【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 工藝計(jì)算的主要內(nèi)容有：求解管路壓能的水力計(jì)算，確定管道泵站適用的泵機(jī)組特性、所需泵站數(shù)，布置泵站并校核各站進(jìn)、出站壓力和沿線的壓力分布是否滿足要求，并為管道采用的控制和保護(hù)措施提供設(shè)計(jì)參數(shù)。提出調(diào)整、控制運(yùn)行參數(shù)的措施。技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較是對(duì)各個(gè)方案的總投資和輸油成本進(jìn)行估算，這要利用各種費(fèi)用的綜合指標(biāo)。 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給出的基本數(shù)據(jù)：⑴ 設(shè)計(jì)輸油能力：2,000萬噸/年⑵ 設(shè)計(jì)壓力：⑶ 年操作天數(shù)：350 天⑷ 日照—東明輸油管道干線長(zhǎng)度為462公里⑸ 輸送介質(zhì)：進(jìn)口中東原油。 原油物理性質(zhì)表凝 點(diǎn)密 度 (20℃)0℃粘度20℃粘度25 ℃ kg/m3 水力計(jì)算 確定經(jīng)濟(jì)流速、選擇管徑日照—東明輸油管道的計(jì)算溫度，取管道埋深處全年平均地溫T=15℃；⑴ 油品在輸油溫度15℃下的密度 （21） ——《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》式中： 、 ——溫度為℃及℃時(shí)的油品密度,kg/m；原油在20℃時(shí)的密度ρ20= ㎏/m3。 ——溫度糾正系數(shù),kg/( m3℃ )；= kg/(m3℃ )代入數(shù)據(jù)得：= （1520）=⑵ 油品在15℃時(shí)的粘度 （22）——《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》取溫度為0℃和20℃時(shí)兩組數(shù)據(jù),代入上式,得: u=所以式（22）可以變?yōu)椋骸?s==⑶ 確定管線的工作量工藝計(jì)算中需用體積流量，故應(yīng)按計(jì)算溫度下油品的密度及年輸油時(shí)間進(jìn)行換算?？紤]到輸油管維修和事故等原因，故規(guī)定年操作天數(shù)：T=350 天，則工作量為： （23）= = m3/s⑷ 確定管徑在某一輸量下，采用較大的管徑，可以降低輸油的摩阻損失，減少動(dòng)力費(fèi)用和擬建泵站數(shù)，但基本建設(shè)投資中鋼管及管線工程投資增大；采用較小的管徑，則反之。所以，對(duì)于某一輸量而言，經(jīng)濟(jì)管徑要由經(jīng)濟(jì)流速而定，在我國(guó)，對(duì)于長(zhǎng)輸管道，取經(jīng)濟(jì)流速V=～ m/s。所以 根據(jù)粘度，初選經(jīng)濟(jì)流速為v= m/s。由公式 （24） 經(jīng)過計(jì)算，查API標(biāo)準(zhǔn)鋼管規(guī)格確定標(biāo)準(zhǔn)管徑及壁厚， mm， mm兩種管徑。反算經(jīng)濟(jì)流速：下面就把各方案的結(jié)果以表格的形式表示出來：A mm反算流速 與所確定的經(jīng)濟(jì)流速相當(dāng)= m 與假設(shè)基本相當(dāng) 流態(tài)計(jì)算 （25）式中：，長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)中一般取絕對(duì)粗糙度e=，所以， =； mm =。表 流態(tài)管 徑Re流 態(tài)紊流水力光滑區(qū)紊流水力光滑區(qū)綜上，油品在以上兩種管中所處的流態(tài)為均為水力光滑區(qū)。管徑全線的總沿程摩阻如下：（m=，=） （26） ——《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》式中： Q——流量，/s；——運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s；d——管子內(nèi)徑，mm；L——全線總長(zhǎng)，m；i——水力坡降。全線的壓頭損失可表示為： H=iL+Z （27）——《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》式中： Z——起點(diǎn)終點(diǎn)之間的高差。高差為20。管經(jīng)（mm）高程差(m)總摩阻損失(m)201906 202657 泵站數(shù)的選擇及調(diào)整⑴ 選泵流量 Q= m3/s=2772 m3/s.由《石化裝置用泵選用手冊(cè)》選泵。 型號(hào)Q（m179。/h）H(m)效率(%) KSY28502102500=(m3/s)246903000=(m3/s)224883300=(m3/s)21086用最小二乘法回歸泵的特性曲線方程：設(shè)泵的特性曲線方程為：設(shè)= ，= ；； 根據(jù)后面的計(jì)算：a=。 b=－=－=泵站的方程為==⑵ 泵站數(shù)的計(jì)算為了將規(guī)定輸量的油品從起點(diǎn)輸送到終點(diǎn)，長(zhǎng)距離輸油管道消耗的壓力長(zhǎng)達(dá)幾十兆帕。為了經(jīng)濟(jì)、安全的完成輸送任務(wù)，需要在沿線設(shè)置若干個(gè)泵站來提供壓力能。各站進(jìn)站壓力=30～80 m之間，取=50 m，站內(nèi)摩阻=15 m，則泵站數(shù)為： （28）——《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》式中：H——任務(wù)輸量下管道所需的總壓頭，m液柱；——任務(wù)輸量下泵站的揚(yáng)程，m液柱；——泵站站內(nèi)損失，m液柱。 = = 主要工藝設(shè)備選擇依據(jù)的計(jì)算管道的線路基本確定后，輸油管道方案的優(yōu)劣主要取決于工藝設(shè)計(jì)方案的選擇。工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較有兩方面內(nèi)容：一是要對(duì)所選設(shè)備、工藝方案的安全性、可靠性和先進(jìn)性進(jìn)行技術(shù)評(píng)價(jià)；二是應(yīng)用工程經(jīng)濟(jì)學(xué)的方法，對(duì)各種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析比較，評(píng)價(jià)工程投資的經(jīng)濟(jì)可行性，并預(yù)測(cè)投資的經(jīng)濟(jì)效益，最終選擇方案。本設(shè)計(jì)出選兩個(gè)方案進(jìn)行比較和 的管線，從以上計(jì)算可得出的管線總損失相對(duì)較小，進(jìn)而我們?cè)俨捎媚戤?dāng)量費(fèi)用來衡量其經(jīng)濟(jì)性能. （29）式中：——年當(dāng)量費(fèi)用 J——管道工程基本建設(shè)投資 T——抵償期管線建成投產(chǎn)后分期收回全部投資16年限Y——管道年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用⑴ 管線總投資 J1=462004560= 萬元 J1=462004560= 萬元⑵ 泵機(jī)組投資 J2=萬元/臺(tái)臺(tái)/站站 J2=143=12 萬元 J2=144=16 萬元⑶ 泵站投資 J3=（萬元/中間站站數(shù)）+首站投資+末站投資 J3=1503+380+440=970 萬元 J3=1503+380+440=970 萬元⑷運(yùn)行費(fèi)用 K=電價(jià)格單泵功率運(yùn)行時(shí)間運(yùn)行泵數(shù) K=58084003= 萬元 K=58084003= 萬元年當(dāng)量費(fèi)用 J=J1+J1+J3 J=+12+970= 萬元 萬元 J=+16+970= 萬元 萬元根據(jù)計(jì)算管線總投資，泵機(jī)組投資，泵站投資，運(yùn)行費(fèi)用，年當(dāng)量費(fèi)用，可比較出的管線經(jīng)濟(jì)性能良好。故應(yīng)該采用此管道來設(shè)計(jì)。⑴ 系統(tǒng)工作點(diǎn)的確定泵站管道工作點(diǎn)是指在壓力供需平衡的情況下，管道流量與泵站進(jìn)、出站壓力等參數(shù)之間的關(guān)系。實(shí)際工作量： 103A = 3a= B = 3b = （210） ——《輸油管道設(shè)計(jì)與管理》式中：Q——全線工作流量，；n——全線泵站數(shù)；——首站進(jìn)站壓頭，取=50m；L——全線管路總長(zhǎng)，m；——起終點(diǎn)高程差，取=20m；——每個(gè)熱泵站能量損失，取=15 m；——單位流量的水力坡降。 代入已知數(shù)據(jù)，可得：Q =＞ m3/s 則滿足任務(wù)輸量。因?yàn)? 泵站采取三泵串聯(lián)所以 泵站提供的揚(yáng)程：沿程總的水力坡降： ==沿程總損失： 全線提供的總揚(yáng)程： 以上結(jié)果可以看出，系統(tǒng)工作點(diǎn)基本接近任務(wù)輸量。同時(shí)全線總能量消耗為： 所選泵滿足設(shè)計(jì)要求。在規(guī)定的輸量下，液流不僅可以從高峰自流到終點(diǎn)，而且還有剩余能量。如不采取其他措施加以利用或消耗這部分剩余能量，則在高峰以后的管段內(nèi)將發(fā)生不滿流，即通過局部流速變大來消耗剩余的能量。不滿流管段的壓力為輸送溫度下油品的蒸汽壓。線路上的這種高峰就稱為翻越點(diǎn)。見日照東明的縱斷面圖和水力坡降圖可知不存在翻越點(diǎn)。⑵ 泵站站址的選擇與計(jì)算確定泵站數(shù)后，就要選擇泵站站址。站址的確定一方面要滿足水力條件的要求，即在規(guī)定流量下泵站所提供的能量要與站間管路所消耗的能量相適應(yīng)。另一方面又必須考慮工程實(shí)踐上的許多要求，諸如工程地質(zhì)條件是否適于建站、交通、供水、通訊、排污等方面。站址的選擇必須貫徹黨的一系列方針政策，如少占耕地，化廢為利等。泵站距離(km)高程(m)1020215230315640末站15460⑶ 進(jìn)出站壓力校核：系統(tǒng)工作點(diǎn)：Q= m3/s任務(wù)輸量下泵站提供的揚(yáng)程：工況水力坡降： i=由于=50m 泵站摩阻=15m所以：首站： m式中： ——首站出口壓力 ——泵站揚(yáng)程 ——站內(nèi)摩阻通過單位換算可得： 二站： m式中：——第二站進(jìn)站壓力 ——第一條管道長(zhǎng)度 ——第一條管道高差三站： m m 末站:： m由計(jì)算結(jié)果可知，前面各站的進(jìn)站、出站壓力均滿足設(shè)計(jì)要求。⑷ 末站油罐容量的確定計(jì)算油罐容量： （211）——《油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理》 式中： ——油品的設(shè)計(jì)容量，； ——油品密度，； G ——油品的年周轉(zhuǎn)額，t。 ——油罐利用系數(shù)，取=； K——油品的周轉(zhuǎn)系數(shù),取K=10。 取七個(gè)容積1000m3的油罐。 強(qiáng)度計(jì)算⑴ 管道強(qiáng)度校核泵的出口最大壓力為：地下管道是根據(jù)環(huán)向應(yīng)力來決定管道厚度，再用軸向應(yīng)力來校核，根據(jù)地下管道所受軸向力，應(yīng)分不同情況計(jì)算決定。，在進(jìn)入土壤一定距離后就因土壤摩擦力的積聚而不能產(chǎn)生軸向位移，可視為完全被嵌固，在內(nèi)壓作用下軸向因不能自由收縮而產(chǎn)生波桑應(yīng)力，當(dāng)溫度變化時(shí)，由于管道不能伸縮還將產(chǎn)生溫度應(yīng)力。管道總的軸向應(yīng)力為： （212） ——《管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)》 式中:：P——管道內(nèi)的流體壓力，取所有壓力的最大值，； D——管道直徑，711mm； ——管道壁厚，； ——泊松系數(shù)，對(duì)于鋼材=； ——管道操作溫度與安裝溫度之差； E——彈性模量，105Mpa； ——管道的線性膨脹系數(shù)，；取管道操作溫度=15℃, 安裝溫度=0℃因?yàn)?15℃0℃，所以溫度應(yīng)力為壓變應(yīng)力，取“”號(hào)，即管道許用應(yīng)力的計(jì)算： （213）——《管道及儲(chǔ)罐強(qiáng)度設(shè)計(jì)》式中:——強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)，； ——焊縫系數(shù)，； ——鋼管的最低屈服強(qiáng)度，取450MPa。代入數(shù)據(jù)，得： = 450 = 324MPa 由于，