某熱油管道工藝課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 總論2</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)依據(jù)與原則2</p><p>　　1.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)2</p><p>　　1.1.2 設(shè)計(jì)原則2</p><p><b>　　2 設(shè)

2、計(jì)參數(shù)2</b></p><p>　　2.1 管道設(shè)計(jì)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>　　3 主要工藝參數(shù)2</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)輸量2</p><p>　　3.2 其他有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)3&

3、lt;/p><p><b>　　4 工程概況3</b></p><p><b>　　5 工藝計(jì)算3</b></p><p>　　5.1 采用的輸送方式3</p><p><b>　　5.2管道規(guī)格3</b></p><p>　　5.2.1平均溫度3

4、</p><p>　　5.2.2油品密度4</p><p>　　5.2.3流量計(jì)算4</p><p>　　5.2.4油品粘度4</p><p>　　5.2.5管道內(nèi)徑4</p><p><b>　　5.2.6壁厚4</b></p><p>　　5.2.7管道外徑

5、5</p><p>　　5.2.8驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)流速6</p><p><b>　　5.3熱力計(jì)算6</b></p><p>　　5.3.1雷諾系數(shù)6 </p><p>　　5.3.2總傳熱系數(shù)7</p><p>　　5.3.3原油比熱容8</p><p>　　5.3.

6、4加熱站布站8</p><p>　　5.3.5水力計(jì)算10</p><p>　　5.3.6計(jì)算摩阻10</p><p>　　5.4選用泵的型號(hào)11</p><p>　　5.4.1 原動(dòng)機(jī)的選型11</p><p>　　5.4.2加熱設(shè)備選型11</p><p>　　5.5站場(chǎng)布置1

7、1</p><p>　　5.6校核動(dòng)靜壓力12</p><p>　　5.6.1判斷翻越點(diǎn)13</p><p>　　5.6.2動(dòng)水壓力校核13</p><p>　　5.6.3靜水壓力校核13</p><p>　　5.7最小輸量14</p><p><b>　　6設(shè)計(jì)結(jié)果14&

8、lt;/b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　1 總論</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)依據(jù)與原則</p><p>　　1.1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)</p><p>　?。?）國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范；</

9、p><p>　　（2）相似管道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；</p><p><b>　?。?）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(guó)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

10、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，長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)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(chǎng)的布置要與油區(qū)內(nèi)各區(qū)塊發(fā)展緊密結(jié)合。</p><p>　　（4） 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>　　（5）以經(jīng)濟(jì)效益為中

11、心，充分合理利用資金，減少風(fēng)險(xiǎn)投資，力爭(zhēng)節(jié)約基建投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　2.1 管道設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p>　　最大運(yùn)行壓力7.0MPa,末站剩余壓頭40m，局部摩阻按1.2%計(jì)，進(jìn)站溫度控制在40，最高輸送溫度68，最低輸送溫度36。年輸量為225萬噸。</p>

12、<p><b>　　2.2 原油物性</b></p><p>　　20相對(duì)密度0.878，50粘度10.1mPa.s，粘溫指數(shù)0.038。</p><p><b>　　2.3 其它參數(shù)</b></p><p>　　保溫層采用硬質(zhì)聚氨泡沫熟料，厚度46mm，土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.2 W/(m. )。</p>

13、;<p><b>　　3 主要工藝參數(shù)</b></p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)輸量</b></p><p><b>　　年輸量為225萬噸</b></p><p>　　3.2 其他有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</p><p>　?。?) 保溫層(聚氨酯膠泡沫塑料)46m

14、m ；</p><p>　?。?）管道埋地深1.4m ；</p><p>　?。?）管道埋深處平均地溫：</p><p><b>　　=；</b></p><p>　　年輸送天數(shù)：350天。</p><p><b>　　4 工程概況</b></p><p&

15、gt;　　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(shì)起伏較大（里程和高程見表）。 </p><p><b>　　表1 低溫資料</b></p><p><b>　　表2 高程數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　5 工藝計(jì)算</b></p><

16、p>　　5.1 采用的輸送方式</p><p>　　密閉輸送也叫“從泵到泵”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(cè)與保護(hù)。長(zhǎng)距離輸油管道的離心泵大都采用“從泵到泵”的方式。現(xiàn)代的管線均為密

17、閉輸送方式，如我國(guó)近些年建成的鐵大線、東黃復(fù)線等。所以本設(shè)計(jì)的輸送方法為密閉輸送方式。</p><p><b>　　5.2管道規(guī)格</b></p><p>　　已知的熱油管道年輸量為225萬噸。</p><p><b>　　5.2.1平均溫度</b></p><p>　　--加熱站的起點(diǎn)，終點(diǎn)溫度，

18、℃。</p><p><b>　　5.2.2油品密度</b></p><p>　　-- 溫度t℃及20℃時(shí)的油品密度，；</p><p><b>　　--溫度系數(shù)。，。</b></p><p><b>　　5.2.3流量計(jì)算</b></p><p>　　

19、式中，——體積流量，或；</p><p>　　——年任務(wù)質(zhì)量輸量，；</p><p>　　t——年輸油時(shí)間，按350天算。</p><p><b>　　由公式得：</b></p><p><b>　　5.2.4油品粘度</b></p><p><b>　　--運(yùn)動(dòng)粘

20、度；</b></p><p><b>　　--平均溫度，℃。</b></p><p><b>　　5.2.5管道內(nèi)徑</b></p><p><b>　　Q--體積流量，；</b></p><p><b>　　--經(jīng)濟(jì)流速，。</b></

21、p><p>　　經(jīng)濟(jì)流速取值范圍是1~2之間。假設(shè)=1.6m/s。</p><p><b>　　5.2.6壁厚</b></p><p>　　P--管線設(shè)計(jì)的工作壓力（取工作壓力的1.15倍），Mpa</p><p>　　D--管線內(nèi)徑，mm</p><p>　　--焊縫系數(shù)：無縫鋼管=1</p&

22、gt;<p>　　直縫管和螺旋焊縫鋼管=1</p><p>　　螺旋埋弧焊鋼管=0.9</p><p>　　--剛性屈服極限，Mpa(查表1)</p><p><b>　　表 1</b></p><p>　　F--設(shè)計(jì)系數(shù)（查表2）</p><p><b>　　表 2<

23、;/b></p><p>　　C--腐蝕余量，根據(jù)所輸介質(zhì)腐蝕性大小取值，當(dāng)所輸油、氣中不含腐蝕性物質(zhì)時(shí)C=0,當(dāng)所輸油、氣中含腐蝕性物質(zhì)時(shí)C=0.5～1.0mm </p><p><b>　　5.2.7管道外徑</b></p><p>　　d--管道內(nèi)徑，mm；</p><p>　　--管道壁厚，mm。&

24、lt;/p><p><b>　　根據(jù)上表</b></p><p>　　選擇公稱直徑DN為250，外徑為273mm，壁厚為7.0mm。</p><p>　　5.2.8驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)流速</p><p>　　根據(jù)選擇管道計(jì)算所得數(shù)據(jù)，管道內(nèi)徑</p><p>　　經(jīng)濟(jì)流速滿足在1~2之間，所以，選擇的管道符合。

25、</p><p><b>　　5.3熱力計(jì)算</b></p><p><b>　　5.3.1雷諾系數(shù)</b></p><p>　　因?yàn)椋?，所以成紊流狀態(tài)。</p><p>　　選取硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料作為保溫材料，第一層低合金鋼管，16Mn是低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，是一個(gè)舊的牌號(hào)，舊的國(guó)標(biāo)號(hào)是GB/T 1

26、591-1988。 在現(xiàn)在的新國(guó)標(biāo)GB/T 1591-1994中，16Mn對(duì)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40~50mm。假設(shè)取厚度為46mm。</p><p>　　5.3.2總傳熱系數(shù)</p><p><b>　　傳熱系數(shù)：</b></p><p><b>　　總傳熱系數(shù)：</b&g

27、t;</p><p><b>　　d--管內(nèi)徑，m；</b></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>　　D--管徑，m。若，D取外徑；若，D取算數(shù)平均值；若，D取內(nèi)徑</p>

28、<p>　　油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，在紊流情況下比層流時(shí)大得多，通常情況下大都大于.因此在紊流情況下，對(duì)總傳熱系數(shù)的影響很小，可忽略不計(jì)，而在層留情況下就必須計(jì)入。</p><p>　　管最外層至周圍介質(zhì)的放熱系數(shù)</p><p>　　--土壤導(dǎo)熱系數(shù)，；</p><p>　　--管中心埋深，m；</p><p>　　--最外層

29、的管外徑，m。</p><p><b>　　=2.56</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.49</b></p><p>　　5.3.3原油比熱容</p><p>　　原油和石油產(chǎn)品的比熱容通常在1.6~2.

30、5KJ/(Kg.℃)之間.</p><p>　　時(shí)原油的相對(duì)密度為：</p><p>　　--15時(shí)原油的相對(duì)密度；</p><p><b>　　--溫度系數(shù)，；</b></p><p>　　--溫度為20時(shí)的油品密度，</p><p><b>　　原油的比熱容為：</b>&

31、lt;/p><p>　　--15時(shí)原油的相對(duì)密度；</p><p><b>　　--比熱容，；</b></p><p><b>　　T--原油溫度，。</b></p><p><b>　　得：</b></p><p>　　5.3.4加熱站布站</p&g

32、t;<p><b>　　質(zhì)量流量為：</b></p><p>　　確定出加熱站的出、進(jìn)口溫度，即站間管段的起、終點(diǎn)溫度和后，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>　　熱油管全場(chǎng)150公里，加熱站數(shù)n，</p><p>　　在進(jìn)行n的具體計(jì)算時(shí)，需要進(jìn)行化整，必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)節(jié)溫度。</p>

33、<p>　　在以上基礎(chǔ)上課求出每個(gè)加熱站的熱負(fù)荷：</p><p>　　--加熱爐的效率，%；</p><p>　　c--原油的比熱容，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：<

34、/p><p><b>　　=300km</b></p><p>　　(個(gè))，取N = 1個(gè)。</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 = 2個(gè)。</p><p><b>　　則熱站間距為：</b></p><p>　　N--加熱站數(shù)，個(gè)；

35、</p><p>　　L--輸油管道總長(zhǎng)，m；</p><p>　　--加熱站間距，m；</p><p><b>　　出站溫度為:</b></p><p>　　--原油質(zhì)量流量，；</p><p>　　--加熱站的進(jìn)站溫度，；</p><p>　　--加熱站的出站溫度，。&

36、lt;/p><p><b>　　--比熱容，</b></p><p>　　--加熱站間距，m；</p><p>　　--管道總傳熱系數(shù)，；</p><p><b>　　--管道外徑，m。</b></p><p>　　--管道周圍的自然溫度，；</p><p&g

37、t;<b>　　5.3.5水力計(jì)算</b></p><p><b>　　時(shí)原油的密度為：</b></p><p>　　故平均溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度為：</p><p>　　-- 溫度為平均溫度、時(shí)油品的運(yùn)動(dòng)黏度，；</p><p>　　u -- 黏溫指數(shù)，。</p><p><

38、;b>　　5.3.6計(jì)算摩阻</b></p><p>　　一個(gè)加熱站間的摩阻為：</p><p><b>　　總摩阻為：</b></p><p><b>　　全線所需總壓頭為：</b></p><p>　　--沿線總摩阻，m ；</p><p>　　--加熱

39、站間距的摩阻，m ；</p><p>　　H--全線所需要的總壓頭，m 。</p><p><b>　　5.4選用泵的型號(hào)</b></p><p><b>　　假設(shè)</b></p><p>　　選用泵型號(hào)為DG280-55×10，其流量為280，揚(yáng)程為550m,轉(zhuǎn)速為1480r/min，電

40、動(dòng)機(jī)功率為850千瓦，效率為73%。每個(gè)泵站選用兩臺(tái)，其中一臺(tái)為備用泵。</p><p>　　平均溫度下的密度為：</p><p><b>　　泵所產(chǎn)生的壓力為：</b></p><p>　　P--泵所能夠提供的壓力，Pa；</p><p><b>　　--油品的密度，；</b></p>

41、<p>　　H--泵所提供的揚(yáng)程，m；</p><p><b>　　P</b></p><p>　　故所選擇的泵符合要求。</p><p>　　5.4.1 原動(dòng)機(jī)的選型</p><p>　　防爆型電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為1480r/min，電動(dòng)機(jī)功率為850千瓦，效率為73%。</p><p>

42、;　　5.4.2加熱設(shè)備選型</p><p>　　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>　　5.5站場(chǎng)布置</b></p><p><b>　　泵站數(shù)為： </b></p><p><b>　　n--泵站數(shù)，個(gè)；

43、</b></p><p>　　H--全線所需的總壓頭，m；</p><p>　　--泵所提供的揚(yáng)程，m。</p><p><b>　　得：</b></p><p>　　向下取整，取n = 6（個(gè)）；為了保證任務(wù)輸量不變，可對(duì)泵站中的泵機(jī)組采取減小級(jí)數(shù)等措施。</p><p>　　采用平

44、均法布站，其站間距為： </p><p>　　--泵站站間距，m；</p><p>　　L--管線總長(zhǎng)，m；</p><p>　　取泵站內(nèi)壓頭損失為，泵站進(jìn)口壓力控制在30～80m范圍內(nèi)。</p><p>　　（1）當(dāng)首站與第二站站間距取46.7km,對(duì)應(yīng)高程為Z=346.75m時(shí)，其進(jìn)口壓力為：</p><p>　　

45、--泵站進(jìn)口的剩余壓頭，m；</p><p>　　H--泵站所提供的揚(yáng)程，m；</p><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>

46、<p><b>　　得：</b></p><p>　　由于其進(jìn)口剩余壓頭小于30m，故不符合要求，需縮小站間距。</p><p>　?。?）取首站與第二站的站間距為33km，進(jìn)口壓力為：</p><p>　　符合要求，故第二站布置在距離首站33km處。</p><p>　　（3）取首站與第三站的站間距為72km

47、，Z=355進(jìn)口壓力為：</p><p>　　符合要求，故第三站布置在距離首站72km處。</p><p>　?。?）運(yùn)用以上同樣算法可以分別計(jì)算出，第四站布置在距離首站119km處；第五站布置在距離首站180km處；第六站布置在距離首站240km處.經(jīng)驗(yàn)算后，符合要求，故全線泵站布置完畢。</p><p><b>　　5.6校核動(dòng)靜壓力</b>

48、;</p><p>　　5.6.1判斷翻越點(diǎn)</p><p><b>　　若 </b></p><p>　　則有翻越點(diǎn)存在，反之不存在。</p><p><b>　　在33km處，</b></p><p><b>　　在72km處，</b></p&

49、gt;<p><b>　　在119km處，</b></p><p><b>　　在180km處，</b></p><p><b>　　在240km處，</b></p><p>　　以上所得均小于H,故不存在翻越點(diǎn)，泵站布置合適</p><p>　　5.6.2動(dòng)水壓

50、力校核</p><p><b>　　動(dòng)水壓力的校核：</b></p><p><b>　　最大動(dòng)水壓力為：</b></p><p>　　--高程為i點(diǎn)處的動(dòng)水壓頭，m ；</p><p>　　H--泵站輸出的壓頭，m ；</p><p>　　X--泵站與低點(diǎn)處的距離，m ；&

51、lt;/p><p>　　，Z1--低點(diǎn)處、泵站的高程，m ；</p><p>　　P--動(dòng)水壓力，Pa。</p><p><b>　　動(dòng)水壓力為：</b></p><p>　　故動(dòng)水壓力校核符合要求。</p><p>　　5.6.3靜水壓力校核</p><p><b>

52、;　　靜水壓力的校核：</b></p><p>　　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>　　5.7最小輸量</b>&

53、lt;/p><p><b>　　管道的最小輸量：</b></p><p>　　--管道最小輸量，kg/s；</p><p>　　K--總傳熱系數(shù)，；</p><p>　　D--管道外徑，m；</p><p>　　L--加熱站間距，m；</p><p>　　C--原油比熱容，；

54、</p><p>　　--管道周圍的自然溫度，；</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><b>　　可得：</b></p><p><b>　　6 設(shè)計(jì)結(jié)果</b></p><p

55、>　　管道采用管材為低合金鋼16Mn，公稱直徑為300mm，外徑325mm，壁厚8mm。泵站位置，首站單泵，里程0Km，高程230m。二站，里程33Km，高程312.5m。三站，里程72Km，高程368m。四站，里程119Km，高程347.3m。五站，里程180km，高程396m。六站，里程240km，高程397m。選用泵型號(hào)為DG280-55×10。.最小的輸出量為28.4Kg/s。</p><p&

56、gt;<b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李征西,徐恩文.油品儲(chǔ)運(yùn)設(shè)計(jì)手冊(cè)[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(guó)石化出版社,2008.</p><p>　　[3] 嚴(yán)大凡.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].北京：石油工業(yè)出版社,1986.</p&