【正文】 大學(xué)出版社，2020： 79. [10] ．羅塘湖譯．原油和油品管道的熱力與水力計(jì)算．北京：石油工業(yè)出版社， 1986 [11] Tulis Hydraulics of Pipelines, John Wiley amp。在此我由衷感謝老師們對(duì)我們的關(guān)心和指導(dǎo)。 我感到通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)所學(xué)理論進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，解決實(shí)際問(wèn)題，綜合培養(yǎng)了各方面的能力。經(jīng)過(guò)熱力和水力計(jì)算，確定了所需的熱站和泵站數(shù)，考慮到運(yùn)行管理的方便，熱泵站的合一。 計(jì)算如下： 08 847. 06 598. 6 k w????? 5 5 4 4 .8 81 .1 6 4 2 0 .3 90 .9 5ePN k k w?? ? ? ? 閥門(mén) 輸油站內(nèi)經(jīng)常使用和自動(dòng)控制的閥門(mén)采用電動(dòng)閥門(mén)。共選四臺(tái)，其中一臺(tái)備用。 （ 2）分輸站、末站為向用戶(hù)供油的管道專(zhuān)輸站時(shí)，油品儲(chǔ)備天數(shù) k 宜為 4d,則分輸站、末站儲(chǔ)油罐總?cè)萘靠傻茫? 計(jì)算結(jié)果： 4 93 5 0 4102 0 0 0 7?? ???V = m3 所以，取 6 座 50000 m3 的浮頂罐。 4. 反輸量的確定 30 反輸量的確定 在建設(shè)初期投產(chǎn)運(yùn)行之前要進(jìn)行反輸計(jì)算，以最小輸量計(jì)算。 熱力校核 （ 1） Qmin ： 2— 首站， 令 b=0, a= CGKDmin?= ?? ??= 610?? , LR =110Km, 26 由00ln1 TT TTaLZRR ??? 得： TR =℃ ZRpj TTT 3231 ??=℃ ㏒ ? == pj? = )20(20 ?? pjT?? = ㎏ / 3m smpjpj / 5???? ??? Qmin =?G= imin =mmdQ ?5min?? = 310?? b= DkGgi? minmin = 由00ln1 TT TTaLZRR ??? 得： TR =℃ . ZRpj TTT 3231 ??=℃ ㏒ ? == pj? = )20(20 ?? pjT?? = ㎏ / 3m smpjpj / 4???? ??? Qmin =?G= sm/3 = hm/3 imin =mmdQ ?5min?? = 310?? Gmin =tG =q= Gmin C( ZR TT? )= 滿(mǎn)足熱力要求，計(jì)算符合要求。 最大輸量下，熱站數(shù) 1，泵站數(shù) 2。 24 故取 RT =?C 則： ZRpj TTT 3231 ??=?C pj? = )20(20 ?? pjT?? = kg/m3 則 smpjpj / 53 ?????? ??? Qmax =?G= m3 /s= m3 /h imax =mmdQ?5max??= 10 3? 泵站數(shù)： 管道最大承受壓力 時(shí)， 8 8 4 107 1 0 ][ 4 ?? ??? gPH ?m 查表選擇泵型號(hào)： 20 20 19HSB 泵： QH ???? 串聯(lián)泵 ， 額定流量 Q =2500 m3 /h ， 額定效率 ? =。 23 即最小輸量下熱站數(shù)為 2個(gè)，泵站數(shù)為 1個(gè)。 平均站間距 :LR =nL =110km 反算 RT ： 1RT = aLe ( bTTZ ?? 0 )+ bT?0 =?C 迭代一次 1RT =?C, 故取 RT =?C 22 則： ZRpj TTT 3231 ??= ?C pj? = )20(20 ?? pjT?? = kg/m3 則 smpjpj / 43 ?????? ??? Qmin =?G= m3 /s imin =mmdQ ?5min?? = 103? 泵站數(shù)： 管道最大承受壓力 時(shí)， 8 5 4 107 1 0 ][ 4 ?? ??? gPH ?m 查表選擇泵型號(hào)： 20 20 19HSB 泵： QH ???? 串聯(lián)泵 ， 額定流量 Q =2500 m3 /h ， 額定效率 ? =。 因?yàn)樗x為無(wú)縫鋼管，根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB502532020中所推薦的管壁粗糙度為 e=， 則 ε = ?de2=? 104? Re1 =78)(?= 106 3000＜ Remin ＜ Remax ＜ Re1 因此，屬水力光滑區(qū)，β =， m= 水利坡降： imin =mmmdQ??52max?? = imin = 總傳熱系數(shù)的確定 由于大直徑，高輸量下的油流溫降較小，故在本設(shè)計(jì)中采用不保溫輸送。 [σ ]=K? s? = ?? =234 MPa 計(jì)算最大承壓： 由 sK2PD??? ? ， 式中：δ —— 鋼管計(jì)算壁厚， mm； P—— 設(shè)計(jì)內(nèi)壓力， MPa（此處為 ）； D—— 鋼管外徑， mm； 19 s? —— 材料最低屈服強(qiáng)度， MPa（本設(shè)計(jì)選擇的鋼材型號(hào)均為 S360，其 s? =360MPa）； K—— 設(shè)計(jì)系數(shù)，站外取 ； ? —— 焊縫系數(shù) ； 得到δ =。 17 第三章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 1．經(jīng)濟(jì)流速確定管徑 輸量計(jì)算 選定進(jìn)站油溫 TZ =30? C ，出站油溫 TR =60? C 平均溫度 Tpj =31（ 60+2 30） =40? C 溫度系數(shù) ? = pj? = 860 = 20℃時(shí)的密度 ? 20 860? ㎏ / 3m 平均密度 pj? = )20(20 ?? pjT?? ? (4020) =質(zhì)量流量 G=2020 1000t/a 生產(chǎn)天數(shù) 350 天 最大體積流量 Q max = 2020 1000 1000 2 350 24 3600??? ? ?= 最小體積流量 Qmin = 20 00 10 00 10 00 0 0. 784 6. 12 24 35 0 36 00?? ?? ? ?= m3/s 經(jīng)濟(jì)流速 《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定經(jīng)濟(jì)流速范圍為 ~ m/s 之間， d= 4Qv? （ 31） 式中： d— 經(jīng)濟(jì)管徑（ m） Q— 體 積流量（ kg/s） V— 經(jīng)濟(jì)流速（ m/s） ? — 原油密度（ kg/m3 ） 18 Qmax 時(shí)： 經(jīng)濟(jì)管速為 ， d= 4 ? ?= 經(jīng)濟(jì)管速為 ， d= 4 ? ?= 初選外徑為 711mm 和 813mm 的管子。 首末站罐容的選擇 ??350mTV? （ 213） 式中 m—— 年原油輸轉(zhuǎn)量， kg； V—— 所需罐容， m3 ； ? — 儲(chǔ)油溫度下原油密度， kg/m3 ； ? —— 利用系數(shù)，立式固定罐 ，浮頂罐 ； T—— 原油儲(chǔ)備天數(shù)，首站 3天，末站 45 天。 故所選輸油主泵為： 20 20 19HSB 泵， 20 20 15HSB 泵 （ 2）給油泵 選泵原則：大排量、低揚(yáng)程、高效率 故所選輸油主泵為： SJA6 8P 18 (3)反輸泵：管道在以下兩種情況下需要反輸： ①輸量不足，需要正反輸交替來(lái) 活動(dòng)管道以防止凝管。 （ 2）中間站 正輸、反輸，越站，收發(fā)清管器。 （ 2）便于事故處理和維修。 7. 站內(nèi)工藝流程的設(shè)計(jì) 輸油站的工藝流程是指油品在站內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程，實(shí)際上是由站內(nèi)管道、器件、閥門(mén)所組成的，并與其他輸油設(shè)備 相連的輸油系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)取管線(xiàn)可能的最小輸量為反輸輸量。 （ 2）靜水壓力校核 靜水壓力是指油流停止流動(dòng)后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱壓力，由縱斷面圖可知?jiǎng)铀畨毫σ矟M(mǎn)足輸送要求。 壓力越站校核 當(dāng)突然發(fā)生意外事故，如某中 間站遇到斷電、事故或檢修時(shí)，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小，從而導(dǎo)致沿程摩阻減小，為了節(jié)約動(dòng)力費(fèi)用，可以進(jìn)行中間站的壓力越站，以充分利用有效的能量。 進(jìn)出站溫度校核 在不同輸量下固定進(jìn)站油溫來(lái)反算出站油溫，校核所得出站油溫應(yīng)低于初餾點(diǎn)。到后期任務(wù)輸量增大時(shí)，所需的加熱站數(shù)減少，泵站數(shù)增多。 選型并根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的已知條件， 20 20 19HSB 泵： QH ???? 串聯(lián)泵 ， 額定流量 Q =2500 m3 /h ， 額定效率 ? =。 為了便于計(jì)算和校核，本設(shè)計(jì)中將局部摩阻歸入一個(gè)加熱站的站內(nèi)摩阻，而忽略了站外管道的局部摩阻損失。 （ 1）流態(tài)判斷 dvQ?4Re ? （ 26） 781 ?? （ 27） ε = de2 式中 Q— 體積流量， m3/s；， ν — 運(yùn)動(dòng)粘度； d— 內(nèi)徑， m； e— 管內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度， m。而總傳熱系數(shù)主要取決于管外壁至土壤的放熱系數(shù) 2? ， 1? 值在紊流狀態(tài)下對(duì)傳熱系數(shù) k 值的影響可忽略。計(jì)算熱油管道的摩阻時(shí)，必須考慮管路沿線(xiàn)的溫降情況及油品的粘溫特性。但也增加了熱能消耗以及加熱設(shè)備的費(fèi)用。油流過(guò)高的粘度使管道阻力變大，管道沿途 摩阻損失變大，導(dǎo)致了管道壓降劇增，動(dòng)力費(fèi)用高，在工程上難以實(shí)現(xiàn)或運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，且在冬季極易凝管，發(fā)生事故，所以在油品進(jìn)入管道前必須采取降凝降粘措施。 最優(yōu)管徑的選擇 7 在規(guī)定輸量下，若選用較大的管徑，可降低輸送壓力，減少泵站數(shù)，從而減少了泵站的建設(shè)費(fèi)用，降低了輸油的動(dòng)力消耗，但同時(shí)也增加了管路的建設(shè)費(fèi)用。計(jì)算平均溫度可采用下式： ZRpj TTT 3231 ?? （ 21） 式中： pjT — 平均油溫， ℃ ； RT 、 ZT — 加熱站的 出站、進(jìn)站溫度， ℃ 。又因?yàn)樵偷姆闯｜c(diǎn)為 28℃，而反常點(diǎn)以上可認(rèn)為是牛頓流體。而且，考慮到管道的熱變形等因素，加熱 5 溫度也不宜太高。 原始數(shù)據(jù) （ 1） 最大設(shè)計(jì)輸量為 2020 萬(wàn)噸 /年； 生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷（各年輸量與最大輸量的比率）見(jiàn)下表 21 表 21 生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷表 年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 生產(chǎn)負(fù)荷（ %） 70 80 90 100 100 100 100 100 100 100 100 90 80 70 （ 2）年最低月平均溫度 2℃； 4 （ 3）管道中心埋深 ； （ 4）土壤導(dǎo)熱系數(shù) (m?℃ )； （ 5）瀝青防腐層導(dǎo)熱系數(shù) （ m?℃ )； （ 6）原油性質(zhì) ① 20℃的 密度 860kg/m3 ； ② 初餾點(diǎn) 81℃； ③ 反常點(diǎn) 28℃； ④ 凝固點(diǎn) 25℃； ⑤比熱 (kg?℃ )； ⑥燃油熱值 104 kJ/kg。設(shè)計(jì)中應(yīng)以下四條設(shè)計(jì)原則： （ 1） 以國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范為主要和基本原則，通過(guò)技術(shù)比較選擇最優(yōu)化最經(jīng)濟(jì)的工藝方案。由于輸量較大，且沿線(xiàn)地溫較高，故從經(jīng)濟(jì)上分析，本管道不采用保溫層。 本次設(shè)計(jì)中管道采用可減少蒸發(fā)損耗，流程簡(jiǎn)單，固定資產(chǎn)投資少，可全部利用剩余壓力便于最優(yōu)運(yùn)行的密閉輸送方式，并采用“先爐后泵”的工藝方案。占地少，密閉安全，且對(duì)環(huán)境污染小，能耗少，受外界環(huán)境惡劣氣候的影響小。全長(zhǎng) 220km，沿線(xiàn)地勢(shì)平緩，海拔最低處為 28m，最高處 88m，距外輸首站約 80公里，首末站高差為 60 m，管線(xiàn)位于平原地區(qū)。計(jì)算各個(gè)輸量下的運(yùn)行參數(shù)等等。其主要目的是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)規(guī)定的輸送油品的性質(zhì)，輸量及線(xiàn)路情況，由工藝計(jì)算來(lái)確定管道的總體方案的主要參數(shù)：管徑，泵站數(shù)，熱站數(shù)，及其位置等。 最后繪制五張圖：管道縱斷面圖，中間熱泵站工藝流程圖，首站平面布置圖，泵房安裝圖，首站工藝流程圖。全線(xiàn)均采用“從泵到 泵”的密閉輸送方式