【文章內(nèi)容簡介】 出口壓力為設計壓力，核算調(diào)整站間距后各站壓比，～，調(diào)整后的布站方案初步可行。 最佳輸氣方案的確定以方案的建設投資費用和以后維護管理費用的大小確定最佳輸氣方案。 管道及各站場投資管道投資主要是管道鋼材費用。本設計中管道鋼材類型為X80鋼，通過計算管道鋼材耗量，然后乘以管道鋼材價格（X80鋼：9000元/噸）就可以得到管道投資費用。站場投資費用主要是站內(nèi)設備投資費用。本設計中站場投資主要是計算壓縮機組的投資費用。通過壓縮機組選型，然后查壓縮機組價格，就可以確定站場投資費用。 燃料氣費用本設計中壓氣站使用的離心壓縮機全部由燃氣輪機驅(qū)動。對于燃料氣費用的計算，首先應根據(jù)輸氣能力和壓比等參數(shù)進行燃氣輪機的選型，在確定壓縮機組型號后計算出各壓氣站的燃料氣年耗量。本設計中，分別計算不同方案首站、中間壓氣站和最后一個壓氣站的燃料氣耗量，然后再乘以天然氣價格（），得到燃料氣費用。 其他費用（1）各站場人員編制首站：30人；中間壓氣站：25人；末站（城市配氣站）：30人；分輸站：10人。本設計中，分別計算不同方案各站場人員編制，然后再乘以人員工資，得到人工費用。（2）施工費用施工費用主要是管道敷設費用。（3）內(nèi)涂層費用如果管道設置內(nèi)涂層，那內(nèi)涂層費用就是不可或缺的一部分。內(nèi)涂層費用主要是計算內(nèi)涂層面積，然后再乘以所用內(nèi)涂層價格，就可得到內(nèi)涂層費用。（4）經(jīng)營費用輸氣管道建設工程年經(jīng)營費用是輸氣管道工程建成投產(chǎn)后維持其正常生產(chǎn)所必須花費的費用。年經(jīng)營費用主要包括：年燃料氣費用、管道年維護和管理費用、站場年操作維護費用和人工費用。 方案經(jīng)濟比較分析輸氣管道設計方案經(jīng)濟分析方法有很多種，包括方案比較法、數(shù)學分析法、動態(tài)規(guī)劃法、灰色關(guān)聯(lián)法以及最小金屬耗量法等。方案比較法是工程設計以至決策系統(tǒng)中選擇優(yōu)秀方案的設計方法，也是最基本和最常用的方法。雖然方案比較法是傳統(tǒng)的方法。但其靈活性和適應性極強,故應用非常廣泛。本設計采用方案比較法對各種輸氣方案進行經(jīng)濟比較分析，確定最佳輸氣方案。輸氣管道年當量費用：從技術(shù)經(jīng)濟觀點來看,任何建設輸氣管道的工程方案,常采用年當量費用來表示:式中，S為年當量費用（萬元/年）；E為額定的投資回收系數(shù)或投資效率系數(shù)（a1）；J為工程基建投資（萬元）；C為年經(jīng)營費用（萬元/年）。額定的投資回收系數(shù)：由國家根據(jù)行業(yè)特點制定,其意義為國家認為投資該行業(yè)應該有的收益，一般由行業(yè)平均利潤決定。式中，i為基本投資收益率，i＜1；t為投資回收期（年）。工程基建投資： 工程基建投資=管道鋼材費用+站場投資費用+施工費用+內(nèi)涂層費用年經(jīng)營費用： 年經(jīng)營費用=年燃料氣費用+管道年維護和管理費用+站場年操作維護費用+人 工費用通過年當量費用的比較，就可以確定最佳輸氣方案。第3章 西氣東輸聯(lián)絡線管道設計計算說明書第3章 西氣東輸聯(lián)絡線管道設計計算說明書 線路選擇 線路優(yōu)選利用Google Earth完成線路的優(yōu)選，確定路由和高程（1）路由按照線路起終點要求及線路選擇原則進行線路路由設計。設計路由見圖31。圖31 西氣東輸聯(lián)絡線設計路由（2）管道沿線高程根據(jù)軟件的海拔高度數(shù)據(jù)作管道沿線地形起伏趨勢圖。管線沿線地形起伏見圖32。圖32 管道沿線地形起伏 管道線路概況，西起新疆塔里木輪南油氣田，沿途經(jīng)過甘肅、寧夏、陜西、四川、貴州、廣西、廣東等省區(qū)，東至廣東省廣州末站。在貴陽（3900km）和南寧（）分別設置分輸站。管道沿線經(jīng)過的地理地形比較復雜。從東向西，主要經(jīng)過塔里木盆地，黃土高原、秦嶺山脈，四川盆地，貴州高原，廣西、廣東丘陵和平原地區(qū)等地理地形區(qū)。管道沿線地形起伏較大且較為復雜，沿線許多地方百公里長度的管道沿線起伏超過了200m。根據(jù)線路的選擇原則，本設計中選擇的線路盡量避開了高山、大型河流和人口稠密地區(qū)?！遁敋夤艿拦こ淘O計規(guī)范》規(guī)定：當輸氣管道沿線地形平坦，任意兩點的相對高差小于200m，輸氣壓力不高時，按水平管公式計算誤差很小可忽略不計，此時可采用水平管基本公式計算。當輸氣管道沿線地形起伏，任意兩點的相對高差大于200m時對輸量有影響，應按地形起伏地區(qū)輸氣管流量基本公式進行計算。本設計中由于不滿足輸氣管沿線任意兩點的相對高差小于200m條件，所以在本設計中采用起伏地區(qū)輸氣管流量基本公式進行水力計算，確定站間距。 管道工程方案工藝計算選擇 設計方案確定取設計壓力：8Mpa，10MPa，12Mpa；取管徑（外徑）：D=1016mm，D=1219mm；取壓比：?=，?=，?=；管道材料為X80鋼，共組合成18種方案，從中選取9種方案進行工藝計算。九種設計方案見表31。表31 九種設計方案方案設計壓力/Mpa設計壓比管徑/mm管道材料1121219X802121016X803121016X804121016X80581016X80方案設計壓力/Mpa設計壓比管徑/mm管道材料6121219X807121219X808101219X809101016X80 方案示例計算工藝計算以方案1為例：工藝計算示例方案設計參數(shù)見表32。表32 工藝計算示例方案方案設計壓力/Mpa設計壓比管徑/mm管材1121219X80（1）輸氣管線的熱力計算1）天然氣出站溫度TQ天然氣經(jīng)壓縮后必須用空冷器進行冷卻，因此，壓氣站出口天然氣溫度tH應為經(jīng)空冷器冷卻后的溫度。根據(jù)“標準”規(guī)定：天然氣最優(yōu)年平均冷卻溫度應比室外年計算平均氣溫高1015℃。本設計中設定TQ為20℃2）周圍介質(zhì)溫度t0周圍介質(zhì)溫度T0為輸氣管軸線埋深處的土壤溫度，輸氣工藝方案設計時取年平均地溫值?！妫驹O計設定T0=20℃。3）輸氣管平均溫度Tpj根據(jù)天然氣的出站溫度TQ﹑輸氣管沿線年平均地溫T0，由式（28）計算輸氣管計算段中的平均溫度Tpj：根據(jù)天然氣的出站溫度TQ﹑輸氣管沿線年平均地溫T0，由式（28）計算輸氣管計算段中的平均溫度Tpj： （31）忽略焦耳湯姆遜效應的影響，則有： （32） 根據(jù)上述計算公式得出全線輸氣管平均溫度： Tpj = 20℃4）輸氣管總傳熱系數(shù)Kcp 對于地下輸氣管，其總傳熱系數(shù)Kcp與許多因素有關(guān)：土壤導熱系數(shù)、管徑、管道埋深、輸氣管通過地區(qū)的風速等。如無輸氣管沿線的土壤性質(zhì)和濕度資料，可（m178?！妫? 本設計中，取Kcp=（m178。℃）。（2）天然氣基本物性參數(shù)計算天然氣組成原始數(shù)據(jù)見表33。 表33 天然氣組成原始數(shù)據(jù)組分甲烷乙烷二氧化碳氮氣組成%%%%摩爾質(zhì)量/（g/mol）根據(jù)表33的數(shù)據(jù)，計算天然氣相關(guān)物性參數(shù)：1)末段氣體物性計算最后一個壓氣站出口壓力P1=12Mpa，城市配氣站進口壓力P2=2Mpa，根據(jù)平均壓力計算公式： （33）末段平均壓力： （34）利用計算機軟件計算天然氣物性參數(shù)： 氣體組分配置過程見圖33圖33 氣體組分配置管道末段氣體物性計算見圖33圖33 末段氣體物性計算末段氣體物性計算結(jié)果見表32。表34 末段氣體主要物性參數(shù)物性數(shù)值天然氣密度179。空氣密度a179。相對密度*壓縮因子Z摩爾分子量2)中間輸氣管段氣體物性計算管段進口壓力（設計壓縮機出口壓力）PQ=12Mpa，管段出口壓力（設計壓縮機出口壓力）PZ=，根據(jù)平均壓力計算公式： （35）利用計算機軟件計算天然氣物性參數(shù)：中間輸氣管段氣體物性計算見圖34.圖34 輸氣管段氣體物性計算中間輸氣管段氣體物性計算結(jié)果見表33。表35 中間輸氣管段氣體主要物性參數(shù)物性數(shù)值天然氣密度179?？諝饷芏萢179。相對密度*壓縮因子Z摩爾分子量（3） 輸氣管線的水力計算1）輸氣管線通過性能力計算 （36）式中：q ── 工程標準狀況下輸氣管的評估性通過能力，106 Nm3/d。Q ── 年輸氣量，108Nm3/a；KH——評估性通過能力利用系數(shù)，KH=K1K2K3K1——考慮高峰用氣期間對用戶供氣的保證程度系數(shù)，此系數(shù)反映了提高輸氣管通 過能力的必要性，以保證在天然氣需求量偏高期間對用戶的供氣，通常取 K1=；K2——極值溫度系數(shù)。由于室外大氣的極端高溫（超過多年來的月平均值）會影響 輸氣機組的可用功率和空冷器對天然氣的冷卻深度，從而降低輸氣管的通過 能力，為補償這種能力的下降，故引入這一系數(shù)，可取K2=；K3——管道的評估性可靠系數(shù)，取K3=；本設計中，取KH==。（4）輸氣管道示例方案工藝計算過程1）計算輸氣管評估性通過能力：首站——貴陽分輸站： Mm3/d（179。/s）（37）貴陽——南寧分輸站： Mm3/d（179。/s）（38）南寧——廣州市末站： Mm3/d（179。/s）（39）2）計算鋼管的壁厚δ： 按照我國《輸氣管道工程設計規(guī)范》，輸氣管道直管段管壁厚度按下式計算： （310） 式中： ——鋼管設計壁厚，mm； P——設計壓力，Mpa； D——鋼管外徑，m； ——鋼管的最低屈服強度，Mpa； F——強度設計系數(shù)，輸氣管道的強度設計系數(shù)應根據(jù)地區(qū)分類選??； ——焊縫系數(shù)，取焊縫系數(shù)=； t——溫度折減系數(shù)，當溫度低于120℃時，取t=。本設計中，全線地區(qū)等級設定為二級地區(qū)，對應設計系數(shù)為F=；X80鋼的最 小屈服強度為552Mpa；取焊縫系數(shù)=；取溫度折減系數(shù)t=。根據(jù)上述公式計算鋼管壁厚：（向上圓整） （311）3）確定輸氣管道內(nèi)徑： （312）4）根據(jù)設計壓力PQ=12MPa（即壓縮機出口口壓力）和壓比?=，計算壓縮機入口壓力PZ： （313）5）計算水力摩阻系數(shù)： 由于干線輸氣管幾乎都是在阻力平方區(qū)工作，本設計中水力摩阻系數(shù)的計算采用潘漢德爾式。實踐證明，潘漢德爾B式可用于雷諾數(shù)較大的阻力平方區(qū)，B式也是目前美國應用最廣的公式。 潘漢德爾B式 （314） 根據(jù)潘漢德爾B公式： （315） （316）