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正文內(nèi)容

某原油管道工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)

2024-08-21 17:59 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1 1 1 1ln2 ii i wDK D D D D? ? ??? ? ?? 22ttww22 h 2 h[ ( ) 1 ]DDtwD?? ??? 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 7 式中 Di, Di+1— 鋼管、瀝青防腐層的內(nèi)徑和外徑, m; λ i— 導(dǎo)熱系數(shù) , w/(m? C); Dw— 管道最外圍的直徑, m; α 1— 油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù), w/( m2? C); α 2— 管壁至土壤放熱系數(shù), w/( m2? C); λ t— 土壤導(dǎo)熱系數(shù), w/(m? C); Ht— 管中心埋深, 。 摩阻計(jì)算 當(dāng)管路中的原油流態(tài)在紊流光滑區(qū)時(shí),可按平均溫度下的油流粘度來(lái)計(jì)算站間摩阻。 管道設(shè)計(jì)參數(shù): (1) 熱站、泵站間壓頭損失 20m; (2) 熱泵站內(nèi)壓頭損失 40m; (3) 年輸送天數(shù)為 350 天; (4) 首站進(jìn)站壓力 80m。 最優(yōu)管徑的選擇 在一定輸量下,如果選用較大的管徑,可以降低管道輸送壓力,減少泵站的數(shù)量,從而減少泵站的建設(shè)費(fèi)用,降低輸油的動(dòng)力消耗,但是也增加了管道的建設(shè)費(fèi)用。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)加熱輸油管道的實(shí)際例子和經(jīng)驗(yàn),熱油管道的經(jīng)濟(jì)流速在 ~ 。經(jīng)過(guò)計(jì)算,最終選定為外管徑 400mm,壁厚 。 摩阻損失 高含蠟及易凝易粘油 品在管道輸送的過(guò)程中,假如直接在環(huán)境溫度下進(jìn)行輸送,則油品粘度大,阻力大,管道沿途摩阻損失大,這些都會(huì)導(dǎo)致管道壓降大,動(dòng)力耗費(fèi)高,運(yùn)行成本高,而且在冬季的時(shí)候很容易發(fā)生凝管,產(chǎn)生事故,所以在油品進(jìn)入管道前一定要采取降凝降粘的措施。目前在國(guó)內(nèi)外大部分都是采用加入降凝劑或者給油品加熱的方法,促使油品的溫度升高,粘度降低,從而達(dá)到輸送目的。這次的管線設(shè)計(jì)采用加熱降粘的辦法,降低油品的粘度,減少管道摩阻損失,從而減小管道壓降,節(jié)約動(dòng)力消耗,但是同時(shí)也增加了熱能消耗和加熱設(shè)備的費(fèi)用。熱油管道與等溫輸送不同,在輸送中存在摩阻損失和熱能損失兩種能量損失,而且這兩種損失之間相互影響,摩阻損失的大小對(duì)油品的粘度有決定性,而粘度大小又取決于輸送溫度的高低,管道的散熱損失往往占去了能量損失的大部分。熱油沿管道線路流動(dòng)時(shí),溫度不斷降低,粘度不斷增大,水力坡降也隨之不斷變化。在對(duì)熱油管道的摩阻進(jìn)行計(jì)算時(shí),必須要考慮管道沿線的溫降情況和油品的粘溫特性。因此在設(shè)計(jì)管路時(shí),必須先進(jìn)行熱力計(jì)算,然后再進(jìn)行水力計(jì)算,此外,熱油管的摩阻損失應(yīng)該按照一個(gè)加熱站的間距來(lái)進(jìn)行計(jì)算。全線摩阻為各站摩阻的總和。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 8 確定加熱站及泵站數(shù) 熱力計(jì)算 埋地不保溫管道的散熱傳遞過(guò)程是由三部分組成的,一是油流至管壁的放熱,二是瀝青絕緣層的熱傳導(dǎo)和第三個(gè)管外壁至周圍土壤的傳熱,由于在這次設(shè)計(jì)中所輸送的介質(zhì)的要求不高,并且管徑和輸量較大,油流到管壁的溫降較小,所以管壁到油流的散熱忽略不計(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) 2? , 1? 值在紊流狀態(tài)下對(duì)傳熱系數(shù) k 值的影響可忽略。 計(jì)算中周圍介質(zhì)的溫度 0T 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 Tz =36℃,出站溫度取為T(mén)R =65℃。 (1) 流態(tài)判斷 : dvQ?4Re? 1 ?? 2ed?? 式中 Q— 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 20xx﹤ 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 加熱站間距 L的確定 ln ( )R ZT r T bGcL K D T T b? ??? ?? 式中 mingi Gb kD?? wKDa Gc?? To— 管道埋深處年最低月平均地溫, 取 3℃; G— 原油的質(zhì)量流量 , ㎏ /s; 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 9 C— 油品比熱, kJ/( kg? ℃); i— 水力坡降。 加熱站數(shù): R RlN l? 經(jīng)計(jì)算,需要設(shè) 2個(gè)加熱站。 水力計(jì)算 通過(guò)輸量求泵站數(shù),首先反算出站油溫,經(jīng)過(guò)計(jì)算,確定出站油溫為 65℃。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 ? ?00RzT T b T T b eal? ? ? ? ? 25mmmQvi d???? 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 = jH iL Z h? ? ??總 式中 △ Z— 起終點(diǎn)高差, m; ∑ hj— 局部壓頭損失, 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^大,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,所以選用串聯(lián)方式泵。選型并根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的已知條件 ,選擇 DKS450550型輸油泵 ,H=550m。 計(jì)算管道承壓確定站內(nèi)泵的個(gè)數(shù): 管道承壓 2 slKP D?? ?? 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 10 PH g?? 確定站內(nèi)泵的個(gè)數(shù) : cHn H? 確定泵站數(shù) : +()t slpcmH h hN n H H?? ?總 經(jīng)計(jì)算,需要設(shè) 3 個(gè)泵站。 站址確定 根據(jù)地形的實(shí)際情況,本著熱泵合一的原則,進(jìn)行站址的調(diào)整。確定站址,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,當(dāng)熱站數(shù)和泵站數(shù)合一后,既要考慮滿足最大輸量下壓能的要求,又要考慮最小輸量下的熱能要求,應(yīng)滿足: (1)進(jìn)站油溫為 35℃; (2)根據(jù)進(jìn)站油溫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 : 表 熱泵站站址 里程( km) 0 335 高程( m) 布站情況 首站 1熱泵站 2泵站 3熱泵站 末站 校核計(jì)算 熱力、水力校核 由于對(duì)站址的綜合考慮,使熱站、泵站的站址均有所改變,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、壓力,以確保管線的安全運(yùn)行。 進(jìn)出站溫度校核 在規(guī)定輸量下由進(jìn)站油溫反算出站油溫,所得油溫符合要求(低于初餾點(diǎn)等)即可。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 11 進(jìn)出站壓力校核 在規(guī)定輸量下,利用反算出的出站油溫,得出水力坡降,近而得出進(jìn)出站壓力,出站壓力滿足摩阻等要求。 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)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,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,由縱斷面圖可知靜水壓力也滿足輸送要求。 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(mén)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)。 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。 (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(mén)、管件,力求減少管道及其長(zhǎng)度,充分發(fā)揮設(shè)重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 12 備性能,節(jié)約投資,減少經(jīng)營(yíng)費(fèi)用 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。 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 — 加熱爐 — 給油泵 — 主輸泵 — 下站 (4) 反輸 下站來(lái)油 — 閥組 — 加熱爐 — 給油泵 — 主輸泵 — 上站 (5) 壓力越站 來(lái)油 — 閥組 — 加熱爐 — 下站 主要設(shè)備的選擇 輸油泵的選擇 選泵原則: (1) 為便于維修和管理,盡量選取同系列泵; (2) 盡量滿足防爆、防腐或露天安裝使用地要求; (3) 為保證工作穩(wěn)定,持續(xù)性好,滿足密閉輸送要求 ,選用大排量的離心泵,配用效率高的電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)。 (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: DKS450550 加熱爐的選擇 選爐原則: (1) 應(yīng)滿足加熱站的熱負(fù)荷要求,爐效高; 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 工程概況及基本參數(shù) 13 (2) 為便于檢修,各站宜選用兩臺(tái)以上加熱爐。 加熱站的熱負(fù)荷由下面的公式計(jì)算: ()c R ZQ G T T?? 式中 Q— 加熱站的熱負(fù) 荷, kw; G— 油品流量, m3/h; c— 油品比熱, kJ/kg℃。 提供的加熱爐型號(hào)如下: 800kw,1000kw,1250kw,1600kw,20xxkw,2500kw,3150kw,4000kw,5000kw。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 20鋼管工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 14 3 20鋼管工藝設(shè)計(jì)計(jì)算 經(jīng)濟(jì)管徑 4Qd v??? 式中 d
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