【正文】 進(jìn)站溫度為 34℃，根據(jù)所得的 a 和 b 重復(fù)以上步驟，得到準(zhǔn)確的出站溫度，校核其是否低于最高出站溫度 60℃。 經(jīng)過以上校核，又因是平均布站，故各站進(jìn)出站壓力一樣。 (2)動(dòng)水壓力校核 動(dòng)水壓力是指油流沿管道流動(dòng)過程中各點(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)，經(jīng)計(jì)算各站進(jìn)站壓力均滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過最大承壓，校核合格。 表 15 最大輸量下各站進(jìn)出站壓力 —— 首站 2 3 4 5 6 7 8 末站 進(jìn)P m 50 出P m —— 表 16 最小輸量下各站進(jìn)出站壓力 —— 首站 2 3 4 5 6 7 8 末站 進(jìn)P m 50 —— —— —— —— 出P m —— —— —— —— —— (3)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。 (4)壓力越站校核 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?shù)?1章 工藝說明書 13 量計(jì)算越站時(shí)所需壓力，并校核其是否超壓。 (5)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，可以進(jìn)行的熱力越站。 反輸計(jì)算 在下列情況下需要進(jìn)行反輸計(jì)算： （ 1） 輸量低于最小設(shè)計(jì)輸量時(shí)，需正反輸以滿足輸送要求； （ 2） 管線投產(chǎn)時(shí)，需設(shè)正反輸以預(yù)熱管線； （ 3） 管線停輸時(shí)，需反輸防止凝管。 反輸量的確定 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。 0m in0m a xm in TT TTclDlKGzRnR???? (120) 由式 (120)知： k g / 133 10554 0 6 4 3 3 ???? ?????mG 70% maxG = minG =所以： Gmin = Qmin = s/3 = 3m /h 反輸泵的選取 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；末站反輸泵不宜過大，經(jīng)計(jì)算知可選用并聯(lián)泵 ,泵參數(shù)的選取見后計(jì)算書。 反輸?shù)倪M(jìn)出站壓力校核 如下表 17： 第 1章 工藝說明書 14 表 17 反輸量時(shí)各站進(jìn)出站壓力 —— 末站 8 7 6 5 4 3 2 首站 進(jìn)P m 50 —— —— —— —— 40 出P m —— —— 653 —— 636 —— —— 經(jīng)計(jì)算各站進(jìn)站壓力均滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過最大承壓，校核合格。 主要設(shè)備的選擇 輸油泵的選擇 首站而言，輸油管道用泵根據(jù)用途可分為給油泵和輸油主泵，而中間站一般不設(shè)給油泵，一般情況下，給油泵選用大流量，低揚(yáng)程，泵吸入口揚(yáng)程要求低的平行泵，其揚(yáng)程一般為幾十米，并采用并聯(lián)運(yùn)作，用以 輸油主泵的正常吸入，由于本次設(shè)計(jì)的輸量較大，給油泵除要提供輸油主泵所需的吸入壓力外，還需要提供克服站內(nèi)摩阻所需要的壓頭，因而應(yīng)綜合考慮后選泵?？晒┻x擇的輸油泵類型有離心泵和往復(fù)泵；原動(dòng)機(jī)主要有電動(dòng)機(jī)，其次是柴油機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)。 選泵原則： 1）滿足工藝要求，排量、壓力、功率及所能輸?shù)囊后w要與輸油任務(wù)相適應(yīng)。一般情況下，每座泵站可選用 3~4 臺(tái)泵，其中一臺(tái)備用 ； 2）便于維修和管理，盡量選取同系列泵； 3）滿足防爆、防腐或露天安裝使用地要求； 4）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) ； 5）效率高、價(jià)格低，能充分利用現(xiàn)有資源。 ① 給油泵 選泵原則：大排量、低揚(yáng)程、高效率；另設(shè)泵房，也可作倒罐，站內(nèi)循環(huán)，輔助增壓之用。 故所選輸油主泵為： SJA6 8P 18 第 1章 工藝說明書 15 ② 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： 200D65 10 H= 額定流量 280m3 /h， %?? 選泵方案見后計(jì)算書。 ③ 反輸泵：管道在以下兩種情況下需要反輸： 1）輸量不足，需要正反輸交替來活動(dòng)管道以防止凝管 ； 2）出現(xiàn)事故工況時(shí)進(jìn)行反輸，如末站著火。 主要考慮資源利用問題所以選用輸油主泵充當(dāng)。 經(jīng)計(jì)算滿足要求。 加熱爐的選擇 為管輸介質(zhì)提供熱量提高油溫的設(shè)備有兩種：加熱爐和換熱器，按照其加熱方式可以分為直接加熱和間接加 熱式，而間接加熱式使用于自動(dòng)化程度較高的熱站，在本設(shè)計(jì)中考慮實(shí)際情況后，選擇直接加熱方式，即選用圓筒形加熱爐。 選爐原則： 1）應(yīng)滿足加熱站的熱負(fù)荷要求，爐效高； 2）為便于檢修，各站宜選用兩臺(tái)以上加熱爐 ； 3）每個(gè)加熱站不得小于 2 臺(tái)加熱爐，加熱爐型號(hào)差異不宜過多。 加熱站的熱負(fù)荷由下面的公式計(jì)算： Q=Gc(TRTZ) （ 121） 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?℃ )。 第 1章 工藝說明書 16 提供的加熱爐型號(hào)如下： 800kW， 1000kW， 1250kW， 1600kW， 2021kW， 2500kW， 3150kW，4000kW， 5000kW。 首末站罐容的選擇 首、末站的油罐分別用來調(diào)節(jié)來油、收油（轉(zhuǎn)運(yùn)）單位與管道的輸量不平衡，罐容較大。由實(shí)際輸量的要求，首、末站各設(shè) 20210m3 的油罐 3 座。 容積由下式確定： V=??350GK (120) 式中 V— 輸油首站、輸入站、分輸站、末站原油儲(chǔ)罐總?cè)萘浚?m3 ） ； G— 輸油首站、輸入站、分輸站、末站原油年總運(yùn)轉(zhuǎn)量（ m3 ） ； k— 原油儲(chǔ)備 天數(shù) ，（ d） ,首站 3d，末站 4d； ? — 儲(chǔ)油溫度下的原油密度（ t/m3 ） ； ?— 油罐裝量系數(shù)，宜取 。 又根據(jù)規(guī)范要求，輸油站原油儲(chǔ)罐應(yīng)采用金屬罐，并且如果單罐容積大于或等于 5000 立方米，宜于選用浮頂罐，反之用拱頂罐。 所以，首末站均選用 3 個(gè) 20210 立方米的浮頂罐。 閥門選取 根據(jù)規(guī)范及各種 閥門的用途，站內(nèi)選用的閥門類型如下： （ 1） 油罐上的閥門用手動(dòng)閘閥 ； （ 2） 泵入口用手動(dòng)閘閥 ； （ 3） 串聯(lián)泵出口用閘閥 ； （ 4） 出站處設(shè)調(diào)節(jié)閥閥組 ； （ 5） 為防止泵出口管線超壓，泵出口管線上設(shè)高壓泄壓閥 ； （ 6） 熱泵站設(shè)低壓泄壓閥 ； （ 7） 清管器收發(fā)球筒與站間管線連接用球閥 。 第 1章 工藝說明書 17 閥門 選用規(guī)格： （ 1） 閥門的公稱直徑應(yīng)與管線的公稱直徑相同 ； （ 2） 閥門的公稱壓力應(yīng)大于閥門安裝處的壓力。 管材選?。? 輸油管道所采用的鋼管材質(zhì)應(yīng)根據(jù)使用壓力、溫度、原油物性等因素確定，經(jīng)技術(shù)比較后確定，應(yīng)具有良好的韌性和可焊性。本設(shè)計(jì)采用 L245 鋼。 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（包括泵機(jī)組、加熱爐和油灌）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)劃工藝流程的原則： （ 1）滿足輸送工藝及各生產(chǎn)環(huán)節(jié)； （ 2）便于事故處理和維修； （ 3）采用先進(jìn)工藝及設(shè)備，提高輸油水平； （ 4）在滿足上述條件下，流程盡量簡單，充分發(fā)揮設(shè)備性能，節(jié)約投資，減少經(jīng)營費(fèi)用。 輸油站工藝流程： （ 1）首站 接受來油、計(jì)量、站內(nèi)循環(huán)或倒罐， 正輸、向來油處反輸、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 接受來油，正輸、反輸，收發(fā)清管器，站內(nèi)循環(huán)，外輸，倒罐等操作。 工藝流程簡介： 第 1章 工藝說明書 18 （ 1）來油計(jì)量 來油 — 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） 上站來油 — 閥組 — 給油泵 — 加熱爐 — 主輸泵 — 下站 （ 4）反輸 下站來油 — 閥組 — 給油泵 — 加熱爐 — 主輸泵 — 上站 （ 5） 壓力越站 來油 — 閥組 — 加熱爐 — 下站 （ 6）熱力越站 來油 — 閥組 — 泵 — 閥組 — 下站 （ 7）全越站 來油 — 閥組 — 下站 （ 8）收發(fā)清管球 收球 來油 — 收球筒 — 閥組 — 爐 — 閥組 — 下站 發(fā)球 來油 — 閥組 — 爐 — 泵 — 閥組 — 發(fā)球筒 — 下站 各工藝流程的具體設(shè)計(jì)見各工藝流程圖。 第 2章 工藝計(jì)算書 19 第 2 章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書 基礎(chǔ)計(jì)算 溫度計(jì)算 根據(jù)凝點(diǎn)和輸送要求，及管線的實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)等因素，設(shè)定進(jìn)出站油溫分別如下： TZ=33℃ TR=65℃ 由式（ 11） 33326531 ????pjT =45℃ 密度計(jì)算 根據(jù) 20℃時(shí)的油品密度式換算成溫度下的密度 由式（ 12） 6 6 1 2 2 0 1 3 1 ????? kg/(m3 ℃ ) pj? = )20(20 ?? pjT?? ? 20? （ 20? ） (Tpj 20) ? 885（ 885）（ ） = 流量換算 體積流量 ?GQ? （ 21） 由式（ 21） 36002435010500 7m a x ????G = ㎏ /s minG =70% maxG = ㎏ /s Qmax=G/? =Qmin=G/? = 經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算 （ 1）初算經(jīng)濟(jì) 管徑 含蠟原油經(jīng)濟(jì)流速在 ~在 Qmax 下： 第 2章 工藝計(jì)算書 20 v=， d= ??= v=， d= ??= 在 Qmin 下： v=， d= ??= v=， d= ??= 綜上所述， 根據(jù) API 標(biāo)準(zhǔn)鋼管規(guī)格 初步選定管子，其規(guī)格為：內(nèi)徑?d mm；壁厚 ?? ；外徑 ?D mm。 （ 2） 反算經(jīng)濟(jì)流速 由式（ 3— 1）可得24dQv ?? smdQv / 22m a x1 ????? ?? smdQv / 22m i n2 ????? ?? 1v , 2v 都在 ，故確定經(jīng)濟(jì)管徑為 ?? mm 管材 選取 計(jì)算最大承壓： 由 δ =??KPD2 （ 22） 式中： K計(jì)算系數(shù) ， K＝ ； φ 焊縫系數(shù) ， φ ＝ 。 得 P= DK???2 = ???? = 粘溫方程 第 2章 工藝計(jì)算書 21 表 21 粘溫關(guān)系式計(jì)算表 溫度 （℃） 32 35 40 45 50 55 60 65 粘度 （ cp） 60 30 21 2X 1024 1225 1600 2025 2500 3025 3600 4225 lgu 運(yùn)用最小二乘法 得： 由上表知 ： ? ?382Xi ? ? ? ? )( X iY i 根據(jù)公式 lgu=A+BT 0 1 4 1 1 3 1 9 2 2 483 8 24 2 0 7 384 0 6 9 8)()(222??????????? ??? ? ?XinXiX i Y inYiXiB ??????? ??nAXiBYi所 以 lgu= (23) 流態(tài) 判斷 由粘溫公式 (23)知： Tpj =℃時(shí)， 則油品的動(dòng)力粘度 u= 又因油品的運(yùn)動(dòng)粘度???? ?pjv sm /10 26?? 根據(jù)相對(duì)粗糙度 de2?? 式中 e — 絕對(duì)粗糙度， mm。 根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 推薦值： e= ???? ? 第 2章 工藝計(jì)算書 22 78 ??? ? ? 36m i nm i n ????? ??? ?pjdQ ?? 36m a xm a x ????? ??? ?pjdQ ?? ? 3000＜ Remin ＜ Remax ＜ Re ?在 最大最小輸量下管道內(nèi)油品的流態(tài)均處于 水力光滑區(qū)。 ? ?? ?m 總傳熱系數(shù) K (1)管外壁至大氣放熱系數(shù) 2? 確定： α 2 =]1)2(]2l n [ 2 ??? DwhtDwhtDwt? （ 17） 紊流時(shí)管內(nèi)放熱系數(shù)α 1 對(duì) K 影響很小，可忽略；土壤導(dǎo)熱系數(shù)： t? = w/（ m?℃ ） ；管中心埋深： ht =；瀝青防腐層一般 6mm~9mm,由于此管材的導(dǎo)熱系數(shù)小，加以管壁較厚，熱阻相當(dāng)大 ,所以取 mm7?? ， 其導(dǎo)熱系數(shù)為 ?L? W/(m2 ℃ )。 由于大管徑，高輸量下的油流到管壁的溫降較小，故可以忽略及鋼壁導(dǎo)熱的影響，而只考慮瀝 青防腐層及管外壁至土壤的放熱的影響。 ?與土壤接觸的管外徑 ：4 2 0 0 6 ?????? Lw DD ? m； ? ???wtDh ? 2? 可按下式確定：???????wtwtDhD 4ln22?? 式 中 t? — 土壤的導(dǎo)熱系數(shù)，由于本設(shè)計(jì)中土壤為含水 15%的亞粘土 ； ?t? W/(m2 ℃ )。 第 2章 工藝計(jì)算書 23 則wtwtDhD 4ln22?? ? 5 0 5 4 2 0 2 0 ????? W/（ m2 ℃） （ 2） 總傳熱系數(shù) K 確定 由于大直徑，高輸量下的油流溫降較小，故在本設(shè)計(jì)中采用不保溫輸送。對(duì)于無保溫層的大直徑管道，忽略其內(nèi)外徑差值，則其總傳熱系數(shù) K 為： ?????? ??? ?21111???? iiK （ 24） 式 中： 1? — 油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)， W/(m2 ℃ )； i? — 第 i 層的厚度， m； i? — 第 i 層的導(dǎo)熱系數(shù)， W/(m2 ℃ )； 2? — 管外壁至土壤的放熱系數(shù)， W/(m2 ℃ )。 因?yàn)楦鞣N流量下的流態(tài)均 處于水力光滑區(qū)，油流對(duì)管壁的傳熱可以忽略 則 a 1=0； 鋼管壁導(dǎo)熱熱阻很小，也可忽略。 式（ 2— 2）可化簡為211??? ??LLK (25) ? 2 4 3 5 0 5 10 0 1 ???KW/（ m2 ℃） 最小輸量下的工況計(jì)算 熱力計(jì)算 （ 1） 考慮油流摩擦而引起的溫升 b 當(dāng)油流在管道中流動(dòng)時(shí)，與管壁不可避免的存在摩擦，而卻隨著粘度的增大，其摩擦也就越嚴(yán)重。由于摩擦生熱從而會(huì)使油溫有所上升，即會(huì)引起溫升 b 。 溫升wDKGigb ?? （ 114） 第 2章 工藝計(jì)算書 24 其中水力坡降mmmdQi???52 ?? （ 113） ?水力光滑區(qū) ? ?? ?m 根據(jù)式（ 113） (114)得 )( ????? ?i 53m i n 42 ????? ???? CG Dka w? ?b in ??? ??? ??wDKigG ℃ （ 2） 翻越點(diǎn)判斷 根據(jù)管道縱斷面圖知：（ 367km,50m）可能存在翻越點(diǎn) mZZiLHmZZiLHQZffQZ 3 1 9 2 11850103 6 70 0 5 1 4 2 6 51818104 4 00 0 5 1 4 33111 ?????????????????? ? HHf ?1 ?最小輸量下不存在翻越點(diǎn)。 （ 3） 加熱站數(shù)確定 由蘇霍夫溫降公式 bTT bTTaL ZRR ?? ??? 00ln1 （ 112） 則得站間距 16 ??? ???? ?RLkm 加熱站數(shù) ??? RLLN 化整取 8?N ，即初定八個(gè)加熱站。 水力計(jì)算 （ 1） 8?N 時(shí)按平均布站反算出站溫度 55844 021 ??? RR LL km 設(shè) 33?ZT ℃ ?b ℃ 第 2章 工藝計(jì)算書 25 ? ? ? ? RaL0Z0R ebTTbTT ?????? ? ? ? ? 7 7 35 1055102 1 ??????? ??? ?eT R ℃ 則 ?????pjT℃ 1 4 1 1 3 1 1 3 ????? ?? pj? cp ? ? 0 8 7 8 5 )0 .0 0 1 3 1 51 .8 2 5(8 8 5 ??????pj? kg/m3 smQ pj / 3?? 63 ?? ????pj? m2 /s 00 518 )(13 ?????? ?i ???a ??? ??? ?b ℃ 1ln1 500 ??? ??????? ??? ?bTT bTTaL ZRR km ??? RR LLN 取整 8?RN 558440 ??RL km ? ? ? ? 8 8 35 1055102 ???????? ??? ?eT R ℃ 取 ?RT ℃ 同理 ??????pjT℃ 3/0 8 7 0 mkgpj ?? hmsmQ /??? (2)泵站數(shù)確定 由以上判斷在最小輸量下可選擇 200D65? 10 泵，兩臺(tái)并聯(lián)，一臺(tái)備用。 其特性方程是： QH ?? %?? 第 2章 工藝計(jì)算書 26 ? mh )2 ( ???? 全線摩阻： 0 5 1 4 3 ?????????? QZ ZZiLH m 最小輸量下的泵站數(shù) ????mhhHN 取整 N=4 故 在最小輸量下應(yīng)設(shè)四個(gè)泵站。 最大輸量下的工況計(jì)算 熱力計(jì)算 （ 1） 確定 i， a， b 值： 由公式（ 113）、（ 114）同理得： )( a x ????? ?i 63m a x 42 ????? ???? CG Dka w? 96 a x ??? ???? ?? wDK igGb ℃ （ 2） 翻越點(diǎn)判斷： 根據(jù)管道縱斷面圖知：（ 367km,50m）可能存在翻越點(diǎn) mZZiLHmZZiLHQZffQZ 2 3 5 5 91850103 6 70 0 9 6 1 2 2 81818104 4 00 0 9 6 1 33111 ?????????????????? ? HHf ?1 ?在最大輸量下也不存在翻越點(diǎn)。 （ 3） 加熱站數(shù)確定 由蘇霍夫溫降公式 bTT bTTaL ZRR ?? ??? 00ln1 則得站間距 15 ??? ???? ?RLkm 加熱站數(shù) ??? RLLN 整取 5?N ，即初定五個(gè)加熱站。 第 2章 工藝計(jì)算書 27 水力計(jì)算 （ 1） 5?N 時(shí)按平均布站反算出站溫度 88544 021 ??? RR LL km 已知： 33?ZT ℃ a= 610?? ?b ℃ ? ? ? ? RaLZR ebTTbTT ????? 00? ? ? ? ? 36 ??????? ??? ?eT R ℃ 則 ?????pjT℃ 6 0 4 8 9 1 4 1 1 3 1 1 3 ????? ??? cp ? ? 8 5 )0 .0 0 1 3 1 51 .8 2 5(885 ??????pj? kg/m3 hmsmGQ pj /???? ? smpj / 263 ?? ????? 00 964 )(19 ?????? ?i ???a a x ??? ???? ?? wDkgi Gb ℃ 1ln1 600 ??? ??????? ??? ?bTT bTTaL ZRR km ??? RR LLN 取整 5?RN 885440 ??RL km ? ? ? ? 36 ???????? ??? ?eT R ℃ 故取 ?RT ℃ 同理 ??????pjT℃ 第 2章 工藝計(jì)算書 28 3/ mkgpj ?? hmsmQ /??? smpj / 26???? 00 965 )(19 ?????? ?i (2)泵站數(shù)確定 由以上判斷在最大輸量下可選擇 200D65? 10 泵，三臺(tái)并聯(lián)，一臺(tái)備用。 其特性方程是： QH ?? %?? ? mh )3 ( ???? 全線摩阻： 2 9 11818104400 0 9 6 5 3 ?????????? QZ ZZiLH ?最小輸量下的泵站數(shù) ????mhhHNm 取整 N=7 ?在最 大輸量下應(yīng)設(shè)七個(gè)泵站。 綜上所述： 表 22 布站方式 —— 熱站數(shù) 泵