輸油畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、油氣管道是輸送石油與天然氣最基本的手段之一，石油與天然氣是當(dāng)今世界上最重要的能源，它們關(guān)系到國(guó)家的工業(yè)化，國(guó)防實(shí)力與人民生活。大規(guī)模的管道建設(shè)，不僅是由多家石油公司通力組織力量建設(shè)，更重要的是國(guó)家政府給予了直接支持幫助，并組織了專門機(jī)構(gòu)監(jiān)督工程建設(shè)，在受到國(guó)際上的關(guān)注的同時(shí)也受到國(guó)際風(fēng)云變幻的影響。因此，大型管道的建設(shè)都帶有明顯的政治、經(jīng)濟(jì)、資源和技術(shù)背景。管道運(yùn)輸是現(xiàn)代重要運(yùn)輸方式之一，在流體物料的運(yùn)輸領(lǐng)域中起著主導(dǎo)作用。管道運(yùn)輸具有物流的高密度，無(wú)空載行程，以及安全、快捷、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。管道可以埋設(shè)在地下，少占土地，鋪設(shè)于江、河、海底，不影響航運(yùn)，這些是其他運(yùn)輸手段難以做到的。本設(shè)計(jì)為

2、秦皇島北京原油管道工藝設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)不同經(jīng)濟(jì)流速的選擇確定2個(gè)不同的方案，通過(guò)計(jì)算和可行性分析確定最佳的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)的主要目的是對(duì)我們大學(xué)四年來(lái)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)的考核，也是將這些知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合的體現(xiàn)。這將進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí)。把這些知識(shí)在腦子里留下深刻的印象并且可以更加靈活的運(yùn)用。這次設(shè)計(jì)為我們以后參加工作提供了有利的幫助。設(shè)計(jì)中我們加強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，查閱并采用了大量的國(guó)家新發(fā)部的標(biāo)準(zhǔn)，并且通過(guò)多方面的查閱了解了秦京原油管道附近的地形概況，地質(zhì)情況和自然條件等。這些都是對(duì)管道設(shè)計(jì)有用的內(nèi)容。設(shè)計(jì)還要遵循國(guó)家統(tǒng)一的規(guī)定。如投資少，方便運(yùn)輸，便于施工，安全管理等技術(shù)要求。本

3、次輸油管道的前期施工設(shè)計(jì)包括三部分：第一部分為工程概況部分，其中包括：輸油管道的選線走向、線路沿線概況，最佳方案的確定，各種機(jī)泵設(shè)備的選型與使用，對(duì)我國(guó)長(zhǎng)輸原油管道存在的問(wèn)題提出了初淺的意見(jiàn)等。第二部分為主體計(jì)算部分，包括熱力計(jì)算、水力計(jì)算以及溫度校核和壓力校核，并且進(jìn)行了強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核等以及固定支墩與管架的選擇與計(jì)算。第三部分繪圖部分，通過(guò)前面的計(jì)算部分繪制出了管道沿線縱斷面圖，首站泵房安裝圖和首站工藝流程圖。采用了AutoCAD制圖和手工繪圖兩種方法，多方面培養(yǎng)了繪圖能力。此次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是合理的進(jìn)行管線走向的選取，這是輸油管道前期施工設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。所以對(duì)管線的線路選擇并進(jìn)行可行性優(yōu)化分

4、析比較是設(shè)計(jì)中的重中之重。本次設(shè)計(jì)還有一些不足之處，由于設(shè)計(jì)條件的限制，不能使用專業(yè)的器材測(cè)量地面標(biāo)高和到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘探這就使本次設(shè)計(jì)的線路選擇增加了投資量和欠缺準(zhǔn)確性。由于輸油管道的設(shè)計(jì)涉及的問(wèn)題比較廣泛，而我的經(jīng)驗(yàn)不足，水平有限，因此很難做到全面準(zhǔn)確。請(qǐng)各位老師指出錯(cuò)誤和不足之處，我會(huì)及時(shí)修改，使自己的知識(shí)更加全面，為以后的工作學(xué)習(xí)積累保貴的經(jīng)驗(yàn)。長(zhǎng)輸熱油管道秦京線生產(chǎn)區(qū)首站工藝設(shè)計(jì)1.說(shuō)明部分1.1 設(shè)計(jì)概況 設(shè)計(jì)的主要依據(jù)和原則A.設(shè)計(jì)的主要依據(jù)根據(jù)遼寧石油化工大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)工程系下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)和編制。任務(wù)要求：秦皇島北京輸油管道 L=km年輸量：600萬(wàn)噸B.設(shè)計(jì)

5、原則（1）線路盡可能取直，坡度小，施工條件好，長(zhǎng)度一般不超過(guò)航空直線的5%為宜。（2）通過(guò)山谷、公路、鐵路、江河、湖泊、沼澤地、居民區(qū)、的大型穿越工程要盡可能減少。（3）盡可能避開(kāi)不良的地質(zhì)條件地段，強(qiáng)地震區(qū)和其他影響礦藏開(kāi)采的地區(qū)。不占或少占耕地。（4）不占或少占耕地，不破壞或者盡量少拆遷已有的建筑物和民房，并要有利于改土造田，發(fā)展農(nóng)業(yè)。（5）有利于安全，線路與鐵路干線，城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)等建筑物應(yīng)保持一定距離。（6）便于施工，物資供應(yīng)，動(dòng)力供應(yīng)和投產(chǎn)后的管線維護(hù)與巡線，管線應(yīng)盡量靠近和利用現(xiàn)有公路的電網(wǎng)，少建專用公路和電力線路。（7）綜合考慮通過(guò)地區(qū)的開(kāi)發(fā)，油氣供應(yīng)和地方工農(nóng)業(yè)的支援。（8）盡

6、量不經(jīng)過(guò)低洼積水地帶、鹽堿地及其它對(duì)管路腐蝕強(qiáng)的地區(qū)。 工程概況線路走向及沿線概況A.線路走向：秦皇島北京輸油管道線，是從秦皇島首站(海拔高程m)至北京末站(海拔高程m)止，全線長(zhǎng)度公里，管線沿線經(jīng)秦皇島、唐山、最后到達(dá)北京，沿線處于整個(gè)河北省境內(nèi)，從整體來(lái)看地勢(shì)較陡，自然地勢(shì)變化較大。沿線所經(jīng)地區(qū)耕地占78%，管道沿線通過(guò)的地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。交通方便，施工無(wú)特殊困難。在北京末站，線路設(shè)有向北京煉油廠的分輸管線，其余輸向碼頭。整個(gè)線路的土質(zhì)以黏土，亞黏土為主，地下水在2米左右，河水沖擊地帶為砂土和細(xì)砂，線路所經(jīng)地帶無(wú)鹽堿土。B.管線敷設(shè)一般線路敷設(shè)以埋溝敷設(shè)為主，采用瀝青絕緣層和陰

7、極保護(hù)結(jié)合的防腐方法，同時(shí)考慮到凍土為1.11米和管線散熱損失等因素，管頂覆土1.5m。鐵路，公路的穿越：鐵路，公路的穿越點(diǎn)盡可能選在水位比較低的地方，走向基本同鐵路和公路直交的地方，當(dāng)輸油管道穿越鐵路或縣級(jí)以上的公路時(shí)，必須采用套管保護(hù)，套管頂距鐵路軌底或路面一般應(yīng)小于，穿越鐵路，公路一般采用厚度不小于8mm的瀝青絕緣防腐層。C.管線試壓管線在溝上或溝下焊接組裝后，進(jìn)行分段試壓，試壓管段長(zhǎng)度取為1015km，自然高度不超過(guò)30米，以1.25倍的管道工作壓力作為強(qiáng)度試壓壓力，對(duì)各段進(jìn)行試壓。1.2.2工藝設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用“從泵到泵”，站內(nèi)采用“先爐后泵”的密閉的輸油工藝?！皬谋玫奖谩钡妮斢驼靖?/p>

8、設(shè)一座泄壓罐。首站設(shè)給油泵。其它各站均不設(shè)給油泵，各站均設(shè)有爐前泵，以降低節(jié)流損失，采用爐前加熱降低了原油的粘度，提高了泵的效率，節(jié)約電能，加熱裝置承壓低，省鋼材并增加了安全性，采取冷熱油摻合法，部分的冷油不經(jīng)過(guò)加熱爐以減少油流經(jīng)過(guò)爐子的壓降，部分原油進(jìn)入加熱爐加熱至65左右，然后進(jìn)行冷熱油摻合，油溫在50左右，進(jìn)入主泵增壓，由總閥室去下一站。由于采取“從泵到泵”的輸油工藝，全線形成統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，不但進(jìn)出站壓力相互影響，而且水擊壓力和任何一處的事故都要影響全線，為此設(shè)置泄壓罐進(jìn)行保護(hù)以使進(jìn)站壓力不會(huì)過(guò)高，各站設(shè)有高低壓保護(hù)裝置以保護(hù)管線，降余壓泄入事故罐內(nèi)，保持管線安全。下面詳細(xì)說(shuō)明各站的主

9、要工藝流程：A.首站工藝流程（1） 輸油流程：接受來(lái)油，計(jì)量后進(jìn)罐；加熱后向中間站輸油；向中間站發(fā)送清管器以及接受清管器。（2） 安全保護(hù)與投產(chǎn)試運(yùn)流程：倒罐或站內(nèi)循環(huán)；接受中間站反輸并計(jì)量；向來(lái)油反輸并計(jì)量；進(jìn)、出口高低壓保護(hù)流程。B中間站工藝流程 正輸、反輸、熱力越站、壓力越站、全越站、高低壓保護(hù)流程。C末站工藝流程（1）輸油流程：接受中間站來(lái)油，經(jīng)加熱（不加熱）進(jìn)罐； 原油自灌自流或泵送經(jīng)計(jì)量裝船；來(lái)油不進(jìn)罐自流或泵送經(jīng)計(jì)量裝船。 （2）安全保護(hù)與投產(chǎn)試運(yùn)營(yíng)流程：倒罐或站內(nèi)循環(huán)；進(jìn)、出口高低壓保護(hù)流程。設(shè)計(jì)方案的選擇與比較輸油管道工程的建設(shè)，首先要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性研究，對(duì)工程的各項(xiàng)技術(shù)

10、要求，經(jīng)濟(jì)條件作出詳細(xì)論證。當(dāng)管路走向基本確定后，輸油管道的經(jīng)濟(jì)性好壞，主要取決于工藝方案的選擇，及管道的管徑，主要設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)的選擇。在方案的概略計(jì)算中，常用年當(dāng)量費(fèi)用作為衡量長(zhǎng)輸管道經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，在可行性研究報(bào)告中則根據(jù)動(dòng)、靜態(tài)返本期，投資收效率來(lái)衡量設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計(jì)以年當(dāng)量費(fèi)用作為指標(biāo)予以闡述 ：即：S=（J/T）+Y 萬(wàn)元/年 ； （1-1）其中：S年當(dāng)量費(fèi)用，萬(wàn)元/年；J管道基建費(fèi)用，萬(wàn)元/年； T抵償期，年； Y管道年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用，萬(wàn)元/年。 本設(shè)計(jì)中取20年，顯然年當(dāng)量費(fèi)用最低的方案最經(jīng)濟(jì)，但并不一定最適宜，還要考慮到管線的發(fā)展趨勢(shì)，以及其它的設(shè)備、材料等的供應(yīng)情況以及其它

11、條件綜合評(píng)定方案。加熱站進(jìn)、出口溫度的確定本設(shè)計(jì)輸送介質(zhì)為大慶原油，屬含蠟原油。A加熱站進(jìn)站溫度的選擇：由于大慶原油凝點(diǎn)為32,故輸送時(shí)需比凝點(diǎn)高23最經(jīng)濟(jì)，因此確定進(jìn)站溫度為35。B 加熱站出站溫度的選擇：對(duì)于原油來(lái)說(shuō)，其難免含水，故加熱溫度不能超過(guò)100，且本設(shè)計(jì)工藝為“先爐后泵”則加熱溫度不能超過(guò)介質(zhì)的初餾點(diǎn)75，以免影響泵的吸入。對(duì)于含蠟的大慶原油來(lái)說(shuō)，其凝固點(diǎn)處的粘溫曲線很陡，而且溫度高于凝固點(diǎn)30-40時(shí)，粘度隨溫度變化很小，更因?yàn)楹炘凸艿蓝嘣谖闪鳡顟B(tài)下進(jìn)行，摩阻于粘度的0.25次方成正比，提高油溫對(duì)摩阻影響較小，而且熱損失較大，故加熱溫度不宜過(guò)高。本設(shè)計(jì)加熱站出站溫度選擇三種

12、:TR=65；。平均溫度的計(jì)算本設(shè)計(jì)中采用國(guó)標(biāo)GB50253-94修正83年的溫度公式：（1-2）輸油管道設(shè)計(jì)與管理式中：原油輸送的平均溫度，。大慶原油凝點(diǎn)為32，取=35：油品密度的計(jì)算本設(shè)計(jì)中采用的油品密度計(jì)算公式為： （1-3）輸油管道設(shè)計(jì)與管理 式中：溫度為t及20時(shí)的油品密度，kg/m3 ;kg/m3;溫度系數(shù)， 。所以可以得到下表：流量計(jì)算 （1-4）經(jīng)濟(jì)管徑的選取在某一輸量下，采用較大的管徑，可以降低輸油的摩阻損失，減少動(dòng)力費(fèi)用和擬建泵站數(shù)，但基本建設(shè)投資中鋼管及管線工程投資增大；采用較小的管徑，則反之。所以，對(duì)于某一輸量而言，經(jīng)濟(jì)管徑要由經(jīng)濟(jì)流速而定，在我國(guó)，對(duì)于長(zhǎng)輸

13、管道，取經(jīng)濟(jì)流速V=1.52.0 m/s。經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算公式：.（1-5）從計(jì)算可以看出，可以初選管徑和。其它參數(shù)的計(jì)算A粘度計(jì)算由已知的運(yùn)動(dòng)粘度：表1-4，3540455070，厘沱343026由公式 （1-6）輸油管道設(shè)計(jì)與管理取溫度為35和40時(shí)兩組數(shù)據(jù)，代入上式，得：。所以式（1-6）可以變?yōu)?（1-7）所以當(dāng)t=45時(shí)，=26厘沱。B流態(tài)的計(jì)算； Re1= （1-8）其中 長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)中一般取e=；所以，對(duì)于，；對(duì)于，。詳細(xì)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表：表1-5管 徑，ReRe1流 態(tài)65紊流水力光滑區(qū)65紊流水力光滑區(qū)熱力計(jì)算本設(shè)計(jì)的熱力計(jì)算的詳細(xì)公式見(jiàn)后面的計(jì)算部分，此處只列出結(jié)果。詳細(xì)計(jì)算結(jié)果

14、見(jiàn)后表：表1-6管 徑W/）站間距 Km6565水力計(jì)算同熱力計(jì)算，水力計(jì)算的詳細(xì)公式見(jiàn)后面計(jì)算部分，現(xiàn)只列出結(jié)果。詳細(xì)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-7表1-7管 徑站間距 Km高程差m總摩阻損失m站間摩阻m6522465224泵及加熱爐的選擇根據(jù)后面的計(jì)算部分，各熱站均選用2×1750KW熱媒爐間接加熱系統(tǒng)，各泵站均選用DKS750-550單級(jí)雙吸離心流程泵2臺(tái)串聯(lián)使用。熱泵站數(shù)及各站設(shè)備數(shù)確定表1-86565泵站數(shù)84熱站數(shù)34爐數(shù)98 主要設(shè)備的選擇與論證生產(chǎn)工藝設(shè)備的選擇A輸油泵的選擇不但要滿足生產(chǎn)工藝，還要效率高，保持在高效區(qū)運(yùn)行，同時(shí)，在使用的條件下，要有足夠的吸入能力，可靠的工作性能。保

15、證安全輸油。本設(shè)計(jì)中由于地形位差的變化不大，為提高經(jīng)濟(jì)性減少動(dòng)力損耗，簡(jiǎn)化流程，便于調(diào)節(jié)及進(jìn)行超壓保護(hù)等，選用大排量的中揚(yáng)程的單級(jí)離心泵串聯(lián)運(yùn)行。并考慮泵的匹配，使得能耗最小的情況下滿足任務(wù)輸量及高程要求，泵的臺(tái)數(shù)一般不超過(guò)5臺(tái)，并要考慮有一臺(tái)備用泵。根據(jù)管線的承壓能力及以上的原則和輸量。本設(shè)計(jì)選用了DKS750-550型號(hào)的泵，其中,首站給油泵采用20SH9型號(hào)的泵。泵房設(shè)有污油系統(tǒng)，污油泵采用20SH-6A型泵兩臺(tái)，同時(shí)設(shè)有二座污油池。B加熱爐：采用熱媒加熱爐，通過(guò)熱媒換熱器來(lái)間接加熱原油，安全性好，熱效率高，各站配備的熱媒爐的臺(tái)數(shù)和型號(hào)根據(jù)站間距及熱負(fù)荷確定。C油罐：秦皇島首站設(shè)有100

16、0 m3的浮頂罐2座，3000m3浮頂罐1座，5000m3浮頂罐1座。D閥門：進(jìn)站系統(tǒng)閥門均采用PN25，泵出口系統(tǒng)均采用PN64?？傞y室干線截?cái)嗝娓鶕?jù)通球需要采用PN64液壓，傳動(dòng)常閉式直通球閥，閘閥均采用鋼閥，口徑DN700以上，或有特殊用途的閥門采用電力傳動(dòng)，閥門的型號(hào)和數(shù)量見(jiàn)設(shè)備表。E空氣壓縮系統(tǒng)：采用兩臺(tái)1VB0617移動(dòng)式的空氣壓縮機(jī)（Q=0.6 m3/min,P =7kg/cm2）,壓縮風(fēng)經(jīng)設(shè)于戶外的簡(jiǎn)易空氣凈化設(shè)備，除去水分，殘油后，供儀表用風(fēng)。F起重裝置：泵房設(shè)有3噸的防爆電葫蘆，總閥室設(shè)2噸手拉吊梁，以利于檢修。站內(nèi)管線的敷設(shè)原則A與總閥室兩端相連的輸油干線從埋地變?yōu)槁犊眨?/p>

17、熱變形大，故在兩端各加一個(gè)固定墩。B站內(nèi)設(shè)備間相連的管線，利用線路的彎曲形狀，自然補(bǔ)償溫度的變形，在適當(dāng)?shù)牡胤郊庸潭ǘ者M(jìn)行鞏固。C站內(nèi)油管的戶外部分以低架敷設(shè)為主，過(guò)馬路處采用龍門架敷設(shè)，進(jìn)入裝置房間前后采用管溝敷設(shè)，便于檢修。D站內(nèi)管線采用水泥蛭石預(yù)制管殼保溫站內(nèi)自動(dòng)化站內(nèi)實(shí)行集中遙測(cè)熱1參數(shù)方法，自動(dòng)調(diào)節(jié)加熱爐燃油的耗量及原油的加熱溫度，設(shè)聯(lián)合泵房控制儀表間一座，集中遙測(cè)主泵機(jī)組起停。全站電動(dòng)閥門開(kāi)啟，全站熱1參數(shù)和泵機(jī)組的潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)參數(shù)。設(shè)加熱爐操作間一座，監(jiān)測(cè)加熱爐運(yùn)行工況，控制加熱溫度。 對(duì)土建、水電等復(fù)附屬設(shè)施的選擇總體布置站內(nèi)建筑在滿足防火間距和生產(chǎn)要求的前提下，力求緊湊，節(jié)約

18、占地，縮小管線的長(zhǎng)度，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，將干線總閥室，主泵房，陰極保護(hù)站，循環(huán)水泵房，變電所等能夠合并的盡量合并，加熱爐區(qū)靠近總閥室一側(cè)，以便于管線的連接；鍋爐房位置除考慮安全防火距離外，還應(yīng)該考慮冷凝水回水的需要；油罐應(yīng)該設(shè)在地勢(shì)最高位置，設(shè)置防火堤。土建的主要設(shè)計(jì)原則A生產(chǎn)建筑：盡可能采用聯(lián)合式建筑，除因工程地址條件需要特殊處理外，采用統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，減少規(guī)格，提高模板周轉(zhuǎn)率，節(jié)約用材，加快建設(shè)進(jìn)度。B生活建筑：盡可能靠近生產(chǎn)區(qū)，注意防火，防噪，防污水和煙火危害。電氣A供電：輸油泵站為一級(jí)負(fù)荷，電力外線為雙回路供電，一回路為主電源，泵站專線，另一回路為備用電源，供電電壓為66千伏，主結(jié)線仍為典

19、型的內(nèi)橋接線，采用兩回路同時(shí)供電，兩臺(tái)主變壓器分別工作。B供熱：站內(nèi)采用蒸氣鍋爐集中供熱，鍋爐的位置應(yīng)考慮生產(chǎn)和生活用蒸氣及熱水，采用2臺(tái)20噸和一臺(tái)10噸的。水處理采用KN500型的鈉離子交換器2臺(tái)，設(shè)25 m3軟化水的儲(chǔ)存罐一座，介質(zhì)用732號(hào)的強(qiáng)酸性的樹(shù)脂交換劑。C采暖：站內(nèi)工業(yè)區(qū)及輔助的生產(chǎn)區(qū)一律采用鍋爐房供蒸氣采暖，各小型的建筑均采用單管的水平串聯(lián)的采暖形式，余壓回水阻汽器采用浮筒式疏水器。D通風(fēng)：采用防爆的軸流風(fēng)機(jī)送風(fēng)，電機(jī)間用電機(jī)自身的風(fēng)扇通風(fēng)?？傞y室設(shè)有一臺(tái)防爆軸流風(fēng)機(jī)。高壓配電間及電容器間各設(shè)一臺(tái)軸流式風(fēng)機(jī)。E給排水：采用生產(chǎn)，消防結(jié)合并置深井泵，抽水至60m3高位水罐再?gòu)闹?/p>

20、管網(wǎng)至各用戶。主泵機(jī)組的冷卻水采用水泵冷卻器循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)水泵用80DR×2，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用.(Q=216 m3/h，H=,N=4kw)F消防： 以防為主，不設(shè)固定的消防系統(tǒng)，利用200M燃料油罐，正常輸油后改作消防水罐。加熱爐區(qū)，泵房，總閥室用蒸氣滅火。 工程概算本設(shè)計(jì)的成本估算按（1-1）進(jìn)行，且由于設(shè)計(jì)資料有限，管道工程基本建設(shè)投資J僅包括管線成本費(fèi)用、熱泵站建筑工程費(fèi)用以及熱泵站中配套設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用。年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用Y包括動(dòng)力費(fèi)用、燃料費(fèi)用。其中：（1） 電：每度0.80元；（2） 燃料油：500元/噸；（3） 16Mn雙面螺旋焊縫鋼管每噸3800元，此種鋼管重kg/m。所以，全

21、線鋼管費(fèi)用××萬(wàn)元；（4） 16Mn雙面螺旋焊縫鋼管每噸3800元，此種鋼管重 kg/m。所以，全線鋼管費(fèi)用=157.8××萬(wàn)元。其它各項(xiàng)成本費(fèi)用，列表給出：表1-9項(xiàng)目?jī)r(jià)格項(xiàng)目?jī)r(jià)格DKS750-550離心泵5萬(wàn)元/臺(tái)YK20002電機(jī)7萬(wàn)元/臺(tái)24650KW加熱爐20萬(wàn)元/臺(tái)熱泵站基建投資情況：表1-10（見(jiàn)后頁(yè)）項(xiàng)目?jī)r(jià)格（萬(wàn)元）項(xiàng)目?jī)r(jià)格（萬(wàn)元）首站522末站661熱泵站218熱站150泵站150電費(fèi)計(jì)算： 由于電動(dòng)機(jī)的功率為2000KW，所以：電費(fèi)=電機(jī)功率×每站臺(tái)數(shù)×24×350×燃料費(fèi)用計(jì)算：燃料費(fèi)用=熱站

22、數(shù)×每站熱負(fù)荷×500元/噸 元 每站熱負(fù)荷計(jì)算公式：由此我們可以得出各種所需數(shù)據(jù)，其中全線鋼管費(fèi)用用J1表示，熱泵站基建費(fèi)用由J2表示，泵、加熱爐以及電機(jī)費(fèi)用由J3表示，燃料油費(fèi)用由Y1表示，DKS750-550型號(hào)泵的電費(fèi)用Y2表示，總的費(fèi)用用Y表示。這樣管道基本建設(shè)投資J= J1 +J2 +J3 ,年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用Y= Y1 +Y2表1-116565J1J225872055J3316228JY1Y2107525376YT2020S由此可見(jiàn)，從年當(dāng)量費(fèi)用角度來(lái)說(shuō)，方案為最佳。而且此方案的熱泵站數(shù)為4座，所以本設(shè)計(jì)認(rèn)為此方案最佳。下面把所選方案的詳細(xì)情況再闡述一下，管材，=35

23、，；全線4個(gè)熱泵站，每個(gè)熱泵站設(shè)有兩臺(tái)DKS750-550型號(hào)的泵，其中一臺(tái)備用。每個(gè)熱泵站有2套2×4650KW熱媒間接加熱系統(tǒng)。1.7 目前我國(guó)輸油管道設(shè)計(jì)中采用的先進(jìn)技術(shù)和存在問(wèn)題及改進(jìn)意見(jiàn)采用的先進(jìn)技術(shù)目前新建的輸油管道工程對(duì)一些舊工程技術(shù)技術(shù)改造過(guò)程中，在輸油工藝設(shè)備，自動(dòng)化等方面，采用了一些先進(jìn)技術(shù)，如：秦北線工程，泵站建成全露天式，從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)技，術(shù)設(shè)備，輸油工藝采用“從泵到泵”的密閉輸油方式，站內(nèi)流程采用先爐后泵，加熱爐效率高，安全性好，輸油泵采用高效率的離心泵串聯(lián)工作，設(shè)有微機(jī)控制室，集中控制，在對(duì)一些舊工程改造上，也采用了上述的新技術(shù)。長(zhǎng)輸管道在我國(guó)出現(xiàn)較晚，七

24、十年代以來(lái)，隨著石油工業(yè)的發(fā)展，油氣管道事業(yè)也有了較大程度的發(fā)展。目前，我國(guó)已有油氣管道102條，約11500公里，其中原油管道41條，約7500公里。這些管道的建成，對(duì)石油工業(yè)的發(fā)展起了重要作用，但我國(guó)的管道技術(shù)水平與國(guó)外相比還很落后，就目前運(yùn)行的輸油管道簡(jiǎn)述以下幾點(diǎn)存在的問(wèn)題及改進(jìn)意見(jiàn)。存在的問(wèn)題及改進(jìn)意見(jiàn)A可行性研究的重要性 根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期規(guī)劃，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目在技術(shù)，工程和經(jīng)濟(jì)是否可行和合理，進(jìn)行全面分析，論證，由于忽略了可行性研究，導(dǎo)致了建設(shè)資金的浪費(fèi)，使輸油成本增加，利潤(rùn)降低，這在我國(guó)是有過(guò)教訓(xùn)的。由于油氣資源不足，管道建成后，利用率不高，采取正反輸油的方法來(lái)阻止凝管，甚至無(wú)油可輸，

25、因此，搞好可行性研究，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益，降低輸油成本是非常重要的。B工藝計(jì)算和工藝流程由于管道運(yùn)行參數(shù)和總傳熱系數(shù)，油溫，粘度，比重，熱容等參數(shù)都是在不斷變化的，這需要用有限方法計(jì)算，而我們通常采用的計(jì)算發(fā)法是十分粗糙的，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果十分不準(zhǔn)確。在輸油工藝上采用“先泵后爐”和“旁接油罐”的工藝，都會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)壓力增大，產(chǎn)生不安全因素，國(guó)外多采用“密閉輸送”“先爐后泵”的工藝流程。使得工作效率增大，而且能安全生產(chǎn)，油品的計(jì)量采用流量計(jì)，并用U型標(biāo)準(zhǔn)體積管精確標(biāo)定，并配合微機(jī)操作，便于統(tǒng)一管理。觀察，操作，一些自動(dòng)控制設(shè)備也大量應(yīng)用于管線上，提高管線的自動(dòng)化程度，我國(guó)已在部分管線上試用了這些工藝。C在

26、泵和閥門等方面國(guó)外大型輸油泵大都是離心泵串聯(lián)工作，效率高達(dá)80以上，為單級(jí)，中揚(yáng)程，大流量，而且我國(guó)通常是采用高揚(yáng)程，中排量，并聯(lián)運(yùn)行，效率較低。原動(dòng)機(jī)國(guó)外除用電動(dòng)機(jī)外，缺電地區(qū)也有柴油機(jī)，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)。閥門采用較小口徑的，雖阻力增加，但投資大大減少，而且布置緊抽湊，易于控制，長(zhǎng)輸管上截?cái)嚅y普通采用球閥或平行滑板閘板閘閥，壓力調(diào)節(jié)閥大都為球形閥，全關(guān)時(shí)不泄漏，全開(kāi)時(shí)壓降小，調(diào)節(jié)性能好，安全閥多用橡膠撓性管式結(jié)構(gòu)，反應(yīng)迅速。我們輸油泵大小匹配不好，即使采用串聯(lián)大排量離心泵，對(duì)流量的調(diào)節(jié)仍采用節(jié)流的方法，能量損失較大，站內(nèi)外采用同樣口徑的閥門，投資增大，不易調(diào)節(jié)控制，截?cái)嚅y仍以楔形的閥為

27、主，球形截?cái)嚅y的密封還有待改進(jìn)，對(duì)泵站流量的控制調(diào)節(jié)應(yīng)將用閥門調(diào)節(jié)改為用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和液力耦合器，以減少能量的損失，使其工作時(shí)，效率提高。D有關(guān)清管的問(wèn)題 由于管線變形過(guò)大，通球困難，或無(wú)發(fā)球裝置，造成不能清管，彎頭變形過(guò)大的原因是彎頭的曲率半徑變化小。國(guó)外對(duì)站外管線彎頭的最小曲率半徑有嚴(yán)格的控制，大的曲率半徑彎頭只能在現(xiàn)場(chǎng)冷彎，而我國(guó)目前還未解決這樣的彎制問(wèn)題。E對(duì)于管線的泄漏 我國(guó)目前還缺乏完整的泄漏檢測(cè)系統(tǒng)，靠人工尋檢十分落后，目前使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢漏，效果較好，我國(guó)應(yīng)盡快引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，以完善我國(guó)的管線的管理。F管材方面：（1） 鋼鐵冶煉和制管水平大幅度提升，X70等高鋼級(jí)管線鋼得

28、到了大規(guī)模應(yīng)用中國(guó)20世紀(jì)90年代初期的管線鋼生產(chǎn)還停留在X60級(jí)水平。隨著國(guó)內(nèi)對(duì)天然氣需求的迅速增長(zhǎng)，為了提高管道輸送能力、降低管道建設(shè)成本，采用高強(qiáng)度管線鋼建設(shè)高壓長(zhǎng)輸管線勢(shì)在必行。在不到10年的時(shí)間里，中國(guó)X65、X70管線鋼就已從試制發(fā)展到大規(guī)模的工程應(yīng)用。目前中國(guó)X70管線鋼生產(chǎn)已趨于成熟，基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。2001年，X70管線鋼首先在澀寧蘭管道上得到試驗(yàn)性應(yīng)用，之后在西氣東輸管道建設(shè)過(guò)程中，大規(guī)模采用了國(guó)產(chǎn)的X70管線鋼。根據(jù)有關(guān)資料，西氣東輸管道大約有52%的鋼管由國(guó)內(nèi)的鋼管廠提供，熱煨彎管國(guó)產(chǎn)率也達(dá)到62%。2005年建成的陜京二線和2006年建成的冀寧聯(lián)絡(luò)管道也基本上采用國(guó)產(chǎn)

29、的X70管線鋼。2006年中國(guó)成功實(shí)現(xiàn)了向印度出口5萬(wàn)噸直徑1219毫米的 X70鋼管。2003年，在中國(guó)石油集團(tuán)科技發(fā)展部的主持下，石油部門與相關(guān)單位聯(lián)合，開(kāi)展了10余項(xiàng)國(guó)家基礎(chǔ)攻關(guān)、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，其中包括“高強(qiáng)度管線鋼的重大工藝基礎(chǔ)研究”、“X80管線鋼管的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”、“X80管線鋼的焊接及高韌性焊材選擇”等，取得了很好的研究成果。2005年，在冀寧聯(lián)絡(luò)線上成功地鋪設(shè)了長(zhǎng)約、直徑為1016毫米的X80試驗(yàn)段，該試驗(yàn)段標(biāo)志著國(guó)內(nèi)鋼鐵冶煉、軋制和制管技術(shù)已初步具備制造X80級(jí)管線鋼管的能力。在已取得的X80級(jí)管線鋼研究應(yīng)用的基礎(chǔ)上，2006年，中國(guó)石油集團(tuán)科技發(fā)展部又組織立項(xiàng)進(jìn)

30、行X80級(jí)管線鋼管大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)研究，開(kāi)展了X80級(jí)管線鋼管在大口徑高壓大輸量長(zhǎng)輸天然氣管線上的應(yīng)用研究和焊接研究等專題工作。中國(guó)的冶金和制管工業(yè)可望得到更大的發(fā)展。2006年7月14日，鞍鋼研制開(kāi)發(fā)的X100管線鋼獲得成功，鞍鋼一舉成為國(guó)內(nèi)首家、世界上少數(shù)掌握這種高鋼級(jí)管線鋼技術(shù)并具備生產(chǎn)能力的鋼鐵企業(yè)。這標(biāo)志著中國(guó)的冶金工業(yè)已邁上一個(gè)新的臺(tái)階。（2） 陸上管道施工的部分技術(shù)已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平自西氣東輸工程建設(shè)以來(lái)，一些與X70及大口徑鋼管相關(guān)的施工技術(shù)水平得到了大幅度提升。管道施工從過(guò)去的完全手工化操作到現(xiàn)在可以完全智能化操作，工程焊接合格率從澀寧蘭的85%到蘭成渝的90%，再到西氣東輸

31、的95%，工作質(zhì)量、效率和施工技術(shù)水平都得到了極大提高。蘭成渝工程使國(guó)內(nèi)管道建設(shè)隊(duì)伍掌握了艱難的山地施工作業(yè)方法；西氣東輸工程又從實(shí)踐中摸索出更多更復(fù)雜地形和更惡劣氣候條件下的施工作業(yè)方法。管道工程建設(shè)管理水平、運(yùn)營(yíng)管理水平及維護(hù)搶修技術(shù)水平也有了很大提高。2006年中國(guó)石油天然氣管道局中標(biāo)印度東氣西輸管道工程，這極大地提高了中國(guó)管道施工隊(duì)伍在國(guó)際上的知名度，對(duì)于中國(guó)石油打開(kāi)并站穩(wěn)南亞市場(chǎng)具有重要意義。G防腐技術(shù)我國(guó)多采用石油瀝青防腐層，材料易吸水，埋地后電絕緣性下降，陽(yáng)極保護(hù)的電流增大，但易受腐蝕，耐高溫性能差，機(jī)械強(qiáng)度低，國(guó)外采用煤焦油瀝青涂層，近來(lái)開(kāi)始大量采用現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化扎捆的聚乙烯膠粘帶

32、和工廠預(yù)制的密度聚乙烯涂層，效果很好。長(zhǎng)輸管道在我國(guó)是一門新興工業(yè)，還很不足，在很多先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備以及管理等發(fā)方法都有待我們學(xué)習(xí)和改進(jìn)。2. 工藝計(jì)算對(duì)于易凝、高粘原油的管道輸送，一般采用加熱的輸送方法。這樣在輸送過(guò)程中存在兩方面的能量損失，摩阻損失和散熱損失。因此，也必須從這兩方面給油流供應(yīng)能量，由加熱站供應(yīng)熱能，由泵站供應(yīng)壓力能。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)正確處理這兩種能量的供求平衡關(guān)系，找出能耗最小的最優(yōu)輸送條件。這也就是熱油輸送管道工藝計(jì)算所要確定的目標(biāo)。2.1 基本參數(shù)的選擇與計(jì)算設(shè)計(jì)任務(wù)書給出的基本數(shù)據(jù)：A年輸量：600萬(wàn)噸/年B大慶原油物性：（1） 比重：（2）凝固點(diǎn)：32 （3） 初餾點(diǎn)點(diǎn)

33、：75 （4） 水分：0.83%（5）含蠟：25.7%（6） 閃點(diǎn)：34（7） 運(yùn)動(dòng)黏度。表2-103540455070厘沱343026C年操作天數(shù)：350天D沿線氣溫及凍土深度：表2-2地區(qū)沈陽(yáng)秦皇島北京最高氣溫 最低氣溫 凍土厚度 mE 線路計(jì)算長(zhǎng)度：Km.在第一章中，我們已經(jīng)過(guò)六種方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)比較，而且對(duì)于一些參數(shù)也給了計(jì)算公式以及數(shù)據(jù)，這里，不再詳細(xì)求解，只列出結(jié)果，以便后面計(jì)算更清楚。最佳方案：管徑；TZ=35, TR=65。平均溫度：Tpj=45（見(jiàn)公式1-2）油品密度：pj=84kg/m3(見(jiàn)公式1-3)油品流量：Q=0.2354m3/s油品粘度：雷 諾 數(shù)：2.2 熱力計(jì)算2

34、.2.1K值的計(jì)算：A埋地?zé)嵊凸艿揽倐鳠嵯禂?shù)K值的計(jì)算：（2-1）輸油管道設(shè)計(jì)與管理式中：Dw管道結(jié)構(gòu)外徑，即鋼管的外防腐層及保溫層所形成的外徑，m； Di, , D(i+1)鋼管、防腐絕緣層及保溫層所形成的外徑，m；與上述各層相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m·）；油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，W/（m2·）管外壁至土壤的放熱系數(shù)，W/（m2·）。（1）求：因?yàn)槲闪鲿r(shí)的對(duì)總傳熱系數(shù)的影響很小，可以忽略不計(jì)。（2）求：按沿線凍土最深處計(jì)算，管中心埋深:=(23)D=(23)×=m現(xiàn)取=1.8 m/ Dw=，則計(jì)算公式：（2-2）輸油管道設(shè)計(jì)與管理其中：土壤傳熱系數(shù)，取=

35、1.396 W/（m·）；管路無(wú)保溫層，只存在瀝青防腐層，所以只取瀝青防腐層7厚，所以，Dw=471mm。則 （3） 求K值：將上述數(shù)據(jù)帶入式（2-1），其中鋼材導(dǎo)熱系數(shù)取48 W/（m·）；瀝青防腐層導(dǎo)熱系數(shù)取0.15 W/（m·）。則帶入可的：可得： K= W/（m2·）。加熱站站數(shù)的確定 加熱站是根據(jù)沿線溫降情況布置的，當(dāng)油流溫度降到要求的進(jìn)站溫度時(shí)，必須進(jìn)入下一個(gè)加熱站加熱。本設(shè)計(jì)中，全線總傳熱系數(shù)變化不大，各加熱站進(jìn)出口溫度又相同，按等距離布置熱站。根據(jù)蘇霍夫溫降公式：（2-4）輸油管道設(shè)計(jì)與管理其中，周圍介質(zhì)溫度，此處即為冬季土壤溫度，=1。

36、在本設(shè)計(jì)中，考慮摩擦熱對(duì)溫降的影響，且設(shè) ; 。其中G質(zhì)量流量，kg/s ；c平均油溫下，油品比熱；i油流水力坡降。則公式變（2-8）為：（2-5）輸油管道設(shè)計(jì)與管理A計(jì)算 ：由前面的已知條件：TZ=35, TR=65 ； W/（m2·）；=40；由輸油管道設(shè)計(jì)與管理P85頁(yè)可知，大慶原油比熱容隨溫度變化的趨勢(shì)可按析蠟點(diǎn)溫度、最大比熱容。對(duì)于大慶原油=，=20。所以， 。因此，輸油管道設(shè)計(jì)與管理其中，A=0.985， n=0.01732；所以，KJ/(kg/)。 G= kg/s ；所以，。B計(jì)算：輸油管道設(shè)計(jì)與管理由于屬于紊流水力光滑區(qū)，所以m=0.25，=0.0246。所以，；。；

37、C 計(jì)算站間距將以上計(jì)算結(jié)果代入公式（2-5），可求得L=Km.D求熱站數(shù)： 取整。則站間距。2.3 水力計(jì)算熱站間摩阻的計(jì)算及全線摩阻計(jì)算：A熱站間摩阻：（2-6）輸油管道設(shè)計(jì)與管理現(xiàn)考慮輸送過(guò)程中存在溫降，所以通常在公式的計(jì)算結(jié)果中乘以一個(gè)系數(shù)，即： =B全線總摩阻：（2-7）2.4 機(jī)泵設(shè)備的選擇計(jì)算與校核輸油泵的選擇輸油泵的選擇不但要滿足工藝生產(chǎn)，還要效率高，使用時(shí)要保證在高效區(qū)內(nèi)工作；同時(shí)在使用條件下還要有足夠的吸入能力，可靠的工作性能，保證安全輸油。對(duì)于輸油泵的數(shù)量，從目前已建成的泵站來(lái)看，一般在3-5臺(tái)，其中有一臺(tái)備用，本設(shè)計(jì)中取排量大，中揚(yáng)程，效率高的DKS型離心泵串聯(lián)。在設(shè)計(jì)

38、中，我們選用2臺(tái)DKS750-550型號(hào)的油泵串聯(lián)，其中一臺(tái)備用。對(duì)于所選用的 16Mn螺紋剛才而言，設(shè)計(jì)中泵的揚(yáng)程適合于鋼材，管材的最大工作壓力為/cm2 。A用最小二乘法求泵的特性方程：。設(shè)泵的特性方程 （其中）用最小二乘法回歸；所以，由 可得 對(duì)于KSY2850210型泵：Q=701 m3/h H=577mQ=860m3/h H=498m Q=1207 m3/h H=343m代入上面的式中可解得：, 。所以，DKS750-550型泵的特性方成為：B則泵站的特性方成為：在任務(wù)輸量下，。取每站摩阻為7m,則泵站數(shù)為：（2-8）輸油管道設(shè)計(jì)與管理所以， 取個(gè) 。C求系統(tǒng)工作點(diǎn)：（2-9）輸油管

39、道設(shè)計(jì)與管理式中，Q全線工作流量，m3/s;n全線泵站數(shù)；H1首站進(jìn)站壓頭,m; L全線管路總長(zhǎng)，m;Z起終點(diǎn)高程差，m; h每熱泵站能量損失，取h=7m。代入已知數(shù)據(jù)，可得：則滿足任務(wù)輸量。其中： 。所以， ；水力坡降： ；以上結(jié)果可以看出，系統(tǒng)工作點(diǎn)基本接近任務(wù)輸量。2.5 加熱爐性號(hào)及臺(tái)數(shù)的選擇計(jì)算由于熱站布置按等距進(jìn)行，熱站爐數(shù)也按等距計(jì)算，以使沿線所選加熱爐相同。反算加熱站出站溫度（2-10）輸油管道設(shè)計(jì)與管理所以。接近出站溫度。每站的熱負(fù)荷由公式（1-11）加熱爐型號(hào)及臺(tái)數(shù)的選擇 鑒于間接加熱優(yōu)于直接加熱，本設(shè)計(jì)采用2×4650Kw間接加熱系統(tǒng)。每臺(tái)加熱爐供熱：2

40、5;4650×0.9=8370Kw ，所以每站需要2臺(tái)2×4650Kw型號(hào)間接加熱系統(tǒng)。2.6 熱泵站址的選擇與計(jì)算確定了泵站數(shù)以后，就要選擇泵站站址。站址一方面要滿足水力條件的要求，即在規(guī)定輸量下泵站所提供的能量要與站間管路所消耗的能量相適應(yīng)。另一方面，又必須考慮工程實(shí)踐上的許多要求，如工程地址條件是否適合建站、交通、供電、供水、迅速通訊是否方便等。站址選擇還需要堅(jiān)持少占耕地、化費(fèi)為利等原則。由于熱站數(shù)和泵站數(shù)相同，選定泵站后，把熱站并與泵站上。詳細(xì)的布站情況，見(jiàn)縱斷面圖。表2-3：站數(shù)12345處站距離m0高程m262.5 進(jìn)出站油溫及壓力校核進(jìn)出站溫度校核A冬季：T0

41、=1工作流量經(jīng)爐升溫 首站：=35=35+37.9= ；2#站：其中，4Km3#站：其中，L= Km4#站：其中， Km末站：其中， Km 。由上面的計(jì)算可以看出，實(shí)際進(jìn)出站溫度均大于設(shè)計(jì)溫度，即在冬季，本設(shè)計(jì)可以達(dá)到輸送要求。B夏季：T0=16由于夏季溫度高，油流在管路中溫降較慢，如按冬季溫度出站情況，勢(shì)必造成下站進(jìn)站溫度過(guò)高，造成能量浪費(fèi)。所以，在夏季，需要適當(dāng)減少加熱爐的供熱量或者停爐，以降低各站的出站溫度，減少能量的浪費(fèi)。進(jìn)站壓力的校核A系統(tǒng)工作點(diǎn)：QA= 0.2368m3/s ； HC=m。工況水力坡降：輸油管道設(shè)計(jì)與管理設(shè)H1=20m ，熱泵站摩阻h=7 m 。首站20mHchc=

42、207m二站 =iL1×80.5+67m 7m 三站 iL2-×mm四站 ×mm末站由計(jì)算結(jié)果可知，前面各站的進(jìn)出站壓力均滿足設(shè)計(jì)要求。B 夏季：T0=16，TZ=35，TR=65則 ，查表得：； 則Q= =所以，HAm工況水力坡降：首站 20mHchc=207m二站 =iL1×+67.1=40.72m 407544.96m 三站 iL2-=544.96×mm四站 ×mm末站由此可見(jiàn)，夏季時(shí)，前六站的進(jìn)出站壓均滿足設(shè)計(jì)要求，而末站的進(jìn)站壓力過(guò)高，需要在進(jìn)站前采取截流措施，消除剩余的能頭。 其他計(jì)算最小允許輸量的計(jì)算當(dāng)K、D和T0一定時(shí)

43、，在加熱站間距，加熱站的最高出口溫度TR和最低進(jìn)站溫度已定的情況下，熱油管路的允許的最小輸量。允許最低進(jìn)站溫度TZ=33，最高出站溫度TR=70，最長(zhǎng)間距為km,冬季時(shí)，T0=1，夏季時(shí)T0=16。則輸油管道設(shè)計(jì)與管理所以，因此夏季最小允許輸量為11，冬季最小允許輸量為17，所以該設(shè)計(jì)均滿足最小輸量的要求。3.強(qiáng)度計(jì)算管道強(qiáng)度校核及穩(wěn)定性計(jì)算 管道強(qiáng)度校核地下管道是根據(jù)環(huán)向應(yīng)力來(lái)決定管道厚度，再用軸向應(yīng)力進(jìn)行校核，對(duì)于地下管道所受軸向力，應(yīng)分別不同情況計(jì)算決定。A埋地管道直管段，在進(jìn)入土壤一定距離后就因土壤摩擦力的積累而不能產(chǎn)生軸向位移，可視為完全被嵌固，在內(nèi)壓作用下軸向因不能自由收縮而產(chǎn)生波

44、桑應(yīng)力，當(dāng)溫度變化時(shí)，由于管道不能伸縮還將產(chǎn)生溫度應(yīng)力。管道總的軸向應(yīng)力為： （3-1）管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)其中：P管道內(nèi)的流體壓力，取所有出站壓力中最大值。H=m,所以P=4.98MpaD管道外徑，m ，D=0.457 m；t管道壁厚8mmc腐蝕余量，C=1mm；鋼材的線性膨脹系數(shù)，波桑系數(shù)，對(duì)于鋼材，； E鋼材的彈性模量，E=210GPa；T1管道的操作溫度，取T1=45； T0管道的安裝溫度，取T0=0；因?yàn)門1- T0=45-0=45>0，所以溫度應(yīng)力為壓應(yīng)力，取“-”號(hào)，所以：MPa所以， MPa <=360 Mpa ，滿足強(qiáng)度要求。B對(duì)于半無(wú)限長(zhǎng)管道，如出土段管道的一端在

45、內(nèi)壓作用和溫度變化下可產(chǎn)生軸向位移，在靠近出土處的截面上，管道中由內(nèi)壓引起的軸向應(yīng)力為：（3-2）管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)則： MPa <360 MPa所以滿足強(qiáng)度要求。C對(duì)于埋地管道，當(dāng)管道厚與外壁之比大于1/110時(shí)，它具有足夠的徑向穩(wěn)性。本設(shè)計(jì)中，t=8mm,D=457mm,則/110，則管道有足夠的徑向穩(wěn)定性。D軸向穩(wěn)定性的校核：埋地直線段所受最大軸向壓力：（3-3）管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)其中，A管子截面面積，m2；，所以，當(dāng)軸向力P達(dá)到或超過(guò)某一臨界值時(shí)，埋地管道將喪失軸向穩(wěn)定性，臨界值：Pcr=（3-4）管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)其中，K0土壤的彈性系數(shù)4kg/cm2D管道的外徑cmI截面的慣

46、性矩Pcr= ；取安全系數(shù)n=0.9,所以，n Pcr=0.9××106=×106N則， ，滿足軸向穩(wěn)定性的要求。 熱應(yīng)力、熱變形及補(bǔ)償器的選擇計(jì)算熱應(yīng)力的計(jì)算A地上管線 (3-5)管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)×10-5××1011×（450）×108PaB地下管線：對(duì)于出土處有熱變形，則（3-6）管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)式中，Q受土壤反力約束處所受的土壤反力；H0管道中心埋深H0=土壤的摩擦角45°土壤容重1600kg/m3所以，Qkg。地下管路，由于土壤與管體之間有摩擦阻力，要限制管路伸縮，當(dāng)管路長(zhǎng)度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，

47、軸向應(yīng)力可完全被摩擦力平衡，此長(zhǎng)度LS可由下式計(jì)算：（3-7）大慶石油手冊(cè)則：過(guò)渡段的長(zhǎng)度為：L（3-8）管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)其中，f單位管道長(zhǎng)上的摩擦力，N，f=代入數(shù)據(jù)得N ，進(jìn)而求得過(guò)渡段的長(zhǎng)度Lm過(guò)渡段伸長(zhǎng)量（熱變形）：（3-9）管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)則求得過(guò)渡段的伸長(zhǎng)量=0.2924m補(bǔ)償器的選擇型補(bǔ)償器，已知管線的熱伸長(zhǎng)量，按照此伸長(zhǎng)量來(lái)選取補(bǔ)償器，其尺寸為：l1=30D=m；l1H=1m；l2=l3=H2R=mA補(bǔ)償器的校核：曲管的特征系數(shù) 且所以有：<0.3 則卡爾曼系數(shù)：K=0.084（3-10）管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)B彈性長(zhǎng)度：代入數(shù)據(jù)可得m.C彈性形心坐標(biāo)：X0=0 Y0=m

48、D線慣性矩核線慣性矩為：Jxs= =m3Jys=0;E線慣性矩核線慣性積：JxYs=0.F熱伸長(zhǎng)量，G彈性力Px ,其中，J為慣性矩，為×104cm4所以，Pxkg，所以H所以彎曲應(yīng)力為（3-11）大慶石油手冊(cè)管截面系數(shù)，cm3，= cm3所以，代入數(shù)據(jù)得×105<因此補(bǔ)償器滿足要求。3.3 固定支墩、管架的選擇計(jì)算固定支墩、管架的計(jì)算固定支墩的作用是限制管道的熱伸長(zhǎng)量，防止管線由于熱應(yīng)力和補(bǔ)償器的彈性力而產(chǎn)生位移，拉壞與之相連的管線設(shè)備。A固定支墩的尺寸： 首先假設(shè)出尺寸，再按下述第一個(gè)條件，即支墩阻力P0來(lái) 計(jì)算，并按其強(qiáng)度條件校核。假定尺寸如下：H=1m=3mb

49、=B固定支墩推力計(jì)算：P0Px+PTL （3-12）大慶石油手冊(cè)其中， P0固定墩支座承受的軸向推力NPx補(bǔ)償器的彈性力Px=kgPT埋地管道的單位長(zhǎng)度的受力摩擦系數(shù)為PT2D（3-13）大慶石油手冊(cè)其中，q管路單位長(zhǎng)度重量，kg/m管路不充液體時(shí)鋼管重， PT2將以上數(shù)據(jù)代入公式（3-12），可得 P0+××85.85=106212NC校核固定墩的阻力土壤對(duì)支墩間的摩擦力：（3-14）管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)其中，土壤與支墩間的摩擦系數(shù)，=0.5；土壤的容重，=1600 kg/m3；支墩材料容重，對(duì)于混凝土=2400kg/m3；H0墩頂埋土高，H0=2 m；H、b支墩的尺寸，m。則將上述數(shù)據(jù)代入公式（3-14）可得 kg。D主動(dòng)土壓力： （3-15） 將數(shù)據(jù)代入公式可得： kgE被動(dòng)土壓力：（3-16） kg則>P0=106212 N故滿足設(shè)計(jì)要求。支墩的校核要求支墩在水平推力作用下不沿著支墩的前邊緣傾覆。（3-17）其中，k則 kg kg170100 kg > kg由此可見(jiàn)滿足公式（3-17）。地耐壓校核支墩下的地耐力應(yīng)滿足（3-18） （3-19）其中