【文章內(nèi)容簡介】 進行防腐蝕控制。管線運行管理采用 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、搶修隊各一個。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)43 輸氣管道的工藝計算說明 天然氣的熱物性計算 天然氣的平均分子量、密度和相對密度(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 相對密度 ed (33)aed?式中 ——相對密度；e ——平均密度；d ——空氣密度。a 天然氣壓縮系數(shù)的計算(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) 對比壓力 和對比溫度rprT (36)Pc? (37)Tr西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(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 ——終點壓力；z——起點壓力；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(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準狀態(tài)下的相對密度，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 管道水力計算輸氣管道的水力摩阻系數(shù)的計算首先需要計算雷諾數(shù)來確定管道流態(tài)根據(jù)流態(tài)選擇不同的計算公式。(1) 雷諾數(shù)可按以下公式計算 (313)??????DMQDAQvRae 442????式中 Re——雷諾數(shù)； ——氣體的流速，m/s；v —— 氣體的運動粘度， ；?sm/2 ——天然氣對空氣的相對密度，無因次；? D——輸氣管道的內(nèi)徑，m； ——天然氣的動力粘度 ， ；?aps?——氣體的密度， ；?3/mkg——空氣的密度， （在標準狀況下 = ） ；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(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)按下式計算： (317)64Re??b 臨界過渡區(qū)摩阻系數(shù)按下式計算： (318)c 紊流區(qū)摩阻系數(shù)按下式計算： ） (319)1..lg(.76ReKd?????西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)84 站場工藝 輸氣管道工程站場種類及名稱 概述輸氣站是輸氣管道工程中各類工藝站場的總稱。按它們在輸氣管道中的位置分別為：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，這些液體被推進站內(nèi)，將影響調(diào)壓閥、壓縮機的正常工作。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)壓計量——下輸?shù)礁鏖T站；接受干線來氣，經(jīng)分離、調(diào)壓、計量輸送給各用戶，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)在輸氣管道起點的站場。一般具有分離、調(diào)壓、計量、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。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，用壓縮機對管輸氣體增壓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)計的站場。一般具有分離調(diào)壓計量和清管器收發(fā)等功能。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)9 輸氣站的主要功能 分離為了保證進入輸氣管道的氣體的氣質(zhì)要求，在一些站場要設(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)計分離器臺數(shù)時，應(yīng)按分離器的最小處理能力來計算設(shè)計安排，以保證當(dāng)一臺分離器檢修時余下的分離器的最大處理能力仍能滿足站場的處理要求。 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)運行時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，因為它需要容納進入排污管的大塊清除物和先后發(fā)入管道的兩個或更多的清官器，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)壓計量 調(diào)壓(1) 輸入和輸出支線與干線的聯(lián)結(jié)點應(yīng)保持穩(wěn)定的輸入和輸出壓力，并規(guī)定其波動范圍以利于對支線和干線輸送過程的控制。輸氣首站內(nèi)調(diào)壓設(shè)計中應(yīng)符合輸氣工藝設(shè)計要求并應(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)定且需要控制進站壓力的管線上、分輸器和配氣管線上以及需要對氣體流量進行控制和調(diào)節(jié)的計量裝置之前的管段上。 計量(1) 輸入與輸出干線的氣體及站內(nèi)自耗氣必須計量。這些氣量是交接業(yè)務(wù)和進行整個輸氣系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)的依據(jù)。(2) 氣體計量裝置應(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) 天然氣體積流量計有壓差式和容積式流量計兩種，其中以壓差式流量計為西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)10主，近年來隨著輸氣管道自動化程度的不斷提高在輸氣站場上已開始利用微機測定天然氣流量。 安全泄放輸氣站的各類站場必須設(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)計壓力。a 單個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 對于連續(xù)多個安全閥的瀉放管，應(yīng)按所有安全閥同時瀉放時產(chǎn)生的背壓不大于其中任何一個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)在進站截斷閥上游和出站截斷閥下游設(shè)置泄壓放空裝置。根據(jù)輸氣管道站場的特點，放空管應(yīng)能迅速放空輸氣干線兩截斷閥之間管段內(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?，必須按壓力等級分別設(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)境保護和安全防火要求。 站址選擇 (1) 基本要求 ① 地勢平緩、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)行的國家標準， 《石油天然氣工程設(shè)計規(guī)范》GB 50183 的有關(guān)規(guī)定。(2) 設(shè)計原則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)行標準《石油天然氣工程設(shè)計規(guī)范》GB 5018 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 50016《石油天然氣工程總圖設(shè)計規(guī)范》SY/T 0048。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)11(3) 站場平面布置原則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、起重和運輸車輛通行的道路和必要的檢修堆放場地。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或合并在一起的建筑物內(nèi)，與壓縮機房保持一定的距離，以減少噪音干擾。 站場工藝設(shè)備選型 簡述天然氣中的固體雜質(zhì)不僅會增加管輸阻力，影響設(shè)備、閥門和儀表的正常運作，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