天然氣長(zhǎng)輸管道課程設(shè)計(jì)2

1、.WD.WD.WD.天然氣長(zhǎng)輸管道課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的中原油田至河北滄州輸氣管線：1管線全長(zhǎng)800千米，年輸氣量為7108/a此流量為常溫常壓下的流量；2以全線埋深1.45m處年平均地溫14.7作為輸氣管道計(jì)算溫度，最低氣溫：-5。平均溫度=273+14.7=287.7K；3各站自用系數(shù)1-M=0.6 %；4沿線無分輸氣體；5管道全線設(shè)計(jì)壓力6.0Mpa，氣源進(jìn)站壓力5.0Mpa，進(jìn)配氣站壓力1.8 Mpa最高可到4.0Mpa，站壓比宜為1.21.5，站間距不宜小于100km；6城市用氣月、日、時(shí)不均衡系數(shù)均為1.09；7年輸送天數(shù)350天；8管道平均總傳熱系數(shù)：取1.75W/m

2、2.；9管內(nèi)壁粗糙度：取30m；10地震 基本烈度：67度；11天然氣容積成分(%)：CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N289.6 5.0 3.5 1.2 0.5 0.20二、設(shè)計(jì)任務(wù)要求完成本工程的 基本設(shè)計(jì)文件，包括：說明書，計(jì)算書，線路走向圖，站場(chǎng)平面布置圖及工藝流程圖；論文撰寫要符合一般學(xué)術(shù)論文的寫作標(biāo)準(zhǔn)，具備學(xué)術(shù)性、科學(xué)性和創(chuàng)造性等特點(diǎn)。應(yīng)語言流暢、準(zhǔn)確，層次清晰、文字詳略得當(dāng)、論點(diǎn)清楚、論據(jù)準(zhǔn)確、中心突出、材料翔實(shí)、論證完整、嚴(yán)密，并有獨(dú)立的觀點(diǎn)和見解。要求：到達(dá)一定的設(shè)計(jì)深度要求；初步掌握主要設(shè)備的選型；熟悉并熟練應(yīng)用常用工程制圖軟件；熟悉儲(chǔ)運(yùn)工程設(shè)計(jì)程序步驟；掌

3、握儲(chǔ)運(yùn)工程常用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)；熟悉并掌握天然氣長(zhǎng)輸管路工藝的計(jì)算方法；掌握長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)的工藝流程圖和平面布置圖；初步掌握站場(chǎng)管線安裝設(shè)計(jì)；通過與實(shí)際工程工程的結(jié)合，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。10、書寫設(shè)計(jì)說明書。設(shè)計(jì)流程：1、根據(jù)天然氣的組成計(jì)算物理性質(zhì)、熱力性質(zhì)和燃燒性質(zhì)；2、根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速法或壓差法確定管道直徑，本設(shè)計(jì)全程采用統(tǒng)一管徑，并選取幾組相應(yīng)的壁厚參數(shù)；3、用不固定站址法布站：首先確定根據(jù)儲(chǔ)氣量要求確定末段管道長(zhǎng)度，根據(jù)升壓比、流量進(jìn)展壓縮機(jī)選型，并用最小二乘法計(jì)算壓縮機(jī)特性系數(shù)，確定平均站間距，得到壓縮機(jī)站數(shù)，并取整；4、計(jì)算管道壁厚；5、對(duì)幾種運(yùn)輸方案進(jìn)展經(jīng)濟(jì)性比較；6、對(duì)管道進(jìn)展強(qiáng)

4、度、穩(wěn)定性等校核。三、主要參考文獻(xiàn)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1 姚光鎮(zhèn)主編輸氣管道設(shè)計(jì)與管理東營(yíng)：石油大學(xué)出版社1991.62 ?天然氣長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)?，石油大學(xué)出版社以下簡(jiǎn)稱?手冊(cè)?3 馮叔初等油氣集輸東營(yíng)：石油大學(xué)出版社2002.74 王志昌主編輸氣管道工程北京：石油工業(yè)出版社199745 李長(zhǎng)俊主編天然氣管道輸送北京：石油工業(yè)出版社2000116 王樹立等，輸氣管道設(shè)計(jì)與管理，北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?輸氣管道工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)? GB50251-2003?石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)? GB50183-2004?原油和天然氣輸送管道穿跨越工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 穿越工程?SY/T0015.1-98?

5、輸油氣埋地鋼質(zhì)管道抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)? SY/T0450-2004?石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件 第1局部：A級(jí)鋼管?GB/T9711.1-1997?石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件 第2局部：B級(jí)鋼管?GB/T9711.2-1999?石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第3局部：C級(jí)鋼管?GBT 9711.3-2005?管道干線標(biāo)記設(shè)置技術(shù)規(guī)定? SY/T6064-94?中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法? 主席令第70號(hào)2002?中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法? 主席令第22號(hào)1989?中華人民共和國(guó)水土保持法? 主席令第49號(hào)1991?石油天然氣管道保護(hù)條例? 國(guó)務(wù)院2001?碳鋼藥皮電弧焊焊條? AW

6、S.A5.1?低合金鋼藥皮電弧焊焊條? AWS.A5.5?碳鋼藥芯電弧焊焊絲? AWS.A5.20?低合金鋼藥芯電弧焊焊絲? AWS.A5.29?管道下向焊接工藝規(guī)程? SY/T4071-93?石油地面工程設(shè)計(jì)文件編制規(guī)程? SY0009-2004?石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)? SY/T0003-2003施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)?輸油輸氣管道線路工程施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)? SY0401-1998?石油和天然氣管道穿越工程施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)? SY/T4079-1995?石油天然氣金屬管道焊接工藝評(píng)定? SY/T0452-2002?鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收? SY/T4103-1995?石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫超聲波探傷及

7、質(zhì)量分級(jí)?SY4065-93?石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫射線照相及質(zhì)量分級(jí)? SY4056-93?管道防腐層補(bǔ)口絕緣密封性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)? SY/T0074-93?石油建設(shè)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 輸油輸氣管道線路工程?SY/T0429-2000?石油建設(shè)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 管道穿跨越工程? SY/T 4104-95四、工藝計(jì)算4.1天然氣物性參數(shù)各組分物性參數(shù)具體數(shù)據(jù)可參考?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?表2-3或設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-2-3及表2-2-4。此處按照設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算4.1.1天然氣平均分子量1、平均分子量=16.04389.6%+30.075.0%+44.0973.5%+58.1241.2%+44.0

8、10.5%+28.01340.2%=18.395其中平均分子量；第i組分的分子量；第i組分的摩爾組成；或參閱?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?公式2-74.1.2天然氣臨界溫度壓力、比照溫度壓力1、視臨界壓力視臨界溫度=4.544*89.6%+4.816*5%+4.194*3.5%+3.747*1.2%+7.29*0.5%+3.349*0.2%=4.547MPa=190.55*89.6%+305.43*5%+369.82*3.5%+425.16*1.2%+304.19*0.5%+126.1*0.2%=205.849K其中 、分別為第I組分的臨界溫度和臨界壓力；第I組的摩爾組成；2、比照壓力r比照溫度Pr=

9、64.607=1.319=287.7205.823=1.398其中 P平均壓力；T平均溫度；4.1.3天然氣粘度參閱?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?公式2-70，可得常壓下混合氣體的動(dòng)力粘度。溫度和壓力對(duì)粘度的影響可以參，照公式2-69和圖2-3計(jì)算得出；或者參照?設(shè)計(jì)手冊(cè)?P107頁內(nèi)容。此處按照?天然氣長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)?P107頁計(jì)算。即?油氣集輸?P101頁=(iyiMi0.5)/(yiMi0.5)= 1.028E-05 毫帕秒式中天然氣粘度，毫帕秒；ii組分的動(dòng)力粘度Mii組分的相對(duì)分子量yii組分的摩爾分?jǐn)?shù)4.1.4定壓摩爾比熱容Cp參閱?油氣集輸?中有關(guān)定壓摩爾比熱容的計(jì)算公式如下天然氣的定

10、壓比熱容與其組成、壓力、溫度有關(guān)，可按下式計(jì)算：(此處按照?油氣集輸?P103頁2-23式計(jì)算)= 2.1504千焦/摩爾KCp=13.19+0.092T-6.24*10-5T的二次方+(1.915*1011Mg p的1.124)/T的5.08次方= 43 (此處為書上公式)其中天然氣的定壓摩爾比熱，千焦/摩爾K；天然氣的溫度；壓力，帕；或參閱?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?公式2-97、2-98，表2-12.4.1.5混合氣體的密度1混合密度可參考?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?公式2-65=(16.043*89.6%+30.07*5.0%+44.097*3.5%+58.124*1.2%+44.01*0.5%+

11、28.0134*0.2% )/( 22.363*89.6%+22.182*5%+21.89*3.5%+21.421*1.2%+22.262*0.5%+22.403*0.2%)=0.823867Kg/立方米式中：i組分的百分含量；i組分的摩爾分?jǐn)?shù)；i組分的摩爾體積。2相對(duì)密度可參考?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?公式2-66 =(16.04389.6%+30.075.0%+44.0973.5%+58.1241.2%+44.010.5%+28.01340.2%) /28.964=0.635 式中：i組分的摩爾質(zhì)量；i組分的摩爾分?jǐn)?shù)；Ma空氣摩爾質(zhì)量。3壓縮因子計(jì)算方法1：可參考?設(shè)計(jì)手冊(cè)?2-2-9、2-2

12、-10，可由表2-2-6查表得出或查圖2-2-2求得壓縮系數(shù)，或者查閱?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?圖2-1： 比照壓力 比照溫度 式中： 臨界壓力； 臨界溫度 ； 組分的摩爾分?jǐn)?shù) ； %組分的摩爾質(zhì)量； 組分的臨界壓力； 組分的臨界溫度。 計(jì)算方法2：壓縮因子也可其他由經(jīng)歷公式求得，其他公式可參考?輸氣?石油大學(xué)版1-181-19或?設(shè)計(jì)手冊(cè)?2-2-92-2-14 P59查表、查圖或通過經(jīng)歷公式計(jì)算得出=0.83494.1.6 天然氣的熱導(dǎo)率參閱?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?公式2-116和表2-14、2-15等相關(guān)公式；參閱?設(shè)計(jì)手冊(cè)?P113頁4.1.7 天然氣的熱值、華白數(shù)、燃燒勢(shì)、爆炸極限參閱?輸

13、氣管道設(shè)計(jì)與管理?第二章第六節(jié)，或者參閱?設(shè)計(jì)手冊(cè)?P101頁相關(guān)內(nèi)容計(jì)算。華白數(shù) Ws=Hs/0.5=37916.202/0.6350.5=47581.482 千焦/立方米此處按照?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?54頁計(jì)算H的0次方=yiHi的0次方=32829*89.6%+69759*5%+99264*3.5%+128269*1.2%+0*0.5%+0*0.2%=37916.202 大熱值=35807*89.6%+63727*5%+91223*3.5%+118577*1.2%+0*0.5%+0*0.2%=39885.151 小熱值H=H的0次方/Z=37916.202/0.837=45300=398

14、85.151/0.837=47652.51式中 Hi的0次方-i組分的理想狀態(tài)下的熱值，千焦/立方米；H的0次方-理想狀態(tài)下混合氣體的熱值。千焦/立方米；Z-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃?xì)獾膲嚎s因子。4.2管徑確實(shí)定根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速，可求得管道內(nèi)徑D，查閱?設(shè)計(jì)手冊(cè)?P203-226頁，或查閱GB9711.3-2005，可參考?輸油管道設(shè)計(jì)與管理?附錄1，可選取兩種尺寸相近的管道，并選取相應(yīng)壁厚。 經(jīng)濟(jì)流速：長(zhǎng)輸管道經(jīng)濟(jì)流速是37m/s；場(chǎng)站內(nèi)的架空管道流速范圍為1530m/s，這個(gè)數(shù)據(jù)的出處是DL/T 5174-2003 ?燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計(jì)規(guī)定?。站內(nèi)管道小于2公斤壓力的1015m，大于的，可以做到1

15、530m，但在設(shè)計(jì)過程中，一般天然氣站場(chǎng)流速按812m/s控制。流量 Q=GZ/T=7*108*0.8349/350*24*3600=19.326直徑 d=(4Q/v)0.5=4*16.64/3.14*300.5=0.90584.3水力計(jì)算1根據(jù)4.2選取的管徑分別計(jì)算混合氣體雷諾數(shù)，可由?輸氣?公式4-17、?手冊(cè)?公式2-4-6求得。2計(jì)算出雷諾數(shù)后，判斷流體流動(dòng)狀態(tài)，然后再由水力摩阻系數(shù)相關(guān)公式2-4-92-4-11確定摩阻系數(shù)。3局部有關(guān)公式如下1、雷諾數(shù)可按下式計(jì)算： 又有 所以(此處改為1.536)=1.534*19.326*0.635/0.9364*1.02859*10-5=1.

16、9545*106 其中 雷諾數(shù)；工程標(biāo)況下的體積流量，； 空氣的密度，取；工程標(biāo)況下的密度，；天然氣對(duì)空氣的相對(duì)密度；輸氣管的內(nèi)徑，天然氣的粘度，根據(jù)雷諾數(shù)可判斷天然氣的流態(tài) 1 Re2000 層流； 2 Re3000 紊流； 工作區(qū)可按以下兩個(gè)臨界雷諾數(shù)公式來判斷：=59.7/(2*30*10-3/936.4)8/7=3.701*106=11/(2*30*10-3/936.4)1.5=2.145*107其中 館內(nèi)壁的當(dāng)量粗糙度，mm 當(dāng) Re 為水力光滑區(qū)； 當(dāng) Re 為阻力平方區(qū)；2、水力摩阻系數(shù)1層流區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算=0.3164/Re0.25=0.3164/(1.9545*106)

17、0.25=8.46*10-32臨界過渡區(qū)的摩阻系數(shù)按下式計(jì)算3紊流區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算或其他經(jīng)歷公式4.4布站計(jì)算4.4.1 站間管道特性公式 由?輸氣?公式6-9改寫為：式中PQ最高操作壓力， pa； Pz進(jìn)口壓力， pa； L管線長(zhǎng)度 ， m； Q氣體流量 ， m3/s。其中系數(shù)C由以下算得式中摩阻系數(shù)；壓縮因子；天然氣相對(duì)密度；溫度； 取0.03848d管道直徑(內(nèi)徑)，m；4.4.2布站計(jì)算1、不固定站址法2、首先參考?輸氣管道設(shè)計(jì)與管理?P187頁內(nèi)容確定末段儲(chǔ)氣管道的長(zhǎng)度，再參照第五節(jié) 壓氣站布置，按照中間分集氣、不考慮地形起伏高差的壓氣站布置方法進(jìn)展布站。1確定管道末端儲(chǔ)氣長(zhǎng)度L

18、1：= 1 * GB3確定設(shè)計(jì)要求的儲(chǔ)氣能力Vs，取日最大用氣量的10%。小時(shí)最大用氣量的計(jì)算：=Q計(jì)算流量Nm3/h；Qy年用氣量Nm3/a；K1月頂峰系數(shù)K2月頂峰系數(shù)K3月頂峰系數(shù)= 2 * GB3 預(yù)定末段管道長(zhǎng)度L，確定P1max、P2min；= 3 * GB3 根據(jù)4.3介紹的相關(guān)摩擦阻力系數(shù)計(jì)算公式，代入公式計(jì)算系數(shù)C；= 4 * GB3 根據(jù)管道特性方程，改寫為P1min=，和P2max=，計(jì)算P2max、P1min；取P1max=5.5、P2min=2= 5 * GB3 計(jì)算平均壓力Pcpmin和Pcpmax，Pcpmin= Pcpmax= 6 * GB3 計(jì)算管道末段儲(chǔ)氣能

19、力Vs，并與要求的儲(chǔ)氣能力Vs相比較，如差異超過10%，重新預(yù)定末段管道長(zhǎng)度L，重復(fù)= 2 * GB3-= 6 * GB3步驟，直到相互接近為止。利用管道末段儲(chǔ)氣是在夜間用氣低峰時(shí)，燃?xì)鈨?chǔ)存在管道中，這時(shí)管內(nèi)壓力增高，白天用氣頂峰時(shí)，再將管內(nèi)儲(chǔ)存的燃?xì)馑统觥＿@是平衡小時(shí)不均勻用氣的有效方法。末段儲(chǔ)氣能力暫采用穩(wěn)定流動(dòng)法做近似計(jì)算分析，參考?天然氣長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)?計(jì)算公式如下：式中： Vs 末段儲(chǔ)氣能力，m3；d 末段管線管徑，m；Pmmax 末段儲(chǔ)氣完畢時(shí)平均壓力，Pa；Pmmin 末段儲(chǔ)氣開場(chǎng)時(shí)平均壓力，Pa；P0 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓力，10132.5Pa；T0 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，293.15K；

20、T 末段儲(chǔ)氣時(shí)平均溫度，K；Z 末段儲(chǔ)氣壓縮系數(shù)；Lz 末段管線長(zhǎng)度，m；qv 輸氣流量，m3/s；P1max 末段儲(chǔ)氣終了時(shí)的起點(diǎn)壓力，Pa；P1min 末段儲(chǔ)氣開場(chǎng)時(shí)的起點(diǎn)壓力，Pa；P2max 末段儲(chǔ)氣終了時(shí)的終點(diǎn)壓力，Pa；P2min 末段儲(chǔ)氣開場(chǎng)時(shí)的終點(diǎn)壓力，Pa； 摩阻系數(shù)； 天然氣相對(duì)密度；C0.03848。例： 取P1max=5.5Mpa,P2min=2.0Mpa, 取LZ=10Km時(shí)P1min= =20002499.7paP2max=5499090.3pa計(jì)算平均壓力 Pcpmin= =2.0013 MpaPcpmax=5.4988Mpa管道容積V=m3儲(chǔ)氣能力VS= =2.

21、376105m3 滿足要求。2確定平均站間距確定平均站間距A=5.49 B=4.23式中：Q首站出站流量Q，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)取Q=1.1Q0=28.71.1=31.57m3/s，Q0為任務(wù)輸量 其中公式中3確定壓氣站數(shù)，結(jié)果向上取整5.4壓縮機(jī)的選型壓縮機(jī)選型應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1壓縮機(jī)組的選型和臺(tái)數(shù)，應(yīng)根據(jù)壓氣站的總流量，總壓比，出戰(zhàn)壓力，氣質(zhì)等參數(shù)進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。2壓氣站選用離心式壓縮機(jī)，單機(jī)級(jí)壓縮的壓比可在1.2-1.5。3統(tǒng)一壓氣站內(nèi)的壓縮機(jī)組，宜采用一機(jī)型，并有一臺(tái)備用。4壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)選型，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)啬茉垂┙o情況，進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。5在本設(shè)計(jì)中由于輸送的是天然氣，所以選擇燃?xì)?/p>

22、輪機(jī)，取采方便穩(wěn)定較少其他設(shè)備投資。參考?gb50251-2003?6.6節(jié)，?輸氣?第七章 第一節(jié)，?壓縮機(jī)與驅(qū)動(dòng)機(jī)選用手冊(cè)?P2421壓縮機(jī)根據(jù)管道的輸量和各站的壓力比及組合方式由經(jīng)歷選擇壓縮機(jī)的型號(hào)。壓縮機(jī)的有關(guān)參數(shù): 型號(hào)RFB-36型離心壓縮機(jī)； 功率25094Kw ； 壓比1.2； 排量8.3m3/s ； 壓力3.88Mpa； 進(jìn)口溫度T140； 出口溫度T2140； 外型尺寸(mm) 270017002800 四臺(tái)并聯(lián)使用。(2)由設(shè)計(jì)流量的關(guān)系,故一臺(tái)壓縮機(jī)即可 由公式11 取壓縮機(jī)的多變效率為=0.9，氣體的絕熱指數(shù)=1.4 由式 得=1.5 又由 得 代入公式 得其中 G=

23、 得 取壓氣機(jī)特性系數(shù)為A.B 當(dāng)=5.875時(shí) =1.0067； 當(dāng)Q=4.755時(shí) =1.0082；當(dāng)Q=4.563時(shí) =1.0086；當(dāng)Q=4.159時(shí) =1.0094；當(dāng)Q=4.000時(shí) =1.0098；當(dāng)Q=3.988時(shí) =1.0098。2特性方程計(jì)算1測(cè)點(diǎn)計(jì)算表3-1特性方程測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)Tab3-1The measuring point data of characteristic equation測(cè)點(diǎn)123456Q5.8754.7754.5664.1594.0003.988e1.00671.00821.00861.00941.00981.0098 =34.516+22.610+20.

24、845+17.297+16.000+15.904 =127.172 =1.0134+1.0164+1.0171+1.0191+1.0200+1.0200 =6.106 =1191.33+511.21+434.65+299.20+256.00+252.94 =2945.33 =131.53=3041.47 a =5.49 = =6.02 2離心壓縮機(jī)特性方程 B =4.233驅(qū)動(dòng)機(jī)選取功率 與離心式壓縮機(jī)相匹配的燃?xì)廨啓C(jī)的參數(shù)： 型號(hào): ； 功率: 25094； 重量: 。4.5 管道壁厚計(jì)算管材與壁厚是密切相關(guān)的，選用適宜的管材，既可以滿足安全生產(chǎn)的需要，又可以減少鋼材消耗量、減少運(yùn)輸量、降低

25、工程造價(jià)。原那么：滿足工藝和安全要求；考慮管網(wǎng)將來有升壓的余地。管道壁厚按下式計(jì)算：查表API可以選965.0mm管徑式中： 鋼管計(jì)算壁厚，cm；A管材最低屈服極限，MPa；P設(shè)計(jì)工作壓力，MPa(a)；D管道外徑，cm焊縫系數(shù)，采用符合GB/T9711.1-1997標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，1；t溫度折減系數(shù)，溫度120oC時(shí)，t=1；F設(shè)計(jì)系數(shù)：一級(jí)地區(qū)，F(xiàn)=0.72；二級(jí)地區(qū)，F(xiàn)=0.6三級(jí)地區(qū)，F(xiàn)=0.5 ；四級(jí)地區(qū)，F(xiàn)=0.4這里取三級(jí)地區(qū)。某些鋼管的強(qiáng)度計(jì)算參數(shù)見下表表1-2 鋼管的強(qiáng)度計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)系數(shù)一級(jí)地區(qū)：0.72二級(jí)地區(qū)：0.6三級(jí)地區(qū)：0.5四級(jí)地區(qū)：0.4安裝溫度環(huán)境溫度運(yùn)行溫度鋼管

26、埋深處地溫，年平均14.7鋼管最低屈服強(qiáng)度L360 S360MPaL415 S415MPaL450 S450MPaL485 S485MPa用鋼量按下式計(jì)算： M =0.0246615LD-L 鋼管長(zhǎng)度，m； D鋼管外徑，mm；鋼管計(jì)算壁厚，mm4.6 方案比較和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)計(jì)算多組管徑、壁厚、壓縮比的組合，選擇其中經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的方案?？砂匆韵鹿搅斜碛?jì)算，或利用教材P191公式進(jìn)展計(jì)算：年當(dāng)量費(fèi)用按下式計(jì)算式中 ： S年當(dāng)量費(fèi)用；J總投資或建設(shè)費(fèi)用；T抵償期； Y年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。管線投資 J1=管長(zhǎng)價(jià)格 ； 萬元 機(jī)組投資 J2=萬元/臺(tái)臺(tái)數(shù)站數(shù)運(yùn)行費(fèi)用 Y=年供氣量氣天然氣價(jià)格臺(tái)數(shù)； 萬元壓氣站費(fèi)用

27、J3=中間站投資+首站投資+末站投資；萬元總投資 J=J1+J2+J3。 萬元4.7校核計(jì)算4.7.1輸氣管熱力計(jì)算參考?gb50251?3.3.3節(jié)內(nèi)容，?手冊(cè)?第二章第五節(jié)內(nèi)容，?輸氣?第五章，或?教材?第八章。1 管道溫度分布管道沿線任一點(diǎn)的溫度分布公式如下：2管道平均溫度：管道的平均溫度計(jì)算公式如下：=289.6K=16.6以上兩式中 kg/m3其中 管道的總傳熱系數(shù)，管道的內(nèi)徑，m氣體的質(zhì)量流量，K距輸氣管起點(diǎn)距離x處的溫度，K；輸氣管道的平均溫度，K；輸氣管起點(diǎn)處溫度,K；管道埋深處低溫,K；、輸氣管道計(jì)算管段的起點(diǎn)、終點(diǎn)壓力，Pa；4.7.2管道強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核1 當(dāng)量應(yīng)力校核4

28、.7.1 當(dāng)量應(yīng)力校核1、構(gòu)造設(shè)計(jì)核算管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)包括壁厚設(shè)計(jì)、管材選擇和應(yīng)力校核計(jì)算。許用應(yīng)力按下式計(jì)算： =0.51.0413=206.5Mpa式中：-輸氣鋼管的許用應(yīng)力MPa焊縫系數(shù)，取1.0s管材最低屈服強(qiáng)度MPa，F(xiàn)-設(shè)計(jì)系數(shù)，環(huán)向應(yīng)力核算由內(nèi)壓產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力按下式計(jì)算： Mpa式中：h管段鋼管的環(huán)向應(yīng)力MPaP-設(shè)計(jì)內(nèi)壓力MPad-鋼管內(nèi)徑mm-鋼管壁厚mm2、 軸向應(yīng)力核算1當(dāng)管段的軸向變形受約束時(shí)： =35.82Mpa2當(dāng)管段的軸向變形不受約束時(shí)：=81.85Mpa式中：a管段鋼管的軸向應(yīng)力MPaEs-鋼材的彈性模量，取2.06105MPa-鋼材的線膨脹系數(shù)，取1.210-5

29、m/(m.)t1-管道安裝閉合時(shí)環(huán)境溫度，取14.7t2-管道內(nèi)輸送介質(zhì)的溫度，取20-鋼材的泊松比，取0.3經(jīng)計(jì)算，鋼管：a=89.2MPa=206.5Mpa；因此，管線由溫差和內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向應(yīng)力滿足要求。2輸氣管道的徑向穩(wěn)定性校核參閱?設(shè)計(jì)手冊(cè)?第三章P174一徑向穩(wěn)定驗(yàn)算1管道的剛性2徑向穩(wěn)定驗(yàn)算管道的徑向穩(wěn)定性應(yīng)按無內(nèi)壓狀態(tài)校核：x0.03D=0.030.9364=0.02809m=0.003078m=3.078mm m4/mx鋼管水平方向最大變形量(m)；Dm鋼管平均直徑(m)；W作用在單位管長(zhǎng)上的總豎向荷載(N/m)；Z鋼管變形滯后系數(shù)，宜取1.5；K基床系數(shù)，取0.103；E管材

30、彈性模量(N/m2)；I單位管長(zhǎng)截面慣性矩(m4/m)；n鋼管公稱壁厚(m)；Es土壤變形模量(N/m2)，取2.8106。由于管道穿越公路時(shí)均有套管保護(hù)，所以作用在管道上的總豎向荷載僅考慮土壤的重力，可假設(shè)管道最大埋深為2m。4.7.3 輸氣管道疲勞性能校核由于儲(chǔ)氣管網(wǎng)系統(tǒng)的特殊工況，導(dǎo)致了系統(tǒng)的壓力頻繁波動(dòng)，可能對(duì)管道強(qiáng)度產(chǎn)生影響。但是，在GB50251-2003?輸氣管道工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?以及有關(guān)的手冊(cè)中，并沒有對(duì)此提出要求，設(shè)計(jì)難以定量分析?？蓞⒖糞H/T 3041-2002?石油化工管道柔性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?中表5.0.2的有關(guān)數(shù)據(jù)加以說明。管道設(shè)計(jì)壽命按30年計(jì)，年運(yùn)行365天，最大總壓力循環(huán)

31、次數(shù)為10500次，許用應(yīng)力范圍減小系數(shù)取f=0.9，利用下式校核管道壁厚。A=fs式中： 鋼管計(jì)算壁厚，cm；f應(yīng)力降低系數(shù)， f =0.9；s管材最低屈服極限，MPa；P設(shè)計(jì)工作壓力，MPa(a)；D管道外徑，cm焊縫系數(shù)，采用符合GB/T9711.1-1997標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，1；t溫度折減系數(shù)，溫度120oC時(shí)，t=1；F設(shè)計(jì)系數(shù)4.7.4抗震設(shè)計(jì)按照?輸油氣鋼質(zhì)管道抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?的規(guī)定?GB 0450-2004?和?GB18306-2001?，對(duì)位于設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度大于或等于0.2g地區(qū)的管道，應(yīng)進(jìn)展抗拉伸和抗壓縮校核?；騾㈤?天然氣工程手冊(cè)?P310。1 地震波作用下所產(chǎn)生的最大軸向

32、應(yīng)變=0.0002其中：最大地面速度，m/s；c波的傳播速度，即場(chǎng)地剪切波速，m/s： 人工填土: 136 m/ s ; 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土: 155 m/ s ; 粗砂: 174 m/ s ; 中細(xì)砂:182 m/ s ; 粗礫砂: 188 m/ s ; 中風(fēng)化玄武巖: 456 m/ s ; 微風(fēng)化玄武巖: 826 m/ s。max地震波引起的最大管道軸向應(yīng)變。2 操作條件下的管道軸向應(yīng)變=其中：-鋼材的線膨脹系數(shù)，取1.210-5m/(m.)t1-管道安裝閉合時(shí)環(huán)境溫度，取14.7t2-管道內(nèi)輸送介質(zhì)的溫度，取20-鋼材的泊松比，取0.3操作條件下管道的軸向應(yīng)變；被土壤摩擦力嵌固的管段在操作條

33、件下的應(yīng)力，MPa； h由內(nèi)壓引起的管道環(huán)向應(yīng)力，MPa；p管道內(nèi)壓，MPa；n管子公稱壁厚，mm；d管子內(nèi)徑，mm；E鋼材的彈性模量，209GPa；3 管道抗震動(dòng)校核 式中：maxt，maxc 地震波引起的最大軸向拉、壓應(yīng)變； 操作條件下管道的軸向應(yīng)變；tv，cv埋地管道抗振動(dòng)的軸向容許拉伸、壓縮應(yīng)變。4 埋地管道抗振的軸向容許應(yīng)變?nèi)菰S壓縮應(yīng)變可按下式計(jì)算：=0.5189%式中： 管子壁厚，mm；DH管子外徑，mm；容許拉伸應(yīng)變tv0.9%。五、施工及安裝說明5.1設(shè)計(jì)的工藝要求(1) 工藝規(guī)定具體可參考?gb50251-94輸氣管道工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?3.1(2) 工藝設(shè)計(jì)具體可參考?gb502

34、51-94輸氣管道工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?3.25.2 線路5.2.1線路選擇原那么 具體可參考?gb50251?4.15.2.2地區(qū)等級(jí)劃分 具體可參考?gb50251?4.25.2.3線路勘察 參閱?手冊(cè)?第三章 線路 第一節(jié) 線路選擇與勘察5.2.4 管道敷設(shè)參閱?gb50251?4.3，?手冊(cè)?第三章 線路 第五節(jié) 管道敷設(shè)5.2.5 截?cái)嚅y的設(shè)置參閱?gb50251?4.4，?手冊(cè)?第三章 線路 第五節(jié) 管道敷設(shè)5.5.6 線路構(gòu)筑物參閱?gb50251?4.5，?手冊(cè)?第三章 線路 第五節(jié) 管道敷設(shè)5.5.7 標(biāo)志參閱?gb50251?4.6，?手冊(cè)?第三章 線路 第五節(jié) 管道敷設(shè)5.5.8

35、 鋼管及附屬材料的選用參閱?手冊(cè)?第三章 線路 第七節(jié) ，?gb50251?55.3 輸氣站場(chǎng)5.3.1 壓氣站參閱?手冊(cè)?第四章 站場(chǎng) 第二節(jié) ，典型工藝流程圖見第一節(jié)5.3.2調(diào)壓及計(jì)量參考?gb50251-2003?6.2節(jié)輸氣站內(nèi)調(diào)壓，計(jì)量工藝設(shè)計(jì)應(yīng)符合輸氣工藝設(shè)計(jì)要求，并應(yīng)滿足開、停工和檢修的需要。調(diào)壓裝置應(yīng)設(shè)置在氣源氣壓不穩(wěn)定，且需要控制進(jìn)氣站壓力的管線上，分輸氣機(jī)配氣管線上一級(jí)需要對(duì)氣體流量進(jìn)展控制和調(diào)節(jié)的計(jì)量裝置之前的管段上。氣體計(jì)量裝置，應(yīng)設(shè)置在輸氣干線的進(jìn)氣管線上，分輸氣機(jī)配氣管線上以及站場(chǎng)自耗管線上。5.3.3 清管參考?gb50251-2003?6.3節(jié)5.3.4壓氣機(jī)組的布置和廠房設(shè)計(jì)原那么參考?gb50251-2003?6.4節(jié)壓氣機(jī)組布置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1壓氣機(jī)組應(yīng)根據(jù)工作環(huán)境及對(duì)機(jī)組的要求不只在露天或廠房?jī)?nèi)。在高寒地區(qū)或風(fēng)沙地區(qū)宜采用全封閉廠房，其它地區(qū)宜采用敞開式廠房。2廠房?jī)?nèi)壓縮機(jī)及其輔助設(shè)備的布置應(yīng)根據(jù)機(jī)型機(jī)組功率、外形尺寸、檢修方式等因素按單層或雙層不止，并符合系列要求：a. 兩臺(tái)壓縮機(jī)組的突出局部艱巨，應(yīng)能滿足操作，檢修的場(chǎng)地和通道要求。b. 壓縮機(jī)組的布置應(yīng)便于管線的安裝。c. 壓縮機(jī)根基不得與廠房根基及其上部機(jī)構(gòu)相連接。廠房設(shè)計(jì)應(yīng)該遵從以下原那么：壓縮機(jī)房的每一操作層及高出地面3米