【導讀】天然氣長輸管線、城市配氣系統(tǒng)應運而生。各級配氣管網(wǎng)和氣體調(diào)壓裝置保質(zhì)保量地根據(jù)用戶要求直接地向用戶供氣。

　　

【正文】 吹掃口設(shè)置白布檢查，以鐵銹、塵土、石塊等其它臟物則為合格。吹掃合格后，按不同壓力系統(tǒng)的管道設(shè)備分別進行強度和嚴密性試驗。 試壓方法及要求： (1) 高、中壓系統(tǒng)分別按照《天然氣集輸管道施工及驗收規(guī)范》 （ SY0466－97） 、《石油天然氣站內(nèi)工藝管道工程施工及驗收規(guī)范》 （ SY0402－ 2020） 相關(guān)條款執(zhí)行。 (2)燃料氣等低壓部分按《城鎮(zhèn)燃氣輸配工程施工及驗收工程》 （ CJJ33－ 89）執(zhí)行。 工藝流程概述 天然氣從集輸干線來，經(jīng)絕緣法蘭后進入臥式分離器，除去天 然氣從上一站或是從長輸管線中帶來的雜質(zhì)。分離后，從進氣管線 2 進來的氣體經(jīng)一級調(diào)壓后進入 1 號匯管，壓力由 調(diào)至 ；而從進氣管線 1 進來的氣體由于本來就是 ，所以不經(jīng)調(diào)壓就直接進入 1 號匯管。那么 1 號匯管的壓力就為 。從 1 號匯管出來的氣體再經(jīng)調(diào)壓進入 2 號匯管，壓力由 調(diào)至 ，在 1 號和 2 號匯管之間還有一條備用管道，這兩條管道上的設(shè)備完全一樣。那么 2 號匯管的壓力就為 。從 2 號匯管出來的氣體要流經(jīng)三條管線，其中兩條是供給用戶的，在這兩條管 道上均安裝有流量計，用來計量流出的氣體體積以獲取經(jīng)濟利益；剩下的一條再經(jīng)調(diào)壓后進入 3 號匯管，壓力由 調(diào)至 。那么 3 號匯管的壓力就為 。從 3 號匯管出來的氣體會流經(jīng)四條管道提供給四個用戶，在這四條管道上均安裝有流量計用來計量流出的氣體體積以獲取經(jīng)濟利益。 CD5城市配氣站工藝設(shè)計 19 3 設(shè)計計算書 設(shè)計參數(shù) 已知參數(shù)的單位換算 及相關(guān)假設(shè) 設(shè)計流量： 進口 1 10Q ??進 站 Nm3/d= 進口 2 10Q ??進 站 Nm3/d= 3000Nm3/h= 出口 1 10Q ??出 口 Nm3/d= 出口 2 46 10Q ??出 口 Nm3/d=2500Nm3/h=設(shè)計溫度： T=273+25=298K 進入一號匯管后的平均相對密度： (+)/2=； 假設(shè)： 出口 1 的四個出站 流量相同，則 Q=104Nm/d； 出口 2 的兩個出站 流量相同，則 Q=3104Nm/d。 壓縮系數(shù)的計算 臨界溫度和臨界壓力的計算 天然氣是混合物，其臨界點的情況要復雜得多，臨界參數(shù)隨組成的變化而變化，沒有一個恒定的數(shù)值。天然氣的臨界壓力和臨界溫度稱為天然氣的平均臨界值或視臨界值等，用 39。cp 和 39。cT 表示。 已知天然氣的相對密度為 和 ，在 ~ 范圍內(nèi)，可用下列的經(jīng)驗公式計算天然氣臨界值。 39。 55 63cp ?? （ 31） 39。 93 176cT ?? （ 32） 式中 39。cp — 天然氣視臨界壓力， MPa； 39。cT — 天然氣視臨界溫度， K； 代入數(shù)據(jù)計算可得： 39。cp =； 39。cT =； 視 對比壓力和 視 對比溫度的計算 39。 39。rcpP p? （ 33） 39。39。r cTT T? （ 34） 西南石油大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 式中 39。rp — 天然氣視對比壓力； 39。rT — 天然氣視對比溫度； p — 已知壓力， MPa； T — 已知溫度， K； 進入一號匯管后的 p =，代入數(shù)據(jù)計算可得： 39。rp =， 39。rT = 進入二號匯管后的 p =，代入 數(shù)據(jù)計算可得： 39。rp =， 39。rT = 進入三號匯管后的 p =，代入數(shù)據(jù)計算可得： 39。rp =， 39。rT = 壓縮系數(shù)的計算 根據(jù)已知數(shù)據(jù)，本設(shè)計 利用查圖法 計算 壓縮系數(shù)，根據(jù)研究氣體的壓縮系數(shù)同對比壓力，對比溫度有一定的函 數(shù)關(guān)系。 ( , )rrZ p T?? （ 35） 式中 Z— 天然氣壓縮系數(shù) ； 知道了天然氣的視對比壓力和視對比溫度后，可以通過查 圖 得 ： 一號匯管后的 壓縮 系數(shù) Z= 二號匯管后的 壓縮 系數(shù) Z= 三號匯管后的 壓縮 系數(shù) Z= 由于三個壓縮系數(shù)相差不多，所以本設(shè)計取其壓縮系數(shù) Z= 管道設(shè)計 確定管徑 給所計算的管道的通過氣體一個假設(shè)的速度，根據(jù)準則： max ? m/s、min (3 ~ )v ? m/s，那么假設(shè)的氣體流速必須要在 (3～ )m/s 之間，所以最后所選的管徑也應在最大與最小流量時計算出的管徑之間。 利用公式： 3 25 .1 1 0 gTZvQPd??? （ 36） 可得出管線管徑的計算： m in 10 gTZQdPv????? ????max （ 37） m a x m in 10 gTZQdPv????? ???? （ 38） CD5城市配氣站工藝設(shè)計 21 式中 Qg— 氣體流量， m3/d； T— 氣體溫度， K； P— 氣體壓力， MPa（絕）； Z— 氣體壓縮系數(shù)； d— 管子內(nèi)徑， mm； v— 氣體速度， m/s。 (1) 一號匯管出口管線： 已知 gQ = 10? + 10? = 10? m3/d ， P= ， minv =3m/s ，vmax =， Z=， T=298K； 代入公式（ 37）、（ 38）可得出 ： max mm? =， mind =； 通過查常用公稱通徑表選出所用管徑取 DN200。 (2) 出口 1 四個出口管線： 已知 gQ = 10? m3/d， P= MPa， minv =3m/s， vmax =， Z=，T=298K； 代入公式 （ 37）、（ 38） 可得出： maxd =， ? =； 通過查常用公稱通徑表選出所用兩條管線管徑取 DN100。 (3) 出口 2 兩個出站管線： 已知 gQ = 4310? m3/d， P= MPa， minv =3m/s， vmax =， Z=， T=298K； 代入公式（ 37）、（ 38）可得出： maxd =， mind =； 通過查常用公稱通徑表選出所用兩條管線管徑取 DN150。 (4) 從二號匯管到三號匯管的管線： 已知 gQ = 10? m3/d， P= MPa， minv =3m/s， vmax =， Z=，T=298K； 代入公式 （ 37）、（ 38） 可得出： maxd =， mind =； 通過查常用公稱通徑表選出所用兩條管線管徑取 DN200。 確定各段管道壁厚 利用 公式 壁厚公式 ： 2 sPDt FET?? （ 39） 式中 t— 管道計算壁厚， mm； P — 管道工作壓力， MPa； D — 管道外直徑， mm； s? — 管子最低屈服極限， 20 號鋼 最低屈服極限為 s? =245(MPa)； 西南石油大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 E— 焊縫系數(shù)，采用無縫鋼管， E=1； F— 結(jié)構(gòu)類型設(shè)計因子，站內(nèi)取 F=； T— 溫度降級因子； 查表取 T= 設(shè)計壁厚 計算公式 12st t C C? ? ? （ 310） 式中 st — 管道設(shè)計壁厚， mm； t — 管道計算壁厚， mm； 1C — 管道壁厚負偏差的附加值， 任何情況下， 1C 不得小于 (mm)； 2C — 管道壁厚的腐蝕余量， 由于進入配氣站的天然氣是比較干凈的氣體，所以不考慮腐蝕余量。 (1) 進站管線： 進站 1 D=89mm； P=； 代入公式（ 39） 、（ 310） 得： 892 245t ?? ?? =； st =； 進站 2 D=159mm； P=； 代入公式（ 39） 、（ 310） 得： 1592 245t ?? ?? =； st =； (2) 一號匯管出口管線： D=219mm； P=； 代入公式（ 39） 、（ 310） 得： 2192 245t ?? ?? =； st =； (3) 出口 2 兩個出站 管線： D=159mm； P=； 代入公式（ 39） 、（ 310） 得： 1592 245t ?? ?? =； st =； (4) 出口 1 四個出口管線： D=108mm； P=； 代入公式（ 39） 、（ 310） 得： 1082 245t ?? ?? =； st =； (5) 從二號匯管到三號匯管的管線： D=219mm； P=； 代入公式（ 39） 、（ 310） 得： 2192 245t ?? ?? =； st =； 通過計算可以看出，由于管道壓力較小，所以按最小公稱管壁厚度取值。 綜上 所得 ： 進站管線 1： DN80， st =； 進站管線 2： DN150， st =； 一號匯管出口管線： DN200， st =； 出口 1 四個出站管 線 ： DN100， st =； CD5城市配氣站工藝設(shè)計 23 出口 2 兩個出站管 線 ： DN150， st =； 從二號匯管到三號匯管的管線： DN200， st =； 匯管設(shè)計 確定匯管 內(nèi)徑 進口面積或出口面積為： ? ?2 4AD??? （ 311） 式中 A— 匯管面積， mm2； D— 管道內(nèi)徑， mm； ? — 圓周率，取 ； 根據(jù)經(jīng)驗公式，匯管面積 =? 進口面積或出口面積（兩者取大者） ，計算最后的結(jié)果要圓整： ? ?? ? ni DDDD ?????? （ 312） (1) 一號匯管 的內(nèi)徑 已知：進口管道有兩條， 兩條進口管道的內(nèi)徑分別為 154mm 和 84mm。出口管道只有一條，管道內(nèi)徑為 212mm。代入公式（ 311）得： ? ? ? ?223 . 1 4 1 6 1 5 4 3 . 1 4 1 6 8 444A ????進 = mm2 ? ?23 .1 4 1 6 2 1 24A ??出 = mm2 比較可得 A出 A進 ，所以將出口管道的內(nèi)徑代入公式（ 312）得： D1=，向上圓整后取 D1=260mm； (2) 二號匯管 的內(nèi)徑 已知：進口管道只有一條，管道內(nèi)徑為 212mm，出口管道三條，管道內(nèi)徑分別為 154mm， 154mm 和 212mm。易得出得 A出 A進 ，所以將出口管道的內(nèi)徑代入公式（ 312）得： D2=，向上圓整后取 D2=380mm (3) 三號匯管的內(nèi)徑 已知：進口管道只有一條，管道內(nèi)徑為 212mm，出口管道四條，管道內(nèi)徑均為 154mm，代入公式（ 311）得： ? ?23 .1 4 1 6 2 1 24A ??進 = 西南石油大學本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 ? ?23 .1 4 1 6 1 0 3 44A ???出 = 比較可得 A進 A出 ，所以將 進 口管道的內(nèi)徑代入公式（ 312）得： D3=，向上圓整后取 D3=260mm； 確定匯管壁厚 由第一強度理論得匯管的壁厚計算公式： ? ? CPPD i ??? ??? 2 （ 313） 式中 P— 設(shè)計壓力， MPa； ? — 包括壁厚附加裕量的筒體壁厚， m； ??? — 材料的許用應力，取 ??? = s? ， MPa；設(shè)計選用 20 號鋼，則245?s? MPa， 410?b? MPa。 ??? =147MPa ? — 焊縫系數(shù)，取 ； C— 壁厚附加量，取 1mm； iD — 筒體直徑， m； (1) 一號匯管的壁厚 已知 D1=260mm， ??? =147MPa， ?? ， C=1mm，操作壓力 P=，取設(shè)計壓力為 2Mpa。代入公式（ 313）得： 1 2 0 .2 6 0 .0 0 12 1 4 7 0 .8 2? ???? ? ?=； 取 1? =； (2) 二號匯管的壁厚 已知 D2=380mm， ??? =147MPa， ?? ， C=1mm，操作壓力 P=，取設(shè)計壓力為 2Mpa。代入公式（ 313）得： 2? = 2 0 .3 8 0 .0 0 12 1 4 7 0 .8 2? ?? ? ? =；取 2? =； (3) 三號匯管的壁厚 3? 已知 D3=260mm， ??? =147MPa， ?? ， C=1mm，操作壓力 P=，取設(shè)計壓力為 2Mpa。代入公式（ 313）得： 3 2 0 .2 6 0 .0 0 12 1 4 7 0 .8 2? ???? ? ?= 取 3? =； CD5城市配氣站工藝設(shè)計 25 分離器的計算 本設(shè)計選用臥式分離器作為除塵裝置。 操作