熱油管道工藝設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上重慶科技學(xué)院管道輸送工藝課程設(shè)計報告學(xué)院: 石油與天然氣工程學(xué)院 專業(yè)班級: 油儲2012-2 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 設(shè)計地點（單位） K715 設(shè)計題目: 某熱油管道工藝設(shè)計 完成日期： 2015 年 12 月 25日 指導(dǎo)教師評語: 成績（五級記分制）: 指導(dǎo)教師（簽字）:_目錄1總論. 1 1.1設(shè)計依據(jù)及原則. 1 1.1.1 設(shè)計依據(jù) . 1 1.1.2 設(shè)計原則 . 1 1.2 總體技術(shù)水平. 1 2設(shè)計參數(shù). 3 3輸油工藝. 4 3.1 主要工藝參數(shù). 4 3.2 采用的輸送方式. 4 4工藝計算.5 4.1輸油量換算.5 4.1.1油品平均溫度. 5

2、 4.1.2油品密度計算. 5 4.1.3計算流量.5 4.1.3油品黏度計算.6 4.2 管徑規(guī)格選擇. 6 4.2.1 選擇管徑. 6 4.2.2 選擇管道壁厚. 7 4.2.3 確定管外徑. 7 4.2.4 驗證經(jīng)濟流速. 8 4.3 熱力計算.8 4.3.1雷諾系數(shù).8 4.3.2 總傳熱系數(shù)K的確定.9 4.3.3原油比熱容的確定.10 4.3.4導(dǎo)熱系數(shù). 11 4.3.5加熱站布站. 11 4.4 水力計算. 13 4.4.1 平均溫度計算. 13 4.4.2平均運動黏度. 13 4.4.3摩阻計算. 13 5 設(shè)備選型. 14 5.1 設(shè)備選型計算. 14 5.1.1 泵的選型

3、.14 5.1.2 原動機的選型.15 5.1.3 加熱設(shè)備選型.15 5.2 站場布置.16 5.2.1泵站數(shù)計算1 .16 5.2.2計算翻越點.18 6 泵站及管道參數(shù)校核.19 6.1 動水壓的校核.19 6.2 靜水壓的校核.19 6.3 最小輸量.20 7設(shè)計結(jié)果.21 參考文獻.22 專心-專注-專業(yè)1 總論1.1 設(shè)計依據(jù)及原則 1.1.1 設(shè)計依據(jù) （1）國家的相關(guān)標準、行業(yè)的有關(guān)標準、規(guī)范； （2）相似管道的設(shè)計經(jīng)驗； （3）設(shè)計任務(wù)書。 1.1.2 設(shè)計原則 （1）嚴格執(zhí)行現(xiàn)行國家、行業(yè)的有關(guān)標準、規(guī)范。 （2）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

4、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。 （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。 （4）在保證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。 （5）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。1.2 總體技術(shù)水平（1）采用高壓長距離全密閉輸送工藝。（2）采用原油變頻調(diào)速工藝。（3）輸油管線采用先進的SCADA系統(tǒng)，使各站場主生產(chǎn)系統(tǒng)達到有人監(jiān)護、自動控制的管理水平。既保證了正常工況時管道的平穩(wěn)、高效運行，也保證

5、了管道在異常工況時的超前保護，使故障損失降低到最小。（4）采用電路傳輸容量大的光纖通信。給全線實現(xiàn)SCADA數(shù)據(jù)傳輸帶來可靠的傳輸通道，給以后實現(xiàn)視頻傳輸、工業(yè)控制及多功能信息處理提供了可能。（5）在線路截斷閥室設(shè)置電動緊急切斷球閥，在SCADA中心控制室根據(jù)檢漏分析的結(jié)果，確定管道泄漏位置，并可及時關(guān)閉相應(yīng)泄漏段的電動緊急切斷球閥。（6）站場配套自成系統(tǒng)。2設(shè)計參數(shù)地溫資料：月份123456789101112地溫23578810119853高程數(shù)據(jù)如下：里程（km）0.070.0140.0220.0270.0320.0高程（m）640680740710730700運行壓力：7.5Mpa；末站

6、剩余壓頭80m；局部摩阻為沿程摩阻的1.2%計；20相對密度0.855；（T：）；50年度10.1Mpa.s；粘溫指數(shù)0.04；進站溫度控制在39；土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.3W/（m.）；油品70，凝點37。3輸油工藝 3.1主要工藝參數(shù)（1）年輸量為350萬噸（2）年平均地溫為（3）采用聚氨酯膠泡沫塑料 3.2采用的輸送方式該輸油管道主要采用“從泵到泵”的輸送方式，因為根據(jù)任務(wù)書中所說，這根管道為熱油管道，是通過加熱的方式輸送，所以為了減少熱損失，只能采用密閉輸送，而不能采用開式輸送。由于密閉輸送也叫“從泵到泵”輸送，其特點是節(jié)省能量，還可基本消除中間站的輕質(zhì)油蒸發(fā)損耗。所以綜上所述，這根管道宜采用

7、“從泵到泵”的輸送方式。 4工藝計算4.1輸油量換算 4.1.1平均溫度計算法 （2-60）P35式中 ，-加油站的起點，終點溫度， = 4.1.2油品密度計算已知：20相對密度為0.855， （T:）所以：49時油品的相對密度為0.84所以：49時油品的密度為 4.1.3流量計算-年輸量（）；-油品平均溫度下密度（） 4.1.4油品黏度計算式中，-溫度為時油品的運動黏度， -黏溫系數(shù)，將，代入上式中得：4.2管徑規(guī)格選擇 4.2.1選擇管徑（內(nèi)徑）-體積流量（）-經(jīng)濟流速（）經(jīng)濟流速取值在12之間，故取 4.2.2管道壁厚-管線設(shè)計的工作壓力，；-管線內(nèi)徑，；-剛性屈服極限，（查下表1）-設(shè)

8、計系數(shù)查下表2-焊縫系數(shù)：無縫鋼管-腐蝕余量：當含有腐蝕物質(zhì)時，當不含腐蝕物質(zhì)時,表1，各種管材的剛性屈服極限鋼管材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼10優(yōu)質(zhì)碳素鋼20碳素鋼A3F低合金鋼16MnAPIS-SL X52APIS-SL X60APIS-SL X65APIS-SL X70205245235353358413448482表2，不同地區(qū)，環(huán)境的設(shè)計系數(shù)的選擇野外地區(qū)居住區(qū)，油氣田站內(nèi)部輸油管線0.720.60輸氣管線0.600.50查找，工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范，根據(jù)年輸量及輸送壓力要求，在工作壓力及經(jīng)濟方面考慮，選擇低合金鋼16Mn的管材，其剛性屈服極限為。所以取代入原式中得： 4.2.3確定管道外徑-管道內(nèi)

9、徑，；-管道壁厚，。將代入原式得：查找，工業(yè)金屬管道設(shè)計規(guī)范，得下表DN外徑（mm）壁厚（mm）重量（kg）壁厚（mm）重量（kg）2002196.031.549.041.632502737.045.9210.053.593003258.062.5411.085.18根據(jù)上表：選擇公稱直徑為300，外徑為325mm，壁厚為8mm。 4.2.4驗證經(jīng)濟流速 根據(jù)4.2.3所選擇的型號；得出內(nèi)徑：將代入內(nèi)徑公式中，得：所以，經(jīng)濟流速在之間，所以選擇的管道合理。4.3熱力計算 4.3.1雷諾系數(shù)（1）（2）其中-臨界雷諾數(shù) -對于鋼管可取代入（1）式中得：由于>>3000，所以油品在管道

10、內(nèi)的流態(tài)為水力光滑區(qū)。 4.3.2總傳熱系數(shù)K的確定選取硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料作為保溫材料，因為聚氨酯硬泡多為閉孔結(jié)構(gòu)，具有絕熱效果好、重量輕、比強度大、施工方便等優(yōu)良特性，同時還具有隔音、防震、電絕緣、耐熱、耐寒、耐溶劑等特點，常用于工業(yè)設(shè)備的保溫，如儲罐和管道等。第一層低合金鋼，16Mn是低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，在國標中，16Mn對應(yīng)的是Q345，它的熱導(dǎo)系數(shù)為56W/(m.),第二層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.027W/(m.).保溫層材料厚度為4050mm，假設(shè)其厚度為45mm。（1） 傳熱系數(shù) （1）（2）總傳熱系數(shù) （2）式中-管內(nèi)徑，m； -第i層的外徑，m； -第i層的內(nèi)徑，m； -最外層的管外徑

11、，m； -管徑，m。若>>，取外徑；若，取算數(shù)平均值；若<，取內(nèi)徑。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W/(m·)。因此在紊流情況下，對總傳熱系數(shù)，對總傳熱系數(shù)的影響很小，可忽略不計，而在層流情況下則必須計入。管最外層至周圍介質(zhì)的放熱系數(shù) （3）式中，-土壤導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·)； -管中心埋深，； -最外層的管外徑，。將W/(m·)，代入（3）式中，得：W/(m·)將W/(m·)，W/(m·)代入（1）式中，得：W/(m·)根據(jù)W/(m·)，代入（2）式中，得

12、：W/(m·) 4.3.3原油比熱容的確定15相對密度：比熱容計算公式為： （1）式中-原油比熱容，KJ/(kg·)； -原油15時的相對密度； -原油溫度，。將，代入（1）式中，得：KJ/(kg·) 4.3.4導(dǎo)熱系數(shù) （1）式中，-原油在時的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·)； -原油溫度，。將，代入（1）式中，得：W/(m·) 4.3.5加熱站布站質(zhì)量流量為： （1）式中，-質(zhì)量流量，； -原油輸量，； -管道運行時間，350天。得：確定出加熱站的出、進口溫度，即站間管段的起、終點溫度和后，可按冬季月平均最低溫度及全線的值估算加熱站間距： （2）熱油

13、管全場320公里，加熱站數(shù)n： （3）在進行n的具體計算時，需要進行化整，必要時可適當調(diào)節(jié)溫度。在以上基礎(chǔ)上可求出每個加熱站的熱負荷： （4）式中，-加熱爐的效率，； -原油比熱容，j/(kg·)； -原油質(zhì)量流量，kg/s； -加熱站的熱負荷，j/s； -管道周圍的自然溫度，將代入（2）式中，得：向上取整，則為將代入（4）式中，得：由于熱站的熱負荷不小，為了保證熱站不承受過大的負荷，所以取n=2個。加熱站布置應(yīng)為：所以加熱站應(yīng)在整條管線上每隔160km設(shè)置一個。出戰(zhàn)溫度確定： （5）由于，前面已經(jīng)有各項數(shù)據(jù)，所以直接代入（5）式中，得：由于55.6<70，所以出站溫度假設(shè)合理

14、。4.4水力計算 4.4.1平均溫度計算： 4.4.2平均運動黏度： 4.4.3摩阻計算：一個加熱站的摩阻為： （1）全線總摩阻為： （2）全線所需總壓頭為： （3）式中，-加熱站間距摩阻，； -沿線總摩阻，； -全線所需總壓頭，。將代入（1），（2），（3）式中，得：5設(shè)備選型5.1設(shè)備選型計算 5.1.1泵的選型 流體機械是指流體具有的能量和機械功之間進行轉(zhuǎn)化的機械設(shè)備。流體機械氛圍兩大類：一種是利用流體的能量對機械做功，從而提供動力。另一種是通過流體機械把原動機的能量傳給流體，使流體的能量提高。 泵是將原動機所做的功轉(zhuǎn)換為被輸送流體壓力能和動能的流體機械，其中輸送液體介質(zhì)并提高其能頭的機

15、械成為泵。 選擇泵機組的主要原則有：滿足工藝要求；工作平穩(wěn)可靠，能長時間連續(xù)運行；易于操作與維護；效率高、價格合理，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。計算流過泵站的流量：假設(shè)：根據(jù)設(shè)定流量，查閱離心泵選型手冊可得：泵型號轉(zhuǎn)速（）流量揚程（m）效率（%）功率（KW）必需汽蝕余量(m)軸功率電機功率148033593.152072658.98503.845012548076744.64.9500139456787966.0則依照此標準可進行選型。在研究各項指標后，該設(shè)計選用泵型為型臥式多級離心泵，其額定揚程為456m液柱，額定流量為，轉(zhuǎn)速為電動機功率為850Kw

16、，效率為78%。每個泵站選用2臺泵，另外一臺備用。將代入密度公式中得：泵所產(chǎn)生的壓力為：式中，-泵所產(chǎn)生的壓力，pa； -油品的密度，； -泵所提供的揚程，m。將代入式中，得：因為3.76Mpa<7.5Mpa，所以選擇的泵符合要求。 5.1.2原動機選型 輸油泵的原動機應(yīng)根據(jù)泵的性能參數(shù)、原動機的特點、能源供應(yīng)情況、管道自控及調(diào)節(jié)方式等因素決定。 由相關(guān)資料可知，電動機在輸油管道上應(yīng)用最多。它比柴油機廉價、輕便、體積小，維護管理方便，工作平穩(wěn)，便于自動控制，防爆安全性能好。泵站使用電動機需要相應(yīng)的供配電系統(tǒng)支持。電源較遠或電力供應(yīng)不足，要新建電廠來供電時，原動機的選用需進行經(jīng)濟比較。 綜

17、合以上因素，選擇防爆型電動機作為該設(shè)計中使用的原動機。其轉(zhuǎn)速為1480r/min，電動機功率為850kw，效率為78%。 5.1.3加熱站選型 選用的加熱爐，其熱負荷為4825.6kJ/s，效率為80%。根據(jù)計算的流量和熱負荷，查閱資料6，型號為GW6000的加熱爐可以滿足管道的加熱要求，每個熱站的加熱爐數(shù)目為兩個，一個為備用。5.2站場布置 5.2.1泵站個數(shù)計算式中，-泵站數(shù)，個； -全線所需總壓頭，； -泵所提供的揚程，； -泵站站內(nèi)損失，。將代入（1）式中，得：向上取整，取n=5（個）；為了保證任務(wù)輸量不變，可對泵站中的泵機組采取減小級數(shù)或葉輪換小等措施。采用平均法布站，其站間距為：取

18、泵站內(nèi)壓頭損失為15，使中間站不再用輔助增壓泵和避免輸油泵發(fā)生氣蝕，要求泵進口有一定的壓力，壓力的大小決定于泵的性能要求。在布置泵站時，進口壓力太低會吸入不正常，太高容易引起出口超壓，并要考慮今后留有調(diào)節(jié)余地，故泵站進口壓力控制在3080m范圍內(nèi)。（1） 當首站與第二站的站間距取64km時，對應(yīng)高程為676.6m，其進口壓力為：式中 - 泵站進口的剩余壓頭，m； -泵站所提供的揚程，m； - 水力坡降； - 兩泵站的站間距，m； -兩泵站間的高程差，m； -泵站內(nèi)壓頭損失，m。將代入上式中，得：符合要求。所以第二站可以布置在64km處；（2） 當首站與第三站站間距為128km時，對應(yīng)高程為72

19、9.7m，其進口壓力為：符合要求。所以第三站可以布置在128km處；（3） 當首站與第四站站間距為192km時，對應(yīng)高程為720.5m，其進口壓力為：剩余壓頭大于80m，不符合要求，應(yīng)選擇換址：將第二站挪到63km處第三站挪到126km處第四站挪到196km處（4） 當首站與第五站站間距為260km時，對應(yīng)高程為726m，其進口壓力為：符合要求，所以第五站可以布置在256km處；（5） 末站進口壓力為：末站剩余壓頭大于80m，符合要求，所有泵站布置完成。 5.2.2判斷翻越點>若上式成立，則翻越點存在，反之則不存在。在64km處，在70km處，在128km處，在140km處，在192km處，在220km處，在256km處，在270km處，均小于，所以不存在翻越點，泵站布置合適。6 泵站及管道參數(shù)校核6.1 動水壓的校核 （1）最大動水壓力： （2）式中，-高程為i點處的動水壓頭，m； -泵站輸出壓頭，m； -泵站與低點處的距離，m； -低點處，泵站的高程，m； -動水壓力，pa。將代入（1）（2）式中，得：由于最大動水壓力小于7.5Mpa，故