【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)行防腐蝕控制。管線運(yùn)行管理采用 SCADA 控制系統(tǒng)，管線通訊系統(tǒng)主信道為光纜，并與輸氣管線同溝敷設(shè)，管線輔助系統(tǒng)和公用設(shè)施盡力依托現(xiàn)有設(shè)施，管線設(shè)置維修隊(duì)、搶修隊(duì)各一個(gè)。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)43 輸氣管道的工藝計(jì)算說明 天然氣的熱物性計(jì)算 天然氣的平均分子量、密度和相對(duì)密度(1) 平均分子量 M (31)iMY??式中 ——平均分子量，kg/(kmol)； ——第 i 組分的分子量，kg/(kmol)；i ——第 i 組分的摩爾組成 。 Y(2) 平均密度及相對(duì)密度a 平均密度 d (32)?iyd式中 ——平均密度； ——第 i 組分的密度；i —— 第 i 組分的摩爾質(zhì)量。yb 相對(duì)密度 ed (33)aed?式中 ——相對(duì)密度；e ——平均密度；d ——空氣密度。a 天然氣壓縮系數(shù)的計(jì)算(1) 視臨界壓力 和視臨界溫度cp CT (34) ???iyPc (35)i式中 、 ——分別為第 i 組分的臨界壓力和臨界溫度；iPciT ——第 i 組分的摩爾質(zhì)量。iy(2) 對(duì)比壓力 和對(duì)比溫度rprT (36)Pc? (37)Tr西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)5式中 P—— 平均壓力； T——平均溫度。(3) 平均壓力 P根據(jù)式： (38)2BQAPZQ??式中 ——終點(diǎn)壓力；z——起點(diǎn)壓力；Q代入已知數(shù)據(jù)可以得到： ?根據(jù)式： (39)????????ZQPP23得到： = 610a?(4) 壓縮系數(shù) Z利用高帕爾的相關(guān)方程式的通式： (310)??DcTrBAr??P由于 Pr 和 Tr 的數(shù)值不同，系數(shù) A、B、C、D 取值也不相同,根據(jù)式（310）得出Z（見表 31） 。表 31 壓縮因子相關(guān)方程式范圍Pr范圍Tr相關(guān)方程式~ ~~~~Pr(－)－ +Pr(－)－ +Pr(－)++Pr(－)++~ ~~~~Pr( + ) + Pr( ) + + Pr( ) + + Pr( ) + + 天然氣的粘度 根據(jù)粘度的計(jì)算公式： [ (311)expC??(/10)]y?式中 ???.(.)2378C——天然氣的粘度， ；?mPas?西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)6——天然氣的溫度，K。T已知天然氣所處的壓力、溫度條件下的密度和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的相對(duì)密度，可求出所處條件下天然氣的粘度。 定壓摩爾比熱 根據(jù)《油氣集輸》中的定壓摩爾比熱的計(jì)算公式： (312)?? ???????????? ??TPMTCp式中 ——天然氣的定壓摩爾比熱， ；/()KJmol? T——天然氣的溫度，K； P——壓力， Pa； M——天然氣的平均分子量, 。/()kgl 管道水力計(jì)算輸氣管道的水力摩阻系數(shù)的計(jì)算首先需要計(jì)算雷諾數(shù)來確定管道流態(tài)根據(jù)流態(tài)選擇不同的計(jì)算公式。(1) 雷諾數(shù)可按以下公式計(jì)算 (313)??????DMQDAQvRae 442????式中 Re——雷諾數(shù)； ——?dú)怏w的流速，m/s；v —— 氣體的運(yùn)動(dòng)粘度， ；?sm/2 ——天然氣對(duì)空氣的相對(duì)密度，無因次；? D——輸氣管道的內(nèi)徑，m； ——天然氣的動(dòng)力粘度 ， ；?aps?——?dú)怏w的密度， ；?3/mkg——空氣的密度， （在標(biāo)準(zhǔn)狀況下 = ） ；a a?3/mkgQ——輸氣管道體積流量， ；s/3M——輸氣管道質(zhì)量流量，kg/s。如流量 Q 的單位取 ，管內(nèi)徑 D 取 m，動(dòng)力粘度 取 Pa/s，將 =?a?代入式(313)得3/mkg西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)7 (314)?DQ??根據(jù)雷諾數(shù)可以判斷天然氣的流態(tài)：a Re2022 層流； b Re3000 紊流；工作區(qū)可用下列兩個(gè)臨界雷諾數(shù)公式來判斷： (315)???????Dk式中 k——管內(nèi)壁的當(dāng)量粗糙度；（絕對(duì)粗糙度的平均值） ，mm 。 (316)???????dkc 流型判斷： ⅰ Re 流態(tài)為水力光滑區(qū)；1R ⅱ 流態(tài)為混合摩擦區(qū)；2e? ⅲ 流態(tài)為阻力平方區(qū)。?(2) 水力摩阻系數(shù) ?a 層流區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算： (317)64Re??b 臨界過渡區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算： (318)c 紊流區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算： ） (319)1..lg(.76ReKd?????西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)84 站場(chǎng)工藝 輸氣管道工程站場(chǎng)種類及名稱 概述輸氣站是輸氣管道工程中各類工藝站場(chǎng)的總稱。按它們?cè)谳敋夤艿乐械奈恢梅謩e為：輸氣首站、輸氣末站和中間站（中間站又分為壓氣站、氣體接收站、氣體分輸站、清管分離站等）三大類型。按功能又可以分為：調(diào)壓計(jì)量站、清管分離站、配氣站和壓氣站等。a 首站流程說明正常輸送來氣：增壓站來氣——除液器——旋風(fēng)分離器——計(jì)量——去中間站發(fā)送清管器：首站發(fā)球筒——清管器通過指示器——下游管線氣源為增壓站來氣，站內(nèi)氣體凈化以旋風(fēng)分離器除塵為主，但有時(shí)上游氣體處理裝置的非正常情況，管道內(nèi)可能存在少量液體，在清管時(shí)，這些液體被推進(jìn)站內(nèi)，將影響調(diào)壓閥、壓縮機(jī)的正常工作。b 末站流程說明正常輸氣：上游來氣——旋風(fēng)分離器——穩(wěn)壓計(jì)量——下輸?shù)礁鏖T站；接受清管器：上游來氣清管器——通過指示器——旋風(fēng)分離器——穩(wěn)壓計(jì)量——下輸?shù)礁鏖T站；接受干線來氣，經(jīng)分離、調(diào)壓、計(jì)量輸送給各用戶，干線末端設(shè)清管器接受裝置。氣體分離采取除液、除塵相結(jié)合，使天然氣達(dá)到管輸要求。 輸氣站種類及功能 (1) 輸氣首站是設(shè)在輸氣管道起點(diǎn)的站場(chǎng)。一般具有分離、調(diào)壓、計(jì)量、清管發(fā)送等功能。(2) 中間站及功能它是設(shè)在輸氣管道首站和末站之間的站場(chǎng)。一般分為壓氣站、氣體接受站、氣體分離站、清管分離站等幾種類型。ⅰ 壓氣站：它是設(shè)在輸氣管道沿線的站，用壓縮機(jī)對(duì)管輸氣體增壓ⅱ 氣體接收站：它是在輸氣管道沿線，為接受輸氣支線來氣而設(shè)計(jì)的站場(chǎng)。一般具有分離調(diào)壓計(jì)量和清管器收發(fā)等功能。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)9 輸氣站的主要功能 分離為了保證進(jìn)入輸氣管道的氣體的氣質(zhì)要求，在一些站場(chǎng)要設(shè)置分離 裝置，分離其中攜帶的干粉塵，其除塵設(shè)備多采用旋風(fēng)分離器、多管除塵器、過濾除塵器等。大流量站場(chǎng)的氣體除塵器可以經(jīng)過匯管采取并聯(lián)安裝 來滿足處理要求。在設(shè)計(jì)分離器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)按分離器的最小處理能力來計(jì)算設(shè)計(jì)安排，以保證當(dāng)一臺(tái)分離器檢修時(shí)余下的分離器的最大處理能力仍能滿足站場(chǎng)的處理要求。 清管輸氣管線在施工過程中積存下來的污物和管道投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)所積存下來的腐蝕產(chǎn)物，都是影響氣質(zhì)、降低輸氣能力、堵塞儀表、影響計(jì)量精度和加劇管線內(nèi)部腐蝕的主要因素。為此，應(yīng)與管線投產(chǎn)前和運(yùn)行過程中加以清除。 清管氣體收發(fā)裝置清管氣體收發(fā)裝置包括收發(fā)筒、工藝管線、全通徑閥門、裝卸工具以及通過指示器等輔助設(shè)備。(1) 發(fā)球筒：發(fā)球筒的筒直徑一般比主管大 1～2 倍，以便清管器的放入和取出。其發(fā)送筒的長度應(yīng)能滿足最長清管器或監(jiān)測(cè)器的需求，一般不應(yīng)小于筒徑的 3～4 倍；其接受筒長度應(yīng)更長些，因?yàn)樗枰菁{進(jìn)入排污管的大塊清除物和先后發(fā)入管道的兩個(gè)或更多的清官器，其長度一般不小于管徑的 4～6 倍。(2) 快速開關(guān)盲板：快速開關(guān)盲板上應(yīng)有防自松安全裝置。(3) 污物排放清管作業(yè)清除的污物應(yīng)集中處理，不得隨意排放。 調(diào)壓計(jì)量 調(diào)壓(1) 輸入和輸出支線與干線的聯(lián)結(jié)點(diǎn)應(yīng)保持穩(wěn)定的輸入和輸出壓力，并規(guī)定其波動(dòng)范圍以利于對(duì)支線和干線輸送過程的控制。輸氣首站內(nèi)調(diào)壓設(shè)計(jì)中應(yīng)符合輸氣工藝設(shè)計(jì)要求并應(yīng)滿足開、停工和檢修的需要。(2) 調(diào)壓裝置應(yīng)設(shè)置在氣源來氣壓力不穩(wěn)定且需要控制進(jìn)站壓力的管線上、分輸器和配氣管線上以及需要對(duì)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。 計(jì)量(1) 輸入與輸出干線的氣體及站內(nèi)自耗氣必須計(jì)量。這些氣量是交接業(yè)務(wù)和進(jìn)行整個(gè)輸氣系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)的依據(jù)。(2) 氣體計(jì)量裝置應(yīng)設(shè)置在輸氣干線上、分輸氣干線上和配氣管線上以及站內(nèi)的自耗氣管線上。(3) 天然氣體積流量計(jì)有壓差式和容積式流量計(jì)兩種，其中以壓差式流量計(jì)為西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)10主，近年來隨著輸氣管道自動(dòng)化程度的不斷提高在輸氣站場(chǎng)上已開始利用微機(jī)測(cè)定天然氣流量。 安全泄放輸氣站的各類站場(chǎng)必須設(shè)置安全設(shè)施。安全閥定壓及泄壓防空管直徑應(yīng)按以下要求計(jì)算：(1) 安全閥定壓，安全閥定壓應(yīng)等于或小于受壓設(shè)備和容器的設(shè)計(jì)壓力。a 單個(gè)安全閥的泄壓管直徑應(yīng)按背壓不大于該閥瀉放壓力的 10％來確定，但不應(yīng)小于安全閥的出口管徑。b 對(duì)于連續(xù)多個(gè)安全閥的瀉放管，應(yīng)按所有安全閥同時(shí)瀉放時(shí)產(chǎn)生的背壓不大于其中任何一個(gè)安全閥的瀉放壓力的 10％來確定，且瀉放管截面積不應(yīng)小于各支線截面積之和。(2) 安全瀉放設(shè)施的設(shè)置要求a 輸氣站應(yīng)在進(jìn)站截?cái)嚅y上游和出站截?cái)嚅y下游設(shè)置泄壓放空裝置。根據(jù)輸氣管道站場(chǎng)的特點(diǎn)，放空管應(yīng)能迅速放空輸氣干線兩截?cái)嚅y之間管段內(nèi)的氣體，放空管的直徑通常取干線直徑的 1/3～1/2，而且放空閥應(yīng)與放空管等徑。b 站內(nèi)的受壓設(shè)備和容器應(yīng)按現(xiàn)行的安全規(guī)程的規(guī)定設(shè)置安全閥。安全閥瀉放的氣體可引入同級(jí)壓力放空管線。c 站內(nèi)高低壓放空氣體不得以同一管線輸?shù)椒趴樟⒐埽仨毎磯毫Φ燃?jí)分別設(shè)置放空管，防空氣體應(yīng)經(jīng)放空管排入大氣，并應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)和安全防火要求。 站址選擇 (1) 基本要求 ① 地勢(shì)平緩、開闊；② 供電、給水、排水、生活及交通方便占地面積、所選站址應(yīng)使站內(nèi)各建筑物之間能留有符合防火安全規(guī)定的間距，應(yīng)該考慮站場(chǎng)的發(fā)展余地。③ 應(yīng)避開山洪、滑坡等不良工程地質(zhì)地段及其他不宜設(shè)站的地方。④ 站址與附近工業(yè)、企業(yè)、倉庫、火車站及其他公用設(shè)施的安全距離必須符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)， 《石油天然氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50183 的有關(guān)規(guī)定。(2) 設(shè)計(jì)原則① 輸氣站的設(shè)置應(yīng)符合線路走向和輸氣工藝設(shè)計(jì)的要求，各類輸氣站宜聯(lián)合建設(shè)。② 輸氣站內(nèi)平面布置、防火安全、場(chǎng)內(nèi)道路交通及與外界公路的連接應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 5018 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016《石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)范》SY/T 0048。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)11(3) 站場(chǎng)平面布置原則① 輸氣站各建（構(gòu)）筑物及設(shè)備的平面布置應(yīng)根據(jù)工藝流程中天然氣的流向來確定，應(yīng)盡量縮短管線長度，避免倒流，減少交叉，管線應(yīng)采用地上或埋土敷設(shè)，不應(yīng)采用管溝敷設(shè)。② 根據(jù)流程和設(shè)備功能，分區(qū)塊布置，把功能相同的設(shè)備布置在一起成為一個(gè)裝置區(qū)，裝置區(qū)之間的連接管道敷設(shè)應(yīng)有利于車行道的布置。③ 輸氣站與周圍建筑物和站內(nèi)各建筑物之間的距離必須滿足有關(guān)安全防火要求，有保證消防、起重和運(yùn)輸車輛通行的道路和必要的檢修堆放場(chǎng)地。④ 生活區(qū)、辦公區(qū)應(yīng)布置在全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，要求有利于生產(chǎn)、方便生活、力求節(jié)約。⑤ 壓氣站的儀表控制室、維修間和行政辦公室建筑通常布置在單獨(dú)或合并在一起的建筑物內(nèi)，與壓縮機(jī)房保持一定的距離，以減少噪音干擾。 站場(chǎng)工藝設(shè)備選型 簡述天然氣中的固體雜質(zhì)不僅會(huì)增加管輸阻力，影響設(shè)備、閥門和儀表的正常運(yùn)作，使其磨損加速、使用壽命縮短，而且污染環(huán)境，有害于人體。因此，在供給用戶前，應(yīng)出去除去懸浮在天然氣中的固體雜質(zhì)。為此，在天然氣輸氣站中應(yīng)設(shè)置除塵設(shè)備。輸氣站場(chǎng)中的除塵設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)簡單、可靠，分離效率高，不用經(jīng)常更換或清洗部件，氣流通過壓降小等。目前，輸氣站中經(jīng)常采用的除塵設(shè)備有：旋風(fēng)分離器、導(dǎo)葉式旋風(fēng)分離器、過濾分離器等。本工程采用旋風(fēng)分離器。 分離