【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 力變大，管道沿途摩阻損失變大，導(dǎo)致了管道壓降劇增，動(dòng)力費(fèi)用高，在工程上難以實(shí)現(xiàn)或運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，且在冬季極易凝管，發(fā)生事故，所以在油品進(jìn)入管道前必須采取降凝降粘措施。目前國(guó)內(nèi)外很多采用加入降凝劑或給油品加熱輸送的辦法。加熱輸送時(shí)，油品溫度升高，粘度降低，減少?gòu)亩_(dá)到輸送目的。本管線設(shè)計(jì)采用加熱的辦法，降低油品的粘度，減少摩阻損失，降低管輸壓力，節(jié)約動(dòng)力消耗，或使關(guān)內(nèi)最低油溫維持在凝點(diǎn)以上，保證安全輸送。但也增加了熱能消耗以及加熱設(shè)備的費(fèi)用。熱油管道不同于等溫輸送的特點(diǎn)是它存在摩阻損失和熱能損失兩種能量損失，在設(shè)計(jì)和管理工作中，要正確處理這兩種能量的供求平衡關(guān)系；這兩種能量損失多少又是互相影響的，其中散熱損失起了確定性作用。摩阻損失的大小決定了油品的粘度，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低，管子的散熱損失往往占能量損失的主導(dǎo)地位。熱油沿管路流動(dòng)時(shí)，溫度不斷降低，粘度不斷增大，水力坡降也不斷變化。計(jì)算熱油管道的摩阻時(shí)，必須考慮管路沿線的溫降情況及油品的粘溫特性。因此設(shè)計(jì)管路時(shí)，必須先進(jìn)行熱力計(jì)算，然后進(jìn)行水力計(jì)算，此外，熱油管的摩阻損失應(yīng)按一個(gè)加熱站間距來(lái)計(jì)算。全線摩阻為各站間摩阻和。 熱力計(jì)算埋地不保溫管線的散熱傳遞過(guò)程是由三部分組成的，即油流至管壁的放熱，瀝青絕緣層的熱傳導(dǎo)和管外壁至周圍土壤的傳熱，由于本設(shè)計(jì)中所輸介質(zhì)的要求不高，而且管徑和輸量較大，油流到管壁的溫降比較小，故管壁到油流的散熱可以忽略不計(jì)。而總傳熱系數(shù)主要取決于管外壁至土壤的放熱系數(shù)，值在紊流狀態(tài)下對(duì)傳熱系數(shù)值的影響可忽略。計(jì)算中周圍介質(zhì)的溫度取最冷月土壤的平均溫度，以加權(quán)平均溫度作為油品的物性計(jì)算溫度。由于設(shè)計(jì)流量較大，據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將進(jìn)站溫度取為T=30℃，出站溫度取為T=60℃。在最小輸量下求得加熱站數(shù)。（1）流態(tài)判斷 （26） （27） ε=式中 Q—體積流量，m3/s；， ν—運(yùn)動(dòng)粘度；d—內(nèi)徑，m； e—管內(nèi)壁絕對(duì)粗糙度，m。 經(jīng)計(jì)算3000﹤Remin﹤Remax﹤Re1，所以各流量下流態(tài)均處于水力光滑區(qū)（2）加熱站數(shù)確定在最小輸量下進(jìn)行熱力計(jì)算來(lái)確定加熱站數(shù)。加熱站間距LR的確定： LR=㏑ （28）式中 : = ， b=， T0—管道埋深處年最低月平均地溫 取1℃ G—原油的質(zhì)量流量 ㎏/s C—油品比熱 KJ/kg℃ KJ/kg℃ i—水力坡降β,m—由流態(tài)確定，因?yàn)樘幱谒饣瑓^(qū)m=,β= Q—體積流量 m3/s加熱站數(shù) NR= 水力計(jì)算最大輸量下求泵站數(shù)，首先反算出站油溫，經(jīng)過(guò)計(jì)算，℃。由粘溫關(guān)系得出粘度等數(shù)據(jù)，為以后計(jì)算打好基礎(chǔ)。為了便于計(jì)算和校核，本設(shè)計(jì)中將局部摩阻歸入一個(gè)加熱站的站內(nèi)摩阻，而忽略了站外管道的局部摩阻損失。(1)確定出站油溫不能忽略摩擦熱的影響，用迭代法計(jì)算最大輸量下的出站油溫TR TR=T0+b+(TZT0b)eal （2 9） i=β （210）式中 β、m—由流態(tài)確定，水力光滑區(qū)：m=，β=；Q—體積流量，m3/s。(2) 管道沿程摩阻 H總=+△Z （211） 式中 ： △Z—起終點(diǎn)高差，m； (3) 判斷有無(wú)翻越點(diǎn)經(jīng)判斷，全程無(wú)翻越點(diǎn)。(4) 泵的選型及泵站數(shù)的確定 因?yàn)榱髁枯^小，沿線地勢(shì)較平坦，且從經(jīng)濟(jì)角度考慮并聯(lián)效率高，便于自動(dòng)控制優(yōu)化運(yùn)行，所以選用并聯(lián)方式泵。選型并根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的已知條件， 202019HSB泵： 串聯(lián)泵 ， 額定流量 Q=2500 m/h ， 額定效率=。202015HSB泵： 串聯(lián)泵 ， 額定流量Q=2500 m/h ， 額定效率=。 計(jì)算管道全線摩阻確定站內(nèi)泵的個(gè)數(shù)：H總=+△Z 式中 △Z—起終點(diǎn)高差，m；確定泵站數(shù) Np= （212） 站址確定以節(jié)省投資和方便管理。若管道初期的輸量較低時(shí)，所需加熱站數(shù)多，泵站數(shù)少。到后期任務(wù)輸量增大時(shí)，所需的加熱站數(shù)減少，泵站數(shù)增多。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到不同時(shí)期的不同輸量的特點(diǎn)，按最低輸量做熱力計(jì)算，布置加熱站，待輸量增大后該為熱泵站。站址的確定除根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求外，還需按照地形、地址、文化、氣象、給水、排水、供電和交通運(yùn)輸?shù)葪l件，并結(jié)合施工、生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)，以及職工生活等方面綜合考慮，并且滿足：（1）進(jìn)站油溫為30℃； （2）根據(jù)進(jìn)站油溫經(jīng)過(guò)反算出的出站油溫應(yīng)低于管道允許的最高出站油溫； （3）進(jìn)站壓力應(yīng)滿足泵的吸入性能；（4）出站壓力不超過(guò)管線承壓能力最終確定站址如下表24：表24 布站情況表站號(hào)123站類型熱泵站熱站末站里程（km）0110220高程(m)2835886．校核計(jì)算說(shuō)明 熱力、水力校核由于對(duì)站址的綜合考慮，使熱站、泵站的站址均有所調(diào)整，因此必須進(jìn)行熱力、水力校核。求得站址改變后的進(jìn)出站溫度，進(jìn)出站壓力壓力，加熱站負(fù)荷等以確保管線的安全運(yùn)行。 進(jìn)出站溫度校核在不同輸量下固定進(jìn)站油溫來(lái)反算出站油溫，校核所得出站油溫應(yīng)低于初餾點(diǎn)。 進(jìn)出站壓力校核不同輸量下，利用反算出的出站油溫，得出水力坡降，進(jìn)而得出進(jìn)出站壓力，進(jìn)站壓力太低會(huì)使吸入不正常，太高則容易引起出口超壓，并要考慮為今后的調(diào)節(jié)留有余地。故首站，中間站一般布置在動(dòng)水壓頭在3080m的地方。各站進(jìn)站壓力只要滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過(guò)最大承壓，出站溫度低于最高出站溫度，就可以合格。 壓力越站校核當(dāng)突然發(fā)生意外事故，如某中間站遇到斷電、事故或檢修時(shí)，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小，從而導(dǎo)致沿程摩阻減小，為了節(jié)約動(dòng)力費(fèi)用，可以進(jìn)行中間站的壓力越站，以充分利用有效的能量。從縱斷面圖上判定壓力越站最困難的站，并對(duì)其的進(jìn)出站壓力進(jìn)行確定以滿足要求，對(duì)于壓力越站而言，其所具有的困難主要是地形起伏的影響及加熱站間距的影響。壓力越站的計(jì)算目的是計(jì)算出壓力越站時(shí)需要的最小輸量，并根據(jù)此輸量計(jì)算越站時(shí)所需壓力，并校核其是否超壓。 熱力越站校核當(dāng)輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時(shí)，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小 動(dòng)、靜水壓力校核（1）動(dòng)水壓力校核動(dòng)水壓力是指油流沿管道流動(dòng)過(guò)程中各點(diǎn)的剩余壓力，即管道縱斷面線與水力坡降線之間的垂直高度，動(dòng)水壓力的變化不僅取決于地形的變化，而且與管道的水力坡降和泵站的運(yùn)行情況有關(guān)，從縱斷面圖上可以看出，動(dòng)水壓力滿足輸送要求。（2）靜水壓力校核靜水壓力是指油流停止流動(dòng)后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱壓力，由縱斷面圖可知?jiǎng)铀畨毫σ矟M足輸送要求。 反輸運(yùn)行參數(shù)的確定當(dāng)油田來(lái)油不足時(shí)，由于流量小，溫降快導(dǎo)致進(jìn)站油溫過(guò)低或者由于停輸?shù)仍?，甚至出現(xiàn)凝管現(xiàn)象，需進(jìn)行反輸。由于反輸是非正常工況，浪費(fèi)能量，故要求反輸量越小越好。為了防止浪費(fèi)，反輸量應(yīng)該越小越好，但相應(yīng)地增加了加熱爐的熱負(fù)荷，在設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際情況的最小輸量為反輸輸量。本設(shè)計(jì)取管線可能的最小輸量為反輸輸量。由具體計(jì)算可知，可以滿足反輸條件。經(jīng)過(guò)一系列的校核，選擇的站址滿足要求。反輸泵可充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，經(jīng)校核滿足熱力、水力及壓力越站要求；末站反輸泵不宜過(guò)大，經(jīng)計(jì)算知可選用并聯(lián)泵,泵參數(shù)的選取見(jiàn)后計(jì)算書。7. 站內(nèi)工藝流程的設(shè)計(jì)輸油站的工藝流程是指油品在站內(nèi)的流動(dòng)過(guò)程，實(shí)際上是由站內(nèi)管道、器件、閥門所組成的，并與其他輸油設(shè)備相連的輸油系統(tǒng)。該系統(tǒng)決定了油品在站內(nèi)可能流動(dòng)的方向、輸油站的性質(zhì)和所能承擔(dān)的任務(wù)。1）制定和規(guī)劃工藝流程要考慮以下的要求：（1）滿足輸送工藝及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求。輸油站的主要操作包括：①來(lái)油與計(jì)量；②正輸；③反輸；④越站輸送，包括全越站、壓力越站、熱力越站；⑤收發(fā)清管器；⑥站內(nèi)循環(huán)或倒罐；⑦停輸再啟動(dòng)。（2）便于事故處理和維修。（3）采用先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備，提高輸油水平。（4）流程盡量簡(jiǎn)單，盡可能少用閥門、管件，力求減少管道及其長(zhǎng)度，充分發(fā)揮設(shè)備性能，節(jié)約投資，減少經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。2）輸油站工藝流程： （1）首站 接受來(lái)油、計(jì)量、站內(nèi)循環(huán)或倒罐，正輸、向來(lái)油處反輸、加熱、收發(fā)清管器等操作。（2）中間站 正輸、反輸，越站，收發(fā)清管器。（3）末站 接受來(lái)油，正輸、反輸，收發(fā)清管器，站內(nèi)循環(huán)，外輸，倒罐等操作。3) 流程簡(jiǎn)介：（1）來(lái)油計(jì)量 來(lái)油—計(jì)量—閥組 （2）站內(nèi)循環(huán)及倒罐 罐—閥組—泵—加熱爐—閥組—罐 （3）正輸（首站） 上站來(lái)油—閥組—給油泵—加熱爐—主輸泵—下站（4）反輸 下站來(lái)油—閥組—給油泵—加熱爐—主輸泵—上站（5）壓力越站 來(lái)油—閥組—加熱爐—下站8．主要設(shè)備的選擇 輸油泵的選擇 （1）輸油主泵選泵原則：①滿足管線輸量要求，使泵在各輸量下均在高效區(qū)工作。②充分利用管線承壓能力，減少泵站數(shù)，降低工程造價(jià)。故所選輸油主泵為：202019HSB泵，202015HSB泵（2）給油泵選泵原則：大排量、低揚(yáng)程、高效率故所選輸油主泵為：SJA68P18(3)反輸泵：管道在以下兩種情況下需要反輸：①輸量不足，需要正反輸交替來(lái)活動(dòng)管道以防止凝管。②出現(xiàn)