【正文】 輸油管道常用的離心泵主要有 KD型、 DKS型、KS型 、 HSB型等， 在設(shè)計(jì)過程中可根據(jù)設(shè)計(jì)要求和 標(biāo)準(zhǔn) ，參考相關(guān)泵手冊 等 進(jìn)行查找選取，在 輸油 泵可供設(shè)計(jì)選擇?！?） 。 （ 3） 經(jīng)濟(jì)比較 ： 加熱溫度越高，油的粘度下降越多，油流在管路中的摩阻損失越小，因此動(dòng)能費(fèi)用減少，但熱能費(fèi)用卻增加；反之，加熱溫度低，油的粘度下降少，油流在管路中的摩阻損失大，動(dòng)能費(fèi)用增加，熱能 費(fèi)用減少 。 土壤導(dǎo)熱系數(shù) : 據(jù)于 綜合實(shí)驗(yàn)資料的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其中含水量的影響最大，含水量越大導(dǎo)熱系數(shù)越大 ，土壤導(dǎo)熱系數(shù) 也與溫度有關(guān)，單位為 W/（ m﹒ ℃ ） 。 管材等級(jí)選擇時(shí)，若計(jì)算壁厚圓整后，壁厚規(guī)格相同，則應(yīng)盡量選擇低強(qiáng)度等級(jí)的鋼管。 在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中，線路數(shù)據(jù)由指導(dǎo)教師參考相關(guān)資料，以高程里 程數(shù)據(jù)形式 在畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中 給出。要求繪制的圖紙正確、規(guī)范。 （ 3） 工藝， 包括輸送方式、設(shè)計(jì)壓力、最優(yōu)管徑、輸油站數(shù)及站址、輸油泵的配置方式、加熱方式及加熱爐熱負(fù)荷、 首、末站儲(chǔ)油罐容量及數(shù)量 等輸油工藝的初步設(shè)計(jì) 。 輸油管道按所輸油品的種類可以分為原油管道 、 成品油管道 及液態(tài)液化石油氣管道三 種。所以設(shè)計(jì)熱油管道時(shí)，要先做熱力計(jì)算，然后做水力計(jì)算，熱油輸油管道工藝設(shè)計(jì)計(jì)算要比等溫輸油管道復(fù)雜得多。 （ 3）選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，減少建設(shè)投資，提高管道運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。 長輸管道線路選擇應(yīng)遵循的原則： （ 1） 線路應(yīng)力求順直，平緩，并使起點(diǎn)、終點(diǎn)或控制點(diǎn)間的距離為最短。在作縱斷面圖時(shí)，各測點(diǎn)之間用直線連接，不要 用曲線連接。 國內(nèi)部分鋼管尺寸規(guī)格如表 2－ 2所示?！?)。 析蠟點(diǎn) ： 若將其牛頓流體部分的粘溫關(guān)系畫在半對數(shù)坐標(biāo)紙上，橫坐標(biāo)為 lgυ， 縱坐標(biāo)為溫度 T，其曲線為一折線，折點(diǎn)溫度即為析蠟點(diǎn) 溫度 TSL， ℃ 。 而且 在經(jīng)濟(jì)評價(jià)中 涉及到的很多經(jīng)濟(jì)參數(shù)在不同時(shí)期、不同地區(qū)有較大的差異，在選取過程中應(yīng)參照本地區(qū)當(dāng)時(shí)的情況進(jìn)行選取。 表 2－ 5給出了 常見 直接管式加熱爐的技術(shù)數(shù)據(jù)，表 2－ 6給出了 常見 熱載體加熱爐的技術(shù)數(shù)據(jù)，供設(shè)計(jì)過程中選用參考。 七、 經(jīng)濟(jì)評價(jià) 數(shù)據(jù) 方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和綜合評價(jià)決策最佳方案是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作， 對一項(xiàng)管道工程進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價(jià)，評價(jià)的指標(biāo)很多，常用的有投資回收期、凈現(xiàn)值、 內(nèi)部收益率、凈現(xiàn)值率、輸油成本等。 其它溫度下的密度可按 下式計(jì)算： )20(20 ??? tt ??? 進(jìn)行 18 式中 t? 、 20? ——溫度為 t℃ 及 20℃ 時(shí)的油品密度， 3/mkg ； ? ——溫度系數(shù)， ?? ?? ， ? ?Cmkg ??3 ?！?)。 對于輸油管道， DN400 及以下小口徑管道宜選用直縫電阻焊鋼管或螺旋縫埋弧焊鋼管，鋼管標(biāo)準(zhǔn)名稱 鋼號(hào)或鋼級(jí) 最低屈服強(qiáng)度 s? (MPa) 焊縫系數(shù) 備注 《輸送流體用無縫鋼管》GB/T 8163－ 1999 Q295 295(S16mm 為 285) S 為鋼管的公稱壁厚 Q345 325(S16mm 為 315) 20 245(S16mm 為 235) 《石油天然氣工業(yè)輸送管道交貨技術(shù)條件第 1 部分： A級(jí)鋼管》 GB/T － 1997 L175(A25) 175(172) L210(A) 210(207) L245(B) 245(241) L290(X42) 290(289) L320(X46) 320(317) L360(X52) 360(358) L390(X56) 390(386) L415(X60) 415(413) L450(X65) 450(448) L485(X70) 485(482) L555(X80) 555(551) 《石油天然氣工業(yè)輸送管道交貨技術(shù) B 級(jí)鋼管》GB/T － 1999 L245NB L245MB 245~440* B 級(jí)管的質(zhì)量和試驗(yàn)要求高于 A級(jí)管 L290NB L290MB 290~440* L360NB L360QB L360MB 360~510* L415NB L415QB L415MB 415~565* L450QB L450MB 450~570* L485QB L485MB 485~605* L555QB L555MB 555~675* 7 DN400 以上管道宜選用螺旋縫埋弧焊鋼管，大型穿跨越等特殊地區(qū)可選用直縫埋弧焊管。 線路縱斷面圖是進(jìn)行水力計(jì)算和布置泵站的依據(jù) ，在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中，線路縱斷面圖根據(jù)任務(wù)書中給出的高程里程數(shù)據(jù)表繪出。同時(shí)，選線還是一項(xiàng)工作量 大、勞動(dòng)強(qiáng)度高而又艱苦的工作。 （ 2）保護(hù)環(huán)境，降低能耗，節(jié)約土地。 第二節(jié) 輸油管道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 對于等溫輸油管道，不需考慮熱損失，只考慮泵所提供的能量（壓頭）與消耗在摩阻和高差上的能量（壓頭）相匹配（相平衡），并根據(jù)泵站提供的壓力能與管道所需壓力能平衡的原則進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算。 輸油管道按所輸油品的溫度可以分為等溫輸油管道和熱油輸送管道兩種。 （ 5） 安全專篇，說明工程項(xiàng)目遵循標(biāo)準(zhǔn) 和規(guī)范、主要不安全因素及防護(hù)措施。設(shè)計(jì)報(bào) 告包括設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)計(jì)算過程、設(shè)計(jì)計(jì)算成果、附錄等內(nèi)容。 一 、 年設(shè)計(jì)輸量 管道輸量是設(shè)計(jì)輸油管道的最基本依據(jù)，它通常由設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定。 許用應(yīng)力： 工藝設(shè)計(jì)階段要進(jìn)行管壁厚度及管道強(qiáng)度計(jì)算，需知道所用管材的許用應(yīng)力值 。缺乏線路實(shí)測資料或估算時(shí)，可查閱有關(guān)資料或按表 2－ 4中的平均值選取。 加熱站進(jìn)站油溫 ZT 的選擇 加熱站進(jìn)站油溫的選擇一般考慮 2個(gè)方面的因素： （ 1） 油品性質(zhì) ： 油品性質(zhì)主要是受凝點(diǎn)的限制。 初餾點(diǎn) ： 指油樣在規(guī)定條件下蒸餾時(shí)，第一滴餾出物從冷凝管末端落下的瞬間溫度， ℃ 。 （ 6）泵樣本上給出的效率 ? 、流量 vq 、揚(yáng)程 H都是以輸水為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。當(dāng)國內(nèi)設(shè)備和材料受到技術(shù)水平限制時(shí)，可適當(dāng)考慮國外產(chǎn)品。凝固點(diǎn)溫度是熱油管道設(shè)計(jì)中確定原油進(jìn)站溫度和進(jìn)行安全停輸時(shí)間計(jì)算的重要參數(shù)。 出站油溫 RT 的確定 加熱站出站油溫的選擇一般考慮 3個(gè)方面的因素： （ 1） 油品性質(zhì) ： RT 一般低于原油的初餾點(diǎn)，以免原油中的輕組分氣化影響泵的吸入 ；另外，一般原油和重油中都含有水，為了防止突沸 RT 不能超過 100℃ ；從粘溫特性方面考慮，對于含蠟原油，在凝點(diǎn)附近 粘 溫曲線很陡，而當(dāng)溫度高于凝點(diǎn)以上 30～ 40℃ ，粘度隨溫降的變化較小，曲線變得較平緩，升高油溫的降粘效果不大，而且熱輸含蠟原油管道常在 紊流 狀態(tài)下輸送，摩阻與粘度的 ，提高油溫對摩阻的影響較小，而熱損失卻顯著增大，故應(yīng)使 RT ＜凝點(diǎn)溫度 +（ 30～ 40） ℃ ； 對于重油，在 100℃ 以下的溫度范圍內(nèi)，粘溫曲線均較陡，提高油溫的降粘效果顯著，故重油管線的出站油溫較高，為了減少熱損失，管外常有保溫層。 四 、 壓力數(shù)據(jù) 在進(jìn)行進(jìn)出站壓力及站內(nèi)壓力損失計(jì)算時(shí)，根據(jù)一般規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)，中間熱站及泵站損失為 15m油柱，中間熱泵站損失為 30m油柱，進(jìn)站剩余壓力 及翻越點(diǎn)壓力 要大于 25m油柱。 管材鋼級(jí)： 實(shí)際工程設(shè)計(jì)中往往通過比較各鋼種等級(jí)的鋼管性能、質(zhì)量、供貨資源和供貨周期、用量和投資，分析對工程的適應(yīng)性后，提出推薦選用的鋼種等級(jí)。 （ 5） 線路選擇應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)、生態(tài)平衡、節(jié)約土地，應(yīng)考慮所經(jīng)地區(qū)的城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、農(nóng)田基本建設(shè)、水利、交通等的現(xiàn)狀和近期發(fā)展規(guī)劃。 （ 2） 按照畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，進(jìn)行熱油管道工程的工藝設(shè)計(jì)，包括通過熱力、水力計(jì)算，確定最優(yōu)管徑、布置熱、泵站、工況校核、輸油管道適應(yīng)性分析，輸油站工藝設(shè)計(jì)、管道防腐與陰極保護(hù)設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)、節(jié)能和安全保護(hù)設(shè)計(jì)等，要求設(shè)計(jì)計(jì)算正確、合理。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中輸油管道設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有： （ 1） 概述，包括設(shè)計(jì)依據(jù) 、 設(shè)計(jì)原則 ， 工程概況與主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，基礎(chǔ)資料與數(shù)據(jù)。 輸油管道工程（ oil pipeline project）是指用管道輸送原油、成品油及液態(tài)液化石油氣的建設(shè)工程。 實(shí)際輸油管道工程設(shè)計(jì)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程， 一個(gè)輸油管道的可行性研究需要由工藝、 2 線路、機(jī)械設(shè)備、儀表自動(dòng)化、輸配電、給排水與消防、熱工、采暖與通風(fēng)、環(huán)境保護(hù)、陰極保護(hù)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、總圖與建筑等相關(guān)專業(yè) 人員 集體協(xié)作完成 ； 而 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是 要求學(xué)生個(gè)人 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任 務(wù)書 的要求 ， 綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)針對某一熱油管道進(jìn)行初步工程設(shè)計(jì)， 以 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立分析和解決問題的能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，使學(xué)生得到從事本專業(yè)實(shí)際工作的基本訓(xùn)練。 （ 5） 通用材料應(yīng)盡量合并規(guī)格和型號(hào)。 （ 3） 線路選擇應(yīng)同穿跨越大中型河流、沖溝和中間泵站位置的選擇相結(jié)合。規(guī)范規(guī)定，一般地區(qū)管頂覆土不得小于 ， 在某些特殊情況埋深還要大些，目前熱油管道的埋深大都取 2～ 3倍管徑，或按管頂覆土 ～ 。 石油瀝青防腐層的結(jié)構(gòu)如表 2－ 3所示，在防腐層設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合管道所處的環(huán)境因素 來 設(shè)計(jì) 選取石油瀝青防腐層的結(jié)構(gòu)。它表示了油流向周圍介質(zhì)散熱的強(qiáng)弱。 反常點(diǎn) ：是牛頓流體到非牛頓流體的溫度轉(zhuǎn)變點(diǎn)， ℃ 。 八、 設(shè)備數(shù)據(jù) 在設(shè)計(jì)中， 應(yīng)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行泵機(jī)組、加熱爐、油罐、閥門等 設(shè)備 的選取。 加熱爐的選取 加熱爐的選擇需要根據(jù)運(yùn)行工況、管理要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果綜合確定。 粘溫關(guān)系 一般用粘溫指數(shù)公式計(jì)算： )(0 0ttut e ????? 式中 0??、t ——分別為 t 和 0t 溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度， m2/S； u ——粘溫指數(shù)， 1/℃ ，與油品有關(guān)。 六 、 原油物性 數(shù)據(jù) 進(jìn)行熱油管道設(shè)計(jì)計(jì)算，必須掌握以下原油物性數(shù)據(jù)，可以通過對所要輸送的原油樣本在實(shí)驗(yàn)室 進(jìn)行 測量 獲取 ， 也可以在油田收集得到?！?)。 表 2－ 1 鋼管的最低屈服強(qiáng)度和焊縫系數(shù) 6 注： ① NB 為無縫鋼管和焊接鋼管用鋼， QB 為無縫鋼管用鋼， MB 為焊接管用鋼 ； ② 括號(hào)內(nèi)的鋼級(jí)及屈服強(qiáng)度為 API 5L 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值； ③ 帶 *數(shù)值為 %總伸長下的應(yīng)力值，在此值范圍內(nèi)，由用戶在合同書中提出 具體要求。 5 二 、 線路數(shù)據(jù) ： 在直角坐標(biāo)上表示管路長度與沿線高程變化的圖形稱為線路縱斷面圖。線路的走向、長短和通過的難易程度，不但對整個(gè)輸油管道工程的材料消耗，投資和施工都有很大影響，還與運(yùn)行管理、管道安全直接相關(guān)。 輸油管道 初步設(shè)計(jì)里包括的通信，供電與配電，儀表及自動(dòng)控制，給水排水，消防，采暖通風(fēng)，其他輔助設(shè)施，總圖與主要建筑物等其它 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ， 由于 專業(yè) 和 時(shí)間 所限 在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中不作要求 ，但鼓勵(lì)學(xué)生在完成上述主要內(nèi)容的前提下，進(jìn)行 其它 相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計(jì) 。 通過《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》課程各教學(xué)環(huán)節(jié) 的學(xué)習(xí) ，掌握油品管道設(shè)計(jì)和管理方面的基本概念、基本理論，掌握輸油管道設(shè)計(jì)的基本過程，能夠應(yīng)用相關(guān)理論、方法和手段進(jìn)行輸油管道工程的初步設(shè)計(jì)，能分析管道系統(tǒng)各種運(yùn)行工況，并能掌握管道系統(tǒng)運(yùn)行管理的基本方法和手段 ，是本門課程對學(xué)生的基本要求 。 《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》課程是油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)非常重要的專業(yè)課， 課程 全面、系統(tǒng)地介紹了輸油管道的基本概念、等溫輸油管道的工藝計(jì)算與運(yùn)行管理、熱油輸送管道的工藝計(jì)算與運(yùn)行管理、成品油順序輸送管道的工藝計(jì)算與運(yùn)行管理。 （ 7） 節(jié)能專篇，包括遵循標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、主要節(jié)能工藝等。 4 第二章 輸油管道設(shè)計(jì)計(jì)算過程 第一節(jié) 選線 選線是輸油管道勘察設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作。 考慮到管道的維修和事故停輸及輸量的不均衡等 因素，為了使設(shè)計(jì)的管道具有一定的輸送裕量，規(guī)范規(guī)定年工作天數(shù)為 350天，每天按 24小時(shí) 計(jì)算，全年工作時(shí)數(shù)為 8400小時(shí) 。 《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50253－ 2021》中列出了常用輸油管道鋼的 最低屈服強(qiáng)度和焊縫系數(shù) ， 如表 2－ 1所示。oC) 融化狀態(tài) 凍結(jié)狀態(tài) 粗砂（ 1~2mm）： 密實(shí)的 密實(shí)的 松散的 松散的 細(xì)砂和中砂（ ~1mm）： 密實(shí)的 密實(shí)的 松散的 松散的 不同粒度的干砂 亞砂土、亞粘土、粉狀土、融化土 粘土 水飽和的壓實(shí)泥炭 非壓實(shí)泥炭 10 18 10 18 10 18 10 18 1 15~26 6~20 — 270~235 ~ ~ ~ ~ — ~ ~ ~ ~ ~ ~ 17 為 46～ 50w/(m （ 2） 經(jīng)濟(jì)比較 ： ZT 高，粘度小，動(dòng)力費(fèi)用減小，可降低泵