【正文】 表 33 強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù) 地區(qū)等級 強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù) F 一級地區(qū) 二級地區(qū) 三級地區(qū) 四級地區(qū) 利用 GoogleEarth選取線路 (1) 根據(jù)以上的線路選取要求利用 GoogleEarth選取線路如下圖。仿真的初始狀態(tài)可以是零流量條件也可以是上一個仿真運(yùn)行時(shí)保存的工況。 仿真運(yùn)行 在仿真運(yùn)行中主要進(jìn)行以下幾方面工作： 1) 對管道系統(tǒng)進(jìn)行水力分析，包括：管道啟輸 /停輸過程分析、管道運(yùn)行分析（開關(guān)閥門，啟停泵或壓縮機(jī)組，改變壓力、流量、溫度或轉(zhuǎn)速等設(shè)定值對仿真運(yùn)行的影響范圍與幅度）、壓縮機(jī)運(yùn)行分析、氣體管道存活時(shí)間分析、管道事故分析等。 由《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中，直管段壁厚設(shè)計(jì)式： tFPDs??? 2? 式中： ? —— 鋼管計(jì)算壁厚 ,mm； P—— 設(shè)計(jì)壓力 ,Mpa； D—— 管道外徑 ,m； 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 ； t—— 管道的溫度折減系數(shù)，取 。 圖 310 高程分布圖 計(jì)壓力 PH=10Pa（即壓縮機(jī)出口壓力）和壓比 計(jì)算壓縮機(jī)入口壓力 PB： 第 3 章管路布站方案計(jì)算書 30 M P aPP HB ??? ? 有壓縮機(jī)的入口壓力以及壓力 —高程分布圖可求得壓氣站的位置，求出各個壓氣站位置如下表： 表 33 壓氣站分布圖 站號 1 2 3 4 5 6 7 8 距起點(diǎn)距離（ KM） 0 224 422 641 914 1132 1307 1555 高程 (M) 799 391 431 1175 358 687 1552 1510 站號 9 10 11 中衛(wèi) 12 榆林 13 14 距起點(diǎn)距離（ KM） 1809 2033 2254 2336 2600 2767 3064 3441 高程 (M) 1324 1425 1491 1274 1351 1222 1102 31 全線共 14 個壓氣站，其中第一段 11 個壓氣站，第二段 1 個壓氣站，第三段 2 個壓氣站。 ?? ???? DQD 4Re ?? 由于 a?? ???0 ，故： ???D Qa?? 4Re 其中： ? —— 天然氣對空氣的相對密度； a? —— 為空氣的密度， kg/m3，標(biāo)況下取 kg/m3； Q—— 為工程標(biāo)準(zhǔn)狀況下的輸氣管流量， m3/s； D—— 輸氣管道的內(nèi)徑， m； ? —— 為氣體的動力粘度， N?s/m2 0 0 7 1 1 8 80 0 0 6 6 ??????? ????????????BDKE? 運(yùn)用軟件進(jìn)行模擬 由以上數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，下面列舉一段工況： （ 1）天然氣原始數(shù)據(jù)設(shè)置 第 3 章管路布站方案計(jì)算書 27 圖 37天然氣原始數(shù)據(jù)設(shè)置圖 (2) 天然氣物性參數(shù)計(jì)算 圖 38天然氣物性參數(shù)計(jì)算圖 第 3 章管路布站方案計(jì)算書 28 （ 3）模擬參數(shù)設(shè)置 圖 39模擬參數(shù)設(shè)置圖 (4)運(yùn)行模擬，查看壓力流量曲線圖。 管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化 圖 36 管網(wǎng)優(yōu)化業(yè)務(wù)流程圖 主要功能 RealPipeGas （ 1）分析管道啟停過程 （ 2）分析管道運(yùn)行穩(wěn)定性 （ 3）管網(wǎng)瞬態(tài)仿真 （ 4）壓縮機(jī)運(yùn)行仿真 （ 5）天然氣管道設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 （ 6）天然氣管道投產(chǎn)計(jì)算 （ 7）天然氣管道系統(tǒng)最大儲氣量與存活時(shí)間 （ 8）天然氣管道清管仿真 RealPipeGas Optimizer （ 1）穩(wěn)態(tài)輸氣量最大運(yùn)行優(yōu)化 （ 2）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行能耗最低優(yōu)化 （ 3）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行收益最大優(yōu)化 第 3 章管路布站方案計(jì)算書 24 （ 4）穩(wěn)態(tài)多目標(biāo)決策優(yōu)化 （ 5）壓縮機(jī)組優(yōu)化 站場位置確定 取設(shè)計(jì)壓力： 8Mpa， 10MPa， 12Mpa； 取管徑（外徑）： D=1016mm， D=1219mm， D=1420mm；取壓比： ?=， ?=， ?=；管道材料為 X80 鋼，共組合成 18 種方案，從中選取 9種方案進(jìn)行工藝計(jì)算。系統(tǒng)建模主要以圖形化的方式完成管道系統(tǒng)輸送工藝系統(tǒng)的物理建模，并完成元件參數(shù)的配置。 在模型建立后，用戶需要對模型的全局參數(shù)和元件參數(shù)進(jìn)行配置，模型通過驗(yàn)證后才可進(jìn)行仿真運(yùn)行。 沿線自然條件 管道沿線存在大型穿越江河工程，其中西江隧道穿越總長度為 ，以及鐵路、高速公路穿越工程，除穿越點(diǎn)大都為平原地貌，高差小于 200m。 （ 2）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)盡量避開城市規(guī)劃區(qū)、文物古跡、風(fēng)景名勝、自然保護(hù)區(qū)等。 （ 3） 全線共有站場 143座，其中壓氣站 14座，清管站 15座，截?cái)嚅y室 114座，并且有14座清管站與壓氣站合并，減少了單獨(dú)建站費(fèi)用。但其靈活性和適應(yīng)性極強(qiáng) ,故應(yīng)用非常廣泛。 (2) 施工費(fèi)用 施工費(fèi)用主要是管道敷設(shè)費(fèi)用。 站場投資費(fèi)用主要是站內(nèi)設(shè)備投資費(fèi)用。利用軟件計(jì)算出的物性參數(shù)，計(jì)算某一管段的相關(guān)參數(shù) ? ， Z ， T 和 q，然后利用地形起伏地區(qū)輸氣管壓氣站布站方法求出相鄰壓氣站的站間距。首先對各方案進(jìn)行初步水力計(jì)算及布站；然后根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)壓比及壓降對壓氣站間距進(jìn)行調(diào)整，得出調(diào)整后的布站方案；最 后對各種方案，利用方案比較法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析，確定最佳輸氣方案，年當(dāng)量費(fèi)用最小方案即為最佳輸氣方案。 （ 2）不同方案，根據(jù)不同的設(shè)計(jì)壓力和城市配氣站進(jìn)站所需最小壓力及設(shè)計(jì)輸氣量確定末段長度，然后根據(jù)末段長度計(jì)算調(diào)峰能力，當(dāng)調(diào)峰能力達(dá)不到預(yù)期時(shí)，通過提高末段起點(diǎn)壓力 P1max 來達(dá)到儲氣要求； （ 3）利用軟件進(jìn)行工藝計(jì)算，具體方法是采用試算法。 （ 4） 干線截?cái)嚅y室建設(shè) 根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，截?cái)嚅y位置應(yīng)該選擇在交通方便、地形開第 2 章設(shè)計(jì)概述 9 闊、地勢較高的地方。 地區(qū)等級劃分： 我國幅員遼闊，東西南北的地區(qū)特征差別甚大。 6）線路應(yīng)盡可能的利用現(xiàn)有的公路，方便施工和管理。 本設(shè)計(jì)使用軟件版本： Google Earth 。 設(shè)計(jì)要求： 針對該工程開展可行性研究以及初步設(shè)計(jì)研究，針對工程概況完成線路的選擇、管徑的優(yōu)選、壓力等級的確定、戰(zhàn)場布置等內(nèi)容，并針對工程情況開展輸氣管道工藝計(jì)算分析，具體要求如下： （ 1）針對起終點(diǎn)要求，根據(jù)工程量、穿跨越的情況、在電子地圖上完成線路的優(yōu)選，確定路由和高程。 第 2 章設(shè)計(jì)概述 5 第 2 章設(shè)計(jì)概述 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)原則 （ 1）嚴(yán)格執(zhí)行國家、行業(yè)的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并參照有關(guān)國際先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范； （ 2）工程盡量采用先進(jìn)的技術(shù)，努力吸取國內(nèi)外的先進(jìn)科技成果； （ 3）工程設(shè)計(jì)本著一次規(guī)劃，分期實(shí)施的原則，做到工程建設(shè)近、遠(yuǎn)期相結(jié)合，充分利用資金，節(jié)約投資； （ 4）以氣源為基礎(chǔ)、市場為導(dǎo)向，處理好供給與利用之間的關(guān)系； （ 5）優(yōu)選工藝方案，達(dá)到先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)合理、適應(yīng)性強(qiáng)； （ 6）線路走向合理、貼近市場，盡量減少干線長度； （ 7）管道設(shè)計(jì)要確保能長期安全、平穩(wěn)的運(yùn)行； （ 8）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、少占土地。我國天然氣管網(wǎng)的形成，需要經(jīng)過幾十年的努力才能實(shí)現(xiàn)。 RealPipe 是一款由中石油管道科技研究中心自主研發(fā)的管道模擬仿真 軟件。管道設(shè)計(jì)單位在國 內(nèi)率先使用輸氣管道仿真軟件，目前這類軟件已經(jīng)成為我國輸氣管道設(shè)計(jì)的必備工具。干線輸氣管道優(yōu)化運(yùn)行的最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)就是運(yùn)行能耗或者能耗的費(fèi)用最低，采用這類最優(yōu)準(zhǔn)則的優(yōu)化運(yùn)行問題被稱作能耗的最優(yōu)化問題。我國天然氣管道輸送戰(zhàn)略布局要根據(jù)我國能源資源的分布和工業(yè)生產(chǎn)布局選擇我國天然氣管道的走向。因此，為了改善我國能源結(jié)構(gòu)，保持生態(tài)環(huán)境，應(yīng)提高天然氣在我國能源消費(fèi)中的比例，加快我國天然氣工業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮天然氣資源的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)資源的合理利用。Starting, phase I, phase II under the condition of power on the programme and the corresponding pressure drop curve。全線采用等強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則，管道鋼材材質(zhì)為 X80 鋼。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。對本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 新京 輸氣 管道工程初步設(shè)計(jì) 摘 要 本輸氣管道設(shè)計(jì)項(xiàng)目是 新京輸 氣管道工程，管道全長 3441km，設(shè)計(jì)輸量每年 200億立方米。Calculation of gas storage capacity。進(jìn)入 20世紀(jì) 70年代以來，世界天然氣發(fā)展速度加快，大大超過了石油工業(yè)的發(fā)展速度。 自 20世紀(jì) 60年代我國建設(shè)了第一條輸氣管道以來，經(jīng)過 40余年的建設(shè)，輸氣管道事業(yè)有了很大的發(fā)展。目的是為了保證輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行，以便在很大程度上滿足各類用戶的需求、降低輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)的暑期能耗和運(yùn)行管理費(fèi)用、提高輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)營的經(jīng)濟(jì)效益，世界第 1 章前言 2 范圍內(nèi)的那些輸氣管道相對發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)在輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化方面做了大量研究工作，并獲得了一些有實(shí)用價(jià)值的成果。 SPS設(shè)置了理想化的調(diào)壓器模型，可以方便的模擬管道系統(tǒng)的控制。 應(yīng)用仿真模擬軟件進(jìn)行模擬是必要的。在仿真運(yùn)行過程中，用戶可以隨時(shí)通過設(shè)備圖形、交互命令等方式對管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)設(shè)置，對設(shè)備進(jìn)行操作、對輸出結(jié)果的形式進(jìn)行配置。積極開發(fā)利用沿海氣田天然氣資源，并將我國海上天然氣管道與陸上輸氣管道聯(lián)通。沿線經(jīng)過新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、山西、河北等省市自治區(qū)，設(shè)計(jì)輸量 200 億立方米 /年。工藝系統(tǒng)分析的內(nèi)容有：內(nèi)涂層設(shè)置分析；壓氣站布置分析；管道輸送能力適應(yīng)性分析；第 2 章設(shè)計(jì)概述 7 管道末端儲氣能力分析、代輸能力分析等計(jì)算，完成計(jì)算分析報(bào)告。 3）線路宜避開多年經(jīng)濟(jì)作物區(qū)域和重要的農(nóng)田基本設(shè)施。用控制管道的強(qiáng)度來確保管 線系統(tǒng)的安全，從而對周圍建構(gòu)筑物提供安全保證。 地區(qū)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表 21 表 21 規(guī)范采取的地區(qū)等級劃分標(biāo)準(zhǔn) 居民（建筑物）密度指數(shù) 地區(qū)等級 設(shè)計(jì)系數(shù) ≤ 15 一 ＜ 100 二 ≥ 100 三 四層及以上樓房普遍集中、交通頻繁、地下設(shè)施較多的地區(qū) 四 （ 3） 管道敷設(shè) 1）考慮管道的安全，便于維護(hù)，不影響交通和耕作等，輸氣管道應(yīng)為埋地敷設(shè)。常用方法有：石砌護(hù)坡、漿砌塊石擋土墻、毛石混凝土擋土墻、加筋土擋土墻、鋼筋混凝土擋土墻、灰土擋土坎、石砌擋土坎、混凝土擋土坎、條石（灰土、草袋）護(hù)壁、截（排）水溝、阻水墻、淤土壩、抗沖層、錨固墩等。 根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》清管設(shè)計(jì)規(guī)定：為節(jié)約投資，便于管理，本規(guī)范規(guī)定 清管站設(shè)在輸氣站內(nèi)。 長距離輸氣管線中，末段可用作調(diào)峰儲氣。 2）從輸氣管起點(diǎn)開始，按地形起伏地區(qū)輸氣管流量基本公式進(jìn)行計(jì)算，確定相鄰兩個壓氣站之間的站間距。 輸氣方案的確定 以方案的建設(shè)投資費(fèi)用和以后維護(hù)管理費(fèi)用的大小確定最佳輸氣方案。 本設(shè)計(jì)中，分別計(jì)算不同方案首站、中間壓氣站和最后一個壓氣站的燃料氣耗量，然后再乘以天然氣價(jià)格（ 元 /m3），得到燃料氣費(fèi)用。 方案經(jīng)濟(jì)比較分析 輸氣管道設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)分析方法有很多種，包括方案比較法、數(shù)學(xué)分析法、動態(tài)規(guī)劃法、灰色關(guān)聯(lián)法以及最小金屬耗量法等。 工程基建投資： 工程基建投資 =管道鋼材費(fèi)用 +站場投資費(fèi)用 +施工費(fèi)用 +內(nèi)涂層費(fèi)用 年經(jīng)營費(fèi)用： 年經(jīng)營費(fèi)用 =年燃料氣費(fèi)用 +管道年維護(hù)和管理費(fèi)用 +站場年操作維護(hù)費(fèi)用 +人工費(fèi)用 通過年當(dāng)量費(fèi)用的比較，就可以確定最佳輸氣方案。 線路的選取 本次設(shè)計(jì)線路為新疆霍爾果斯到北京，新京管道工程西起新疆霍爾果斯口岸，東至北京市末站。 （ 6）線路應(yīng)盡可能的利用現(xiàn)有的公路，方便施工和管理。 圖 31 輸氣管線線路圖 第 3 章管路布站方案計(jì)算書 19 (2) 沿線的高程圖如下： 圖 32 沿線高程圖 (3)沿線高程與距離對應(yīng)如下表 ： 圖 33 軟件模擬取點(diǎn)圖 表 33 高程與距離對應(yīng)表 距離（ KM） 0 82 161 202 224 248 278 390 442 高程 (M) 799 2125 319 293 391 213 319 288 431 距離(KM) 505 592 658 712 786 903 990 1040 1097 高程 (M) 441 545 1131 1139 507 349 367 96 581 距離(KM) 1132 1179 1244 1307 137