【正文】 閥門 ≥6″的均帶有閥門支 架，支架直接坐落在閥墩上；對(duì)沒有支架的閥門，在附近的水平管線上設(shè)管支架支撐；對(duì)于有較長(zhǎng)懸空段的地上管線，應(yīng)設(shè)置管墩，防止其由于自身重力下沉拉損地上設(shè)備，閥門支架、管支架、管墩上需設(shè)置聚氨酯絕緣墊板。當(dāng)埋地管道與設(shè)備基礎(chǔ)、支墩水平距離較近時(shí)，開挖管溝與制作設(shè)備基礎(chǔ)、支墩、工藝安裝，應(yīng)合理安排相互間的施工順序，以確?；A(chǔ)和支墩的穩(wěn)定。 引進(jìn)的設(shè)備 1)清管器接收筒用快開盲板 PN10 MPa DN1100 1 臺(tái) 2)清管器發(fā)球筒用快開盲板 PN10 MPa DN1100 1 臺(tái) 3)氣液聯(lián)動(dòng)球閥 Class600 40＂ 2 套 西吉清管站工藝設(shè)計(jì) 25 4)電動(dòng)球閥 Class600 40＂ 2 套 Class600 36＂ 2 套 5)手動(dòng)旋塞閥 Class600 14 2 個(gè) Class600 8 1 個(gè) 6) 先導(dǎo)式安全閥 Class150 46 1 個(gè) 7)電動(dòng)強(qiáng)制密封球閥 Class600 6 2 個(gè) 西 南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 3 計(jì)算 說明 書 本次設(shè)計(jì) 主要任務(wù) 是對(duì)站內(nèi)設(shè)備、閥類及管線進(jìn)行計(jì)算和選型。設(shè)計(jì)中所選設(shè)備及管線材質(zhì)（特殊件除外）均采用 X80 鋼，屈服強(qiáng)度 555MPa 。 天然氣分子質(zhì)量 M 已 經(jīng)天然氣中組分 i 的摩爾組成 yi （或者體積組成），以及各組分的分子質(zhì)量則由下式可求得天然氣分子質(zhì)量 M： ?? iiMyM () 表 天然氣氣質(zhì)指標(biāo) 單位： kg/mol T=293 K ?氣M +++++++++ = kg/mol 天然氣的壓縮系數(shù) Z 對(duì)于干燥天然氣 ， 由以下公式可得 Z： 100 mPZ ?? () 式中 ： mP —輸氣管內(nèi)氣體平均壓力， MPa （絕） 。 在操作壓力 P 為 ，操作溫度 T 為 20℃ 時(shí) ， 天然氣壓縮系數(shù) Z=。 天然氣的相對(duì)密度 由下式可計(jì)算出天然氣的相對(duì)密度 ， 其中 M 空為空氣的分子質(zhì)量，一般取 kg/mol 組分 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷 異丁烷 正戊烷 異戊烷 己烷 氮?dú)? CO2 體積 % 分子量 西吉清管站工藝設(shè)計(jì) 27 空天 ???? () 天然氣操作條件下的密度 取空氣密度為 ρ 空 = 3/mkg ，標(biāo)準(zhǔn)狀況下天然氣的密度： ?????? ?? （ ） 所以在操作壓力 P=，操作溫度 293K 條件下，根據(jù)氣體狀態(tài)方程RTZP ?? 得： ZTP TPG ?? ??? 0 00 ?? （ ） = ?? ?? = 3/mkg 式中： G? — 操作條件下的密度， 3/mkg ； 0T — 標(biāo)況下溫度，取 T0=293K； P0— 標(biāo)況下壓力，取 P0=； P — 操作壓力， MPa； T — 操作溫度， K； Z — 操作條件下的壓縮系數(shù)。 天然氣在操作條件下的粘度 依據(jù)《天然氣集輸工程》圖 14（第 19 頁(yè)）查得天然氣在大氣壓力下和 20℃ 條件下的粘度 181。0為 ? s。 天然氣的相對(duì)密度 Δ =，相對(duì)密度在 ~ 范圍內(nèi)，可用經(jīng)驗(yàn)公式結(jié)算天然氣臨界值： ??? 39。cP 39。cP = ??? 1769339。cT 39。cT = 在天然氣混合物中 視對(duì)比壓力 . 5139。39。 ??? cr PPP （ ） 視對(duì)比溫度 西 南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 39。39。 ??? cr TTT （ ） 由 39。rP ， 39。rT 查《天然氣集輸工程》 20 頁(yè)表 15 得0?? = ???? ???? = mPa? s。 該種組分天然氣在 時(shí)的工作粘度 mPa? s。 分離器的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于本站采用旋風(fēng)式分離器，故根據(jù)《天然氣管道輸送》第 204 頁(yè)式 (78))得到旋風(fēng)式分離器操作狀態(tài)下流量計(jì)算公式： 00086400PTZ TP? () 式中 ： Q ——操作條件下氣體流量， m3/s； Q0——標(biāo)準(zhǔn)狀況（ P0 =, T0 =）下氣體流量， m3/s； P0——標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的絕對(duì)壓力， MPa； T ——操作條件下氣體的絕對(duì)溫度， K； Z ——?dú)怏w壓縮系數(shù)； T0——標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的絕對(duì)溫度， K； P ——操作條件下氣體的絕對(duì)壓力， MPa。 根據(jù)《天然氣集輸工程》第 103 頁(yè)式 (434)壓力損失方程： 22DgvPC g??? () 式中 ： ΔP——旋風(fēng)子內(nèi)的壓力降， MPa； ρg ——在分離器內(nèi)壓力溫度條件下的氣體密度， kg/m3； g ——當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?m/s2； v ——旋風(fēng)子內(nèi)氣體流速， m/s； C D——水力阻力系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，一般取 180； 根據(jù)《天然氣集輸工程》第 103 頁(yè)式 (435)產(chǎn)能公式： 24Q D v?? () 式中 ： Q ——操作條件下的氣體流量， m3/s； 西吉清管站工藝設(shè)計(jì) 29 D ——旋風(fēng)子圓筒部分直徑， m； v ——旋風(fēng)子內(nèi)氣體流速， m/s； 根據(jù)《天然氣集輸工程》第 103 頁(yè)式 (436)旋風(fēng)子直徑計(jì)算公式如下： 20 .5 3 6 DgQCDP???? ????? () 式中 ： D ——旋風(fēng)子圓筒部分直徑， m； Q ——操作條件下的氣體流量， m3/s； ρg——在分離器內(nèi)壓力溫度條件下的氣體密度， kg/m3； C D——水力阻力系數(shù)。 ΔP——旋風(fēng)子內(nèi)的壓力降， MPa； 在正常情況下， ΔP/ρg 一般取為 55～ 75。低于 55 凈化程度不夠，高于 75 時(shí)凈化度穩(wěn)定，但壓力降過大。 根據(jù)《天然氣集輸工程》第 104 頁(yè)式（ 437）旋風(fēng)子進(jìn)出口管直徑計(jì)算公式： 1 u??? ???? () 式中 ： D1——旋風(fēng)子進(jìn)出口部分直徑， m； Q ——操作條件下的氣體流量， m3/s； u——?dú)怏w進(jìn)出口時(shí)流速， m/s； 工藝設(shè)計(jì)要求多管干式除塵器處理量 750104m3/d，工作壓力為 ，溫度℃ ，天然氣相對(duì)密度為 經(jīng)過計(jì)算可得出 Q= m3/s，取 ΔP/ρg=70， C D=180，則 D= 氣體進(jìn)口流速取 20 m/s，出口流速取 12 m/s，則分離器進(jìn)出口直徑如下： D 進(jìn) =， D 出 = 結(jié)論：經(jīng)過以上計(jì)算可知，本清管站可設(shè)置三臺(tái)圓筒直徑為 ，進(jìn)口直徑 ，出口直徑 。 管道選型及管徑計(jì)算 管道選型 據(jù)管線鋼管成型方式的技術(shù)特點(diǎn)，目前常用于長(zhǎng)距離高壓輸氣管道工程用大口徑鋼管通常有螺旋縫埋弧焊鋼管和直縫埋弧焊鋼管兩種： 西 南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 1）螺旋縫埋弧焊鋼管具有受力條件好，止裂能力強(qiáng)，剛度大，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但因其焊縫較長(zhǎng)，出現(xiàn)缺陷的概率要高于直縫管；在制作過程中，焊縫呈一條空間螺旋線，焊縫質(zhì)量不如直縫管容易控制；我國(guó)的螺旋管焊后鋼管不擴(kuò)徑，焊縫不做熱處理，從而在管材內(nèi)部存在殘余應(yīng)力。但經(jīng)過多年的技術(shù)改造，生產(chǎn)質(zhì)量的可靠性以及生產(chǎn)能力完全可滿足國(guó)內(nèi)管道建設(shè)的需要，我國(guó)目前能夠生產(chǎn) Φ168—Φ14壁厚 4 mm～ 之間的系列螺旋縫埋弧焊鋼管，目前我國(guó)已建的大口徑長(zhǎng)輸管道中，大多采用螺旋縫鋼管。 2）直縫埋弧焊管的焊縫長(zhǎng)度較短，出現(xiàn)工藝質(zhì)量問題的概率小，而且鋼管成型過程和焊接過程分開進(jìn)行，從而使焊縫質(zhì)量可靠性強(qiáng)，焊后鋼管通常要進(jìn)行擴(kuò)徑和熱處理兩道工序，這就基本消除了管材內(nèi)部的的殘余應(yīng)力，提高了鋼管的強(qiáng)度和韌性指標(biāo)，此外管子有嚴(yán)格穩(wěn)定的尺寸，切割后易組裝，彎制成彎管時(shí)，焊縫放在彎曲中性面上，焊縫受力小，便于加工彎頭、彎管。直縫鋼管在國(guó)外管道建設(shè)上被廣泛采用，目前國(guó)內(nèi)管廠均具備直縫埋弧焊鋼管生 產(chǎn)能力，并已在國(guó)內(nèi)管道建設(shè)工程中批量應(yīng)用。 管徑計(jì)算 由《天然氣長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)》第 290 頁(yè)式（ 4—3—10）可得： 10011 PuTT Z qPuqd v??? () 式中： d1——管子內(nèi)徑， m； u1——管內(nèi)氣體流速，取 12 m/s； q——操作條件下的氣體流量， m3/d， qv——標(biāo)準(zhǔn)狀況下（ P0=， T0=293K）的氣體流量， m3/d； P——操作條件下氣體的絕對(duì)壓力， MPa； P0——標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的絕對(duì)壓力， MPa； T——操作條件下氣體的絕對(duì)溫度， K； T0——標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的絕對(duì)溫度， K； Z——?dú)怏w壓縮系數(shù)。 表 管道內(nèi)徑 西吉清管站工藝設(shè)計(jì) 31 管道位置 操作壓力MPa 壓縮系數(shù) 操作溫度 (K) 標(biāo)況下流量104m3/d 操作狀態(tài)流量 (m3/s) 氣體流速 m/s 計(jì)算管內(nèi)徑 (mm) 選用 管內(nèi)徑 (mm) 進(jìn)站總管（正常） 750 12 305 進(jìn)站總管（最大） 800 12 319 除塵器（正常） （ 3 臺(tái)使用） 250 12 179 分離器（正常） （ 2 使用 1 備用） 375 12 227 分離器（最大） （ 3 臺(tái)使用） 12 184 分離器（最大） （ 2 使用 1 備用） 400 12 225 出站管道（正常） 291 750 12 358 出站管道（最大） 291 800 12 370 管道壁厚計(jì)算 根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB502512021 的規(guī)定，鋼管壁厚與設(shè)計(jì)壓力、鋼管 的 外徑、鋼管的強(qiáng)度等級(jí)、強(qiáng)度 的 設(shè)計(jì)系數(shù) 以及 溫度 的 折減系數(shù)有關(guān)，鋼管壁厚可以 按下式計(jì)算： t2 FPDs?? ?? () 式中： Φ – 焊縫系數(shù)，取 ； δ– 鋼管 的 計(jì)算壁厚， mm； P – 設(shè)計(jì)壓力， MPa； σs– 鋼管 最小 的 屈服強(qiáng)度， MPa； D – 鋼管外徑， mm； F – 強(qiáng)度 的 設(shè)計(jì)系數(shù)，站場(chǎng)管道設(shè)計(jì)系數(shù)均取 ； t – 溫度折減 的 系數(shù)，當(dāng)溫度小于 120℃ 時(shí) ，溫度 的 折減系數(shù)取 。 其中： 西 南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 ?2??dD () 可推得： PFtPds 22 ?? ??? () 式中 : δ ——鋼管計(jì)算壁厚， cm； P ——設(shè)計(jì)壓力， MPa； D ——鋼管外徑， cm； σs ——鋼管的最小屈服強(qiáng)度， MPa； F ——強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)，依據(jù) GB502512021 第 條取 ； φ ——焊縫系數(shù)； t ——溫度折減系數(shù)，依據(jù) GB502512021 規(guī)定取 。 根據(jù)推導(dǎo)公式 ()， 計(jì)算可得下表 ： 表 管道壁厚的選擇 設(shè)計(jì)壓力 （ MPa） 屈服強(qiáng)度 （ MPa） 管內(nèi)徑 （ mm） 設(shè)計(jì) 系數(shù) 計(jì)算壁厚 （ mm） 選用壁厚 （ mm） 10 555 6 10 555 6 10 555 6 10 555 6 10 555 6 10 555 6 10 555 7 10 555 7 速度校核 smV /4~3min ? ； smV /24~18m ax ? 4 DQV?