30～80m范圍內(nèi)。</p><p>　　（1）當(dāng)?shù)?/p>

54、二站與首站間距取70km,對應(yīng)高程為Z=270m，則其進口壓力為：</p><p><b>　　(3-25)</b></p><p><b>　　(3-26) </b></p><p>　　式中 ——泵站進口的剩余壓頭，m；</p><p>　　H——泵站所提供的揚程，m；</p>

55、<p><b>　　I——水力坡降；</b></p><p>　　L——兩泵站的站間距，m；</p><p>　　——兩泵站間的高程差，m；</p><p>　　——泵站內(nèi)壓頭損失，m。</p><p><b>　　得：</b></p><p>　　由于其進口剩余壓

56、頭小于30m，故不符合要求，需縮小站間距。</p><p>　?。?）取第二站與首站的站間距為60km，對應(yīng)高程為Z=261.4，則進口壓力為：</p><p>　　符合要求，故第二站布置在距離首站60km處。</p><p>　?。?）取第三站與首站的站間距為135km，對應(yīng)高程為Z=217，則進口壓力為：</p><p>　　符合要求，故

57、第三站布置在距離首站135km處。</p><p>　?。?）取第四站與首站的站間距為205km，對應(yīng)高程為Z=194m，則進口壓力為：</p><p>　　符合要求，故第四站布置在距離首站205km處。</p><p>　?。?）取第五站與首站的站間距為270km，對應(yīng)高程為Z=252m，則進口壓力為：</p><p>　　符合要求，故第四

58、站布置在距離首站270km處。</p><p>　　（6）取第六站與首站的站間距為340km，對應(yīng)高程為Z=222.6m，則進口壓力為：</p><p>　　符合要求，故第四站布置在距離首站340km處。</p><p>　?。?）取第七站與首站的站間距為405km，對應(yīng)高程為Z=247m，則進口壓力為：</p><p>　　符合要求，故第四

59、站布置在距離首站405km處。</p><p>　?。?）末站與首站的站間距為480，對應(yīng)高程為Z=236m，則進口壓力為：</p><p>　　計算得末站進口壓力為68.3m與設(shè)計要求的末站剩余壓頭70m相差不大，所以泵機組符合要求。</p><p>　　故全線泵站布置完畢。</p><p><b>　　3.6校核動靜壓力<

60、/b></p><p>　　3.6.1判斷翻越點</p><p>　　則有翻越點存在，反之不存在。</p><p>　　先假設(shè)沒有翻越點，則：</p><p><b>　　在70km處，</b></p><p><b>　　在146km處，</b></p>

61、<p><b>　　在178km處，</b></p><p><b>　　在220km處，</b></p><p><b>　　在287km處，</b></p><p><b>　　在347km處，</b></p><p><b>　

62、　在410km處，</b></p><p>　　以上所得均小于H,故不存在翻越點，泵站布置合適。</p><p>　　3.6.2動水壓力校核</p><p><b>　　動水壓力的校核。</b></p><p><b>　　(3-27)</b></p><p>　

63、　最大動水壓力為： </p><p><b>　　(3-28)</b></p><p>　　式中 ——高程為i點處的動水壓頭，m；</p><p>　　H——泵站輸出的壓頭，m；</p><p>　　X——泵站與低點處的距離，m；</p><p>　　Zx，Z1——低

64、點處、泵站的高程，m；</p><p>　　P——動水壓力，Pa。</p><p><b>　　動水壓力為：</b></p><p>　　故動水壓力校核符合要求。</p><p>　　3.6.3靜水壓力校核</p><p><b>　　靜水壓力的校核：</b></p&g

65、t;<p><b>　　(3-29)</b></p><p>　　式中 P——靜水壓力，Pa；</p><p>　　——沿線的最大高程差，m。</p><p><b>　　得：</b></p><p>　　故靜水壓力校核符合要求。</p><p><b&

66、gt;　　3.7最小輸量</b></p><p><b>　　管道的最小輸量：</b></p><p><b>　　(3-30) </b></p><p>　　式中 ——管道最小輸量，kg/s；</p><p>　　K——總傳熱系數(shù)，；</p><p>　　D—

67、—管道外徑，m；</p><p>　　L——加熱站間距，m；</p><p>　　C——原油比熱容，； </p><p>　　——管道周圍的自然溫度，；</p><p>　　——加熱站的最低進站溫度，。</p><p>　　——加熱站的最高出站溫度，；</p><p><b>　　可得

68、：</b></p><p><b>　　4設(shè)計結(jié)果</b></p><p>　　管道采用管材為X70，公稱直徑為300mm，外徑325mm，壁厚8mm。</p><p>　　泵站數(shù)為7個，每個泵站三臺泵串聯(lián)使用，選用泵型號為250YS150×2。最小的輸出量為62.8Kg/s。</p><p>　　

69、熱站數(shù)為4個，加熱設(shè)備選型：首站選用換熱器，其他加熱站選用加熱爐，其熱負(fù)荷為1095.6kJ/s，效率為80%。原動機選型：防爆型電動機，轉(zhuǎn)速為2950r/min，電動機功率為800千瓦，效率為69%。 </p><p>　　泵站和熱站布置見表4-1。</p><p>　　表4-1 泵站和熱站布置</p><p><b>　　參考文獻</b>&

70、lt;/p><p>　　[1] 李征西,徐恩文.油品儲運設(shè)計手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社,1997.</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.</p><p>　　[3] 嚴(yán)大凡.輸油管道設(shè)計與管理[M].北京：石油工業(yè)出版社,1986.</p><p>　　[4] 姬忠禮，鄧志安，趙