油氣管道輸送

1、油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計目錄目錄1 設(shè)計總則11.1設(shè)計依據(jù)11.2設(shè)計原則12工程概況23 輸氣管道工藝計算33.1平均直徑D的計算33.1.1 輸氣管道平均內(nèi)徑33.1.2管道壁厚的計算43.2 檢驗假設(shè)末端的直徑d和長度L53.3末段最大儲氣能力74 壓氣站的布置94.1 壓縮機站數(shù)的確定94.2 計算各站起終點壓力94.3各壓氣站的工藝參數(shù)105 結(jié)論12參考文獻13油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計 工程概況 n 1 設(shè)計總則n 1.1設(shè)計依據(jù)本次設(shè)計根據(jù)課程設(shè)計任務(wù)書提供的參數(shù)，參照油氣管道輸送技術(shù)教材，油氣管道工程設(shè)計規(guī)范GB50251-94以及石油地面工程設(shè)計手冊進行設(shè)計計算。為在輸氣管

2、道工程設(shè)計中貫徹國家的有關(guān)法規(guī)和方針政策，統(tǒng)一技術(shù)要求，做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量，制訂本規(guī)范。n 1.2設(shè)計原則輸氣管道工程設(shè)計應(yīng)遵照下列原則：保護環(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；采用先進技術(shù)，努力吸收國內(nèi)外新的科技成果；優(yōu)化設(shè)計方案，確定經(jīng)濟合理的輸氣工藝及最佳的工藝參數(shù)。n 2 工程概況擬建一條輸氣管全線1500公里，全線起伏不大，年輸氣量為15.5億標(biāo)方。對管線進行工藝設(shè)計，布置全線壓氣站，及各站的工藝參數(shù)，并決定末段最大儲氣能力。設(shè)計要求如下：管長/km020035050080012001500高程/m04502001503601005

3、0壓縮機采用燃輪機離心式子壓縮機組，特性系數(shù)A=4.53，B=9.479×109，采用末段儲氣，末段管道壓力為終點配氣站的最低壓力P2min=1MPa。管材的最高工作壓力7.6MPa，其他參數(shù)如下：首站進站壓力為5.2MPa；天然氣相對密度=0.58；平均壓縮系數(shù)Z=0.905；平均溫度t=42；管道的水力摩阻系數(shù)=0.0115。14油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計 管道壁厚計算 n 3 輸氣管道工藝計算n 3.1平均直徑D的計算 輸氣管道平均直徑由輸氣管道平均內(nèi)徑和管壁厚度組成。n 3.1.1 輸氣管道平均內(nèi)徑當(dāng)輸氣管沿管線地形起伏的高差h>200m時的管線輸氣量按下列基本公式計算：

4、 （3-1） 式中 體積流量，m3/s（按工程標(biāo)準(zhǔn)狀況P0=0.0101325MPa,T=293K）； 取0.03848； PQ輸氣管道計算段的起點壓力（絕）（MPa）；PZ輸氣管道計算段的終點壓力（絕）（Mpa）； D輸氣管道內(nèi)徑,mm； 水力摩阻系數(shù)； Z氣體的壓縮因子； *氣體的相對密度； T氣體的平均溫度,K； hZ末段高程，m； hi各段高程，m； Li輸氣管道計算段的長度，km。（計算長度應(yīng)為輸氣管實長和局部摩阻損失當(dāng)量長度之和。在無實測資料時，平原丘陵地區(qū)取管道長度的1.031.05；山區(qū)管道取1.061.08作為計算長度。）由公式3-1可導(dǎo)出管徑的計算公式： （3-2） 帶入數(shù)

5、據(jù)后：n 3.1.2管道壁厚的計算進氣管道壁厚公式： (3-3)式中 管線壁厚，mm 焊縫系數(shù)，無縫鋼管：=1；直縫鋼管和螺旋焊縫鋼管：=1;螺旋埋弧焊鋼管：=0.9；（此處選=1） s鋼材屈服極限，MPa；查表2.1P管線的設(shè)計工作壓力，MPa D管線外徑，mm F設(shè)計系數(shù)；（此處為輸氣管道野外地區(qū)，取0.6）表2.1 常見鋼管材質(zhì)屈服極限鋼管材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼A3F低合金鋼16MnAPIS-5L1020X52X60X65X70，MPa205245235353358413448482根據(jù)公式3-3，選擇X70號鋼，可計算出壁厚：油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計 末段最大儲氣能 綜上：選擇管徑853

6、×12mm的管道。n 3.2 檢驗假設(shè)末端的直徑d和長度L按公式3-4計算所需管徑： (3-4)式中 Vsmax取最大儲氣量為日輸量的40%，m3/d； qv氣體的流量，m3/s； P1,P2分別為最高壓力和最低壓力,Pa； P0工程標(biāo)標(biāo)狀況下的壓力, P0=101325Pa； 取0.03848水力摩阻系數(shù)； Z氣體的壓縮因子；氣體的相對密度； T氣體的平均溫度，K；T0工程標(biāo)標(biāo)狀況下的溫度，T0=293K。代入數(shù)值后可以得出： 根據(jù)公式3-3可以計算出末段管道壁厚：所需末段長度按公式3-5計算： (3-5)式中 d管線內(nèi)徑，mm取0.03848水力摩阻系數(shù)； Z氣體的壓縮因子；氣體

7、的相對密度； T氣體的平均溫度，K；P1,P2分別為最高壓力和最低壓力,Pa；氣體的流量，m3/s；末段儲氣管道長度，km。故由公式可得： 根據(jù)以上計算結(jié)果取末段長度為360km并設(shè)末段管徑為660×9mmn 3.3末段最大儲氣能力隨著長輸管線的發(fā)展，各國的燃氣公司均利用高壓輸氣系統(tǒng)不斷地提高管道的配氣能力和儲氣能力，其優(yōu)點是可代替昂貴的高壓儲氣容器和額外的脫水工作量。儲氣能力的設(shè)計計算應(yīng)采用復(fù)雜的不穩(wěn)定流計算方法，完全不同于常規(guī)的計算方法。輸氣管道末段，即最后一個壓縮機站與門站之間的管段。末段與其他各站站間管段在工況上有較大區(qū)別。對于各中間站站間管段來說，其起點與終點的劉翔是相同的

8、，即屬于穩(wěn)定流動的工況。但對于輸氣管道末段來說，其起點流量也和其他管段一樣保持不變，而其終點流量卻是變化的，并等于城市的用氣量。城市的用氣量是隨時間而變化的，而氣源供氣一般變化不大，這樣就必須解決用氣與供氣不平衡的問題。末段儲氣可以作為解決日不平衡的措施之一。儲氣開始時，終點的最低壓力不低于配氣站要求的最低壓力： (3-6)儲氣結(jié)束時，起點的最高壓力不超過管材的最高壓力： (3-7)平均壓力按公式3-6計算： (3-8)代入數(shù)值后：末段輸氣管的儲氣能力按公式3-9： (3-9)式中 儲氣開始時末段管道中的存氣量，m3； 儲氣結(jié)束時末段管道中的存氣量，m3； V末段管道的幾何體積，m3；Z氣體的

9、壓縮因子；代入數(shù)據(jù)后：假定的末段儲氣能力為日輸量的40%，由于：故末段管道的最大儲氣能力，能夠滿足要求，末段管徑取530×7mm，長度取290km合理。油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計 各壓氣站的工藝參數(shù) n 4 壓氣站的布置n 4.1 壓縮機站數(shù)的確定輸氣管道末段終點配氣站的進站壓力比前面各站間管段終點的低，同時，要求管道末段又具有一定的儲氣能力。因此，在輸氣管道沿線布置壓縮機時，工藝計算必須從末端開始，先決定其長度和管徑，然后再進行其他各中間管段的計算。平均站間距： (4-1)壓縮機站數(shù)： (4-2)式中 n壓縮機站數(shù)，計算結(jié)果向上取整；L輸氣管道長度，km末段儲氣管道長度，km：l平均

10、站間距，kmPQ,PZ分別為管道起點壓力和終點壓力,Pa代入數(shù)值后：平均站間距取549km>290km，符合輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范中對站間距的要求，壓氣站站數(shù)取3。n 4.2 計算各站起終點壓力確定每個壓氣站在其設(shè)計流量下的壓比，根據(jù)經(jīng)驗，壓氣站的設(shè)計壓比不宜太高，否則會導(dǎo)致管道全線得壓縮機功率增大，同時管道的輸氣能耗及輸氣成本增大。根據(jù)設(shè)計規(guī)范規(guī)定當(dāng)采用離心式壓縮機增壓輸送時，站壓比宜為1.21.5。此外，在沒有特殊要求得情況下，管線全線所有壓氣站的設(shè)計壓比通常取同一個值。假定壓比為=1.4 故壓比設(shè)計不合理假定壓比為=1.2 經(jīng)校核計算表明，進出站壓力均不高于管材的最高工作壓力7.6M

11、Pa，末段管道壓力高于終點配氣站的最低壓力2.5MPa，故壓比設(shè)定合理。n 4.3各壓氣站的工藝參數(shù)輸氣站是輸氣管道系統(tǒng)的兩個組成部分之一，主要功能包括調(diào)壓、凈化、計量、清管、增壓和冷卻等。其中調(diào)壓的目的是保證輸入、輸出的氣體具有所需的壓力和流量。根據(jù)輸氣站所處位置不同，各自的作用也有所差異。首站一般在氣田附近，如果地層氣壓較高時，首站可暫不建壓縮機。依靠地層壓力輸?shù)降诙旧踔恋谌?，待氣田后期壓力降低后再適時投建壓縮機站。中間站主要進行氣體增壓、冷卻以及手法清管器。但如果中間站為分輸站時，也要考慮分輸氣的調(diào)壓、除塵、計量等。末站時輸氣站終點，氣體通過末站，攻擊給用戶。因此，末站具有調(diào)壓、除塵

12、、計量、清管器接收等功能。從管道的起點開始，根據(jù)設(shè)定的壓氣站出氣壓力、壓比及管段水力計算的結(jié)果確定壓氣站數(shù)目，沿管道線路布置壓氣站:首站：進站壓力5.2MPa，出站壓力6.24MPa，壓比1.2；二站：進站壓力5.89MPa，出站壓力7.07MPa，壓比1.2；三站：進站壓力6.17 MPa，出站壓力7.404MPa，壓比1.2。油氣管道輸送技術(shù)課程設(shè)計 參考文獻 n 5 結(jié)論通過對長輸管線任務(wù)書的分析，選擇出滿足年輸量為15.5億標(biāo)方的輸氣管道平均直徑為853×12mm。假定末段儲氣能力為日輸量的40%，可求得末段管道管徑530×7mm，長度為290Km。再根據(jù)末段管徑分別計算儲氣開始和儲氣結(jié)束時的平均壓力，計算出末段最大儲氣能力為1.79×106m3，并比較其與假定儲氣能力的大小來驗算所選末段管徑和長度是否合理。計算所得數(shù)據(jù)如下：表5.1 壓氣站工藝參數(shù)進站壓力/MPa出站壓力/MPa壓縮比管徑選擇/mm站間距/km首站5.26.241.2853×12549二站5.897.071.2三站6.177.4041.2城市配氣站6.19-