【文章內(nèi)容簡介】 穿越鐵路和公路由兩種結(jié)構(gòu)形式，即采用保護(hù)套 管何不采用保護(hù)管，對于鐵路和 14級公路和國防公路應(yīng)采用保護(hù)套管結(jié)構(gòu)形式，套管一般內(nèi)徑比穿越外徑大 200300mm，為減少管線和套管摩擦，應(yīng)在管線上設(shè)滑動支架。 在本設(shè)計(jì)中，管線穿越多處大型公路，因此采用保護(hù)套管。 穿越河流方案的比較 小型河渠穿越，其中包括架空穿越和水下穿越。一般以水下埋地敷設(shè)穿越較好，穿越點(diǎn)上下游各 50100 米內(nèi)無彎處，將管線埋于河水中，沖刷層以下，主河道一般用鐵絲穩(wěn)定，穿越管段一般采用 12mm 的瀝青絕緣層。 對于大型河流，可采用水面支架跨越。 水利計(jì)算 ⑴ 水利計(jì)算是輸氣管道設(shè)計(jì)的重要部分，摩阻系數(shù)計(jì)算是水力計(jì)算的重要內(nèi)容，重要計(jì)算是計(jì)算流量 ⑵ 本設(shè)計(jì)采用的輸氣平均溫度為： tpj=25℃ =298K ⑶ 流量計(jì)算 Q=6 108m3/Y=19 m3/s ⑷ 流態(tài)計(jì)算 對于輸氣管道而言，流動一般處于紊流區(qū)。 流體處于何種流態(tài)，取決于 Re 大小，一般干線輸氣都處于阻力平方區(qū)，利用公式5 （ 12）、（ 13）兩個臨界雷諾數(shù)可判定輸氣管道在哪個區(qū)工作 。 7/81d2K???????R （ 12） d2K11e???????R （ 13） 式中： e輸氣管內(nèi)表面的粗糙度。 氣體混合物的雷諾數(shù) ???? Q4e a QR ???? （ 14） 根據(jù)公式（ 12）（ 13）（ 14）計(jì)算結(jié)果見表 11 管徑 Re Re1 Re2 流態(tài) ￠ 7mm 106 106 106 阻力平方區(qū) ￠ 7mm ￠ 426 5mm 106 106 106 阻力平方區(qū) 綜上所述，首先選擇管徑 ￠ 的管道和 ￠ 7mm， ￠ 426mm 5mm 變徑管的管道進(jìn)行布站，從而確定最優(yōu)的管道直徑。 ⑸ 通過水利計(jì)算，初步確定管徑為 ￠ 7mm， ￠ 426mm 5mm 的兩種螺旋焊縫鋼管進(jìn)行布站，每種管徑采用預(yù)先不固定站址的壓縮機(jī)站布置方案。 ① 當(dāng)管道為 ￠ 7mm 時， 第一種方案出首末站外，還有 3個中間站； ② 當(dāng)管道為 ￠ 7mm， 426 5mm 時， 第二種方案除首末站外，還有 3 個中間站； 儲氣庫容積計(jì)算 ? ?? ?? 1K12 ii （ 15） 根據(jù)公式（ 124）計(jì)算結(jié)果 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 388 106 ???????? ???????????? ?????????????Q 6 輸氣管網(wǎng)是按均衡輸氣設(shè)計(jì)的，而用氣市場的晝夜、季節(jié)波動卻是不均衡的，為解決輸氣與用氣的矛盾，則必須建設(shè)天然氣儲氣庫。即以地下儲氣庫實(shí)現(xiàn)其儲氣功能。地下儲氣庫一般利用枯竭氣田和已開采的鹽穴（天然鹽穴和人工鹽穴）、礦坑、含水層構(gòu)造建筑。根據(jù)國外的資料，庫址的選則原則是與需要調(diào)峰的城市距離以不超過 200km 為宜，構(gòu)造深度以不超過 2021m 為宜?？萁哂蜌獠氐叵聝鈳斓淖畲笤试S壓力為原始關(guān)井壓力的 90%95%[3]。 經(jīng)濟(jì)方案比較 輸氣 管道的建設(shè)首先要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性研究，對工程的各項(xiàng)技術(shù)要求，經(jīng)濟(jì)條件做出詳細(xì)論證，當(dāng)線路走向基本確定后，輸氣管道經(jīng)濟(jì)性的好壞主要取決于工藝方案的選擇，即輸氣管徑，主要設(shè)備及運(yùn)行參數(shù)的選擇。 在方案的概略計(jì)算中，常采用當(dāng)量費(fèi)用作為衡量長輸管道經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，在可行性報告中則根據(jù)動、靜態(tài)反本期，投資收益率和資金利潤率來衡量設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)效益。 經(jīng)濟(jì)參數(shù) 鋼材價格： 7156 元 /噸 外層防腐層價格： 170 元 /m2 與管徑成正比的敷設(shè)費(fèi)用： 元 / 壓氣站投資： b0=2*107 b1=7200yuan /kw 管道年管理和維護(hù)費(fèi)用系數(shù)： 壓氣站管理和維護(hù)費(fèi)用系數(shù)： 燃料氣價格： 元 /nm3 設(shè)計(jì)壽命為 20年 經(jīng)濟(jì)計(jì)算 J=J1+J2+J3 (16) J：總投資 J1：管線投資 J2：壓氣站投資 J3：運(yùn)行費(fèi)用 其中： J1=（鋼材單價重量 +建設(shè)費(fèi)用）（ 1+） （ 17） J2=b0 N（ 1+） （ 18） J3=自然 氣價格（ 1+） （ 19） A 當(dāng)采用 D= d=7mm 管道時， G=[ (Dd)d+] L （ 110） 根據(jù)公式（ 129）計(jì)算結(jié)果 G= 7 建設(shè)費(fèi)用為外防腐層費(fèi)用與敷設(shè)費(fèi)用之和 ， 外防腐層費(fèi)用 =(π DL)*103*170 （ 111） 根據(jù)公式（ 1210）計(jì)算結(jié)果 外防腐層費(fèi)用 =*108元 敷設(shè)費(fèi)用 =（ DL） * （ 112） 根據(jù)公式（ 1211）計(jì)算結(jié)果 敷設(shè)費(fèi)用 =*108元 則 J1=*108元 ， J2=*109元， J3=*108元，所以 J=*109元 。 B 采用 D=， d=7mm 以及 D=426mm， d=5mm 串聯(lián)成的變徑管時 L1=120mm， L2=181mm。 管道的總重量為兩變徑管 G1G2之和。 G1=， G2=，則 G= 建設(shè)費(fèi)用為外防腐層費(fèi)用與敷設(shè)費(fèi)用之和， 外防腐層費(fèi)用 =(π DL)*103*170=*108元 敷設(shè)費(fèi)用 =（ DL） *=*108元 則 J1=（鋼材單價 *重量 +建設(shè)費(fèi)用） *（ 1+） =*108元 J2=b0 N（ 1+） =*108元 J3=自然氣價格（ 1+） =*105元 所以： J=J1+J2+J3=*109元 通過經(jīng)濟(jì)比較可知，采用 D=700MM,d=7mm 管道時，所組成的管線比較經(jīng)濟(jì)。 壓氣站的布置 壓縮機(jī)機(jī)組選型 ⑴ 壓縮機(jī)組的現(xiàn)行和臺數(shù)應(yīng)根據(jù)壓氣站的總流量、總壓 比、出站壓力、氣體性質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行技術(shù)比較后確定； ⑵ 壓氣站宜選用離心式壓縮機(jī)，單機(jī)以及壓縮的壓力比為 ～ ； ⑶ 同一壓氣站內(nèi)的壓縮機(jī)組，宜采用同一機(jī)型； ⑷ 壓縮機(jī)的原動機(jī)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)啬茉垂┙o情況，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后進(jìn)行確定。離心式壓縮機(jī)宜采用燃?xì)廨啓C(jī)； ⑸ 驅(qū)動設(shè)備所需的軸功率應(yīng)與壓縮機(jī)相匹配 [4]。 8 壓縮機(jī)和驅(qū)動及選型是天然氣輸送管道設(shè)計(jì)過程中的主要工作內(nèi)容之一。選型的正確與否直接影響設(shè)計(jì)的科學(xué)性，可操作和經(jīng)濟(jì)合理性。正確的選擇壓縮機(jī)和驅(qū)動機(jī)，不僅和減少管道輸送工程的工作量，而且可大大提高其 經(jīng)濟(jì)效益，因此合理選擇天然氣長輸管道中的壓縮機(jī)和驅(qū)動機(jī)對管輸工程具有重要意義。 天然氣長輸管道的特點(diǎn)是日輸氣量大，而離心壓縮機(jī)具有適用于大流量中、低壓的特點(diǎn)，還有眾多優(yōu)點(diǎn)。 ⑴ 排出壓力穩(wěn)定，能適應(yīng)廣泛的壓力變化范圍和較寬的流量調(diào)節(jié)范圍； ⑵ 熱效率高； ⑶ 壓力比較高，適應(yīng)性較強(qiáng)； ⑷ 對制造壓縮機(jī)的金屬材料要求不高。 因此，選用離心式壓縮機(jī)作為大型天然氣長輸管道的增壓設(shè)備，并配燃汽輪 機(jī)為驅(qū)動機(jī)，以充分發(fā)揮燃汽輪機(jī)可用管輸介質(zhì)為動力燃料的優(yōu)點(diǎn)，同時余熱還可發(fā)電，也易于與離心式壓縮機(jī)相匹配。壓縮機(jī)機(jī)驅(qū)動機(jī)選 型按照技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、易于維護(hù)、負(fù)載調(diào)節(jié)靈活，投資消極耗能低的原則進(jìn)行。 驅(qū)動機(jī)有電動機(jī)及燃汽輪機(jī)兩類，其性能比較如下： ⑴ 電動機(jī)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性好，但是調(diào)速困難，操作不靈活； ⑵ 燃?xì)廨啓C(jī)優(yōu)點(diǎn)是 1 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，重量輕； 2轉(zhuǎn)速高；單機(jī)功率大 3占地少；建設(shè)周期短； 4 機(jī)組啟動速度快； 5耗水量?。粷櫥秃挠蜕?； 6宜與離心壓縮機(jī)匹配。缺點(diǎn)是熱效率低。 天然氣管道輸送的介質(zhì)本身是一種十分優(yōu)越的動力燃料，而燃?xì)廨喕鲜龅奶攸c(diǎn)外，均可以以天然氣為原料。因此，燃料就可以就地取材，從能源利用上更經(jīng)濟(jì)合 理，運(yùn)行自成體系，節(jié)約投資，同時燃?xì)廨啓C(jī)易與離心式壓縮機(jī)相匹配。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用燃?xì)廨啓C(jī)與離心式壓縮機(jī)相匹配。 機(jī)組布置： ⑴ 壓縮機(jī)用根據(jù)工作環(huán)境及對機(jī)組的要求，布置在露天或廠房內(nèi)，在高寒地區(qū)或風(fēng)沙地區(qū)宜采用全封閉廠房，其他地區(qū)宜采用敝開式廠房； ⑵ 廠房內(nèi)壓縮機(jī)及其輔助設(shè)備的布置，應(yīng)根據(jù)機(jī)型、機(jī)組功率、外形尺寸、檢修方式等因素按單層或雙層布置，并應(yīng)符合要求： ① 臺壓縮機(jī)的突出部分間距及壓縮機(jī)組與墻角的間距應(yīng)能滿足操作、檢修的場地9 和通道要求； ② 縮機(jī)的布置應(yīng)便于干線的安裝； ③ 縮積 基礎(chǔ)不得與廠房基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)相連。 廠房設(shè)計(jì)原則 ⑴ 壓縮機(jī)房的每一操作層及高出地面 3m 以上的操作平臺（不包括單獨(dú)的發(fā)動機(jī)平臺）應(yīng)至少有兩個安全出口及通向地面的梯子。操作平臺上的任一點(diǎn)，沿通道中心線與安全出口之間的最大距離不得大于 25m，安全出口之間的最大和通往安全出口的通道必須暢通無阻； ⑵ 壓縮機(jī)房內(nèi)，應(yīng)配置供檢修用的固定起重設(shè)備，當(dāng)壓縮機(jī)阻布置在露天或輕型結(jié)構(gòu)廠房時，可不設(shè)固定起重設(shè)備，但應(yīng)設(shè)置移動或起重設(shè)備的吊裝場地和行使通道； ⑶ 壓縮機(jī)廠房的高度應(yīng)滿足設(shè)備拆裝起吊的要求。 壓氣站爆炸的預(yù)防措施 ⑴ 使用原油潤滑空氣壓縮機(jī)； ⑵ 空氣壓縮機(jī)應(yīng)設(shè)置冷卻器和分離器； ⑶ 選擇合適的潤滑油； ⑷ 正確選擇油耗量； ⑸ 清除油積碳沉淀物； ⑹ 清除燃燒源； ⑺ 注意材料的使用； ⑻ 選擇合適的氣流速度。 壓氣站工藝及輔助系統(tǒng) ⑴ 壓氣站工藝流程設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)輸氣系統(tǒng)的工藝要求，滿足氣體的除塵、分液、增壓、冷卻、越站、試運(yùn)作業(yè)和機(jī)組的啟動、停機(jī)、正常操作及安全保護(hù)等要求； ⑵ 壓氣站內(nèi)總壓降不宜大于 100kpa； ⑶ 當(dāng)壓氣展出站氣體溫度高于 60度時，應(yīng)設(shè)冷卻器； ⑷ 冷卻系統(tǒng) 應(yīng)符合下列要求 氣體的冷卻房使用空冷或水冷，氣體通過冷卻器的壓力不宜大于 50kpa。 10 壓縮機(jī)的安全保護(hù) ⑴ 每臺壓縮機(jī)組應(yīng)設(shè)置下列保護(hù)裝置： ① 壓縮機(jī)氣體進(jìn)口應(yīng)設(shè)置壓力高限、低限報警和高線越線停機(jī)裝置； ② 啟動器和燃料器管線應(yīng)設(shè)置限流及超壓保護(hù)設(shè)施，燃料器管線應(yīng)設(shè)置停機(jī)或故障時的自動切斷氣原籍排空設(shè)施； ③ 設(shè)置震動監(jiān)控系統(tǒng)及震動高限報警，超限自動停機(jī)； ④ 壓縮機(jī)組油系統(tǒng)應(yīng)有報警和停機(jī)裝置； ⑤ 壓縮機(jī)應(yīng)設(shè)置軸承溫度和燃?xì)廨啓C(jī)透平進(jìn)口氣體溫度監(jiān)控裝置溫度高限報警自動停機(jī)裝置； ⑥ 離心式壓 縮機(jī)應(yīng)設(shè)置喘振監(jiān)測機(jī)控制設(shè)施； ⑦ 壓縮機(jī)組應(yīng)設(shè)軸位移監(jiān)測及報警裝置。 調(diào)壓及計(jì)量 ⑴ 輸氣站內(nèi)調(diào)壓、計(jì)量工藝設(shè)計(jì)應(yīng)符合輸氣工藝設(shè)計(jì)要求，并應(yīng)滿足開停工和檢修需要； ⑵ 調(diào)壓裝置應(yīng)設(shè)置在氣源來氣壓力不穩(wěn)定，且需控制進(jìn)站壓力的管線上，分輸氣及配氣上以及需要對氣體流量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的計(jì)量裝置之前的管段上； ⑶ 氣體計(jì)量裝置，應(yīng)設(shè)置在輸氣干線上的進(jìn)氣管線上，分輸氣及配器管線上以及個站自耗氣管線上。 壓氣站內(nèi)管線 ⑴ 站內(nèi)除儀表、控制及取樣等管線外，所有油氣均應(yīng)采用鋼管及鋼質(zhì)材料； ⑵ 鋼質(zhì)材料應(yīng)符合本規(guī)第 節(jié)的有關(guān)規(guī)定； ⑶ 鋼管強(qiáng)度及穩(wěn)定計(jì)算應(yīng)符合本規(guī)范 就有關(guān)規(guī)定； ⑷ 站內(nèi)管線安裝設(shè)計(jì)應(yīng)采取減小震動和熱應(yīng)力的措施； ⑸ 管線的連接方式除因需要采用螺紋或法蘭連接外，均應(yīng)采用焊接； ⑹ 管線穿越車行道路適應(yīng)采用套管保護(hù)。 管道強(qiáng)度和管道材料 管道設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列原則 ⑴ 埋地管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)管段所出地區(qū)等級以及所承受可變載荷和永久載荷11 而定，當(dāng)管道通過地震基本烈度七度極七度以上地區(qū)時，應(yīng)對管道在地震作用下的強(qiáng)度進(jìn)行校和； ⑵ 埋地質(zhì)管段的軸向應(yīng)力與環(huán)向應(yīng) 力組合的當(dāng)量應(yīng)力應(yīng)小于管子的最小屈服極限的 90%，管道附件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度不應(yīng)小于相連直管段的計(jì)算強(qiáng)度； ⑶ 輸氣管道采用的鋼質(zhì)管符合《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》第 條規(guī)定時，焊縫系數(shù)應(yīng)取 。 管道材料 ⑴ 輸氣管道所用的鋼管應(yīng)根據(jù)使用溫度、壓力、介質(zhì)特性、使用地區(qū)等因素、經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定后，采用鋼管和鋼材，應(yīng)具有良好的韌性和焊接性能； ⑵ 輸氣管道凡采用國家產(chǎn)的鋼管應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣輸送管道用螺旋風(fēng)埋焊鋼管》《石油天然氣輸送直縫電阻縫鋼管》《輸送流體用無縫鋼管》有關(guān)規(guī)定； ⑶ 當(dāng)輸氣管道采用設(shè)計(jì)規(guī)范第 條規(guī)定以外的鋼管時，其材質(zhì)應(yīng)是鎮(zhèn)靜鋼，并滿足下列基本要求： ? s/? b b)C%% S%%,P%%； ⑷ 輸氣管道所采用的鋼管應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度等級、觀景、壁厚、焊接方法及使用環(huán)境溫度等因素，對材料提出韌性要求； ⑸ 鋼管表面的鑿痕、刻痕和凹痕等有害缺應(yīng)按下列要求處理： ① 鋼管在運(yùn)輸、安裝或修理中造成壁厚剪薄時，管壁上任一點(diǎn)的厚不應(yīng)小于（ ）計(jì)算確定的公稱壁厚的 90%； ② 槽痕應(yīng)打磨光滑；對被電弧燒痕所造成的冶金學(xué)上的刻痕應(yīng)打磨掉 ，打磨后的管壁后小于本規(guī)范第 的規(guī)范時，應(yīng)降管子受損部分整段切除，嚴(yán)禁嵌外 [5]。 平面布置 平面布置的任務(wù)就是要綜合解決場地的規(guī)劃和整治，房屋與建筑物的合理布置，