【正文】 圖 310 高程分布圖 計壓力 PH=10Pa（即壓縮機出口壓力）和壓比 計算壓縮機入口壓力 PB： 第 3 章管路布站方案計算書 30 M P aPP HB ??? ? 有壓縮機的入口壓力以及壓力 —高程分布圖可求得壓氣站的位置，求出各個壓氣站位置如下表： 表 33 壓氣站分布圖 站號 1 2 3 4 5 6 7 8 距起點距離（ KM） 0 224 422 641 914 1132 1307 1555 高程 (M) 799 391 431 1175 358 687 1552 1510 站號 9 10 11 中衛(wèi) 12 榆林 13 14 距起點距離（ KM） 1809 2033 2254 2336 2600 2767 3064 3441 高程 (M) 1324 1425 1491 1274 1351 1222 1102 31 全線共 14 個壓氣站，其中第一段 11 個壓氣站，第二段 1 個壓氣站，第三段 2 個壓氣站。 ?? ???? DQD 4Re ?? 由于 a?? ???0 ，故： ???D Qa?? 4Re 其中： ? —— 天然氣對空氣的相對密度； a? —— 為空氣的密度， kg/m3，標況下取 kg/m3； Q—— 為工程標準狀況下的輸氣管流量， m3/s； D—— 輸氣管道的內徑， m； ? —— 為氣體的動力粘度， N?s/m2 0 0 7 1 1 8 80 0 0 6 6 ??????? ????????????BDKE? 運用軟件進行模擬 由以上數據進行模擬，下面列舉一段工況： （ 1）天然氣原始數據設置 第 3 章管路布站方案計算書 27 圖 37天然氣原始數據設置圖 (2) 天然氣物性參數計算 圖 38天然氣物性參數計算圖 第 3 章管路布站方案計算書 28 （ 3）模擬參數設置 圖 39模擬參數設置圖 (4)運行模擬，查看壓力流量曲線圖。 由《輸氣管道工程設計規(guī)范》中，直管段壁厚設計式： tFPDs??? 2? 式中： ? —— 鋼管計算壁厚 ,mm； P—— 設計壓力 ,Mpa； D—— 管道外徑 ,m； s? —— 鋼管的最小屈服強度 ,Mpa； F—— 設計系數； ? —— 焊縫系數，取 ； t—— 管道的溫度折減系數，取 。 管網運行優(yōu)化 圖 36 管網優(yōu)化業(yè)務流程圖 主要功能 RealPipeGas （ 1）分析管道啟停過程 （ 2）分析管道運行穩(wěn)定性 （ 3）管網瞬態(tài)仿真 （ 4）壓縮機運行仿真 （ 5）天然氣管道設計與校核計算 （ 6）天然氣管道投產計算 （ 7）天然氣管道系統(tǒng)最大儲氣量與存活時間 （ 8）天然氣管道清管仿真 RealPipeGas Optimizer （ 1）穩(wěn)態(tài)輸氣量最大運行優(yōu)化 （ 2）穩(wěn)態(tài)運行能耗最低優(yōu)化 （ 3）穩(wěn)態(tài)運行收益最大優(yōu)化 第 3 章管路布站方案計算書 24 （ 4）穩(wěn)態(tài)多目標決策優(yōu)化 （ 5）壓縮機組優(yōu)化 站場位置確定 取設計壓力： 8Mpa， 10MPa， 12Mpa； 取管徑（外徑）： D=1016mm， D=1219mm， D=1420mm；取壓比： ?=， ?=， ?=；管道材料為 X80 鋼，共組合成 18 種方案，從中選取 9種方案進行工藝計算。 仿真運行 在仿真運行中主要進行以下幾方面工作： 1) 對管道系統(tǒng)進行水力分析，包括：管道啟輸 /停輸過程分析、管道運行分析（開關閥門，啟停泵或壓縮機組，改變壓力、流量、溫度或轉速等設定值對仿真運行的影響范圍與幅度）、壓縮機運行分析、氣體管道存活時間分析、管道事故分析等。系統(tǒng)建模主要以圖形化的方式完成管道系統(tǒng)輸送工藝系統(tǒng)的物理建模，并完成元件參數的配置。仿真的初始狀態(tài)可以是零流量條件也可以是上一個仿真運行時保存的工況。 在模型建立后，用戶需要對模型的全局參數和元件參數進行配置，模型通過驗證后才可進行仿真運行。 表 33 強度設計系數 地區(qū)等級 強度設計系數 F 一級地區(qū) 二級地區(qū) 三級地區(qū) 四級地區(qū) 利用 GoogleEarth選取線路 (1) 根據以上的線路選取要求利用 GoogleEarth選取線路如下圖。 沿線自然條件 管道沿線存在大型穿越江河工程，其中西江隧道穿越總長度為 ，以及鐵路、高速公路穿越工程，除穿越點大都為平原地貌，高差小于 200m。局部走向應根據大、中型穿 （跨）越工程和壓氣站的位置進行調整。 （ 2）管線敷設地區(qū)的選擇應符合我國現行的有關規(guī)定，線路走向應盡量避開城市規(guī)劃區(qū)、文物古跡、風景名勝、自然保護區(qū)等。 確定各段各個壓氣站直接的距離及壓氣站數 計算單站壓氣站功率進行壓縮機選型，進行燃氣耗量計算 費用計算 管線應力校核 利用 GoogleEart 進行線路的選取 第 3 章管路布站方案計算書 17 表 32 天然氣物性參數 組成 摩爾百分數 iy （ %） 摩爾質量 iM （ g/mol） 燃氣低熱值 liH（ MJ/Nm3） CH4 C2H6 N2 \ CO2 \ 由上表計算可得： 空氣的相對分子質量 aM =； 天然氣的平均分子量 =； 天然氣相對密度 ?=； 燃氣低熱值 ?lH kJ/Nm3。 （ 3） 全線共有站場 143座，其中壓氣站 14座，清管站 15座，截斷閥室 114座，并且有14座清管站與壓氣站合并，減少了單獨建站費用。 第 2 章設計概述 14 ? ?? ? 11 1 ???? t ti iiE 式中， i 為基本投資收益率， i ＜ 1； t 為投資回收期（年）。但其靈活性和適應性極強 ,故應用非常廣泛。 年經營費用主要包括：年燃料氣費用、管道年維護和管理費用、站場年操作維護費用和人工費用。 (2) 施工費用 施工費用主要是管道敷設費用。對于燃料氣費用的計算，首先應根據輸氣能力和壓比等參數進行燃氣輪機的選型，在確定壓縮機組型號后計算出各壓氣站的燃料氣年耗量。 站場投資費用主要是站內設備投資費用。 站場布置及調整 確定末段長度后，由管道起點由前往后依次布置壓氣站，考慮壓 氣站與分氣點是否能夠合并來調整站址，并核算壓氣站壓縮機組的壓比是否在合理的范圍內，即保持中間壓氣站出口壓力為設計壓力，核算調整站間距后各站壓比，壓比在 ～ 范圍內認為合理，調整后的布站方案初步可行。 在初步計算中，可暫不考慮儲氣，末段長度按水平輸氣管的基本計算公式進行計算， 但公式中的計算段終點壓力應以城市配氣管 網的最低允許壓力代之。利用軟件計算出的物性參數，計算某一管段的相關參數 ? ， Z ， T 和 q，然后利用地形起伏地區(qū)輸氣管壓氣站布站方法求出相鄰壓氣站的站間距。輸氣系統(tǒng)必須具備一定的調峰能力。首先對各方案進行初步水力計算及布站；然后根據設計壓力、設計壓比及壓降對壓氣站間距進行調整，得出調整后的布站方案；最 后對各種方案，利用方案比較法進行經濟比較分析，確定最佳輸氣方案，年當量費用最小方案即為最佳輸氣方案。 站場設計原則 第 2 章設計概述 10 根據《輸氣管道工程設計規(guī)范》的規(guī)定：輸氣站設置，第一是滿足輸氣工藝的要求；第二是符合線路走向的要求。 （ 2）不同方案，根據不同的設計壓力和城市配氣站進站所需最小壓力及設計輸氣量確定末段長度，然后根據末段長度計算調峰能力，當調峰能力達不到預期時，通過提高末段起點壓力 P1max 來達到儲氣要求； （ 3）利用軟件進行工藝計算，具體方法是采用試算法。 （ 5）線路構筑物 管道在通過土（石）坎、陡坡、沖溝、河溝等特殊地段時應結合環(huán)境保護的要求因地制宜設置保護管道的設施。 （ 4） 干線截斷閥室建設 根據《輸氣管道工程設計規(guī)范》的規(guī)定，截斷閥位置應該選擇在交通方便、地形開第 2 章設計概述 9 闊、地勢較高的地方。 本設計中，全線地區(qū)等級設定為二級地區(qū)，對應設計系數為 。 地區(qū)等級劃分： 我國幅員遼闊，東西南北的地區(qū)特征差別甚大。它的原則是嚴格控制管第 2 章設計概述 8 道及其構件的強度和嚴密性，并貫穿到從設計、設備材料選用、施工、生產、維護到更新改造的全過程。 6）線路應盡可能的利用現有的公路，方便施工和管理。 2）管線敷設地區(qū)的選擇應符合我國現行的有關規(guī)定，線路走向應盡量避開城市規(guī)劃區(qū)、文物古跡、風景名勝、自然保護區(qū)等。 本設計使用軟件版本： Google Earth 。 2）為保證管道設計輸氣要求以及準確性和安全性，必須對工藝系統(tǒng)進行詳細分析。 設計要求： 針對該工程開展可行性研究以及初步設計研究，針對工程概況完成線路的選擇、管徑的優(yōu)選、壓力等級的確定、戰(zhàn)場布置等內容，并針對工程情況開展輸氣管道工藝計算分析，具體要求如下： （ 1）針對起終點要求，根據工程量、穿跨越的情況、在電子地圖上完成線路的優(yōu)選，確定路由和高程。 管線設計要求及內容 設計內容： 新京管道工程西起新疆霍爾果斯口岸，東至北京市末站。 第 2 章設計概述 5 第 2 章設計概述 設計依據 設計原則 （ 1）嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)的有關規(guī)范和標準，并參照有關國際先進的標準和規(guī)范； （ 2）工程盡量采用先進的技術，努力吸取國內外的先進科技成果； （ 3）工程設計本著一次規(guī)劃，分期實施的原則，做到工程建設近、遠期相結合，充分利用資金，節(jié)約投資； （ 4）以氣源為基礎、市場為導向，處理好供給與利用之間的關系； （ 5）優(yōu)選工藝方案，達到先進適用、經濟合理、適應性強； （ 6）線路走向合理、貼近市場，盡量減少干線長度； （ 7）管道設計要確保能長期安全、平穩(wěn)的運行； （ 8）適應線路的自然環(huán)境氣候，確保生產運行安全可靠，能保護環(huán)境、防止污染、節(jié)約能源、少占土地。 第三步，將主要消費地與主干管網連接，實現天然氣資 源的多元化，打到國內天然氣產需平衡、協(xié)調供應。我國天然氣管網的形成，需要經過幾十年的努力才能實現。 在模型建立后，用戶需要對模型的全局參數和元件參數進行配置，模型通過驗證后才可進行仿真運行。 RealPipe 是一款由中石油管道科技研究中心自主研發(fā)的管道模擬仿真 軟件。為此，本文在管道初步設計計算的基礎上，建立了新京天然氣管道系統(tǒng)物理模型，對新京管道系統(tǒng)的運行工況展開了模擬分析，了解和掌握了新京管道系統(tǒng)的運行規(guī)律，提供合理經濟的運行方案。管道設計單位在國 內率先使用輸氣管道仿真軟件，目前這類軟件已經成為我國輸氣管道設計的必備工具。 美國的 Stoner公司研究開發(fā)了主要用于氣體穩(wěn)態(tài)官網設計的軟件 SWS和模擬長輸管道動態(tài)工況運行的仿真軟件 SPS。干線輸氣管道優(yōu)化運行的最優(yōu)標準就是運行能耗或者能耗的費用最低，采用這類最優(yōu)準則的優(yōu)化運行問題被稱作能耗的最優(yōu)化問題。這些輸氣管網系統(tǒng)規(guī)模大、范圍廣以及受外部條件影響大等特點，其運行管理也變得相當復雜。我國天然氣管道輸送戰(zhàn)略布局要根據我國能源資源的分布和工業(yè)生產布局選擇我國天然氣管道的走向。我國天然氣管道建設進入了一個快速發(fā)展階段，但同時也要注意全國輸氣管道的合理規(guī)劃，形成一個反應快速、運作優(yōu)化、協(xié)調統(tǒng)一的全國天然氣管道網絡，滿足市場需求，是當前發(fā)展我國天然氣管道的主要問題。因此，為了改善我國能源結構，保持生態(tài)環(huán)境，應提高天然氣在我國能源消費中的比例，加快我國天然氣工業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮天然氣資源的優(yōu)勢，實現資源的合理利用。 Technology design of the station 中國石油大學（華東）本科畢業(yè)設計（論文） 目錄 第 1 章前言 ............................................................................................................................... 1 第 2 章設計概述 ....................................................................................................................... 5 設計依據 ..................................................................................................................... 5 設計原則 ........................................................................................................... 5 管道設計依據和規(guī)范 ....................................................................................... 5 輸氣管道設計原始資料 .....................