輸氣管道工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

重慶科技學(xué)院管道輸送技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué) 院: 石油與天然氣工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí): 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）： 設(shè)計(jì)題目: 某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 完成日期：2013 年 12 月 27 日指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ): 成績(jī)（五級(jí)記分制） : 指導(dǎo)教師（簽字） : 某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 目錄 目 錄1 設(shè)計(jì)總則 .11.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) .12 設(shè)計(jì)任務(wù)參數(shù) .22.1 設(shè)計(jì)工程概況 .23 確定管道評(píng)估性通氣能力 .34 輸氣管道規(guī)格 .44.1 天然氣的密度及相對(duì)密度 .44.2 天然氣運(yùn)動(dòng)黏度 .44.3 管道內(nèi)徑的計(jì)算 .54.4 確定管壁厚度 .54.5 末段工況特點(diǎn) .74.6 末段長(zhǎng)度與管徑確定 .85 壓縮機(jī)選擇與布置 .115.1 壓縮機(jī)相關(guān)情況 .115.2 壓縮機(jī)站數(shù)、布站位置的計(jì)算公式依據(jù) .115.3 壓縮機(jī)站數(shù)的確定 .125.4 計(jì)算各站起終點(diǎn)壓力 .135.5 壓縮機(jī)的布置 .135.6 壓縮機(jī)的選型 .146 結(jié)論 .156.1 管道評(píng)估性通氣能力 .156.2 輸氣管道規(guī)格 .156.3 壓縮機(jī)站數(shù)及壓縮比 .156.4 壓縮機(jī)選型 .15參考文獻(xiàn) .16某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)總則 11 設(shè)計(jì)總則1.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)本設(shè)計(jì)主要依據(jù)的是課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提供的設(shè)計(jì)參數(shù)以及輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50251-94 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。1.2設(shè)計(jì)原則輸氣管道工程設(shè)計(jì)應(yīng)遵照下列原則：（1）輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范GB50251-2003（2）保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、節(jié)約土地，處理好與鐵路、公路、河流等的相互關(guān)系；（3）采用先進(jìn)技術(shù)，努力吸收國(guó)內(nèi)外新的科技成果；（5）優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確定經(jīng)濟(jì)合理的輸氣工藝及最佳的工藝參數(shù)。（6）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。（7）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(zhēng)節(jié)約基建投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù)參數(shù) 22 設(shè)計(jì)任務(wù)參數(shù)2.1 設(shè)計(jì)工程概況某長(zhǎng)距離輸氣干線，沿線地形起伏不大，海拔高度 1200m。要求對(duì)該管道進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求如下：（1）確定管道評(píng)估性通氣能力（2）輸氣管道規(guī)格（3）壓縮機(jī)站數(shù)及壓縮比（4）確定壓縮機(jī)機(jī)組的功率與型號(hào)（5）布置壓氣站2.2 其他有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)所輸天然氣組分見(jiàn)下表 2-1：表 2-1 天然氣相關(guān)組分組成 Mol% 組成 Mol%甲烷 95 己烷 0.06乙烷 1.2 硫化氫 0.23丙烷 0.27 二氧化碳 0.34丁烷 0.32 氮 2.3正戊烷 0.02 氦 0.00（2）天然氣的溫度為 30，管道全長(zhǎng) 950km，任務(wù)輸量為： 25 億方/ 年，起點(diǎn)氣源壓力為:7.2MPa；（3）壓氣站最大工作壓力為 7.0MPa，進(jìn)站壓力為 5.5MPa，各站自用氣系數(shù)為 0.5%，末端最低壓力 2.5MPa；（4）入站口到壓縮機(jī)入口壓損為 0.11MPa；壓縮機(jī)出口到壓縮站壓損 0.2MPa某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 確定管道評(píng)估性通氣能力 33 確定管道評(píng)估性通氣能力任務(wù)年輸量為 25 億方/年。根據(jù)GB50251-2003輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：輸氣管道的設(shè)計(jì)輸送能力應(yīng)按設(shè)計(jì)委托書(shū)或合同規(guī)定的年或日最大輸氣量計(jì)算，設(shè)計(jì)年工作天數(shù)應(yīng)按 350d 計(jì)算（350d 是為冬夏平衡，同時(shí)最大輸氣量應(yīng)以標(biāo)態(tài)計(jì)算。 ） 。smsQ33867.202451由上計(jì)算可得該管道通氣能力為 82.67 立方米每秒。某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 輸氣管道規(guī)格 44 輸氣管道規(guī)格4.1 天然氣的密度及相對(duì)密度 由氣體的相對(duì)分子質(zhì)量公式：(4-1)iMy得出:M1695%301.240.27%580.3270.2%80.43416.80 由公式得： 316.802/4.50.698kg/mM天天 空在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，天然氣的密度與干空氣的密度之比稱(chēng)為相對(duì)密度。天然氣相對(duì)密度用符號(hào)用 表示，則有：a(4-2)式中 氣體的相對(duì)密度氣體的密度a空氣的密度，在工程標(biāo)準(zhǔn)下，為 1.206 3mkg相對(duì)密度： = =0.698/1.206=0.5788天空4.2 天然氣運(yùn)動(dòng)黏度（1）由各組分黏度計(jì)算天然氣黏度： iiiiiMy(4-3)代入數(shù)據(jù)得： 10.695%18.72307.562%46.97032586.40.27234.418.38iiyM .0. .0.3%4.3859i所以按公式計(jì)算得動(dòng)力黏度:某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 輸氣管道規(guī)格 5=43.8503/4.0579=10.81MPas（2）計(jì)算天然氣運(yùn)動(dòng)黏度: sm/49.1568.024.3 管道內(nèi)徑的計(jì)算根據(jù)公式：(4-4)207.138.0.207.41PqDv式中 D管道內(nèi)徑，mm；天然氣密度，kg/m 3；天然氣運(yùn)動(dòng)黏度，mm 2/s；體積流量， m3/h；vq100 米管道壓力降 45kPa；10p代入數(shù)據(jù)計(jì)算內(nèi)徑： mD 3.624528349.1568.4 07.8.00.207. 4.4 確定管壁厚度輸氣管線的管徑確定后，要根據(jù)其輸送壓力、管線材質(zhì)等來(lái)設(shè)計(jì)壁厚。油田油氣集輸和外輸油、氣管線可按下式計(jì)算：(4-5)Fpd2式中 p管線設(shè)計(jì)的工作壓力，10MPa；d管線內(nèi)徑，mm；焊縫系數(shù)：無(wú)縫鋼管 =1，縫管和螺旋焊縫鋼管 =1， 旋埋弧焊鋼 管 =0.9；剛性屈服極限，MPa(查表 4.1 材料剛性屈服極限)； F設(shè)計(jì)系數(shù)（查表 4.2 管線設(shè)計(jì)系數(shù)） 。表 4.1 材料剛性屈服極限表 4.2 管線設(shè)計(jì)系數(shù)工作環(huán)境管線野外地區(qū) 居住區(qū)，油氣田站內(nèi)部、穿跨越鐵路公路小河渠（常年枯水面寬20m）優(yōu)質(zhì)碳素鋼 APIS-SL鋼管材質(zhì)10 20碳素鋼A3F低合金鋼16Mn X52 X60 X65 X70，Mpas205 245 235 353 358 413 448 482某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 輸氣管道規(guī)格 6輸油管線 0.72 0.60輸氣管線 0.60 0.50這里選用直焊縫鋼管 =1；選用 APIS-SL X70 =482MPa；因?yàn)榇颂帪檩敋夤艿纒野外地區(qū)，取 0.6。將數(shù)據(jù)代入計(jì)算管道壁厚： m78.10426.031根據(jù)國(guó)標(biāo)無(wú)縫鋼管規(guī)格表選管徑規(guī)格（表 4-3 國(guó)標(biāo)無(wú)縫鋼管規(guī)格） 。綜上選擇管徑62411mm 的管道。表 4-3 國(guó)標(biāo)無(wú)縫鋼管規(guī)格直徑 厚度 /mm 管重/m 直徑 /mm 厚度/mm 管重/m4 15.29 10 199.755 18.99 12 239.11596 22.6482014 278.264 21.21 8 179.925 26.39 9 202.196 31.52 10 224.417 36.6 12 268.72198 41.6392014 312.795 33.04 8 199.656 39.51 9 224.387 45.92 10 249.072738 52.28 12 298.295 39.46 14 347.316 47.2 16 396.147 54.89102018 444.778 62.54 10 298.399 70.13 12 357.4732510 77.68 14 416.366 54.89122016 475.057 63.87 12 416.668 72.8 14 485.419 81.67142016 553.9637710 90.5 12 475.846 62.14 14 554.464267 72.33162016 632.87某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 輸氣管道規(guī)格 78 82.46 18 711.19 92.55 12 535.0210 102.59 14 623.56 70.13 16 711.797 81.65 18 799.878 93.12182020 887.769 104.53 14 692.5548010 115.9 16 790.77 90.11 18 888.658 102.78 20 986.49 115.41202022 1083.9552910 127.99 16 869.618 122.71 18 977.429 137.82 22 1192.4663010 152.89222024 1299.688 140.46 16 948.529 157.8 18 1066.272010 175.09 20 1183.688 160.19 22 1300.968209 179.99242024 1418.054.5 末段工況特點(diǎn)輸氣管道末段，即最后一個(gè)壓縮機(jī)站與城市門(mén)站之間的管段。末段與其他各站站間管段在工況上有較大的區(qū)別。對(duì)于中間站站間管段來(lái)說(shuō)，其起點(diǎn)與終點(diǎn)的流量是相同的，即屬于穩(wěn)定流動(dòng)的工況，因此可按推導(dǎo)公式計(jì)算。但對(duì)于輸氣管道末段來(lái)說(shuō)，其起點(diǎn)流量也是和其他各管段一樣保持不變，而其終點(diǎn)流量卻是變化的，并等于城市的用氣量。城市用氣量小于末段的恒定起點(diǎn)流量，如城市無(wú)儲(chǔ)氣庫(kù)，多余的氣體就積存在末段管內(nèi)。當(dāng)城市用氣量大于管線輸氣量時(shí)，不足的氣量就由積存在末段管中剩余氣體補(bǔ)充。隨著流量的變化，末段的起、終點(diǎn)壓力也隨著變化。末段終點(diǎn)流量增大時(shí)，末段起、終點(diǎn)壓力都要減小；相反，終點(diǎn)流量減小時(shí)，末段起、終點(diǎn)壓力都要增大。末段起點(diǎn)的最高壓力等于最后一個(gè)壓氣站出口的最高工作壓力，末段終點(diǎn)的最低壓力應(yīng)不低于配氣站所要求的供氣壓力，末段起、終點(diǎn)壓力的變化就決定了末段輸氣管中的儲(chǔ)氣能力。某輸氣管道工藝設(shè)計(jì) 輸氣管道規(guī)格 84.6 末段長(zhǎng)度與管徑確定當(dāng)設(shè)計(jì)一條新的干線輸氣管道時(shí)，工藝計(jì)算應(yīng)該從末段開(kāi)始，先確定末段的長(zhǎng)度和管徑，然后再進(jìn)行其他各中間管段的計(jì)算。輸氣管道末段的計(jì)算與其他各段的區(qū)別是：應(yīng)該考慮末段既能輸氣，又能儲(chǔ)氣的特點(diǎn)，也就是說(shuō)，在末段的計(jì)算中除了要考慮與整條輸氣管道一致的輸氣能力，還必須考慮儲(chǔ)氣能力，最理想的是使末段能代替為消除晝夜用氣不均衡所需的全部容積的儲(chǔ)氣罐。計(jì)算輸氣管道末段長(zhǎng)度和直徑時(shí)，應(yīng)考慮以下三個(gè)條件:當(dāng)用氣處于低峰時(shí)（夜間） ，輸氣管道末段應(yīng)能積存全部多余的氣體，如條件不允許，可考慮部分滿足；當(dāng)用氣處于高峰時(shí)（白天） ，應(yīng)能放出全部積存的氣體。輸氣管道末段的起點(diǎn)壓力，即最后一個(gè)壓縮機(jī)站的出口壓力不應(yīng)高于壓縮機(jī)站最大工作壓力，并且應(yīng)在鋼管強(qiáng)度的允許范圍之內(nèi)。末段的終點(diǎn)壓力不應(yīng)低于城市配氣管網(wǎng)的最小允許壓力。具體計(jì)算步驟如下：A.假設(shè)輸氣管道末段長(zhǎng)度和管徑；B.根據(jù)條件二確定儲(chǔ)氣終了時(shí)末段起點(diǎn)壓力；根據(jù)條件三確定儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)末段重點(diǎn)壓力；C.計(jì)算儲(chǔ)氣終了時(shí)末段終點(diǎn)壓力，計(jì)算儲(chǔ)氣終了時(shí)末段平均壓力；D.計(jì)算儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)末段起點(diǎn)壓力，計(jì)算儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)末段平均壓力；E.計(jì)算末段儲(chǔ)氣能力，與要求的末段儲(chǔ)氣能力比較，若互相接近