【正文】 (21)式中：Q額定任務(wù)輸量(m/s),； V管內(nèi)原油經(jīng)濟(jì)流速(m/s)； d管道內(nèi)徑(m)；根據(jù)輸量計(jì)算結(jié)果如下表113：表113 初選管徑表經(jīng)濟(jì)流速(m/s)計(jì)算結(jié)果(mm)初選管Ⅰ(mm)初選管Ⅱ(mm)初選管徑Ⅲ(mm)457508根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計(jì)算：= (24)式中：P設(shè)計(jì)內(nèi)壓力(MPa)； D鋼管外徑(mm)； K設(shè)計(jì)系數(shù)，； 材料的最低屈服強(qiáng)度(MPa)； 焊縫系數(shù)，； 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為7 MPa時(shí)，管道選用X60直縫電阻焊鋼管，屈服強(qiáng)度413MPa，壁厚計(jì)算結(jié)果如下表22：表22 計(jì)算壁厚表公稱直徑(mm)DN457DN508計(jì)算壁厚(mm)考慮1mm的腐蝕余量后,實(shí)際選擇的壁厚尺寸列于表23:表23 實(shí)選管壁壁厚表公稱直徑(mm)DN457DN508實(shí)選壁厚(mm)雷諾數(shù)計(jì)算公式為： (25) (26) (27)計(jì)算結(jié)果見表24，25，26表24 管徑流態(tài)105水力光滑區(qū)表25 Φ457管徑下流態(tài)參數(shù)管徑流態(tài)Φ457105水力光滑區(qū)表26 Φ508管徑下流態(tài)參數(shù)管徑流態(tài)Φ508105水力光滑區(qū) 由上表的數(shù)據(jù)，可以分析得各管徑不同輸量下，管內(nèi)原油都處于水力光滑區(qū)，以此來進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，則有m=，β=。除此之外，選擇電動機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過程中前期電動機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。若某臺1500kw的加熱爐不能正常使用時(shí)，可以用一臺2000kw互相替換。輸油首站的原油來自油田或管道時(shí)，其儲備天數(shù)選為3d。4）最小輸量①熱力參數(shù)最小輸量時(shí)的基本熱力參數(shù)計(jì)算結(jié)果如表21。3）80%輸量①熱力參數(shù)取進(jìn)站溫度TZ=30℃。2）90%輸量①熱力參數(shù)取進(jìn)站溫度TZ=30℃。由兩種極端工況確定的應(yīng)設(shè)站數(shù)如表23：表23 布站數(shù)量——熱站數(shù)泵站數(shù)最小輸量62最大輸量433）確定站址根據(jù)地形的實(shí)際情況，本著熱泵合一的原則，進(jìn)行站址的調(diào)整：設(shè)置3個(gè)熱泵站與3個(gè)熱站。由于|TR2TR3|，故取TR= ℃，即在最大輸量下原油出站溫度是TR= ℃。參照《JBT101141999輸油離心泵 型式與基本參數(shù)》選擇型號為KSY800190的泵，其特性方程為：H=最小輸量時(shí)，Q=，則H=，泵站內(nèi)泵數(shù)為n==，向下取整為5，則最大輸量工況下每個(gè)泵站應(yīng)選用5臺KSY800190泵串聯(lián)，可增加一臺備用。則由公式(11)得平均溫度：T=℃；由公式(14)得計(jì)算動力粘度：ν=105 m2/s；由公式(13)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ= kg/m3；由公式(15)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=；將上述參數(shù)值帶入公式（25）得：i= m/m；由公式(27)得：b=℃；由公式(28)得：LR =。由雷諾數(shù)判斷流態(tài)均為紊流的水力光滑區(qū)。則=由推薦值：e=。 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為7MPa時(shí)，管道選用X60直縫電阻焊鋼管，屈服強(qiáng)度413MPa，壁厚計(jì)算結(jié)果如下表114：表114 壁厚計(jì)算表公稱直徑(mm)計(jì)算壁厚(mm)腐蝕余量(mm)實(shí)選壁厚(mm)管道外徑(mm)DN4571Φ457 輸油工程1. 主要工藝1)原油密閉加熱輸送工藝 (1)加熱輸送工藝易凝易粘的油品當(dāng)其凝點(diǎn)高于管道周圍環(huán)境溫度、或在環(huán)境溫度條件下油流粘度很高時(shí)，不能直接采用等溫輸送方法。固定資產(chǎn)形成率為85%，%(綜合折舊年限為14年)，殘值為0。使用該方法時(shí)，先計(jì)算各比較方案的費(fèi)用現(xiàn)值，然后進(jìn)行對比，以費(fèi)用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。在這里采用費(fèi)用現(xiàn)值來確定最經(jīng)濟(jì)管徑。③ 原油密度所輸原油密度(g/cm3)隨溫度T(℃)的變化關(guān)系為： (12) 式中：——20℃下原油密度，kg/m3；——溫度系數(shù)，=，kg/( m39) 繪圖采用AUTOCAD。設(shè)計(jì)內(nèi)容（1） 計(jì)算及說明書部分內(nèi)容要求1) 根據(jù)費(fèi)用現(xiàn)值最小原則確定最優(yōu)管徑。我國從事管道科研人員近年來在這方面取得了較大進(jìn)展。原油按其油品性質(zhì)來分，可以將原油分為輕質(zhì)原油和高粘易凝原油，后者還可以分為含蠟量較高的含蠟原油和含膠質(zhì)、瀝青質(zhì)較高高粘重質(zhì)原油（即稠油）[2]。另有相對來說應(yīng)用較少、有待進(jìn)一步研究開發(fā)的現(xiàn)代工藝，有保溫結(jié)合伴熱輸送工藝、太陽能加熱等特殊加熱工藝[15]、低粘液環(huán)輸送工藝、微波降粘輸送工藝[16]、水懸浮輸送工藝、氣飽和輸送工藝、磁處理輸送工藝[17]、改質(zhì)輸送工藝[18]、管道內(nèi)涂輸送工藝[19]等。(4) 開展添加劑的研制工作， 形成添加劑研究—生產(chǎn)—應(yīng)用一條龍。6) 站內(nèi)流程設(shè)計(jì)。（7）粘溫關(guān)系 見表2表2 油品溫度與粘度數(shù)據(jù)溫度（℃）2830354045505560粘度（cp）11169605348（8）沿程里程、高程（管道全程320km）數(shù)據(jù)見表3表3 管道縱斷面數(shù)據(jù)里程（km）04070130165190230250280300320高程（km）28301025352836426845352. 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)1） 原油物性參數(shù)① 原油進(jìn)站溫度、出站溫度由于一般原油加熱溫度為60~70℃，考慮到最高出站溫度為60℃，故取TR =60℃ 。表12 設(shè)計(jì)參數(shù)表任務(wù)輸量(10t/a)最小輸量(10t/a)管線里程(Km)最高出站油溫℃最低出站油溫℃埋深處月平均氣溫℃5503853206030質(zhì)量流量為： kg/s 由質(zhì)量流量與體積流量換算公式： (15) 經(jīng)濟(jì)管徑的選擇1. 管徑及管材的初選1)管徑選擇根據(jù)規(guī)范，管徑計(jì)算公式如下：d= (21)式中：Q額定任務(wù)輸量(m/s),； V管內(nèi)原油經(jīng)濟(jì)流速(m/s)； d管道內(nèi)徑(m)；根據(jù)輸量計(jì)算結(jié)果如下表113：表113 初選管徑表經(jīng)濟(jì)流速(m/s)計(jì)算結(jié)果(mm)初選管Ⅰ(mm)初選管Ⅱ(mm)初選管徑Ⅲ(mm)4575082)管材選用本工程采用直縫電阻焊鋼管。該費(fèi)用隨著管徑的變化與投資隨著管徑的變化趨勢相同，所以總投資與經(jīng)營費(fèi)用的疊加總有一個(gè)與其最小值對應(yīng)。對于長輸管道系統(tǒng)，電力費(fèi)用主要是泵站輸油泵機(jī)組的電費(fèi)。流動資金利用擴(kuò)大指標(biāo)估算法，按流動資金占固定資產(chǎn)原值的5%計(jì)算。對輸油系統(tǒng)壓力實(shí)行自動調(diào)節(jié)以及系統(tǒng)自動連鎖保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)密閉輸油的前提。2) 總傳熱系數(shù)由 (23)式中：D管道外徑(m)； 土壤導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)， w/m℃； h管道中心埋深(m)， m；得==K= (24)式中：瀝青防腐層(m)， m； 防腐層導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)，℃；得總傳熱系數(shù)K== (w/m℃)；3. 工藝計(jì)算及站場布置1)最小輸量工況計(jì)算根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)最小輸量為Qmin =?！?；i=b=℃a=105mL180。到可能翻越點(diǎn)處壓頭損失:Hf=280103+（6828）= 。仍取進(jìn)站溫度TZ=30℃。③確定泵站數(shù)最大輸量時(shí)，在平均溫度下，管道體積流量為Qmax =3600= m3/h?！?；由公式(216)計(jì)算得熱泵站加熱爐的熱負(fù)荷為：q=()=。由公式(216)計(jì)算得熱泵站加熱爐的熱負(fù)荷為：q=()=。由公式(216)計(jì)算得熱泵站加熱爐的熱負(fù)荷為：q=()=。1）輸油站儲油罐首、末站的油罐分別用來調(diào)節(jié)來油、收油（轉(zhuǎn)運(yùn)）單位與管道的輸量不平衡，罐容較大。由前述計(jì)算過程可以得到各種工況下各熱泵站所需熱量如表27：表27 不同輸量下所需熱量表輸量100%輸量90%輸量80%輸量70%輸量管路所需熱量(kw)綜合使用年限內(nèi)的輸送要求，在保證滿足加熱站的熱負(fù)荷要求且加熱效率高的前提下，以設(shè)置加熱爐數(shù)量最少、利用率最高為原則，最后選定直接加熱的臥式圓筒管式加熱爐，具體為：3500kw功率一座、2000kw兩座和1500kw兩座。（3）根據(jù)使用場合的環(huán)境條件，如溫度、適度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動機(jī)的機(jī)構(gòu)形式。 由于最低進(jìn)站溫度比凝固點(diǎn)高7℃，且考慮到反常溫度和最低進(jìn)站溫度都為30℃，故在最低進(jìn)站溫度時(shí)仍可以滿足牛頓流體的特性，故取TZ =30℃。式中：D管道外徑(m)； K熱油管道總傳熱系數(shù)(w/m℃)， w/m℃； C油品比熱(kj/kg)，取2100 kj/kg；計(jì)算結(jié)果如下表29表29 各管徑水力參數(shù)表管道規(guī)格(mm)i(m/m)a (10)b(℃)L(km)nnL(km)564Φ4576Φ50863）水力計(jì)算通過水力計(jì)算來確定泵站數(shù)。對于長距離輸油管道系統(tǒng)，燃料費(fèi)用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費(fèi)