天然氣輸氣管道畢業(yè)設(shè)計(jì)說明

.專業(yè)整理.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手學(xué)習(xí)幫手.專業(yè)整理.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手學(xué)習(xí)幫手1刖言 2設(shè)計(jì)概述 2.1設(shè)計(jì)依據(jù) 2.1.1設(shè)計(jì)原則 2.1.2管道設(shè)計(jì)規(guī)范和要求 2.2長輸管道設(shè)計(jì)原始資料 天然氣管道設(shè)計(jì)輸量 天然氣的組成 管線設(shè)計(jì)參數(shù) 管線設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容 2.2.12.2.22.2.32.2.42.3工程概況 3輸氣管道的工藝計(jì)算說明 3.1天然氣的熱物性計(jì)算 天然氣的平均分子量、密度和相對密度天然氣壓縮系數(shù)的計(jì)算 天然氣的粘度 定壓摩爾比熱 3.1.13.1.23.1.33.1.43.2管道水力計(jì)算 站場工藝 4.1輸氣管道工程站場種類及名稱....概述 4.1.2輸氣站種類及功能 4.2輸氣站的主要功能 分離 4.2.2清管 4.2.3調(diào)壓計(jì)量 4.3站址選擇 4.4站場工藝設(shè)備選型 簡述 4.4.2分離器的設(shè)計(jì) 4.4.3除液器設(shè)備設(shè)計(jì)及選擇........線路工程 5.1線路所處位置及沿線自然條件狀況3.3.3.6..6.111.11112.121213131.1線路選擇的基本要求 5.1.2沿線自然條件狀況 5.1.3沿線地區(qū)等級劃分 5.2管道材質(zhì)及壁厚選擇 5.2.1 材質(zhì)選擇 5.2.2鋼管壁厚的確定 5.2.3管道的軸向應(yīng)力及穩(wěn)定性驗(yàn)算5.3管道敷設(shè) 管道的敷設(shè)方式 管道轉(zhuǎn)角 線路輔助設(shè)施 線路走向 勘察要求 站址選擇步驟 線路設(shè)計(jì)中采取的抗震措施5.3.15.3.35.3.45.3.55.3.65.3.75.4焊接與檢驗(yàn)、清管與試壓 焊接與檢驗(yàn) 清管和試壓 5.5閥門與法蘭的選用 5.5.1閥門的種類及選用 法蘭的選用 6輸氣管道工藝計(jì)算書 6.1原始資料及基本物性計(jì)算 6.1.1天然氣輸送流向和氣量分配 6.1.2天然氣物性參數(shù)計(jì)算 6.2輸氣管熱力計(jì)算 6.2.1管線工藝計(jì)算基本參數(shù) 6.2.2定壓摩爾比熱的計(jì)算 6.3末段管道的最優(yōu)管徑及最優(yōu)長度的計(jì)算6.3.1最優(yōu)管徑的計(jì)算 6.3.2末段管道內(nèi)徑的校核 6.4計(jì)算除末段外的其余管段 6.4.1管徑的計(jì)算 6.4.2壓氣站個(gè)數(shù)、站間距的確定 6.4.3壓縮系數(shù)的計(jì)算 21.22.222223242424.2526.26.26272828283030.3.1.3.23232323.4.3434353.5.373939404.0.6.5管線應(yīng)力的校核 6.6一期方案的確定 6.7旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算 工作條件下的氣體流量的計(jì)算 旋風(fēng)分離器直徑的計(jì)算 旋風(fēng)分離器的驗(yàn)算 旋風(fēng)分離器的工作范圍的計(jì)算 旋風(fēng)分離器的進(jìn)口管徑和出口管徑的計(jì)算6.7.16.7.26.7.36.7.46.7.56.8安全閥的選擇 操作條件 6.8.2安全閥通道截面面積的計(jì)算6.9管道計(jì)算總思路圖 自動(dòng)控制和通訊 7.1概述 說明 7.1.2儀表及系統(tǒng)設(shè)備選型原則7.2SCADA系統(tǒng) 7.3儀表檢測、控制系統(tǒng) 7.4流量計(jì)量系統(tǒng) 結(jié)論 4.14242.424343.4445....4747.484950.505050.50..5.1515.3參考文獻(xiàn) 54致謝 55前言本工程的主要內(nèi)容是天然氣輸氣管道工程的初步設(shè)計(jì) 。課題的提出是針對目前各種用戶對清潔能源的需求量的急劇升高的現(xiàn)狀以及天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展的形式?，F(xiàn)在天然氣的供應(yīng)量需求與日俱增，而我國又存在著氣源分布不均的情形 ，作為天然氣輸送調(diào)節(jié)氣源不均情況的主要手段 ，長輸管線的設(shè)計(jì)就尤為重要。通過長輸管線的優(yōu)化設(shè)計(jì)來提高管輸天然氣量以及提高其的經(jīng)濟(jì)性為解決現(xiàn)今的供氣不足和供氣費(fèi)用昂貴的情況提供了好的方案。根據(jù)國家能源會議精神，天然氣的開發(fā)和利用是今后幾十年內(nèi)我國能源開發(fā)的主要方向，納入在我國十一五”規(guī)劃和2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)中的能源發(fā)展戰(zhàn)略，是國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展計(jì)劃中的重要組成部分。加快開發(fā)和利用天然氣的步伐，提高天然氣在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重是堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要舉措，是利國利民的大政方針。本設(shè)計(jì)以石油工業(yè)出版社出版的〈天然氣管道輸送》和中國石油大學(xué)出版社出版的《俞氣管道設(shè)計(jì)與管理》為主要設(shè)計(jì)依據(jù)，課題研究的目的在于通過對輸氣管道的初步設(shè)計(jì)，得到最優(yōu)的管輸設(shè)計(jì)方案。初步設(shè)計(jì)是在工程項(xiàng)目確定后，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際條件所做的具體實(shí)施方案。它是安排建設(shè)項(xiàng)目和組織施工的主要依據(jù)。設(shè)計(jì)深度應(yīng)滿足投資包干、招標(biāo)承包、材料與設(shè)備訂貨、土地征購和施工準(zhǔn)備等要求，并能據(jù)以編制施工圖和總概算設(shè)計(jì)概述2.1設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)原則嚴(yán)格執(zhí)行行業(yè)的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) ，并參照國際上有關(guān)的先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。⑵采用先進(jìn)的技術(shù)，努力吸收國內(nèi)外的新的科技成果。比較優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確定經(jīng)濟(jì)合理的輸氣工藝級最佳的工藝參數(shù) 。管道設(shè)計(jì)要確保能長期安全、均衡、平穩(wěn)的進(jìn)行天然氣的輸送。適應(yīng)線路的自然環(huán)境氣候，確保生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠，能保護(hù)環(huán)境、防止污染、節(jié)約能源、節(jié)約土地，處理好管線與鐵路、公路、河流等的相互關(guān)系。管道設(shè)計(jì)規(guī)范和要求輸氣管道設(shè)計(jì)與管理》(姚光鎮(zhèn)主編，石油大學(xué)出版社)《油氣集輸》馮叔初主編，石油大學(xué)出版社)〈天然氣長輸管道工程設(shè)計(jì)》中國石油天然氣總公司主編，石油大學(xué)出版社)《俞氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》50251-94)《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊》上下冊)2.2長輸管道設(shè)計(jì)原始資料2.2.1天然氣管道設(shè)計(jì)輸量管道首站起始于寧波市，末站位于溫州市，管線全長300km，送至溫州市的輸氣量一期為3.0X109m3/a，二期為4.5X109m3/a。天然氣的組成表2-1天然氣的組成組分C1C2C3iC4nC4iC5N2體積分?jǐn)?shù)(％)91.464.742.590.570.540.010.09管線設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)年輸送天數(shù)：350天；首站來氣壓力：6.3xio6Pa；管線最高工作壓力：6.3xio6Pa；進(jìn)配氣站最低壓力：2.5xio6Pa；年平均溫度：13C；壓氣站特性系數(shù)：A=6.1012, B=7.727X109。管線設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容(1)設(shè)計(jì)要求：a輸氣管具有日輸量20%的調(diào)峰能力；b全線設(shè)計(jì)系數(shù)相同，采用等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。⑵設(shè)計(jì)內(nèi)容：a天然氣的熱物性計(jì)算，包括密度、粘度、壓縮因子、比熱等；b天然氣管道的熱力、水力計(jì)算；c壓氣站的布置，包括末段管道的最優(yōu)管徑、最優(yōu)長度、站間距、壓氣站的個(gè)數(shù)以及各壓氣站的進(jìn)出站壓力及溫度；d管道壁厚、管材的確定；e線路工程設(shè)計(jì)；f站場工程設(shè)計(jì)，包括主要設(shè)備的選型計(jì)算。2.3工程概況甬溫輸氣管道起始于寧波市，末站位于溫州市，管線全長300千米，為水平管線。全線擬建設(shè)四座壓氣站場：輸氣首站、兩個(gè)中間清管站及輸氣末站。全線設(shè)置四座干線截?cái)嚅y室，使管線在事故情況下能緊急自動(dòng)關(guān)閉，易減少天然氣損失和事故危害，并供管道維修時(shí)放空使用。輸氣管道干線末段管段選用的管徑為762mm，壁厚為10.3mm，其余管段管徑為762mm，采用等壁厚設(shè)計(jì)，壁厚為9mm，管材材質(zhì)為X65,并采用符合GB9711-88標(biāo)準(zhǔn)的雙面螺旋埋弧焊鋼管。輸氣干線采用煤焦油磁漆涂層防腐，同時(shí)采用強(qiáng)制電流保護(hù)為主，犧牲陽極為輔的陰極保護(hù)法對干線進(jìn)行防腐蝕控制。管線運(yùn)行管理采用SCADA控制系統(tǒng)，管線通訊系統(tǒng)主信道為光纜，并與輸氣管線同溝敷設(shè)，管線輔助系統(tǒng)和公用設(shè)施盡力依托現(xiàn)有設(shè)施 ，管線設(shè)置維修隊(duì)、搶修隊(duì)各一個(gè)。

輸氣管道的工藝計(jì)算說明3.1天然氣的熱物性計(jì)算3.1.1天然氣的平均分子量、密度和相對密度平均分子量M(3-1)MMY式中M 平均分子量，kg/(kmol)；(3-1)kg/(kmol)；Mi――第ikg/(kmol)；Y——第i組分的摩爾組成平均密度及相對密度平均密度ddidiyi(3-2)式中d式中d——平均密度；di――第i組分的密度；yi——第i組分的摩爾質(zhì)量相對密度deded

dded

da(3-3)中相對密度;平均密度;da――空氣密度中相對密度;平均密度;da――空氣密度3.1.2 天然氣壓縮系數(shù)的計(jì)算⑴視臨界壓力Pc和視臨界溫度TCPc PciPc Pciyi(3-4)(3-5)式中Pc「式中Pc「Tg――分別為第i組分的臨界壓力和臨界溫度；yi——第i組分的摩爾質(zhì)量⑵對比壓力Pr和對比溫度TrPrPcTrTc(3-6)(3-7)PrPcTrTc(3-6)(3-7)式中 P——平均壓力；T――平均溫度。平均壓力P根據(jù)式：P式中 P——平均壓力；T――平均溫度。平均壓力P根據(jù)式：PqAPz2BQ2(38)式中Pz——終點(diǎn)壓力；Pq 起點(diǎn)壓力；代入已知數(shù)據(jù)可以得到：Pz5.86106Pa根據(jù)式:PqP；PqPz(3-9)得到： P=6.08106Pa壓縮系數(shù)Z利用高帕爾的相關(guān)方程式的通式：ZPrATrBcTrD (3-10)由于Pr和Tr的數(shù)值不同，系數(shù)A、B、C、D取值也不相同根據(jù)式(3-10)得出Z(見表3-1)。表3-1壓縮因子相關(guān)方程式Pr范圍Tr范圍相關(guān)方程式0.2~1.21.05~1.21.2~1.41.4~2.02.0~3.0Pr(1.6643Tr-2.2114)-0.3647Tr+1.435Pr(0.5222Tr-0.8511)-0.0364Tr+1.040Pr(0.1931T-0.2988)+0.0007Tr+0.999Pr(0.0295Tr-0.0825)+0.0009Tr+0.9971.2~2.81.05~1.21.2~1.41.4~2.02.0~3.0Pr(-1.3570Tr+1.4942)+4.6315Tr-4.09Pr(0.1717Tr-0.3232)+0.5869Tr+0.129Pr(0.0984Tr-0.2353)+0.0621Tr+0.858Pr(0.0211Tr-0.0527)+0.0127Tr+0.9593.1.3 天然氣的粘度根據(jù)粘度的計(jì)算公式：Cexp[x(/1000)y](3-11)式中x2.570.2781嗨T1.11 0.04x2.451(7.77 0.1844)T1.5122.4377.58 1.8T天然氣的粘度，mPas；T――天然氣的溫度，Ko已知天然氣所處的壓力、溫度條件下的密度和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的相對密度，可求出所處條件下天然氣的粘度。3.1.4 定壓摩爾比熱根據(jù)袖氣集輸》中的定壓摩爾比熱的計(jì)算公式：51.1.24Cp13.190.092T 0.624104T2 0.996MP105.08T100(3-12)式中Cp 天然氣的定壓摩爾比熱，KJ/(molK)；T――天然氣的溫度，K;P——壓力，Pa；M 天然氣的平均分子量，kg/(kmol)。3.2管道水力計(jì)算輸氣管道的水力摩阻系數(shù)的計(jì)算首先需要計(jì)算雷諾數(shù)來確定管道流態(tài)根據(jù)流態(tài)選擇不同的計(jì)算公式。(1)雷諾數(shù)可按以下公式計(jì)算vDQD4QDRe 2AD式中Re——雷諾數(shù)；v 氣體的流速,m/s;氣體的運(yùn)動(dòng)粘度,m2/s;天然氣對空氣的相對密度，4Q 4Qa4M(3-13)D DD無因次；D——輸氣管道的內(nèi)徑，m；天然氣的動(dòng)力粘度，PaS；氣體的密度，kg/m3；空氣的密度，kg/m空氣的密度，kg/m3（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下=1.206kg/m3)Q 輸氣管道體積流量，m3/s；M――輸氣管道質(zhì)量流量，kg/s如流量Q如流量Q的單位取m3/s，管內(nèi)徑D取m，動(dòng)力粘度取Pa/s，將3=1.206kg/m代入式(3-13)得(3-14)Re1.536Q(3-14)D根據(jù)雷諾數(shù)可以判斷天然氣的流態(tài)：aRe<2000 層流；bRe>3000 紊流；工作區(qū)可用下列兩個(gè)臨界雷諾數(shù)公式來判斷：Re159.72k‘7D(3-15)式中k――管內(nèi)壁的當(dāng)量粗糙度；(絕對粗糙度的平均值)，mmRe2112k1.5"d(3-16)c流型判斷：iRe<Re1iiReiReRe2iiiReRe2流態(tài)為水力光滑區(qū)；流態(tài)為混合摩擦區(qū)；流態(tài)為阻力平方區(qū)。水力摩阻系數(shù)層流區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算：64(3-17)Re(3-17)b臨界過渡區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算：(3-18)0.00253Re(3-18)c紊流區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算：2.01lg(K3.7065d2.52、Re」(3-19)站場工藝4.1輸氣管道工程站場種類及名稱概述輸氣站是輸氣管道工程中各類工藝站場的總稱。按它們在輸氣管道中的位置分別為：輸氣首站、輸氣末站和中間站（中間站又分為壓氣站、氣體接收站、氣體分輸站、清管分離站等）三大類型。按功能又可以分為：調(diào)壓計(jì)量站、清管分離站、配氣站和壓氣站等。a首站流程說明正常輸送來氣：增壓站來氣 除液器 旋風(fēng)分離器 計(jì)量 去中間站發(fā)送清管器：首站發(fā)球筒一一清管器通過指示器一一下游管線氣源為增壓站來氣，站內(nèi)氣體凈化以旋風(fēng)分離器除塵為主，但有時(shí)上游氣體處理裝置的非正常情況，管道內(nèi)可能存在少量液體，在清管時(shí)，這些液體被推進(jìn)站內(nèi)，將影響調(diào)壓閥、壓縮機(jī)的正常工作。b末站流程說明正常輸氣：上游來氣一一旋風(fēng)分離器一一穩(wěn)壓計(jì)量一一下輸?shù)礁鏖T站；接受清管器：上游來氣清管器一一通過指示器一一旋風(fēng)分離器一一穩(wěn)壓計(jì)量一一下輸?shù)礁鏖T站；接受干線來氣，經(jīng)分離、調(diào)壓、計(jì)量輸送給各用戶，干線末端設(shè)清管器接受裝置。氣體分離采取除液、除塵相結(jié)合，使天然氣達(dá)到管輸要求。輸氣站種類及功能輸氣首站是設(shè)在輸氣管道起點(diǎn)的站場。一般具有分離、調(diào)壓、計(jì)量、清管發(fā)送等功能。中間站及功能它是設(shè)在輸氣管道首站和末站之間的站場 。一般分為壓氣站、氣體接受站、氣體分離站、清管分離站等幾種類型。i壓氣站：它是設(shè)在輸氣管道沿線的站，用壓縮機(jī)對管輸氣體增壓ii氣體接收站：它是在輸氣管道沿線，為接受輸氣支線來氣而設(shè)計(jì)的站場。一般具有分離調(diào)壓計(jì)量和清管器收發(fā)等功能。4.2輸氣站的主要功能分離為了保證進(jìn)入輸氣管道的氣體的氣質(zhì)要求，在一些站場要設(shè)置分離裝置，分離其中攜帶的干粉塵，其除塵設(shè)備多采用旋風(fēng)分離器、多管除塵器、過濾除塵器等。大流量站場的氣體除塵器可以經(jīng)過匯管采取并聯(lián)安裝 來滿足處理要求。在設(shè)計(jì)分離器臺數(shù)時(shí)，應(yīng)按分離器的最小處理能力來計(jì)算設(shè)計(jì)安排，以保證當(dāng)一臺分離器檢修時(shí)余下的分離器的最大處理能力仍能滿足站場的處理要求 。清管輸氣管線在施工過程中積存下來的污物和管道投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)所積存下來的腐蝕產(chǎn)物，都是影響氣質(zhì)、降低輸氣能力、堵塞儀表、影響計(jì)量精度和加劇管線內(nèi)部腐蝕的主要因素。為此，應(yīng)與管線投產(chǎn)前和運(yùn)行過程中加以清除。清管氣體收發(fā)裝置清管氣體收發(fā)裝置包括收發(fā)筒、工藝管線、全通徑閥門、裝卸工具以及通過指示器等輔助設(shè)備。發(fā)球筒：發(fā)球筒的筒直徑一般比主管大 1?2倍，以便清管器的放入和取出。其發(fā)送筒的長度應(yīng)能滿足最長清管器或監(jiān)測器的需求 ，一般不應(yīng)小于筒徑的3?4倍；其接受筒長度應(yīng)更長些，因?yàn)樗枰菁{進(jìn)入排污管的大塊清除物和先后發(fā)入管道的兩個(gè)或更多的清官器，其長度一般不小于管徑的4?6倍?？焖匍_關(guān)盲板：快速開關(guān)盲板上應(yīng)有防自松安全裝置。污物排放清管作業(yè)清除的污物應(yīng)集中處理，不得隨意排放。調(diào)壓計(jì)量調(diào)壓(1)輸入和輸出支線與干線的聯(lián)結(jié)點(diǎn)應(yīng)保持穩(wěn)定的輸入和輸出壓力 ，并規(guī)定其波動(dòng)范圍以利于對支線和干線輸送過程的控制 。輸氣首站內(nèi)調(diào)壓設(shè)計(jì)中應(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。(2)調(diào)壓裝置應(yīng)設(shè)置在氣源來氣壓力不穩(wěn)定且需要控制進(jìn)站壓力的管線上 、分輸器和配氣管線上以及需要對氣體流量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的計(jì)量裝置之前的管段上 。4.232計(jì)量輸入與輸出干線的氣體及站內(nèi)自耗氣必須計(jì)量 。這些氣量是交接業(yè)務(wù)和進(jìn)行整個(gè)輸氣系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)的依據(jù)。氣體計(jì)量裝置應(yīng)設(shè)置在輸氣干線上 、分輸氣干線上和配氣管線上以及站內(nèi)的自耗氣管線上。天然氣體積流量計(jì)有壓差式和容積式流量計(jì)兩種 ，其中以壓差式流量計(jì)為主，近年來隨著輸氣管道自動(dòng)化程度的不斷提高在輸氣站場上已開始利用微機(jī)測定天然氣流量。4.233安全泄放輸氣站的各類站場必須設(shè)置安全設(shè)施。安全閥定壓及泄壓防空管直徑應(yīng)按以下要求計(jì)算：(1)安全閥定壓，安全閥定壓應(yīng)等于或小于受壓設(shè)備和容器的設(shè)計(jì)壓力 。a單個(gè)安全閥的泄壓管直徑應(yīng)按背壓不大于該閥瀉放壓力的 10%來確定，但不應(yīng)小于安全閥的出口管徑。b對于連續(xù)多個(gè)安全閥的瀉放管，應(yīng)按所有安全閥同時(shí)瀉放時(shí)產(chǎn)生的背壓不大于其中任何一個(gè)安全閥的瀉放壓力的 10%來確定，且瀉放管截面積不應(yīng)小于各支線截面積之和。(2)安全瀉放設(shè)施的設(shè)置要求a輸氣站應(yīng)在進(jìn)站截?cái)嚅y上游和出站截?cái)嚅y下游設(shè)置泄壓放空裝置 。根據(jù)輸氣管道站場的特點(diǎn)，放空管應(yīng)能迅速放空輸氣干線兩截?cái)嚅y之間管段內(nèi)的氣體 ，放空管的直徑通常取干線直徑的1/3?1/2，而且放空閥應(yīng)與放空管等徑。b站內(nèi)的受壓設(shè)備和容器應(yīng)按現(xiàn)行的安全規(guī)程的規(guī)定設(shè)置安全閥 。安全閥瀉放的氣體可引入同級壓力放空管線。c站內(nèi)高低壓放空氣體不得以同一管線輸?shù)椒趴樟⒐?，必須按壓力等級分別設(shè)置放空管，防空氣體應(yīng)經(jīng)放空管排入大氣，并應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)和安全防火要求。4.3站址選擇(1)基本要求地勢平緩、開闊；供電、給水、排水、生活及交通方便占地面積、所選站址應(yīng)使站內(nèi)各建筑物之間能留有符合防火安全規(guī)定的間距，應(yīng)該考慮站場的發(fā)展余地。應(yīng)避開山洪、滑坡等不良工程地質(zhì)地段及其他不宜設(shè)站的地方 。站址與附近工業(yè)、企業(yè)、倉庫、火車站及其他公用設(shè)施的安全距離必須符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，《石油天然氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50183的有關(guān)規(guī)定。設(shè)計(jì)原則輸氣站的設(shè)置應(yīng)符合線路走向和輸氣工藝設(shè)計(jì)的要求，各類輸氣站宜聯(lián)合建設(shè)。輸氣站內(nèi)平面布置、防火安全、場內(nèi)道路交通及與外界公路的連接應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)石油天然氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50183、〈建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)范》SY/T0048。站場平面布置原則輸氣站各建(構(gòu))筑物及設(shè)備的平面布置應(yīng)根據(jù)工藝流程中天然氣的流向來確定，應(yīng)盡量縮短管線長度，避免倒流，減少交叉，管線應(yīng)采用地上或埋土敷設(shè)，不應(yīng)采用管溝敷設(shè)。根據(jù)流程和設(shè)備功能，分區(qū)塊布置，把功能相同的設(shè)備布置在一起成為一個(gè)裝置區(qū)，裝置區(qū)之間的連接管道敷設(shè)應(yīng)有利于車行道的布置 。輸氣站與周圍建筑物和站內(nèi)各建筑物之間的距離必須滿足有關(guān)安全防火要求，有保證消防、起重和運(yùn)輸車輛通行的道路和必要的檢修堆放場地 。生活區(qū)、辦公區(qū)應(yīng)布置在全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè) ，要求有利于生產(chǎn)、方便生活、力求節(jié)約。壓氣站的儀表控制室、維修間和行政辦公室建筑通常布置在單獨(dú)或合并在一起的建筑物內(nèi)，與壓縮機(jī)房保持一定的距離，以減少噪音干擾。4.4站場工藝設(shè)備選型簡述天然氣中的固體雜質(zhì)不僅會增加管輸阻力 ，影響設(shè)備、閥門和儀表的正常運(yùn)作，使其磨損加速、使用壽命縮短，而且污染環(huán)境，有害于人體。因此，在供給用戶前，應(yīng)出去除去懸浮在天然氣中的固體雜質(zhì) 。為此，在天然氣輸氣站中應(yīng)設(shè)置除塵設(shè)備。輸氣站場中的除塵設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)簡單、可靠，分離效率高，不用經(jīng)常更換或清洗部件，氣流通過壓降小等。目前，輸氣站中經(jīng)常采用的除塵設(shè)備有：旋風(fēng)分離器、導(dǎo)葉式旋風(fēng)分離器、過濾分離器等。本工程采用旋風(fēng)分離器。分離器的設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器是利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體所產(chǎn)生的離心力 ，將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣-固分離裝置，對于捕集5?10m以上的粉塵效率較高。旋風(fēng)分離器進(jìn)口a旋風(fēng)分離器進(jìn)口形式和進(jìn)口管形式 。旋風(fēng)分離器有兩種主要的進(jìn)口形式：切向進(jìn)口和軸向進(jìn)口。進(jìn)口管可以制成矩形和圓形兩種形式 。由于圓形進(jìn)口管與旋風(fēng)分離器只有一點(diǎn)相切，而矩形進(jìn)口管在整個(gè)高度上均與筒壁相切 ，故一般多采用矩形進(jìn)口管。一般，矩形進(jìn)口管的高度a與寬度b之比為2?3。b分離器進(jìn)口管氣速v。在一定范圍內(nèi)，進(jìn)口氣速越高，除塵效率越高。但氣速太高會使粗顆粒粉碎變成細(xì)粉塵的量增加，并增加旋風(fēng)分離器的壓力損失和加速分離器本體的磨損，降低其使用壽命。因此，在設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器的進(jìn)口截面時(shí)，必須使進(jìn)口氣速為一適宜的值。一般的進(jìn)口氣速為10?25m/s。旋風(fēng)分離器的直徑等圓筒結(jié)構(gòu)尺寸a圓筒體直徑D一般旋風(fēng)分離器的圓筒直徑很小，旋轉(zhuǎn)半徑越小，粉塵所受的離心力越大，旋風(fēng)除塵的效率就會越高。但過小的筒體直徑，由于旋風(fēng)分離器壁與排氣管太近，會造成直徑較大的顆粒反彈至中心氣流而被帶走 ，從而使除塵效率降低。另外，筒體太小容易引起堵塞，尤其對粘性物料。工程上常用的旋風(fēng)分離器筒體直徑都在200mm以上。旋風(fēng)分離器的筒體直徑可以參考 天然氣工程手冊》中的公式來求取，公式如下：(4-1)D0.5364(4-1)式中 D――旋風(fēng)分離器的筒體直徑，m;Q――工作條件下的氣體流量，m3/s;――阻力系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定，一般取=180;心 工作條件下的氣體密度，kg/m3;P――水力損失(即旋風(fēng)分離器的壓降)，kg/m2b筒體高度h通常，除塵效率較高的旋風(fēng)分離器都有較大的長度比例 。這不但使進(jìn)入筒體的顆粒停留時(shí)間增長，有利于分離，且能使尚未達(dá)到排氣管的顆粒有更多的機(jī)會從旋風(fēng)分離器中分離出來，減少二次夾帶，以提高除塵效率。足夠長的旋風(fēng)分離器筒體可避免旋轉(zhuǎn)氣流對灰斗頂部的磨損。筒體的高度及其他尺寸可以參考天然氣工程手冊》中的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)來選取。除液器設(shè)備設(shè)計(jì)及選擇根據(jù)《由田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊》上冊)中所給出的有關(guān)立式分離器的計(jì)算公式，對于處理氣體的立式分離器在工作時(shí) ，氣體和液滴沉降的方向相反，故要求：WoWg而設(shè)計(jì)分離器時(shí)，要求在重力沉降部分能分離出直徑為 100m以上的液滴，就可以使氣體進(jìn)入捕霧器，以捕集直徑更小的液滴，滿足氣體帶液率的指標(biāo)。計(jì)算分離器按處理氣量計(jì)算分離器的直徑，要考慮進(jìn)入分離器的油氣兩相比例隨時(shí)間不斷變化這一實(shí)際情況，引入波動(dòng)系數(shù)，一般取=1.5?2。：4VSZPSTDSS (4-2)VPTsWgv捕霧器厚度一般取100?150mm。可以把直徑10?100m的油滴除去。立式分離器的高度建議為直徑的3.5?5倍。分離器各部分其他尺寸可參照下述方法確定：除霧段H1一般不小于400mm；沉降段H2一般取H2=D，但不小于1m;入口分離段H3一般不小于600mm。線路工程5.1線路所處位置及沿線自然條件狀況線路選擇的基本要求管線敷設(shè)地區(qū)的選擇應(yīng)符合我國現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定 ，線路走向應(yīng)避開城市規(guī)劃區(qū)、文物古跡、風(fēng)景名勝、自然保護(hù)區(qū)等。站場及大、中型河流穿(跨)越位置選址應(yīng)服從大的線路走向，線路局部走向應(yīng)服從站場和穿(跨)越工程的位置。線路盡可能避開高強(qiáng)度地震區(qū)、沙漠、沼澤、滑坡、泥石流等不良工程地質(zhì)地區(qū)和施工困難地區(qū)。⑷線路應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有的公路，方便施工和管理。同時(shí)應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有的國家電網(wǎng)供電，以降低工程費(fèi)用。(5)線路應(yīng)盡可能取直，縮短線路長度，同時(shí)線路也要盡可能靠近氣田、城鎮(zhèn)和工礦企業(yè)。沿線自然條件狀況工程地形、地貌、地質(zhì)概況管道沿線地形較為平坦，相對高差小于200米。沿線地貌以平原主，有少量間歇性地表水及農(nóng)田耕地，且沿線大部分地段地下水位較低。工程條件管道所經(jīng)地區(qū)屬于暖溫帶大陸性氣候，降水稀少，空氣干燥，氣候四季分明，晝夜溫差大，光照充足，是該地區(qū)的氣候特征。沿線地區(qū)等級劃分地區(qū)等級劃分按輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50251的規(guī)定，可劃分為四個(gè)等級：一級地區(qū)：供人居住的建筑物內(nèi)的數(shù)戶在15戶或以下的區(qū)段；二級地區(qū)：供人居住的建筑物內(nèi)的數(shù)戶在15戶以上，100戶以下的區(qū)段；三級地區(qū)：供人居住的建筑物內(nèi)的數(shù)戶在100戶或以上的區(qū)段，包括市郊居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、發(fā)展區(qū)以及不夠四級地區(qū)條件的人口稠密區(qū) ；四級地區(qū)：系指四層及四層以上樓房普遍集中 、交通頻繁、地下設(shè)施多的區(qū)段。5.2管道材質(zhì)及壁厚選擇材質(zhì)選擇優(yōu)選管道用鋼是保證工程質(zhì)量、減少工程投資的重要環(huán)節(jié)。采用的鋼管和鋼材，應(yīng)具有良好的韌性和焊接性能。根據(jù)輸氣管道工藝計(jì)算書確定的管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力、管徑、輸送介質(zhì)及首站出站溫度等條件，確定本工程干線管道采用符合 石油天然氣輸送管道用螺旋埋弧焊鋼管》(GB9711-88)標(biāo)準(zhǔn)的X65等級螺旋雙面埋弧焊鋼管。鋼管壁厚的確定鋼管壁厚按《俞氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50251-92)中規(guī)定計(jì)算(計(jì)算所得的管道壁厚度應(yīng)向上圓整至鋼管的壁厚 n）：PD2Fst(5-1)式中n 鋼管計(jì)算壁厚，cm;P――設(shè)計(jì)壓力，MPa;D 管道的外徑，cm;s――鋼管的最小屈服強(qiáng)度，MPa;F 設(shè)計(jì)系數(shù)；――焊縫系數(shù)，取1.0;T 溫度折減系數(shù)，當(dāng)溫度小于120C時(shí)，t值取1。5.2.3管道的軸向應(yīng)力及穩(wěn)定性驗(yàn)算n管線鼻喉設(shè)計(jì)計(jì)算公式只考慮了管線在內(nèi)壓作用下產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力 ，對于較大直徑的管線或?qū)τ谀承┨厥夤芏蔚陌踩枰?，還應(yīng)該核算軸向應(yīng)力軸向應(yīng)力得相關(guān)計(jì)算公式：t1t2 k(5-2)Pd2(5-3)式中 L——管線的軸向應(yīng)力，MPa;E——鋼材彈性模量，為2.06105MPa;鋼材的線性膨脹系數(shù),取1.2105/C；ti—管線安裝溫度，°C;t2――管線工作溫度，C；泊松比,取0.3;h 管線的環(huán)向應(yīng)力，MPa;d 鋼管內(nèi)徑，cm; 鋼管的公稱壁厚，cm。管線的當(dāng)量應(yīng)力可按最大剪應(yīng)力破壞理論來計(jì)算和校核并滿足以下條件 ：hi0.9s (5-4)5.3管道敷設(shè)5.3.1管道的敷設(shè)方式輸氣管道敷設(shè)的地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)及氣候條件不同的地區(qū)，采用的敷設(shè)方式也不同?？晒┕艿啦捎玫姆笤O(shè)方式有以下幾種：地下敷設(shè)是長輸管線采用的最廣泛的一種形式 ，管子頂點(diǎn)位于地表以下有一定的距離。半地下敷設(shè)是管底位于地表之下，而管頂位于地面之上。地上敷設(shè)(土堤埋設(shè))是管道管底完全位于地面之上。管架敷設(shè)是把管道架設(shè)在構(gòu)筑于地面的支架上面 。一般用于跨越人、自然障礙物、開采礦區(qū)和永凍地段。按規(guī)范規(guī)定，并結(jié)合管道沿線所經(jīng)過地區(qū)的具體情況 ，本工程干線管道除某些其他地區(qū)采用管梁跨越結(jié)構(gòu)形式外，其他管道采用埋地敷設(shè)。管道轉(zhuǎn)角根據(jù)〈天然氣長輸管道工程設(shè)計(jì)》中規(guī)定：管道改向可采用彎頭或彎角方式來實(shí)現(xiàn)，為滿足清官器或檢驗(yàn)儀器能順利通過管道，彎頭的曲率半徑應(yīng)大于 5DN。對于溫差較大的管道應(yīng)大于等于10DN?，F(xiàn)場冷彎彎管的最小曲率半徑為：公稱直徑(DN) 最小曲率半徑(Rmin)TOC\o"1-5"\h\z300 18DN350 21DN400 24DN450 30DN彎管上有環(huán)向焊縫時(shí)，彎制后應(yīng)對焊縫進(jìn)行X射線檢查。輸氣管道平面和豎向不易同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)角 。水平彈性敷設(shè)曲線與豎向彈性輻射曲線不易重疊。干線采用曲率半徑為 Rr=6D的彎頭；冷彎管現(xiàn)場彎制，采用曲率半徑為R=40DN。線路輔助設(shè)施線路截?cái)嚅y室的設(shè)置a設(shè)置目的在輸氣管道上間隔一定距離需設(shè)置截?cái)嚅y，截?cái)嚅y的位置應(yīng)選擇在交通方便、地形開闊、地勢較高的地方。目的是便于維修以及當(dāng)管道發(fā)生破壞時(shí)，盡可能減少損失和防止事故擴(kuò)大。b截?cái)嚅y間距我國輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定安地區(qū)等級，不等間距設(shè)計(jì)截?cái)嚅y，截?cái)嚅y最大間距應(yīng)符合下列要求：一級地區(qū)為主的管段32Km二級地區(qū)為主的管段24Km三級地區(qū)為主的管段16Km四級地區(qū)為主的管段8KmC截?cái)嚅y要求截?cái)嚅y可采用自動(dòng)或手動(dòng)閥門，并應(yīng)能通過清管器和檢測儀器。線路走向應(yīng)避開易發(fā)山洪、滑坡等不良地質(zhì)段以及其他不易建站的地方 。遇到濕陷性黃土分布區(qū)，站址應(yīng)盡量避開或選在濕陷量較小的地段 。地下水位較低，無腐蝕性。地耐力不小于150KPa?？辈煲笳緢龅匦螆D比例(1:200)?(1:500)。站場測量系統(tǒng)應(yīng)與管線測量系統(tǒng)保持一致。測量范圍應(yīng)具體考慮為總圖布置方案留有余地(特殊地區(qū)建站可視現(xiàn)場的具體情況，確定測量范圍和地形比例)。站址選擇步驟(1)先在總流向確定的范圍內(nèi)的地形圖上 (1:50000)或(1:10000)初選幾處作為站址。(2)組織各有關(guān)專業(yè)的負(fù)責(zé)人(總圖、水、電、土建、地質(zhì)、測量)以及生產(chǎn)單為的負(fù)責(zé)人進(jìn)行站址確定以后應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘察和測量工作確定以后應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘察和測量工作、線路里程樁(兼作陰極保護(hù)測試樁)，轉(zhuǎn)角樁及標(biāo)志樁的設(shè)置。為了便于管線的巡線檢測，掌握沿線管道陰極保護(hù)的情況，隨時(shí)測定管道沿線各點(diǎn)的有關(guān)數(shù)據(jù)，從管道起點(diǎn)每隔1Km設(shè)置一個(gè)線路里程樁，為了方便管理及減少投資，里程樁兼作陰極保護(hù)測試樁。在管道穿越鐵路、公路、地下建筑物、河流、溝渠及較大沖溝、水利工程等處，均應(yīng)設(shè)置標(biāo)志樁，在管道水平轉(zhuǎn)角處均設(shè)置轉(zhuǎn)角樁表示管道走向，便于巡線檢測，對易于遭到車輛碰撞和人為破壞的管段，應(yīng)設(shè)置警示牌，并應(yīng)采取保護(hù)措施。線路設(shè)計(jì)中采取的抗震措施根據(jù)輸油(氣)埋地鋼制管道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(SY54050-91)有關(guān)要求及結(jié)合沿線所處的部分區(qū)域按7度地震烈度設(shè)防，減災(zāi)地面上的線路附屬設(shè)施和重要的穿越工程在該區(qū)域基本設(shè)防烈度的基礎(chǔ)上提高一度作為設(shè)計(jì)設(shè)防烈度的原則 ，線路設(shè)計(jì)中采取以下有利于抗震的措施：全線道路基本采取溝埋敷設(shè)，在管道縱向和水平轉(zhuǎn)角處采取大曲率半徑的自然彎曲彈性敷設(shè)，增加了管線的整體柔韌性。管道覆蓋土回填時(shí)，基本未松散回填，自然沉降，有一定的縱向變形補(bǔ)償能力。在穿越河流、較大溝渠、鐵路、公路處，提高設(shè)計(jì)系數(shù)，適當(dāng)增加壁厚，并對鐵路及高等級的公路穿越段架設(shè)套管保護(hù)?？紤]正常的檢測和事故狀態(tài)的搶修的需要，全線設(shè)置4座截?cái)嚅y室。便于管道的分段檢修與事故搶修。5.4焊接與檢驗(yàn)、清管與試壓焊接與檢驗(yàn)本工程管段環(huán)形焊口焊接采用全位置下焊接方式 。焊口無損探傷檢驗(yàn)按照規(guī)范要求，結(jié)合本工程的具體情況管道環(huán)形焊口周長 100%采用X射線全周長復(fù)驗(yàn)。管道焊前，焊接過程中間焊后檢查及焊接工程交工檢驗(yàn)記錄 ，竣工驗(yàn)收要求及用于破壞性實(shí)驗(yàn)的焊縫，其取樣、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法，焊接質(zhì)量要求，按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)章節(jié)執(zhí)行。清管和試壓清管掃線a管道竣工前應(yīng)用清管器進(jìn)行清管，清管應(yīng)不少于兩次。b清管掃線應(yīng)設(shè)臨時(shí)清管收發(fā)設(shè)施和防空口 ，不應(yīng)使用站內(nèi)設(shè)施。防空口應(yīng)設(shè)置在第是開闊的安全地帶，防空口應(yīng)錨固并有可靠的接地裝置。c管道投于使用前應(yīng)進(jìn)行干燥清管，必要時(shí)可投入吸濕劑。試壓的一般規(guī)定按輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50251-03)的10.2章節(jié)有關(guān)內(nèi)容執(zhí)行，輸氣管道必須進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)，經(jīng)試壓合格的管段間互相連接的焊縫經(jīng)射線照相檢驗(yàn)合格后，可不再進(jìn)行試壓。輸氣站和穿(跨)越大中型河流、鐵路、二級以上公路、高速公路的管段，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行試壓。試壓介質(zhì)a位于一、二級地區(qū)的管段可采用氣體或水做試驗(yàn)介質(zhì) ，位于三、四級地區(qū)的TOC\o"1-5"\h\z管段及輸氣站內(nèi)的工藝管道應(yīng)用水作實(shí)驗(yàn)介質(zhì) 。b用水做實(shí)驗(yàn)介質(zhì)時(shí)，管道高位點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排氣閥放空。實(shí)驗(yàn)壓力a一級地區(qū)的管段不應(yīng)小于設(shè)計(jì)壓力的 1.1倍；b二級地區(qū)的管段不應(yīng)小于設(shè)計(jì)壓力的 1.25倍；c三級地區(qū)的管段不應(yīng)小于設(shè)計(jì)壓力的 1.4倍；d四級地區(qū)內(nèi)的管段及輸氣站內(nèi)的工藝管段不應(yīng)小于設(shè)計(jì)壓力的 1倍；e試驗(yàn)壓力穩(wěn)定時(shí)間不應(yīng)少于4小時(shí)，以驗(yàn)證其強(qiáng)度。嚴(yán)密性試驗(yàn)輸氣管道嚴(yán)密性試驗(yàn)應(yīng)在強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)合格后進(jìn)行 ，用無腐蝕性氣體作為試驗(yàn)介質(zhì)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力，穩(wěn)壓24小時(shí)，不泄露為合格。干燥輸氣管道試壓、清管結(jié)束后宜進(jìn)行干燥?？刹捎梦耘菽骞苋磸?fù)吸附、干燥氣體(壓縮空氣或氮?dú)?吹掃、真空蒸發(fā)、注入甘醇吸濕劑清洗等方法進(jìn)行管內(nèi)干燥。5.5閥門與法蘭的選用5.5.1閥門的種類及選用閥門的選用要求a應(yīng)選用密封性能好，使用壽命長的閥門。在防火區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵部位使用的閥門還應(yīng)考慮閥門的耐火性能。b在需要清管的管段，應(yīng)選用能通過清管器的全通徑閥門。閥門的種類a閘閥管道中主要用于安裝在需要全開全關(guān)屬于截?cái)嗟墓芏?。具有調(diào)節(jié)流量的地方不能采用閘閥。在站場裝置中通常采用契式單閘板閘閥。b截止閥用于全開全關(guān)屬于截?cái)嗟墓芏?。但截止閥可用于流量調(diào)節(jié)要求不嚴(yán)格的地方，作一般的截流控制操作之用。在站場中主要用于粗調(diào)節(jié)的控制閥，對流體壓力降要求嚴(yán)格的地方不宜采用截止閥。c節(jié)流閥節(jié)流閥也叫針型閥，主要用于調(diào)節(jié)流量和截流降壓。在站場內(nèi)通常采用角式節(jié)流閥。d安全閥安全閥在受壓的管道和容器上起保護(hù)作用，當(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)壓力升高到超過規(guī)定值(即安全閥的開啟壓力)時(shí)。自動(dòng)開啟，排放部分介質(zhì)，防止壓力繼續(xù)升高，當(dāng)介質(zhì)壓力降低到規(guī)定值(即安全閥的回座壓力)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉。e球閥球閥與閘閥的功能相似，是用來作為截?cái)喙苈方橘|(zhì)用的閥門，不能用于調(diào)節(jié)流量。球閥因其通徑與管路相同，故在輸氣管線中普遍使用。法蘭的選用般情況下法蘭可以鑄造或模鍛，根據(jù)操作條件和介質(zhì)等可以選擇法蘭及法蘭的公稱壓力、類型、密封面要求及其材料6輸氣管道工藝計(jì)算書6.1原始資料及基本物性計(jì)算天然氣輸送流向和氣量分配甬溫輸氣管道起始于寧波市，末站位于溫州市，管線全長300km，送至溫州市的一期輸量為3.0109m3/a，二期輸量為4.5109m'/a天然氣物性參數(shù)計(jì)算6.1.2.1天然氣組成原始數(shù)據(jù)(見表6-1)表6-1 天然氣的組成組分C1C2C3iC4nC4iC5N2體積組分(%)91.464.742.590.570.540.010.09天然氣物性參數(shù)計(jì)算天然氣的物性按式(3-1)至式(3-4)計(jì)算。M Mjy；d djyj；Pc Pciyi；TcTciyi。計(jì)算數(shù)據(jù)見表(6-2):表6-2 物性計(jì)算結(jié)果表組成體積百分含量/(%)分子量(kg/mol)密度3(Kg/m)視臨界壓力105Pa視臨界溫度KC191.4616.0430.717445.44190.58C24.7430.0701.355348.16305.42C32.5944.0972.010241.94369.82iC40.5758.1242.691236.00408.14nC40.5458.1242.703037.47469.65iC50.0172.1513.42633.81460.35

N20.0928.0131.250733.49125.97混合氣10017.9180.803845.37203.14由上表可得：天然氣的平均分子量M=17.918kg/mol;密度=0.8038Kg/m3；視臨界壓力Pc=4.537MPa；視臨界溫度Tc=203.14。6.123壓縮系數(shù)Z的計(jì)算P由式（3-6）： PrPc及式（3-7）: Tr—Tc代入數(shù)據(jù)得： Pr=1.39 （Pr在1.2~2.8之間）Tr=1.44 （Tr在1.4~2.0之間）綜合表（3-1）可得壓縮因子的表達(dá)式為：Z=Pr（0.984Tr-0.2353）+0.062仃r+0.858代入數(shù)據(jù)得： Z=1.39X（0.984X1.44-0.2353）+0.0621X1.44+0.858=0.826.1.2.4天然氣粘度計(jì)算根據(jù)粘度的計(jì)算公式（3-11）：Cexp[x（/1000）y]又已知天然氣所處的壓力、溫度下的密度 0.800837Kg/m3,相對密度為=0.6665,則可求出所處條件下天然氣的粘度：式(3-11)中:式(3-11)中:x2.57 0.27811063.6Ty1.11 0.04xC2.451(7.77 0.1844)T377.58 1.8T.專業(yè)整理.專業(yè)整理...學(xué)習(xí)幫手..專業(yè)整理.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手學(xué)習(xí)幫手――天然氣的粘度,mPas;T――天然氣的溫度,K。代入數(shù)據(jù)可求得： x=6.3835;y=1.3653; C=0.0106從而，可求出： =0.010613mPas6.2輸氣管熱力計(jì)算6.2.1管線工藝計(jì)算基本參數(shù)設(shè)計(jì)年輸送天數(shù)：350天；管線最高工作壓力：6.3MPa；進(jìn)配氣站最低壓力：2.5MPa；設(shè)計(jì)壓力：6.3MPa;平均溫度：13C；壓氣站特性系數(shù)：A=6.1012,6.2.2定壓摩爾比熱的計(jì)算由式（3-12）：B=7.727109Cp13.190.092T 0.624式中Cp 天然氣的定壓摩爾比熱T――天然氣的溫度,K；P——壓力，Pa；M-----天然氣的平均分子量,51124104t2 0.996M(P10廠(工嚴(yán)100,KJ/(molK)；Kg/mol。通過計(jì)算，可得:Cp=42.78KJ/(molK)。由天然氣工程手冊圖(2-79)得Cp-Cv=14.16KJ/(molK);計(jì)算可得Cv=28.62KJ/(molK)。6.3末段管道的最優(yōu)管徑及最優(yōu)長度的計(jì)算6.3.1最優(yōu)管徑的計(jì)算本設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定輸量12.857106m3/d，要求最大儲氣量為2.57m3，為日輸量的20%，已知條件：相對密度為0.6665，T=286K,Z=0.82,輸氣管總長300km,Rmax6.3MPa,P2min 2.5MPa,管道摩阻系數(shù)初定為0.0116.由《俞氣管道設(shè)計(jì)與管理》中式（8-59）：(6-1)T。(6-1)6P0T2Z2式中C。 0.03848,T°—工程標(biāo)準(zhǔn)下的溫度，一般可取293KP0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，101325Pa—管道的摩阻系數(shù)，初設(shè)定為0.0116Z—?dú)怏w壓縮系數(shù)—相對密度通過公式計(jì)算可得A4.8287109。Vsmax20%Q=2.57X10W|3Q 12.857106 3,Q= 148.8m/s243600 243600

根據(jù)式(8-58):17VQ2D samxQ (6-2)Ap3 p3 2p2 p2 1.51max 2min Imax 2min2代入數(shù)據(jù)得最優(yōu)管徑:0.759m.根據(jù)〈天然氣管道輸送》附錄我國管道系列規(guī)定取末端管徑為762mm。631.1管道壁厚的計(jì)算由輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中直管段壁厚計(jì)算公式：(6-3)PD(6-3)2sFt式中 鋼管計(jì)算壁厚，cm；P——設(shè)計(jì)壓力，MPa；D 鋼管外徑，cm；s――鋼管的最小屈服強(qiáng)度，MPa；F――強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)，按輸氣管道穿越地區(qū)所屬的地區(qū)等級劃分級別選擇 ；――焊縫系數(shù)，一般取1.0;t――溫度折減系數(shù)。當(dāng)溫度小于120C時(shí)，t值取1.0。又根據(jù)該輸氣管道材質(zhì)取S415鋼，可由天然氣輸送工程》查得S415鋼的最小屈服強(qiáng)度為415MPa;管段末段通過地區(qū)為二級地區(qū)，由《俞氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》可查得F=0.5;又有P=6.3MPa;D=76.2cm，可以算出末段管段的壁厚：

=10.3mm。從而，得出末段管道的內(nèi)徑為：d=741.2mm末段管道內(nèi)徑的校核根據(jù)式（3-15）:Re1.536QD代入數(shù)據(jù)可得:

6Re19.3610又根據(jù)式（3-17）：代入數(shù)據(jù)可得：由于：Re211(2K)1.5(d)Re2=7.02217 106Re>Re2從而可知該管段的流態(tài)處于阻力平方區(qū)根據(jù)阻力平方區(qū)的威莫斯公式：(6-4)0.009407(6-4)30.691代入數(shù)據(jù)可得：由式：代入已知數(shù)據(jù)得:=0.0104CoD(6-5)C=4293.12Lzb!lzmax代入數(shù)據(jù)可得：由式：代入已知數(shù)據(jù)得:=0.0104CoD(6-5)C=4293.12Lzb!lzmaxRmaxP2min2CQ2(6-6).專業(yè)整理.專業(yè)整理.1學(xué)習(xí)幫手1學(xué)習(xí)幫手.專業(yè)整理.專業(yè)整理.1學(xué)習(xí)幫手1學(xué)習(xí)幫手代入數(shù)據(jù)可得Lzb 175.9km計(jì)算儲氣開始時(shí)的最低壓力：由式：Rmin\P2minCQ2lz(6-7)代入數(shù)據(jù)可得：Rmin=4.78106Pa由式:Rpj代入數(shù)據(jù)可得：儲氣開始時(shí)管道內(nèi)的存氣量：由輸氣管道設(shè)計(jì)與管理》中P2minRmin P2minPpj 3.76106PaP1 i1min3(6-8)(8-51)式：PpjVZ°T。VminRoZiTi(6-9)代入數(shù)據(jù)可得：儲氣終了時(shí)應(yīng)有的存氣量：代入數(shù)據(jù)可得：計(jì)算儲氣終了時(shí)的平均壓力：由式：VminVmaxVmax3.72Vmin6.07Ppjmax106m3Vt106m3VmaxR0ZTVTo(6-10)代入數(shù)據(jù)可得：Ppjmax5.56106Pa由式:(z)3Ppjmax2Q_'CIz(6-11)代入數(shù)據(jù)可得:(Z) 2.039查輸氣管道設(shè)計(jì)與管理》表8-2得（表6-3）：=1.32由式:maxQ2CIz(6-12).專業(yè)整理.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手學(xué)習(xí)幫手.專業(yè)整理.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手學(xué)習(xí)幫手代入數(shù)據(jù)可得： P2max=4.74106Pa由式：Rmax P2max (6-13)代入數(shù)據(jù)可得： P2max=6.265106Pa66由于： 6.26510Pa<6.310Pa所以末段選取的管外徑D=762mm,管內(nèi)徑d=741.4mm,最優(yōu)管長Lz=176km能符合儲氣要求。表6-3 ()函數(shù)值01234567891.010.6337.5386.1705.3574.8034.3964.0803.8263.6161.13.4403.2883.1563.0402.9362.8442.7612.6852.6162.5531.22.4942.4402.3902.3442.3002.2592.2212.1852.1512.1191.32.0882.0602.0322.0061.9811.9581.9351.9141.8931.8731.41.8541.8361.8181.8021.7851.7701.7551.7401.7261.7131.51.6991.6871.6741.6631.6511.6401.6291.6191.6081.5991.61.5891.5801.5711.5621.5531.5451.5371.5291.5211.5131.71.5061.4991.4921.4851.4781.4721.4651.4591.4531.4471.81.4111.4361.4301.4251.4191.4141.4091.4041.3991.3941.91.3901.3851.3801.3761.3721.3671.3631.3591.3551.3516.4計(jì)算除末段外的其余管段管徑的計(jì)算分別選取762mm，711mm，660mm的管徑計(jì)算比較可得762mm的管徑最經(jīng)濟(jì)合理。本設(shè)計(jì)選取同一種鋼材類型，則其的最小屈服強(qiáng)度s相同為448MPa，又由于本設(shè)計(jì)的末段的管徑、長度及壁厚都已經(jīng)確定，則末段的鋼材用量一定，投資一定。故,選取不同的管徑及管壁厚度做比較，比較結(jié)果見下表(6-2)表6-2 初步計(jì)算管道建設(shè)預(yù)算

名稱鋼材號'、、鋼材的單價(jià)（元/t）內(nèi)徑（mm）壁厚（mm）壓氣站數(shù)目（個(gè)）建設(shè)費(fèi)用（萬兀/年）X6574006429518426X6574006939418381X6574007449318336由于建設(shè)費(fèi)用基本相同，故運(yùn)行費(fèi)用在總費(fèi)用中占主導(dǎo)地位，而壓氣站越多運(yùn)行費(fèi)用越大。經(jīng)過上面的比較管徑大的經(jīng)濟(jì)性較好，故本設(shè)計(jì)選取內(nèi)徑744mm的X65型號的鋼材。壓氣站個(gè)數(shù)、站間距的確定采用上述確定的管徑及壁厚可得：C=4293.12及輸氣管道設(shè)計(jì)與管理》中式（9-9）BQ2zmaxACQ2zmaxBQ2zmaxACQ2zmax(6-14)代入數(shù)據(jù)可得:L=52.96km代入數(shù)據(jù)可得:L=52.96km則壓氣站個(gè)數(shù):30017652.96則壓氣站個(gè)數(shù):30017652.963.3實(shí)際上總是Qzmax Qmax，因此得出的壓氣站數(shù)一般應(yīng)向較大的方向取整 。按較大值取，則n=4.除末段外還有3個(gè)站間壓縮系數(shù)的計(jì)算由輸氣管道設(shè)計(jì)與管理》上式（9-17）：2maxBQ2max2maxBQ2max(6-15)計(jì)算可得，各站的進(jìn)站壓力為： Pz5.887106Pa從而得出： 1.056.5管線應(yīng)力的校核管線壁厚設(shè)計(jì)計(jì)算公式只考慮了管線在內(nèi)壓作用下產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力 ，對于較大直徑的管線或?qū)τ谀承┨厥夤芏蔚陌踩枰€應(yīng)該核算軸向應(yīng)力。軸向應(yīng)力相關(guān)關(guān)系式：LE(tLE(ti t2)Pd2(6-17)式中：l——管線的軸向應(yīng)力，MPa；E——鋼材彈性模量，為2.06105MPa;鋼材的線性膨脹系數(shù)，取1.2105/C；ti—管線安裝溫度，°C;t2――管線工作溫度，C；――泊松比，取0.3;h 管線的環(huán)向應(yīng)力，MPa;d 鋼管內(nèi)徑，cm; 鋼管的公稱壁厚，cm。管線的當(dāng)量應(yīng)力可按最大剪應(yīng)力破壞理論來計(jì)算和校核并滿足以下條件

L0.9L0.9s(6-18)結(jié)果見表(6-3):表6-3應(yīng)力校核表項(xiàng)目壁厚mmhMPaLMPa0.9sMPah-LMPa校核結(jié)果末段10226.62-50.68403.2277.30合格前面部分9229.46-51.53403.2280.99合格6.6 一期方案的確定由于一期輸氣量為 3.0109m3/a，而根據(jù)最終方案確定的管徑和壓氣站的站間距的確定，一期輸氣方案的確定過程如下：C值的確定根據(jù)式:ZTC根據(jù)式:ZTCCoD5(6-19)代入已知的變量以及根據(jù)最終輸量確定的管徑可以得到C=4351.2(2)壓氣站個(gè)數(shù)的確定由式：(6-20)|(A1)P；axBQ；ax(6-20)12(n1)ACQmax代入已知各變量可以得到：I=160.94km又由于本輸氣管線設(shè)計(jì)的除末段外管段長度為 124km，從而可以確定，全線只需n=2個(gè)站。故一期方案只需運(yùn)行首站和末站即可達(dá)到輸量要求。6.7旋風(fēng)分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算6.7.1工作條件下的氣體流量的計(jì)算由公式：(6-21)P0TZQ0(6-21)35086400T0P

代入數(shù)據(jù)可得： Q=1.916m3/s旋風(fēng)分離器直徑的計(jì)算根據(jù)〈天然氣工程手冊》中的式子：(6-22)D0.5364Q卩“(6-22)式中 D――旋風(fēng)分離器的筒體直徑，m;Q――工作條件下的氣體流量,m3/s;――阻力系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定，一般取=180;怙 工作條件下的氣體密度，kg/m3;p 水力損失(即旋風(fēng)分離器的壓降)，kg/m2P取=80怙由公式(6-19):D=0.799由公式(6-19):D=0.799m計(jì)算可得:根據(jù)常用旋風(fēng)分離器主要規(guī)格表，取D=0.800m6.7.3旋風(fēng)分離器的驗(yàn)算根據(jù)常用旋風(fēng)分離器主要規(guī)格表，取D=0.800m6.7.3旋風(fēng)分離器的驗(yàn)算計(jì)算氣體流速根據(jù)式：4QD2(6-23)計(jì)算得到：氣體在旋風(fēng)分離器之內(nèi)的流速為 V=2.44m/s計(jì)算旋風(fēng)分離器的壓力降根據(jù)式代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得到：V2根據(jù)式代入已知數(shù)據(jù)計(jì)算得到：V2rG-2g(6-24)2P=43.85kg/mP⑶由于=80,J則 P=80rG怙從而可得:2從而可得:P=64.16kg/m從而校核合格。旋風(fēng)分離器的工作范圍的計(jì)算在選定的旋風(fēng)分離器直徑下，旋風(fēng)分離器有最大和最小的流量及相應(yīng)有最大和最小的壓力降P當(dāng)一=55時(shí)，旋風(fēng)分離器具有最小流速Vmin，最小流量Qmin和最小壓力降^min°由式:計(jì)算得到:(6-25)P當(dāng)一=55時(shí)，旋風(fēng)分離器具有最小流速Vmin，最小流量Qmin和最小壓力降^min°由式:計(jì)算得到:(6-25)由式:(6-26)計(jì)算得到:Qmin=1.23m3/s由式:P55rG(6-27)計(jì)算得到：Pmin=44.11kg/m2同樣，當(dāng)P當(dāng)P=180時(shí)，旋風(fēng)分離器具有最大流速Vmax，最大流量Qmax和最大壓rG力降Pmax。由式：計(jì)算得到：由式：計(jì)算得到：由式：—P—2g(6-28)計(jì)算得到:Vmax=4.43m/sQmaxD24力降Pmax。由式：計(jì)算得到：由式：計(jì)算得到：由式：—P—2g(6-28)計(jì)算得到:Vmax=4.43m/sQmaxD24Vmax(6-29)Qmax=2.23m3/sPmax=180怙(6-30)2Pmax=144.36kg/m6.7.5 旋風(fēng)分離器的進(jìn)口管徑和出口管徑的計(jì)算(1)旋風(fēng)分離器的進(jìn)口管徑和出口管徑的計(jì)算根據(jù)〈天然氣工程手冊》中公式:Q0.785V(6-31)式中d——?dú)怏w進(jìn)口管或出口管的管內(nèi)徑，m；Q――工作條件下的氣體流量,m3/s;V――氣體在進(jìn)口管或出口管中的流速，m/s(—般進(jìn)口流速取15m/s,出口流速取10m/s)。計(jì)算得到： dj=0.35m；dc0.44m(2)流量最大和最小時(shí)天然氣在進(jìn)口和出口處的流速的校核a流量最大時(shí)，即Qmax=2.23m3/s時(shí)；由式(6-25)：dQ0.785VV Q0.785d可以得到:(6-32)即：VjmaxQmax0.785djVcmaxQmax0.785dc計(jì)算得到:Vjmax23.19m/sVcmax14.67m/sb流量最小時(shí)，即Qmin1.23m/s時(shí)，同上述計(jì)算步驟通過計(jì)算可以得到：Vjmin12.79m/sVcmin8.09m/sc經(jīng)過校核可以看出，在最大流量和最小流量時(shí)，天然氣的進(jìn)口流速和出口流速都在允許的范圍內(nèi)(進(jìn)口流速一般為15?25m/s，出口流速為5?15m/s)。旋風(fēng)分離器各部分尺寸的選取根據(jù)〈天然氣工程手冊》上常用旋風(fēng)分離器規(guī)格表選規(guī)格為Pg64Dg800的旋風(fēng)分離器。其它各部分的結(jié)構(gòu)尺寸如下：旋風(fēng)分離器圓筒高度：h2D1.6m;旋風(fēng)分離器排氣管直徑：de0.5D 0.4m;旋風(fēng)分離器錐體高度：(H-h)=2D=1.6m;排灰口直徑：D2 0.25D 0.2m;TOC\o"1-5"\h\z排氣管插入深度：hc0.5D 0.4m;進(jìn)口管截面高度：b0.5D 0.4m;進(jìn)口管截面寬度：a0.25D 0.2m。.專業(yè)整理.專業(yè)整理..專業(yè)整理.專業(yè)整理.6.8安全閥的選擇6.8.1操作條件閥的最大泄放量的確定以末站旋風(fēng)分離器之后匯管上的安全閥選型計(jì)算為例 ，計(jì)算過程如下：匯管型號DN10008,長6米。由式：G衛(wèi)1V/t (6-33)P式中R——管段的最高泄放壓力，MPa；P――操作壓力，MPa；V——末段的管段容積，1.61105m3；——?dú)怏w的平均密度，0.800837kg/m3；t——安全泄放時(shí)間，15分鐘。經(jīng)過計(jì)算可以得到： G=0.81105kg/h。確定安全閥的泄放壓力P。安全閥開始起跳時(shí)的進(jìn)口壓力 ，稱為安全閥的泄放壓力，或稱為安全閥的定壓。因?yàn)榘踩y的操作壓力為5.5MPa，IP1.8MPaP8.0MPa，故安全閥的泄放壓力為：P0 1.1P 6.93MPa式中P——被保護(hù)設(shè)備或管道的操作壓力，MPa。.學(xué)習(xí)幫手..專業(yè)整理.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手學(xué)習(xí)幫手.專業(yè)整理.專業(yè)整理.學(xué)習(xí)幫手學(xué)習(xí)幫手