【文章內(nèi)容簡介】 超過某一臨界值 crP 時，埋地管道將喪失軸向穩(wěn)定性，管道將產(chǎn)生波浪形彎曲，發(fā)生拱出地面而造成破壞事故。因此，必須對管道的軸向穩(wěn)定性進行驗算。 直管段的失穩(wěn)臨界力： 2cr OP K DEI? （ 210） 式中 crP —— 失穩(wěn)臨界力， N ； 0K —— 土壤壓縮抗力系數(shù)； D—— 管道外徑， m ； E—— 管道的彈性模量， 9210 10E Pa?? ； I—— 管道橫截面的慣性矩， 4m 。 當(dāng) crPP? 時，穩(wěn)定性滿足要求。 （ 4）計算任務(wù)流量下的水力坡降25mmmhQi Ld?????? ，并判斷翻越點，確定管道計算長度。 （ 5）計算全線需要的總壓頭、確定各方案的泵站數(shù)并化整。 根據(jù)任務(wù)輸量，在泵站工作特性曲線上可以得到每個泵站所能提供的揚程為 cH 。 管路全線消耗的壓力能為 j SZH iL Z H? ? ? ? （ 211） 7 全線 N 個泵站提供的總揚程必然與消耗的總能量平衡，于是有 ? ?c m j S ZN H h iL Z H? ? ? ? ? （ 212） 泵站數(shù) cmHN Hh? ? （ 213） 式中 cH —— 任務(wù)輸量下泵站的揚程， m 液柱； mh —— 泵站站內(nèi)損失， m 液柱； H —— 任務(wù)數(shù)量下管道所需總壓頭， m 液柱； SZH —— 末站剩余壓力， m 液柱； jL —— 管道計算長度， m ，考慮到局部摩阻取為管道實際長度的 倍。 顯然計算出的 N 不一定是正數(shù)，只能取之相近的整數(shù)作為該方案 需建的泵站數(shù)。 （ 6）根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)計算各方案的基建投資及輸油成本費用。 主要包括基本建設(shè)投資指標(biāo)和輸油成本指標(biāo)兩大類。這些指標(biāo)都是多年管道建設(shè)積累的資料，根據(jù)國家有關(guān)政策規(guī)定編制而成的。技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)用于工藝方案的經(jīng)濟性比較。 管道基本建設(shè)指標(biāo)包括線路部分、泵站部分和配套工程三部分。輸油成本主要包括大修理、材料、動力、燃料、工資、職工福利、損耗及其他費用。 （ 7）綜合比較各方案的經(jīng)濟行指標(biāo)，并考慮管道的可能發(fā)展情況，選出最佳方案； （ 8）按最優(yōu)方案的參數(shù)（管徑、泵機組型號及組合、泵站數(shù)等），計算求解工作點 參數(shù)； （ 9）按水力坡降和工作點的壓頭在縱斷面圖上布置泵站，確定泵站的位置； （ 10）根據(jù)所求得的最經(jīng)濟管道參數(shù)，對順序輸送管道進行工藝計算。 ① 計算一年中每種油品的輸送天數(shù) 350pp QD ? （ 214） ② 計算最優(yōu)循環(huán)次數(shù) 0 .5()ZZ P C MB J E GA J E G V???? ??????OPN （ 215） 式中 ZJ —— 單位有效容積儲罐的建設(shè)費用； E —— 石油工業(yè)規(guī)定的投資年回收系數(shù)； G —— 單位有效容積儲罐的經(jīng)營費用； A —— 每次循環(huán)混油的貶值損失； PCMV —— 一個循環(huán)中的混油體積。 ③ 根據(jù)最優(yōu)循環(huán)次數(shù)確定全線首、末站所需建的最優(yōu)儲罐總?cè)萘? 8 OP opBV N? （ 216） 式中 OPN —— 最優(yōu)循環(huán)次數(shù)。 ④ 確定最優(yōu)循環(huán)周期 OPDT N? （ 217） 式中 OPN —— 最優(yōu)循環(huán)次數(shù)； D—— 輸油管每年的工作時間，本設(shè)計取 350 天。 ⑤ 循環(huán)周期內(nèi)各種油品的輸送時間 PpOPDt N? （ 218） 式中 PD —— 每年輸送第 p種油品的時間； OPN —— 最優(yōu)循環(huán)次數(shù)。 ⑥ 確定混油切割方案以及計算混油虧損。 9 對所給數(shù)據(jù)進行初步處理 所輸油品 20oC 的平均密度 ? ＝1iiin?? （ 31） ? ＝1iiin??＝ 20% 30% 50%? ? ? ? ? ＝ （ 3t/m ） 根據(jù) 20oC 時 油品密度按下式換算成計算溫度下的密度 20 ( 20)t t? ? ?? ? ? （ 32） 式中 t? 、 20? —— 溫度為 otC及 20oC 時的油品密度， 3/kgm ； ? —— 溫度系數(shù)， 201 .8 2 5 0 .0 0 1 3 1 5???? ， 3/( )okg m C 。 溫度 年平均 溫度： ；年最高溫度： ；年最低溫度： 根據(jù)公式（ 32）計算出的年平均溫度下的油品平均密度： 201 .8 2 5 0 .0 0 1 3 1 5???? 1. 82 5 0. 00 13 15 84 2. 7? ? ?＝ 20 ( 2 0 )o C t? ? ?? ? ?84 2. 7 0. 71 68 5 (12 .8 20 )? ? ? ?＝ 3/kgm 線路縱斷面圖 在直角坐標(biāo)系中表示管道長度與沿線高程變化的圖形成為管道縱斷面圖。其橫坐標(biāo)表示管道的實際長度，常用的比例為 1 : 1 0 0 0 0 ~ 1 : 1 0 0 0 0 0。縱坐標(biāo)為線路的海拔高程，常用的比例為 1: 500 ~ 1:1000。實地測量所得的縱斷面是作泵站布置和管道施工圖的重要依據(jù)，必須注意，縱斷面圖上的起伏情況與管道的實際地形并不相同。圖上的曲折線不是管道的實長，水平線才是實長。 表 31 線路縱斷面資料 樁號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 里程（ Km） 0 27 38 61 94 136 165 187 212 高程（ m） 10 續(xù)表 31 樁號 10 11 12 13 14 15 16 17 18 里程（ Km） 234 251 265 287 302 313 345 374 398 高程（ m） 樁號 19 20 21 22 23 24 25 里程（ Km） 426 459 482 511 529 543 580 高程（ m） 根據(jù)上面的數(shù)據(jù)繪制的線路縱斷面圖 里程高程圖00 100 200 300 400 500 600 700里程，k m高程，km圖31 線路縱斷面圖 流量換算 設(shè)計任務(wù)書中給定的任務(wù)輸量為每年若干萬噸，工藝計算中需用體積流量，故應(yīng)按計中需用體積流量，故應(yīng)按計算溫度下油品的 密度及年輸油時間進行換算?？紤]到管道維修及事故等因素，設(shè)計時年輸油時間按 350d （ 8400h ）計算。 312. 890 00 00 0 10 00 /35 0 24 60 6084 7. 9 /omvCk g sk g m??? ? ??? ＝ / ms＝ /ms 有關(guān)粘度的數(shù)據(jù)處理 油品運動粘度可按下式計算： 0()0 u t tt e????? （ 33） 式中 t? 、 0? —— 溫度為 t 、 0t 時油品的運動粘度， 2/ms； u —— 粘溫指數(shù)， 1/oC 。 由 0()0 u t tt e????? 得： 001 ln( )tu tt ????? （ 34） 11 表 3－ 2 所輸油品粘度 粘度（ 6210 /ms?? ） 0? 20? 夏用柴油 車用汽油 航空煤油 結(jié)合表中所給數(shù)據(jù)，由公式（ 34）可算出： 柴油：001 ln( )tu tt ????? 1 5ln( )0 20 ??? ＝ 汽油：001 ln( )tu tt ????? 1 8ln( )0 20 3??? ＝ 煤油：001 ln( )tu tt ????? 1 8ln( )0 20 6??? ＝ 所以由公式（ 33）可算出： 0() 6 0 . 0 3 7 5 3 . 703 . 7 1 2 .6 1 0o u t tC ee?? ?? ? ? ?? ? ?柴 ， ＝ 10 ( / )ms?? 0() 6 0 . 0 3 7 5 1 2 . 8 6 301 2 . 8 1 2 .6 1 0 7 .7 9 1 0 ( / )o u t tC e e m s?? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?柴 ， 0() 6 0 . 0 3 7 5 2 2 . 40 1 2 .6 1 0o u t tC ee?? ?? ? ? ?? ? ?柴 ， ＝ 4 10 ( / )ms?? 0() 6 0 . 0 3 4 7 3 . 7 6 303 . 7 2 .5 6 1 0 2 .2 5 1 0 ( / )o u t tC e e m s?? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?煤 ， 0() 6 0 . 0 3 4 7 1 2 . 8 6 301 2 . 8 2 .5 6 1 0 1 .6 4 1 0 ( / )o u t tC e e m s?? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?煤 ， 0() 6 0 . 0 3 4 7 2 2 . 40 2 .5 6 1 0o u t tC ee?? ?? ? ? ?? ? ?煤 ， ＝ 8 10 ( / )ms?? 0() 6 0 . 0 0 8 8 3 . 7 6 303 . 7 0 .9 3 1 0 0 .9 1 0 ( / )o u t tC e e m s?? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?汽 ， 0() 6 0 . 0 0 8 8 1 2 . 8 6 301 2 . 8 0 .9 3 1 0 0 .8 3 1 0 ( / )o u t tC e e m s?? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ?汽 ， 0() 6 0 . 0 0 8 8 2 2 . 40 0 .9 3 1 0o u t tC ee?? ?? ? ? ?? ? ?汽 ， ＝ 6 10 ( / )ms?? 有關(guān)混油濃度的參數(shù) （分別將汽油、煤油、柴油編號為 A、 B、 C）： () PBK ＝ ％ () PCK ＝ ％ () 3B PAK ＝ ％ ()B PCK ＝ 1％ ()C PAK ＝ 1％ ()C PBK ＝ 1％ 12 設(shè)計計算的基本步驟 初定管徑和壓力 選擇管徑 根據(jù)油品性質(zhì)并查閱相關(guān)資料，本設(shè)計初定油品經(jīng)濟流速為 ，初算時暫時忽略壓力對密度的影響 由體積流量 Q=Av= 24d? v，可得： 4 4 0 .3 5 1 0 .5 4 6 ( )1 .5Qdmv?? ????＝ ＝ 546mm 根據(jù)管徑的初算值，來選擇一系列可能的管徑：（可選 ? 50 ? 52 ? 55 ? 6? 660 的管徑） 初選各管徑下的輸送壓力 參考前蘇聯(lián)干線輸油管道工藝設(shè)計規(guī)范（ BHTN286）中，不同直徑管道的工作壓力及經(jīng)濟輸量范圍。 表 33 不同直徑輸油管的工作壓力和輸量 原油管 成品油管 外 徑， mm 工作壓力 kg/cm2 年輸量， 106t 外徑， mm 工作壓力 kg/cm2 年輸量， 106t 530 54～ 65 6～ 8 219 90～ 100 0． 7～ 0． 9 630 52～ 62 10～ 12 273 75～ 85 1． 3～ 1． 6 720 50～ 60 14～ 18 325 67～ 75 1． 8～ 2． 2 820 48～ 53 22～ 26 377 55～ 65 2． 5～ 3． 2 920 46～ 56 32～ 36 426 55～ 65 3． 5～ 4． 8 1020 46～ 56 42～ 50 530 55～ 65 6． 5～ 8． 5 1220 44～ 55 70～ 78 可初步制定如下的壓力、管徑搭配： ? 508（ MPa、 MPa） ? 529（ MPa、 MPa） ? 559（ MPa、 MPa） ? 610（ MPa、 MPa） ? 660（ MPa、 MPa） 13 選擇泵機組型號及組合方式 選擇工作泵的臺數(shù)以及組合方式的原則 泵站應(yīng)有備用輸油泵。備用泵臺數(shù)按照泵與原動機的可靠性與維修條件而定。選泵時，通常是先從泵制造廠提供的泵型普與特性曲線上，挑選出與確定的額定排量及揚程相符的泵型。