【正文】 圖 310 高程分布圖 計(jì)壓力 PH=10Pa（即壓縮機(jī)出口壓力）和壓比 計(jì)算壓縮機(jī)入口壓力 PB： 第 3 章管路布站方案計(jì)算書(shū) 30 M P aPP HB ??? ? 有壓縮機(jī)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(gè)壓氣站位置如下表： 表 33 壓氣站分布圖 站號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 距起點(diǎn)距離（ KM） 0 224 422 641 914 1132 1307 1555 高程 (M) 799 391 431 1175 358 687 1552 1510 站號(hào) 9 10 11 中衛(wèi) 12 榆林 13 14 距起點(diǎn)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(gè)壓氣站，其中第一段 11 個(gè)壓氣站，第二段 1 個(gè)壓氣站，第三段 2 個(gè)壓氣站。 ?? ???? DQD 4Re ?? 由于 a?? ???0 ，故： ???D Qa?? 4Re 其中： ? —— 天然氣對(duì)空氣的相對(duì)密度； a? —— 為空氣的密度， kg/m3，標(biāo)況下取 kg/m3； Q—— 為工程標(biāo)準(zhǔn)狀況下的輸氣管流量， m3/s； D—— 輸氣管道的內(nèi)徑， m； ? —— 為氣體的動(dòng)力粘度， N?s/m2 0 0 7 1 1 8 80 0 0 6 6 ??????? ????????????BDKE? 運(yùn)用軟件進(jìn)行模擬 由以上數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，下面列舉一段工況： （ 1）天然氣原始數(shù)據(jù)設(shè)置 第 3 章管路布站方案計(jì)算書(shū) 27 圖 37天然氣原始數(shù)據(jù)設(shè)置圖 (2) 天然氣物性參數(shù)計(jì)算 圖 38天然氣物性參數(shù)計(jì)算圖 第 3 章管路布站方案計(jì)算書(shū) 28 （ 3）模擬參數(shù)設(shè)置 圖 39模擬參數(shù)設(shè)置圖 (4)運(yùn)行模擬，查看壓力流量曲線圖。 由《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中，直管段壁厚設(shè)計(jì)式： tFPDs??? 2? 式中： ? —— 鋼管計(jì)算壁厚 ,mm； P—— 設(shè)計(jì)壓力 ,Mpa； D—— 管道外徑 ,m； s? —— 鋼管的最小屈服強(qiáng)度 ,Mpa； F—— 設(shè)計(jì)系數(shù)； ? —— 焊縫系數(shù)，取 ； t—— 管道的溫度折減系數(shù)，取 。 管網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化 圖 36 管網(wǎng)優(yōu)化業(yè)務(wù)流程圖 主要功能 RealPipeGas （ 1）分析管道啟停過(guò)程 （ 2）分析管道運(yùn)行穩(wěn)定性 （ 3）管網(wǎng)瞬態(tài)仿真 （ 4）壓縮機(jī)運(yùn)行仿真 （ 5）天然氣管道設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 （ 6）天然氣管道投產(chǎn)計(jì)算 （ 7）天然氣管道系統(tǒng)最大儲(chǔ)氣量與存活時(shí)間 （ 8）天然氣管道清管仿真 RealPipeGas Optimizer （ 1）穩(wěn)態(tài)輸氣量最大運(yùn)行優(yōu)化 （ 2）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行能耗最低優(yōu)化 （ 3）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行收益最大優(yōu)化 第 3 章管路布站方案計(jì)算書(shū) 24 （ 4）穩(wěn)態(tài)多目標(biāo)決策優(yōu)化 （ 5）壓縮機(jī)組優(yōu)化 站場(chǎng)位置確定 取設(shè)計(jì)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(jìn)行工藝計(jì)算。 仿真運(yùn)行 在仿真運(yùn)行中主要進(jìn)行以下幾方面工作： 1) 對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行水力分析，包括：管道啟輸 /停輸過(guò)程分析、管道運(yùn)行分析（開(kāi)關(guān)閥門(mén)，啟停泵或壓縮機(jī)組，改變壓力、流量、溫度或轉(zhuǎn)速等設(shè)定值對(duì)仿真運(yùn)行的影響范圍與幅度）、壓縮機(jī)運(yùn)行分析、氣體管道存活時(shí)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(shù)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(gè)仿真運(yùn)行時(shí)保存的工況。 在模型建立后，用戶(hù)需要對(duì)模型的全局參數(shù)和元件參數(shù)進(jìn)行配置，模型通過(guò)驗(yàn)證后才可進(jìn)行仿真運(yùn)行。 表 33 強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù) 地區(qū)等級(jí) 強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù) F 一級(jí)地區(qū) 二級(jí)地區(qū) 三級(jí)地區(qū) 四級(jí)地區(qū) 利用 GoogleEarth選取線路 (1) 根據(jù)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(zhǎng)度為 ，以及鐵路、高速公路穿越工程，除穿越點(diǎn)大都為平原地貌，高差小于 200m。局部走向應(yīng)根據(jù)大、中型穿 （跨）越工程和壓氣站的位置進(jìn)行調(diào)整。 （ 2）管線敷設(shè)地區(qū)的選擇應(yīng)符合我國(guó)現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定，線路走向應(yīng)盡量避開(kāi)城市規(guī)劃區(qū)、文物古跡、風(fēng)景名勝、自然保護(hù)區(qū)等。 確定各段各個(gè)壓氣站直接的距離及壓氣站數(shù) 計(jì)算單站壓氣站功率進(jìn)行壓縮機(jī)選型，進(jìn)行燃?xì)夂牧坑?jì)算 費(fèi)用計(jì)算 管線應(yīng)力校核 利用 GoogleEart 進(jìn)行線路的選取 第 3 章管路布站方案計(jì)算書(shū) 17 表 32 天然氣物性參數(shù) 組成 摩爾百分?jǐn)?shù) iy （ %） 摩爾質(zhì)量 iM （ g/mol） 燃?xì)獾蜔嶂?liH（ MJ/Nm3） CH4 C2H6 N2 \ CO2 \ 由上表計(jì)算可得： 空氣的相對(duì)分子質(zhì)量 aM =； 天然氣的平均分子量 =； 天然氣相對(duì)密度 ?=； 燃?xì)獾蜔嶂??lH kJ/Nm3。 （ 3） 全線共有站場(chǎng) 143座，其中壓氣站 14座，清管站 15座，截?cái)嚅y室 114座，并且有14座清管站與壓氣站合并，減少了單獨(dú)建站費(fèi)用。 第 2 章設(shè)計(jì)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(yīng)性極強(qiáng) ,故應(yīng)用非常廣泛。 年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用主要包括：年燃料氣費(fèi)用、管道年維護(hù)和管理費(fèi)用、站場(chǎng)年操作維護(hù)費(fèi)用和人工費(fèi)用。 (2) 施工費(fèi)用 施工費(fèi)用主要是管道敷設(shè)費(fèi)用。對(duì)于燃料氣費(fèi)用的計(jì)算，首先應(yīng)根據(jù)輸氣能力和壓比等參數(shù)進(jìn)行燃?xì)廨啓C(jī)的選型，在確定壓縮機(jī)組型號(hào)后計(jì)算出各壓氣站的燃料氣年耗量。 站場(chǎng)投資費(fèi)用主要是站內(nèi)設(shè)備投資費(fèi)用。 站場(chǎng)布置及調(diào)整 確定末段長(zhǎng)度后，由管道起點(diǎn)由前往后依次布置壓氣站，考慮壓 氣站與分氣點(diǎn)是否能夠合并來(lái)調(diào)整站址，并核算壓氣站壓縮機(jī)組的壓比是否在合理的范圍內(nèi)，即保持中間壓氣站出口壓力為設(shè)計(jì)壓力，核算調(diào)整站間距后各站壓比，壓比在 ～ 范圍內(nèi)認(rèn)為合理，調(diào)整后的布站方案初步可行。 在初步計(jì)算中，可暫不考慮儲(chǔ)氣，末段長(zhǎng)度按水平輸氣管的基本計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算， 但公式中的計(jì)算段終點(diǎn)壓力應(yīng)以城市配氣管 網(wǎng)的最低允許壓力代之。利用軟件計(jì)算出的物性參數(shù)，計(jì)算某一管段的相關(guān)參數(shù) ? ， 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(diào)峰能力。首先對(duì)各方案進(jìn)行初步水力計(jì)算及布站；然后根據(jù)設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)壓比及壓降對(duì)壓氣站間距進(jìn)行調(diào)整，得出調(diào)整后的布站方案；最 后對(duì)各種方案，利用方案比較法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較分析，確定最佳輸氣方案，年當(dāng)量費(fèi)用最小方案即為最佳輸氣方案。 站場(chǎng)設(shè)計(jì)原則 第 2 章設(shè)計(jì)概述 10 根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定：輸氣站設(shè)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(jù)不同的設(shè)計(jì)壓力和城市配氣站進(jìn)站所需最小壓力及設(shè)計(jì)輸氣量確定末段長(zhǎng)度，然后根據(jù)末段長(zhǎng)度計(jì)算調(diào)峰能力，當(dāng)調(diào)峰能力達(dá)不到預(yù)期時(shí)，通過(guò)提高末段起點(diǎn)壓力 P1max 來(lái)達(dá)到儲(chǔ)氣要求； （ 3）利用軟件進(jìn)行工藝計(jì)算，具體方法是采用試算法。 （ 5）線路構(gòu)筑物 管道在通過(guò)土（石）坎、陡坡、沖溝、河溝等特殊地段時(shí)應(yīng)結(jié)合環(huán)境保護(hù)的要求因地制宜設(shè)置保護(hù)管道的設(shè)施。 （ 4） 干線截?cái)嚅y室建設(shè) 根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，截?cái)嚅y位置應(yīng)該選擇在交通方便、地形開(kāi)第 2 章設(shè)計(jì)概述 9 闊、地勢(shì)較高的地方。 本設(shè)計(jì)中，全線地區(qū)等級(jí)設(shè)定為二級(jí)地區(qū)，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)系數(shù)為 。 地區(qū)等級(jí)劃分： 我國(guó)幅員遼闊，東西南北的地區(qū)特征差別甚大。它的原則是嚴(yán)格控制管第 2 章設(shè)計(jì)概述 8 道及其構(gòu)件的強(qiáng)度和嚴(yán)密性，并貫穿到從設(shè)計(jì)、設(shè)備材料選用、施工、生產(chǎn)、維護(hù)到更新改造的全過(guò)程。 6）線路應(yīng)盡可能的利用現(xiàn)有的公路，方便施工和管理。 2）管線敷設(shè)地區(qū)的選擇應(yīng)符合我國(guó)現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定，線路走向應(yīng)盡量避開(kāi)城市規(guī)劃區(qū)、文物古跡、風(fēng)景名勝、自然保護(hù)區(qū)等。 本設(shè)計(jì)使用軟件版本： Google Earth 。 2）為保證管道設(shè)計(jì)輸氣要求以及準(zhǔn)確性和安全性，必須對(duì)工藝系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析。 設(shè)計(jì)要求： 針對(duì)該工程開(kāi)展可行性研究以及初步設(shè)計(jì)研究，針對(duì)工程概況完成線路的選擇、管徑的優(yōu)選、壓力等級(jí)的確定、戰(zhàn)場(chǎng)布置等內(nèi)容，并針對(duì)工程情況開(kāi)展輸氣管道工藝計(jì)算分析，具體要求如下： （ 1）針對(duì)起終點(diǎn)要求，根據(jù)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(shè)計(jì)要求及內(nèi)容 設(shè)計(jì)內(nèi)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(shè)計(jì)概述 5 第 2 章設(shè)計(jì)概述 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)原則 （ 1）嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家、行業(yè)的有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并參照有關(guān)國(guó)際先進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范； （ 2）工程盡量采用先進(jìn)的技術(shù)，努力吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)科技成果； （ 3）工程設(shè)計(jì)本著一次規(guī)劃，分期實(shí)施的原則，做到工程建設(shè)近、遠(yuǎn)期相結(jié)合，充分利用資金，節(jié)約投資； （ 4）以氣源為基礎(chǔ)、市場(chǎng)為導(dǎo)向，處理好供給與利用之間的關(guān)系； （ 5）優(yōu)選工藝方案，達(dá)到先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)合理、適應(yīng)性強(qiáng)； （ 6）線路走向合理、貼近市場(chǎng)，盡量減少干線長(zhǎng)度； （ 7）管道設(shè)計(jì)要確保能長(zhǎng)期安全、平穩(wěn)的運(yùn)行； （ 8）適應(yīng)線路的自然環(huán)境氣候，確保生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠，能保護(hù)環(huán)境、防止污染、節(jié)約能源、少占土地。 第三步，將主要消費(fèi)地與主干管網(wǎng)連接，實(shí)現(xiàn)天然氣資 源的多元化，打到國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)需平衡、協(xié)調(diào)供應(yīng)。我國(guó)天然氣管網(wǎng)的形成，需要經(jīng)過(guò)幾十年的努力才能實(shí)現(xiàn)。 在模型建立后，用戶(hù)需要對(duì)模型的全局參數(shù)和元件參數(shù)進(jìn)行配置，模型通過(guò)驗(yàn)證后才可進(jìn)行仿真運(yùn)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(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)上，建立了新京天然氣管道系統(tǒng)物理模型，對(duì)新京管道系統(tǒng)的運(yùn)行工況展開(kāi)了模擬分析，了解和掌握了新京管道系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，提供合理經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方案。管道設(shè)計(jì)單位在國(guó) 內(nèi)率先使用輸氣管道仿真軟件，目前這類(lèi)軟件已經(jīng)成為我國(guó)輸氣管道設(shè)計(jì)的必備工具。 美國(guó)的 Stoner公司研究開(kāi)發(fā)了主要用于氣體穩(wěn)態(tài)官網(wǎng)設(shè)計(jì)的軟件 SWS和模擬長(zhǎng)輸管道動(dòng)態(tài)工況運(yùn)行的仿真軟件 SPS。干線輸氣管道優(yōu)化運(yùn)行的最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)就是運(yùn)行能耗或者能耗的費(fèi)用最低，采用這類(lèi)最優(yōu)準(zhǔn)則的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題被稱(chēng)作能耗的最優(yōu)化問(wèn)題。這些輸氣管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模大、范圍廣以及受外部條件影響大等特點(diǎn)，其運(yùn)行管理也變得相當(dāng)復(fù)雜。我國(guó)天然氣管道輸送戰(zhàn)略布局要根據(jù)我國(guó)能源資源的分布和工業(yè)生產(chǎn)布局選擇我國(guó)天然氣管道的走向。我國(guó)天然氣管道建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展階段，但同時(shí)也要注意全國(guó)輸氣管道的合理規(guī)劃，形成一個(gè)反應(yīng)快速、運(yùn)作優(yōu)化、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的全國(guó)天然氣管道網(wǎng)絡(luò)，滿足市場(chǎng)需求，是當(dāng)前發(fā)展我國(guó)天然氣管道的主要問(wèn)題。因此，為了改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)，保持生態(tài)環(huán)境，應(yīng)提高天然氣在我國(guó)能源消費(fèi)中的比例，加快我國(guó)天然氣工業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮天然氣資源的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)資源的合理利用。 Technology design of the station 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄 第 1 章前言 ............................................................................................................................... 1 第 2 章設(shè)計(jì)概述 ....................................................................................................................... 5 設(shè)計(jì)依據(jù) ..................................................................................................................... 5 設(shè)計(jì)原則 ........................................................................................................... 5 管道設(shè)計(jì)依據(jù)和規(guī)范 ....................................................................................... 5 輸氣管道設(shè)計(jì)原始資料 .....................