【正文】 ................................................................. 43 CD5城市配氣站工藝設(shè)計(jì) 1 1 緒論 設(shè)計(jì)目的及意義 改革開放以來(lái)，我國(guó)歷經(jīng) 80 年代初期的解決一次能源 (煤炭 )短缺問題的階段以及 80 年代后期的解決以電力短缺為主的階段，而本世紀(jì)，天然氣在能源結(jié)構(gòu)中的地位將快速提升，成為“天然氣的世紀(jì)”。 本設(shè)計(jì)的流程為中低壓天然氣從分別經(jīng)調(diào)壓分離后進(jìn)入 1 號(hào)匯管，再經(jīng)過調(diào)壓后進(jìn)入 2 號(hào)匯管，從 2 號(hào)匯管出來(lái)的氣體要流經(jīng)三條管線，其中兩條是供給用戶的，在這兩條管 道上均安裝有流量計(jì)，剩下的一條經(jīng)調(diào)壓后進(jìn)入 3 號(hào)匯管，從3 號(hào)匯管出來(lái)的氣體會(huì)流經(jīng)四條管道提供給四個(gè)用戶，在這四條管道上均安裝有流量計(jì)。 摘要 天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)能源，在全球范圍內(nèi)得到普遍發(fā)展，它清潔、 經(jīng)濟(jì)、方便、用途廣泛。 本文通過確定配氣站的流程，根據(jù)已知條件進(jìn)行設(shè)備計(jì)算及選型等完成配氣站的工藝設(shè)計(jì)。 one flows to the 3 gathering pipe after pressure controlling. Gas out of the 3 divides into four parts, and flow s through the flowmeters towards consumers. The aspect of apparatus selection, the following sho uld be calculated and then selected: pipeline, gathering pipe, valve ( . brake valve, pressure control valve , and relief valve), extractor, flow meter。天然氣長(zhǎng)輸管線、城市配氣系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。如果僅是依靠調(diào)壓箱之類的單獨(dú)、小型的調(diào)壓裝置，天然氣壓力是根本不可能達(dá)到用戶使用標(biāo)準(zhǔn)的，即使達(dá)到也可能會(huì)花費(fèi)較多的資金。發(fā)展城市配氣，是建設(shè)現(xiàn)代化城市必不可少的條件，對(duì)加速實(shí)現(xiàn)高度物質(zhì)文明和精神文明的現(xiàn)代化城市具有重要的意義。隨著“西氣東輸”、“海氣登陸”、“俄氣南送”西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 和引進(jìn) LNG 等工程的實(shí)施 , 一條橫跨大陸東西、一條聯(lián)結(jié)沿海南北的天然氣動(dòng)脈框架的藍(lán)圖已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái) , 大約到 2020 年 , 我國(guó)將建成 7 個(gè)大的區(qū)域性管網(wǎng) : 東北三省、京津冀魯晉、蘇浙滬豫皖、兩湖及江 西、西北的新青陜甘寧、西南的川黔渝和東南沿海 ,這 7 個(gè)管網(wǎng)由西氣東輸、中俄管道聯(lián)絡(luò) , 形成與市場(chǎng)需求相匹配的全國(guó)管網(wǎng) , 大中城市 2 個(gè)～ 3 個(gè)氣源。 目前，配氣站逐步向著標(biāo)準(zhǔn)橇裝單元發(fā)展，而以后的建設(shè)將越來(lái)越簡(jiǎn)單，各種設(shè)備將越來(lái)越標(biāo)準(zhǔn)化，各項(xiàng)費(fèi)用也將越來(lái)越少。 寫出設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書并繪制配氣站的工藝流程圖、平面布置圖、平面安裝圖。其他需要考慮的因素有 :投資費(fèi)用、未來(lái)流量變化、現(xiàn)場(chǎng)位置、安全因素、建設(shè)可行性、操西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 作 和維護(hù)、政府法律法規(guī)、對(duì)環(huán)境的影響、公司的政策等。在滿足用戶用氣要求，確保工程施工安全、可靠地供用氣的前提下，力求做到投資省、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益好。 (2) 應(yīng)遠(yuǎn)離居民稠密區(qū)，大型公共建筑，重要物資倉(cāng)庫(kù)以及通訊和交通樞紐等重要設(shè)施。 站址安全距離要求 門站站址的選擇在防火間距上有以下規(guī)定： (1) 盡量避開規(guī)劃區(qū)； (2) 與公路的間距不小于 20m； (3) 與國(guó)家 I、 II 級(jí)架空通信線不小于 40m； (4) 與相鄰廠礦企業(yè)的距離不小于 50m； (5) 與 100 人以上的居民區(qū)、村鎮(zhèn)、公共福利設(shè)施不小于 50m； (6) 與 35kV 及以上獨(dú)立變電所不小于 50m； (7) 與架空電力線不小于 倍桿高。 為保證平穩(wěn)供氣，供用雙方應(yīng)加強(qiáng)管理，使管道處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，并保證通訊 暢通。 站場(chǎng)內(nèi)的安全措施： (1) 站場(chǎng)布置設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)定考慮充分的安全距離，必須嚴(yán)格執(zhí)行。同時(shí)，在站場(chǎng)內(nèi)顯眼處設(shè)置醒目的警示牌，提高安全生產(chǎn)的意識(shí)。 (2) 掃線口應(yīng)盡量用帶快速接頭的半固定式接口，只有在需要反復(fù)用蒸汽清掃的設(shè)備和管線，才考慮用固定式掃線口。 (5) 掃線的蒸汽壓力不得小于 。高壓、低壓放空管同時(shí)接入一個(gè)放空總管時(shí)，應(yīng)使不同壓力的放空點(diǎn)能同時(shí)安全全排放。一般放空口的設(shè)置： (1) 管線上氣體及 液體放空均采用不小于 DN20 的放空口。 (2) 泄放氣體的安全閥：應(yīng)通向大氣或排向火炬及其它密閉系統(tǒng)。 消防 天然氣是易燃易爆的氣體，站場(chǎng)必須高度重視其安全防火。 報(bào)警 設(shè)置檢測(cè)監(jiān)控儀表來(lái)檢測(cè)燃?xì)獾臐舛炔в邪踩珗?bào)警裝置的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)燃?xì)鉂舛冗_(dá)到危險(xiǎn)值能夠被及時(shí)檢測(cè)到并自動(dòng)報(bào)警。站內(nèi)露空部分（含設(shè)備、管道），除銹合格后，涂紅丹底漆兩遍，面漆兩遍。根據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《四 川省環(huán)境污染排放試行標(biāo)準(zhǔn)》，本配氣站中按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。所以本設(shè)計(jì)選用的閘閥一定要做到這點(diǎn)，特殊部位（如放空）采用雙閥控制，能盡量控制天然氣漏失造成的大氣污染。 選擇管線規(guī)格的第一步是依據(jù) 有關(guān) 公式計(jì)算管徑并調(diào)整到大一個(gè)規(guī)格的管徑D。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，地面上的管線，氣體流速不應(yīng)超過 100ft/s。 因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)任務(wù)書上以給出四條主管道的管徑，所以只需查出該標(biāo)準(zhǔn)管徑下的標(biāo)準(zhǔn)壁厚，再去校核該壁厚是否滿足設(shè)計(jì)要求。供配電纜、通信電纜、消火栓、照明電桿以及跨越道路時(shí)的管線支架，允許設(shè)在站內(nèi)道路的路肩上面或敷設(shè)在下面。 (3) 站場(chǎng)內(nèi)埋地鋼制管道在采用良好的絕緣覆蓋層以后宜和壓力容器等設(shè)備聯(lián)合在一起采用區(qū)域性陰極保護(hù)。 (5) 管線與管線之間的最小凈距應(yīng)符合下列規(guī)定： 當(dāng)管徑 ≤DN200 時(shí)，凈距為 (100～ 200)mm； 當(dāng) 管徑為 DN250～ DN400 時(shí)，凈距為 300mm； 當(dāng)管徑 ≥DN400 時(shí)，凈距大于 400mm。 本設(shè)計(jì)共需匯管 3 個(gè)，為減少投資，所以均采用地上匯管。其次，選擇閥門的型式，很多公司推薦采用全開無(wú)潤(rùn)滑閥，可以減少干擾、壓降和噪聲，還可以避免潤(rùn)滑油在調(diào)節(jié)器和儀表中的積聚。第二步是確定控制形式 ： 容積或壓力。這意味著在 配氣 站進(jìn)出口之間的壓差可以需要幾個(gè)調(diào)節(jié)器，這樣可以減少閥的磨損和凝結(jié)問題。對(duì)于平行控制閥應(yīng)使用公用檢測(cè)點(diǎn)，控制閥與檢測(cè)點(diǎn)之間的距離至少 8 倍于管徑。明桿閘閥還可以從閥桿升降高度看出閥的開度大小。 安全閥 安全閥的選擇 安全閥主要是起保護(hù)作用，防止管道系統(tǒng)超壓，保證人身安全。全啟式安全閥的閥盤開啟高度一般為閥通徑的 1/4 至 1/3之間，而微啟式閥盤開啟高度一般為閥通徑的 1/4 至 1/40 之間。此外，主要采用籠式套管閥芯和軟密封結(jié)構(gòu)，從而確保閥芯起跳后正確復(fù)位和密封好，克服了彈簧式安全閥關(guān)閉不嚴(yán)導(dǎo)致長(zhǎng)期泄漏及過量排放等問題。因?yàn)樵谶@些情況下，波紋管有可能被污染或被損壞。彈簧安全閥定壓應(yīng)按不同結(jié)構(gòu)的安全閥的要求確定。 (2) 彈簧式安全閥應(yīng)垂直安裝，安裝的方向應(yīng)使介質(zhì)由閥瓣的下面向上流。)配 JB81－ 59 平焊鋼法蘭 ； Pg≥ 25(kg/cm178。它們的作用分別是將 的壓力調(diào)至 ，將 的壓力調(diào)至 ，將 的壓力調(diào)至 。 天然氣輸配系統(tǒng)中用的調(diào)壓閥主要有氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥 ，自立式調(diào)節(jié)閥和角式調(diào)節(jié)閥。反之亦然。將指揮器作適當(dāng)改裝亦可作閥前壓力調(diào)節(jié)，保持調(diào)節(jié) 閥 前面管道或設(shè)備壓力為穩(wěn)定值。使用時(shí)，調(diào)節(jié)指揮閥給定螺釘，給定閥后壓力值，CD5城市配氣站工藝設(shè)計(jì) 13 當(dāng)被調(diào)介質(zhì)的壓力升高，高于給定值時(shí)，升高的閥后信號(hào)通過導(dǎo)壓管傳遞到指揮閥下膜腔，迫使噴嘴擋板關(guān)小，從而主閥工作膜腔內(nèi)的操作壓力下降，主閥自動(dòng)關(guān)小閥芯開度，于是通過調(diào)節(jié)閥的氣量減少，使調(diào)節(jié)閥的壓力降低到給定值為止。 (3) 為便于操作和維護(hù)檢修，調(diào)節(jié)閥應(yīng)盡量布置在地面或平臺(tái)上且易于接近的地方。 (6) 遙控閥、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及控制系統(tǒng)的安裝位置要盡量避開火災(zāi)危險(xiǎn)和火災(zāi)的影響。 為了調(diào)節(jié)閥在檢修時(shí)需將兩隔斷閥之間的管道泄壓和排液，一般可在調(diào)節(jié)閥入口側(cè)與調(diào)節(jié)閥上游的切斷閥之間管道的低點(diǎn)設(shè)排液閘閥。 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 14 流量計(jì) 流量計(jì)的選用 工業(yè)生產(chǎn)中常用的七大類流量?jī)x表有 差壓型（孔板、文氏管）、變面積型（轉(zhuǎn)子流量計(jì)）、振蕩型（渦街流量計(jì)）、電磁型（電磁流量計(jì)）、超聲波型（多普勒流量計(jì)）、動(dòng)量矩型（渦輪流量計(jì)）、正位移型（橢圓齒輪流量計(jì)）。 孔板流量計(jì)是測(cè)量天然氣流量中使用得最為廣泛的設(shè)備，它由產(chǎn)生差壓的一次裝置 —— 孔板節(jié)流裝置和二次檢測(cè)儀表 —— 差壓計(jì)、壓力計(jì)、溫度計(jì)和相關(guān)參數(shù)儀器儀表加信號(hào)引線等組成，其測(cè)量的準(zhǔn)確度除取決于孔板節(jié)流裝置按標(biāo)準(zhǔn)加工制造和檢驗(yàn)裝配外，還取決于合理的儀器儀表選型和設(shè)計(jì)、安裝、檢 驗(yàn)和正確的使用維護(hù)等 。 (3) 符合上述所要求的最短直管段長(zhǎng)度隨阻流件的形式和直徑比而異，并隨是否安裝流動(dòng)調(diào)整器而不同。目前，輸氣站場(chǎng)中通常所采用的分離設(shè)備有旋風(fēng)式分離器、臥式分離器以及立式分離器等。在臥式分離器CD5城市配氣站工藝設(shè)計(jì) 15 中，因?yàn)槠錃庖航缑姹攘⑹椒蛛x器的氣液界面要大些，所以當(dāng)液體趨于平衡時(shí)，從溶液中出來(lái)的氣泡就比較容易到達(dá)氣體空間。滴入式常用于輸氣量不很大（ 500000m3/d 以下）的配氣站，輸氣量較大的配氣站常采用起泡式添味器。 絕緣法蘭按其絕緣密封件結(jié)構(gòu)的不同分為比壓密封型絕緣法蘭（簡(jiǎn)稱Ⅰ型絕緣法 蘭）和自緊密封型絕緣法蘭（簡(jiǎn)稱Ⅱ型絕緣法蘭）兩種。 緊固件絕緣零件是處于絕緣法蘭的法蘭與法 蘭緊固件（雙頭螺柱和螺母）之間，使緊固件與法蘭之間實(shí)現(xiàn)電絕緣的零件。 (3) 絕緣法蘭的結(jié)構(gòu)應(yīng)使絕緣法蘭的組裝和在安裝狀態(tài)下拆卸與更換各可拆零件都方便。 (7) 用于埋地鋼質(zhì)輸水管道和輸送介質(zhì)中含有導(dǎo)電物質(zhì)的管道的絕緣法蘭，其兩法蘭的內(nèi)表面均應(yīng)作電絕緣物質(zhì)的內(nèi)涂層處理。壓力 表精度等級(jí)有 級(jí) , 級(jí) ,級(jí) , 級(jí)，應(yīng)從經(jīng)濟(jì)性和準(zhǔn)確性兩方面考慮。在滿足工藝的條件下盡可能選用精度低，價(jià) 廉耐用的儀表。對(duì)粘度大，有腐蝕介質(zhì)等用閘閥，可免除突然的壓力波動(dòng)和消除脈動(dòng)。 CD5城市配氣站工藝設(shè)計(jì) 17 壓力報(bào)警儀 表 一般場(chǎng)合的壓力、真空的報(bào)警或聯(lián)鎖宜分別選用帶電接點(diǎn)的壓力表、真空表及壓力真空表或壓力開關(guān)，表殼直徑為φ 150(mm)，精確度等級(jí)為 級(jí)，連接件規(guī)格為 M20 。 接觸式測(cè)量方法有三種原理，分別是體積或壓力變化、電阻變化和熱電勢(shì)變化。 非接觸測(cè)量方法都是根據(jù)輻射原理來(lái)制造的，分別是：根據(jù)亮度法的光學(xué)高溫計(jì)；根據(jù)全輻射法的輻射溫度計(jì)（熱電堆）；根據(jù)比色法的比色溫度計(jì)；根據(jù)部分輻射法的紅外線測(cè)溫儀光電高溫計(jì)。 溫度計(jì)的安裝 (1) 應(yīng)安裝在易于檢修，觀察和不受機(jī)械損壞的位置，并避免外界物質(zhì)或氣體對(duì)溫度計(jì)標(biāo)尺部分加熱或冷卻的作用。以內(nèi)，同時(shí)并應(yīng)乙逆流方向插入。 試壓方法及要求： (1) 高、中壓系統(tǒng)分別按照《天然氣集輸管道施工及驗(yàn)收規(guī)范》 （ SY0466－97） 、《石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》 （ SY0402－ 2020） 相關(guān)條款執(zhí)行。那么 1 號(hào)匯管的壓力就為 。那么 3 號(hào)匯管的壓力就為 。天然氣的臨界壓力和臨界溫度稱為天然氣的平均臨界值或視臨界值等，用 39。 39。cT — 天然氣視臨界溫度， K； 代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得： 39。rcpP p? （ 33） 39。rT — 天然氣視對(duì)比溫度； p — 已知壓力， MPa； T — 已知溫度， K； 進(jìn)入一號(hào)匯管后的 p =，代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得： 39。rT = 進(jìn)入三號(hào)匯管后的 p =，代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得： 39。 利用公式： 3 25 .1 1 0 gTZvQPd??? （ 36） 可得出管線管徑的計(jì)算： m in 10 gTZQdPv????? ????max （ 37） m a x m in 10 gTZQdPv????? ???? （ 38） CD5城市配氣站工藝設(shè)計(jì) 21 式中 Qg— 氣體流量， m3/d； T— 氣體溫度， K； P— 氣體壓力， MPa（絕）； Z— 氣體壓縮系數(shù)； d— 管子內(nèi)徑， mm； v— 氣體速度， m/s。 (4) 從二號(hào)匯管到三號(hào)匯管的管線： 已知 gQ = 10? m3/d， P= MPa， minv =3m/s， vmax =， Z=，T=298K； 代入公式 （ 37）、（ 38） 可得出： maxd =， mind =； 通過查常用公稱通徑表選出所用兩條管線管徑取 DN200。出口管道只有一條，管道內(nèi)徑為 212mm。代入公式（ 313）得： 1 2 0 .2 6 0 .0 0 12 1 4 7 0 .8 2? ???? ? ?=； 取 1? =； (2) 二號(hào)匯管的壁厚 已知 D2=380mm， ??? =147MPa， ?? ， C=1mm，操作壓力 P=，取設(shè)計(jì)壓力為 2Mpa