【正文】 量的調(diào)研和對(duì)線路走向的勘探，對(duì)不同的走向方案進(jìn)行比較以選擇最佳的路 徑 。 (2) 決定管徑和壓氣站的站間距和壓比 通過上 面的輸送方案比較后就可以決定管徑和壁厚，選擇管材，如果是加壓輸送還必須選擇合理的壓比和站間距。 站場(chǎng)工藝 設(shè) 計(jì) (1) 站址選擇 位置選擇 ： 所有站場(chǎng)位置必須服從管道的總走向，并考慮交通、水電供應(yīng)、通信、生活便利。 ② 最末一個(gè)壓氣站在最大流量下的出口壓力應(yīng)使管道末 段 壓力高于城市門站所要求的最 低壓力。 ⑤ 壓氣站的流程應(yīng)能適應(yīng)機(jī)組停車、啟動(dòng)、調(diào)節(jié)的需要，并使整個(gè)過程操作簡(jiǎn)單可靠，不影響其他機(jī)組的運(yùn)行。因此，一般認(rèn)為備用系數(shù)在 20%~30%較為經(jīng)濟(jì)。 (2) 大中型河流穿（跨）越工程和壓氣 站 位置的選擇，應(yīng)服從線路總走向。 (2) 氣候條件 管線所經(jīng)地區(qū)屬 溫帶向亞熱帶的過渡性 氣候， 氣候溫和，四季分明，季風(fēng)顯著，雨量充沛，降水集中，冬冷夏熱 。但是當(dāng)遇到山谷性河流、峽谷，兩岸陡峭、河漫 灘 窄小，河水流速大，河床穩(wěn)定性差 ； 平原性河流淤積物太厚、河床變化劇烈 ； 或小型人工溝渠，鐵路公路不適宜穿越通過的地段，可采用跨越方式通過。 ⑥ 跨越點(diǎn)附近不應(yīng)有稠密的居民點(diǎn)。托架結(jié)構(gòu)充分利用輸氣管道截面剛度大的特點(diǎn)，由管道組成受壓的托架上弦，用受拉性能良好的高強(qiáng)度鋼絲繩作為托 架的下弦。由于桁架側(cè) 向穩(wěn)定性好，更適宜于山區(qū)常年風(fēng)速較大的河流跨越。管拱施工時(shí)，要求有一個(gè)較為平整的施工場(chǎng)地，安裝時(shí)多來用索道整體吊裝，因此施工、安裝技術(shù)要求高。由于選用小矢高而增大纜索的水平拉力，因此相應(yīng)提高了西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 懸纜管橋結(jié)構(gòu)的自。組合拱其主要特點(diǎn)是充分利用空間體系的組合截面的截面特性，同單管拱相比，用同樣的管材來達(dá)到更大的跨度和剛度要求。桁架腹桿為簡(jiǎn)單的鈍三角體系。 ③ 跨越較小且常年水位變化不大的中型河流一般可選用托架、桁架或支架等幾種跨越結(jié)構(gòu)。 ⑤ 跨越工程的墩臺(tái)基礎(chǔ)應(yīng)在巖層 穩(wěn)定，無風(fēng)化、錯(cuò)動(dòng)、破碎的地質(zhì)良好地段。 管道跨越工程 輸氣管線線路需要通過天然或人工障礙時(shí)，根據(jù)自然條件和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，可選擇穿越或跨越方式通過。 沿線自然條件狀況 (1) 沿線工程地形、地貌、地質(zhì)概況 管道沿線地形較為 起伏 ，相對(duì)高差 大 于 200 米。 (2) 廠房跨度 應(yīng)能滿足檢修的需要，考慮壓縮機(jī)最大抽芯位置，再預(yù)留 。 壓縮機(jī)房設(shè)計(jì)說明 壓縮機(jī)臺(tái)數(shù) 的 選擇和安裝 在決定壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮兩個(gè)問題，一是備用系數(shù)，二是工況變化范圍。 ③ 站內(nèi)管道管徑的選擇應(yīng)使氣體流速小于 20m/s，整個(gè)站內(nèi)管路的壓力損失盡量控制在 。 (2) 所有站場(chǎng)的出口壓力不應(yīng)超過 干 線的設(shè)計(jì)壓力，如果干線為非等壓設(shè)計(jì)，則各站場(chǎng)的出口壓力不應(yīng)超過其下游管段的最高允許壓力。 在決定各站的工藝流程時(shí)，應(yīng)盡量使流程簡(jiǎn)單以減小壓力損失，確保安全輸氣并能及時(shí) 地處理事故及進(jìn)行變工況運(yùn)行。 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)一般距離在 500~600km以內(nèi)可不加壓輸送。 (2) 沿線自然條件即地形地貌、交通條件、水電供應(yīng)以及水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、氣象資料和沿線城市發(fā)展規(guī) 劃、工業(yè)發(fā)展布局 。 長輸管線的一個(gè)特點(diǎn)是各站場(chǎng)規(guī)模、功能大體相同，采用模塊化組撬技術(shù)，變現(xiàn)場(chǎng)安裝為工廠預(yù)制。 (4) 管道施工安裝技術(shù)的發(fā)展 長輸管道本身的投資占整個(gè)工程總投資的 50%以上，因此確保管道的焊接質(zhì)量至關(guān)重要，以前都是手工焊，不但工作量大、工人工作條件艱苦而且也很難保證焊接質(zhì)量。為了克服孔板流量計(jì)計(jì)量精度受流量波動(dòng)影響 （ 流量小于設(shè)計(jì)值的 30%時(shí)計(jì)量誤差會(huì)增大，無法滿足商業(yè)計(jì)量要求 ） 、量程范圍窄、精度低等缺點(diǎn)，目前巳開發(fā) 安裝使用渦輪流量計(jì)和超聲波流量計(jì)，它們量程范圍寬、精度高 （ 最高可達(dá) ） 而且很容易和計(jì)算機(jī)終端 （ RTU） 相連實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。最初在長輸管線上使用的有往復(fù)式和離心式兩種壓縮機(jī)，由于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的發(fā)展，單臺(tái)容量小、笨重的活塞壓縮機(jī)組已經(jīng)被燃?xì)廨啓C(jī)、離心式壓縮機(jī)組代替。 天然氣長輸管線的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 由于天然氣資源潛力巨大，在能源結(jié)構(gòu)中的比重不斷增加，因此天然氣管輸技術(shù)西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 水平也得到迅速提高，各種 新技術(shù)新材料廣泛應(yīng)用，使得超大輸量、超長距離的天然氣跨國輸送得以實(shí)現(xiàn)。 ○Ⅱ 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(duì)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。為此，應(yīng)于管線投產(chǎn)前和運(yùn)行過程中加以清除。一般具有分離、調(diào)壓、計(jì)量、清管器收發(fā)、配氣等的功能。主要流程是： ① 接受氣體處理廠來氣 ， 經(jīng)檢測(cè)、分離、計(jì)量 升 壓后輸出； ② 發(fā)送清管器； ③ 事故狀況及維修等 放 空和排污。它的組成大致可分為 ： 管道本身 （ 包括 干 線和支線 ） 、站場(chǎng)以及通信調(diào)度自控系 統(tǒng)三部分。 (5) 調(diào)壓功能。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 天然氣長輸管線的組成與功能 長輸管線的任務(wù)就是根據(jù)用戶的需求把經(jīng)凈化處理的符合管輸氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的天然氣送到城市或大型工業(yè)用戶，它必須具備 ： (1) 計(jì)量功能。 ② 歐洲輸氣管網(wǎng) 整個(gè)歐洲是當(dāng)今世界上輸氣管道密度最大的地區(qū)。 (7) 提高鋼級(jí) 隨著冶金技術(shù)，特別是鐵水預(yù)處理 、 爐外精煉 、 控軋控冷等技術(shù)的發(fā)展，降低成本 、 高強(qiáng)度 、 高韌性管線鋼技術(shù)已經(jīng)成熟。內(nèi)涂層費(fèi)用僅為 FBE涂層的 1/6~1/3。 前蘇聯(lián)是大口徑天然氣長輸管道最多的國家。 蘇聯(lián)至 1987年，輸氣管道的平均長度已近 2020km，天 然氣的平均運(yùn)距猛增： 1990年是 10年前的 ， 20年前的 3倍， 30年前的 。 天然氣長輸管線的 發(fā)展前景 20世紀(jì)后期，世界科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn) ， 電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展和推廣使用 ，新材料、新設(shè)備、新工藝的開發(fā)與更新?lián)Q代，把世界油氣管道工業(yè)推進(jìn)到了人們喻之為 “ 新的技術(shù)革命 ” 的時(shí)代。 研究?jī)?nèi)容 本課題研究的是運(yùn)用 平坦 地區(qū)輸氣管道的基本公式進(jìn)行輸氣管道的相關(guān)設(shè)計(jì)；運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)及規(guī)范，確定輸氣管線的水力計(jì)算、熱力計(jì)算及強(qiáng)度計(jì)算 ，從而選擇該管徑對(duì)應(yīng)的壁厚、確定進(jìn)出站的壓力、壓縮機(jī)站數(shù)目及布站、壓縮機(jī)站所選壓縮機(jī)的型號(hào)、功率及所需 燃 — 壓機(jī)組數(shù)目、管 線的調(diào)峰能力與其它設(shè)備的選型與布置，并繪制全線流程圖、首 站 流程圖、 分輸站流程圖 等 。 第四、石油進(jìn)出口。石油資源處于勘探階段，具有提高的潛力，總體看，我國石油勘探開發(fā)前景仍然樂觀，資源很豐富，有待勘探。 2020 年，我國天然氣市場(chǎng)繼續(xù)擴(kuò)大，消費(fèi)大幅增長，保供能力顯著增強(qiáng)，產(chǎn)銷平穩(wěn)。它是優(yōu)質(zhì)燃料和化工原料。美國，前蘇聯(lián)，中東地區(qū)，西歐共同市場(chǎng)占有管道長度較大。 世界最大的兩個(gè)天然氣消費(fèi)市場(chǎng)是北美和歐洲市場(chǎng)，兩地區(qū)天然氣消費(fèi)量達(dá)到全球總消 費(fèi)量的 60%。墨西哥液化天然氣進(jìn)口也為以上地區(qū)；歐洲市場(chǎng)， LNG 進(jìn)口主要來自中東、非洲和挪威；亞太市場(chǎng)，是 LNG 進(jìn)口量最大的市場(chǎng)，主要進(jìn)口國有日本、南朝鮮、印度、 泰國和中國，進(jìn)口主要來自中東、非洲、東南亞和非洲。 比較各天然氣市場(chǎng)天然氣價(jià)格變化情況，歐盟市場(chǎng)天然氣價(jià)格高于其它地區(qū)。 圖 11 2020 年世界天然氣剩余探明儲(chǔ)量 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 12 2020 年底世界主要天然氣資源國儲(chǔ)量情況 2020 年，世界天然氣商品產(chǎn)量達(dá)到 26844 億立方米，比上年增長 %。因此，必須對(duì)輸氣管道的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化管理，使輸氣管道將氣體保質(zhì)、保量、安全、經(jīng)濟(jì)的輸送到終點(diǎn)，在滿足氣源和用戶要求的前提下，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 對(duì)于建設(shè)中的輸氣 管道，壓氣站的投產(chǎn)總是落后于線路部分的投資。管道內(nèi)涂層是指將涂料噴涂在管道內(nèi)表面，形成一層均勻薄層。它的組成大致可分為：管道本身（包括干線和支線）、站場(chǎng)以及通信調(diào)度自控系統(tǒng)三部分 。 另外 ，國家投資負(fù)責(zé)的 主干管網(wǎng)及門站全線勝利建成并成功運(yùn)營，由地方投資負(fù)責(zé)的城市管網(wǎng)正在相繼建設(shè)中。 從2020 年開始，中國石化與山東省合作實(shí)施 ?氣化山東 ?戰(zhàn)略，目前中國石化在山東的天然氣管網(wǎng)已超過 1500 公里，每年供氣 20 多億立方米。該項(xiàng)目是中國石化正式實(shí)施的第一個(gè) LNG 項(xiàng)目，同時(shí)也標(biāo)志著中國石化與山東省共同實(shí)施的 “氣化山東 ”戰(zhàn)略邁出了關(guān)鍵一步。 中石油的高歌猛進(jìn)無疑將給中石化帶來巨大壓力，因?yàn)樯綎|歷來是中石化的 “傳統(tǒng)領(lǐng)地 ”，中石化川氣東送管道最初的設(shè)計(jì)方案就是將普光氣田的天然氣輸往山東地區(qū)。 2020 年 9 月 28 日 ， 中石油集團(tuán)與山東省政府簽署合作文件，共同投資成立山東天然氣管網(wǎng)合資公司。淄博至萊蕪管線正式投產(chǎn)送氣，使天然氣順勢(shì)挺進(jìn)魯中南；安平至濟(jì)南線投產(chǎn)試運(yùn)，使鄂爾多斯天然氣正式進(jìn)入山東管網(wǎng)；曲阜至濟(jì)南 管線一次投產(chǎn)成功，為構(gòu)建完善的天然氣管網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。三大油企如此一致的舉動(dòng)使山東天然氣市場(chǎng)呈幾何裂變之勢(shì)增長，也說明了屬于山東天然氣市場(chǎng)的繁榮已經(jīng)到來。 2020 年至 2020 年由中世公司每年向中石化供氣，2020 年以后由中石化在中海油每年計(jì)劃停產(chǎn)維修期間，向煙臺(tái)市反輸一定量的天然氣保民用。東明 菏澤線，建于 1988 年，位于菏澤市境內(nèi)，由菏澤中油燃?xì)庥邢薰竟芾磉\(yùn)營，氣源為中原油田天然氣，管線長度 23公里，管徑 219 毫米，設(shè)計(jì)壓力 兆帕，年設(shè)計(jì)供氣能力 1 億立方米。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 全線在滄州、淄博和惠民分設(shè)首站、末站和清管站各一座，閥室 9 座，陰級(jí)保護(hù)站 3座。中原 油田滄州輸氣管線是我國第一條長距離大口徑高壓天然氣管道，始建于 1985 年 3 月， 1986 年 8 月建成投產(chǎn)。為了開拓南部市場(chǎng)，同年，中石化把安平 濟(jì)南管線向南延伸， 控股建成了濟(jì)南 曲阜 濟(jì)寧管線，目前主要由安濟(jì)線供氣，管道工程總長 212 公里，年輸氣能力 8 億立方米，設(shè)計(jì)壓力為 4 兆帕，管線規(guī)格 508 毫米。其中中原油田 濟(jì)南段管線是在原中原油田 —臨邑原油外輸管線的基礎(chǔ)上，于 1999 年進(jìn)行輸氣改造，同年年底建成投運(yùn) ； 管線起于濮陽柳屯配氣站，終于濟(jì)南市東北郊濟(jì)南門站。例如趙墩 — 營房輸氣管道最終需要將氣源輸送至用氣大省山東， 而 山東省利用天然氣的歷史較早，隨著勝利油田的開發(fā)建設(shè)，天然氣在黃河三角洲部分區(qū)域開始推廣使用。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 研究課題的目的和意義 當(dāng)今社會(huì)天然氣已經(jīng)成為不可或缺的能源，而 天然氣輸送與存儲(chǔ)是天然氣應(yīng)用過程中的必不可少的重要環(huán)節(jié)， 由于天然氣的不易存儲(chǔ)特性，管道輸送成為運(yùn)輸天然氣最 經(jīng)濟(jì) 、 有效 的 方法 之一 ，它是天然氣走向市場(chǎng) 、加速能源消費(fèi) 的重要 手段與 環(huán)節(jié) 。管道建設(shè)要重視天然氣市場(chǎng)的開拓，以避免由于市場(chǎng)發(fā)育不足，使管道在長時(shí)間內(nèi)以低負(fù)荷運(yùn)行，影響管道效益。 山東省輸氣 主干線 為 中原油田 濟(jì)南 淄博 青島輸氣管線 ，它 是目前橫貫山東東西的主干線輸氣管線。 管線長度 250公里，管徑 711 毫米，設(shè)計(jì)壓力 兆帕，設(shè)計(jì)年輸氣量 30 億立方米。第三縱為中國石油集團(tuán)公司的中原油田滄州線。管徑 508 毫米，設(shè)計(jì)壓力 4 兆帕，設(shè)計(jì)年供氣能力 億立方米。淄博 萊蕪線，由中石化控股建設(shè)，途經(jīng)淄博、萊蕪市，該管線長度 108 公里，管徑 356 毫米，設(shè)計(jì)壓力 4 兆帕，年設(shè)計(jì)供氣能力 億立方米。萊州 膠州線， 2020 年 12 月，中世公司與 中石化達(dá)成戰(zhàn)略伙伴關(guān)系，中石化授權(quán)中世公司為其在煙臺(tái)地區(qū)天然氣的唯一經(jīng)銷商，由其建設(shè)萊州 膠州管線，并與中世公司管線對(duì)接。自 2020 年底以來，中石油、中石化、中海油 三大石油公司陸續(xù)向山東省天然氣市場(chǎng)投入數(shù)十億元資金用于西氣東輸干支線、濮陽油田至山東復(fù)線及中海油渤海氣田登陸等工程的建設(shè)。 近年來中石化 加快了天然氣管網(wǎng)的投產(chǎn)步伐。分析人士指出，山東的油、氣兩個(gè)市場(chǎng)都呈現(xiàn)出巨頭云集、硝煙彌漫的態(tài)勢(shì)，中石油作為后來者擴(kuò)張勢(shì)頭猛烈。到 2020 年，中石油計(jì)劃在山東投資近 500 億元建設(shè)天然氣管網(wǎng)及配套設(shè)施。 2020 年 9 月 10 日上午， 中國石化 山東 LNG（液化天然氣）項(xiàng)目開工奠基儀式在山東青島膠南市舉行。 自 2020 年開始，山東已成為我國能源消費(fèi)第一大省，但主要以原煤和 原油 為主，天然氣消費(fèi)僅占一次能源消費(fèi)總量的 1％左右，對(duì)清潔能源的市場(chǎng)需求極為迫切 。更為重要的是，多家競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)使天然氣價(jià)格有所下降，并大大加快氣化山東的進(jìn)程，讓老百姓用上清潔、高效的便宜天然氣。 長距離輸氣管道，尤其是大口徑高壓力的長輸管道往往跨省區(qū)甚至跨國界輸送巨量的天然氣，是能源運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈。 “ 創(chuàng)造能源與環(huán)境的和諧統(tǒng)一 ” 是管道建設(shè)的目標(biāo)之一，采用新技術(shù)、新材料和新工藝，借鑒相關(guān)行業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，將種植草木的 護(hù)坡成功地應(yīng)用于本工程。目前在國外 ， 管徑 在 508mm及以上的輸氣管道基本上 都 應(yīng)用了內(nèi)涂層。一方面，使得人們更難于了解和掌握管道系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，論證和提出合理的設(shè)計(jì)方案和運(yùn)行方案的難度增大，難于分析