長輸管道課程設(shè)計計算書

1、長輸管道課程設(shè)計計算書基礎(chǔ)參數(shù)1、 設(shè)計輸量 鄯善蘭州原油干線為：G=2000×104t/a；,換算成SI單位質(zhì)量流量：kg/s2、 以最高加熱油溫50和最低進站油溫為進出站的油溫（10+3），求平均溫度t（平均）=1/3*50+2/3*（10+3）(進)。T=25.33、根據(jù)公式=1.825-0.001315*20；tpj=20-*（tpj-20）。=1.825-0.001315*856.9=0.698 ； tpj=856.9-0.698*(25.3-20)=853.2kg/m³4、求體積流量Q20=G/tpj：Q20=G/=661.376/853.2=0.775m

2、79;/s5、含蠟原油取1.52m/s的經(jīng)濟流速 利用，選擇管內(nèi)徑。以1.5、1.75、2m/s。計算內(nèi)徑，然后系列化，依據(jù)輸油管道設(shè)計與管理課本附錄，選擇3個較大的接近的管徑。d1=0.811m d2=0.751m d3=0.702m取API標(biāo)準(zhǔn)管D1=864mm D2=813mm D3=762mm6、確定粘度。 溫度1015203050粘度 mPa.s94.336.223.514.57.69動力粘度=運動粘度=7,確定壁厚根據(jù)輸油管道工程設(shè)計規(guī)范，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計算：式中： 計算的屈服應(yīng)力，MPa；工作壓力，MPa；管道外徑，mm；強度設(shè)計系數(shù)，此處取=0.72；焊縫系數(shù)，

3、此處取=1.0；管道厚度，mm。 管道系統(tǒng)設(shè)計壓力為8MPa時，管道選用X70、API標(biāo)準(zhǔn)鋼管，屈服強度483MPa，壁厚計算結(jié)果如下表1-14：壁厚計算表1公稱直徑(mm)計算壁厚(mm)腐蝕余量(mm)實選壁厚(mm)管道外徑(mm)DN7628.76110.3762×10.3壁厚計算表2公稱直徑(mm)計算壁厚(mm)腐蝕余量(mm)實選壁厚(mm)管道外徑(mm)DN8139.35111.1813×11.1壁厚計算表3公稱直徑(mm)計算壁厚(mm)腐蝕余量(mm)實選壁厚(mm)管道外徑(mm)DN8649.93111.1864×11.1以813

4、5;11.1為例，詳細說明計算步驟以及布站方案，其他兩種管徑的計算結(jié)果以及布站方案只見對比表格判斷流態(tài)：雷諾數(shù)的計算公式如下： =根據(jù)規(guī)范DN>450mm的管道e取0.1mm。管壁相對當(dāng)量粗糙度為：2*0.1/(813-11.1*2) =2.529*10-4查得公式：代入計算得：Re1= 768096.8982000<Re< Re1 =768096.898 ,故流動處于水力光滑區(qū)，可確定m =0.25，=0.0246總傳熱系數(shù)K，埋深ht=1.8m；土壤導(dǎo)熱系數(shù)t=1.4W/（m *）, 由于(ht/Dw)>2,則由公式 ; 得到=1.57 W/（m2 *）；即使傳熱系

5、數(shù)K=1.57 W/（m2 *）水力工藝計算1，翻越點判斷水力坡降i= i= 0.00331由管線縱斷面圖可知(1702km，2800m)處可能存在翻越點。取局部摩阻占沿程摩阻的約1%，全線總壓頭損失公式：(2-2)式中：全線壓頭損失，m；沿程摩阻，m；管道起點與終點的高程差，m；局部摩阻，m。由公式(2-2)計算得：全線總壓頭損失：H=1.01×0.00331×1600×103+1539-800=6087.96m到(1702km，2800m)處壓頭損失:Hf=1.01×0.00331×(1702-290)×103+（2800-800

6、）= 6720.46m。由Hf > H，知在(1702km，2800m)處存在翻越點。2，確定泵站數(shù): 采用任務(wù)書中給的第一臺泵作為輸油泵。以Q1.75為橫坐標(biāo)，H為縱坐標(biāo),泵的特性曲線結(jié)果為H=326.5-0.00008Q1.75，在Q為2790m3/h時，泵揚程為240.82m。管道允許的最大出站壓力為8MPa，最多只允許3臺泵串聯(lián)運行，同時需要一臺泵備用。站數(shù)n=6720.46/(240.82*3)=9.3，圓整N=103，站間距以及分輸情況站的數(shù)量n=11 平均站間距為L間=1600/10=160km分輸點為（978,1520）即管線長度為978-290=688處，第6站分輸，輸

7、量為1800×104t/a。設(shè)分輸站一座熱力工藝計算確定熱站數(shù)比熱容ct=1891.8J/（kg*）；t0取冬季埋深處平均地溫2。取TZ =15，按平均布站反算出站溫度，起點油溫計算公式： 系數(shù)a= ；a=3.2×10-6；摩擦生熱b= ；b=5.81；熱泵站出站溫度TR=30。重新計算第一部分中的基礎(chǔ)參數(shù)，計算結(jié)果如下表：工藝參數(shù)表出站溫度TR（）平均溫度T（）平均密度（kg/m3）體積流量Q（m3/s）水力坡降i（m/m）b()站間距（km）3020856.90.7720.003595.81350至此,可以確定分輸站前熱、泵站的布置。站內(nèi)損失平均取15m。 利用計算法：

8、H進=H出-iL間+PQ-PZ，進行布站。首站熱泵站（290，800），進站水頭24m，出站水頭746m.出站溫度30。第二站為泵站 (518，664)，進站水頭47.8m，出站水頭770.26m。 第三站為熱泵站（653,904），進站溫度14.7，出站溫度30.進站水頭30.63m，出站水頭為768.09m。第四站為泵站（715,1454），進站水頭為26.64m，出站水頭為731.64m.第五站為泵站（797,1900），進站水頭為26.05m,出站水頭為731.05m.第六站為熱站（978,1520）以及分輸站，進站溫度15.7，出站溫度35 ,進站水頭459.45m，出站水頭444.

9、45m。 四、 由于在第五站分輸后油品的流量降低了10%、分輸站后需管線重新布置。重新計算各參數(shù)：分輸后輸量：G=1800×104t/a；,分輸后的體積流量Q剩=G/tpj;Q=G/=585.238/855.7=0.696m³/s流態(tài)：雷諾數(shù) =39792.1；3000< Re < Re1，故流動處在水力光滑區(qū)。據(jù)此，可確定m = 0.25，=0.0246?？倐鳠嵯禂?shù)K=1.57W/（m2*）；a=5.79×10-6工藝參數(shù)表出站溫度TR（）平均溫度T（）平均密度（kg/m3）體積流量Q（m3/s）水力坡降i（m/m）b()站間距（km）3521.67

10、855.70.6960.00292.57327經(jīng)過計算，在(1702km，2800m)處仍存在翻越點。泵揚程H=326.5-0.00008Q1.75=255.5m布站方案如下：第七站為泵站（1043,1740），進站水頭35.95m,出站水頭為531.95m.（開兩臺泵）第八個熱泵站（1314,1450），進站溫度15，出站溫度35。進站水頭為24.67m,出站水頭為799.17m。第九個站為泵站（1402,1938），進站水頭為26.97m,出站水頭為778.47m。第十個站為熱泵站（1658,1965），進站溫度14.16，出站溫度35.進站水頭26.87m,出站水頭778.37m。第十一

11、個站為泵站（1699,2620）（該點根據(jù)點（1698,2560）和點（1702,2800）線性得到），進站水頭42.37m,出站水頭282.87m(開一臺泵)在管線終點（1890，1539）前設(shè)置一座減壓站，確保原油進入末站的水頭在24m-80m之間。一共布置11座站，其中4座熱泵站，6座泵站，以及1座熱站（兼分輸站）、一座減壓站。泵站中的泵均串聯(lián)運行，熱站工藝需要給出特殊說明： 分輸之前，原油體積流量為0.775m³/s，那么首站按平均流量計算需要7臺加熱爐，由于加熱爐溫升為27，但分輸前僅需溫升為15，只加熱部分油品，進行摻混輸送，經(jīng)過計算，實際需要4臺加熱爐。分輸后，原油體積

12、流量為0.696m³/s，那么分輸后熱站內(nèi)按平均流量計算需要6臺加熱爐，由于加熱爐溫升為27，但分輸后需要的溫升為20，只加熱部分油品，然后進行摻混輸送，經(jīng)過計算，實際需要5臺加熱爐。校核動水壓力、靜水壓力：靜水壓力校核在第九站（1404,1950）和第十站（1659,2000）之間，一旦停輸在如下兩地（1435,2600）；（1545,1580）之間。P靜=gh=（2600-1580）×855.7×9.8=8.55MPa>8MPa故在此兩地間設(shè)置自控閥，防止管道停輸后，靜水壓力超過管道的工作壓力。在點（1702，2800）和點（1791，1820）之間P靜

13、=gh=（2800-1820）×855.7×9.8=8.22MPa>8MPa故在點（1791,1820）處靜水壓力超壓，需在點（1791,1820）之前設(shè)置自控閥。動水壓力 在(1545,1580)處 P動=Pq-Pz+H七-i×L間=1950-1580+819.67-2.9×(1545-1404)=780.77m=6.55Mp<8Mp,故在該點的動水壓力不超壓。在(1801,1780)處 P動=Pq-Pz+H九-i×L間=（2560-1780）+282.87-2.9×（1801-1698）=764.17m<8MP,

14、故不超壓。在（1840,1530）處P動=764.17+（1780-1530）-2.9×（1840-1801）=901m=7.6Mpa<8Mp,不超壓。五、固定資產(chǎn)投資和運營成本的估算固定資產(chǎn)投資根據(jù)任務(wù)書中給出的的估算數(shù)據(jù)以及相關(guān)公式進行估算。運營成本估算運用油氣儲運經(jīng)濟學(xué)中的計算公式，以及估算方法進行估算,具體方法如下。對于長距離輸油管道系統(tǒng)，燃料費用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費用?？筛鶕?jù)原油進出站溫度計算，計算公式如下：SR=GCy (TRi Tzi)nR式中：SR-燃料費用，元/年；ey-燃料油價格，元/噸；Cy -原油比熱，J/kg；BH-燃料油熱值，J/

15、kg；TRi-第i加熱站的出站溫度，；TZi -第i加熱站的進站溫度，；Ri-第i加熱站的加熱爐效率；G-管道年輸量，噸/年；nR-加熱站個數(shù)； 電力費用是指用于支付泵的電力設(shè)備和電動機具所消耗電能的費用，主要是輸油泵等動力設(shè)備的電費。對于長輸管道系統(tǒng)，電力費用主要是泵站輸油泵機組的電費。全線的電力費用可采用下式計算：SP=式中：SP-全線泵機組所消耗的電力費用，元/年；H-第i泵站的揚程，m；ed-電力價格，元/kWh；pei-第i泵站泵機組的效率；G-年輸量，噸/年；864×11.1管徑方案，計算結(jié)果見表格分輸前基礎(chǔ)參數(shù)表管道出站溫度TR平均溫度T密度體積流量Rem864

16、5;11.13521.67855.7kg/m3Q=0.773m3/s51712.20.25總傳熱系數(shù)K泵揚程H水力坡降iab站間距LR0.02461.53 W/（m2*）240.2m0.0025m/m3.28×10-63.91175(km)分輸后基礎(chǔ)參數(shù)表管道出站溫度TR平均溫度T密度體積流量Rem813×11.13521.67855.7kg/m30.696m³/s39792.10.25總傳熱系數(shù)K泵揚程H水力坡降iab站間距LR0.02461.58 W/（m2*）255.5m0.0029m/m5.79×10-62.57222km布站方案（站內(nèi)損失取18

17、m）站數(shù)站類別站位置進站水頭出站水頭進站溫度出站溫度1熱泵（290，800）24m728.5m15342熱泵(625，640)49.5m751.5m16353泵(681,1200)51.5m753.5m4泵（777，1680）33.5m755.5m5熱、分輸（978，1520）413m395m15386泵（1033,1720）35.5m784m7熱（1199，1660）362.6m748.6m14408泵（1339,1550）66.6m815.1m9熱泵(1412,2100)53.4m801.9m154110熱泵（1663,2100）74m820.5m1339762×10.3管徑方案

18、，計算結(jié)果見表格分輸前基礎(chǔ)參數(shù)表管道出站溫度TR平均溫度T密度體積流量Rem762×10.34224854.1kg/m3Q=0.774m3/s58685.270.25總傳熱系數(shù)K泵揚程H水力坡降iab站間距LR0.02461.64 W/（m2*）240.2m0.0491m/m3.11×10-67.42567 (km)分輸后基礎(chǔ)參數(shù)表管道出站TR平均T密度體積流量Rem762×10.34224854.1kg/m0.685m³/s528160.25總傳熱系數(shù)K泵揚程H水力坡降iab站間距LR0.02461.58 W/（m2*）257.5m0.0037m/m3.52×10-65.4431km布站方案（站內(nèi)損失取15m）站數(shù)站類別站位置進站水頭出站水頭進站溫度出站溫度1熱泵站（290，800）24m731m15422泵(460，730)36m743.46m3泵(630,680)28.46m753.92m4泵（679，1160）35.42m742.88m5泵（742，1590）29.38m736.84m6熱站（857,1630）179.34164.3415426泵（948,1350）34.84m501.48m7熱、分輸（978，1520）196