【正文】 軸向應(yīng)力相關(guān)關(guān)系式： (616)12()LhEt??????? (617)hPd?式中: ——管線的軸向應(yīng)力， ；L?Ma ——鋼材彈性模量，為 ；E510P? ——鋼材的線性膨脹系數(shù)，取 ℃；?/? ——管線安裝溫度，℃；1t ——管線工作溫度，℃；2t ——泊松比，取 ；? ——管線的環(huán)向應(yīng)力， ；h?MPa ——鋼管內(nèi)徑，cm；d 。按較maxaQz?大值取，則 n= 3 個(gè)站間。經(jīng)過上面的比較管徑大的經(jīng)濟(jì)性較好，故本設(shè)計(jì)選取內(nèi)徑 744mm 的X65 型號(hào)的鋼材。本設(shè)計(jì)選取同一種鋼材類型，則其的最小屈服強(qiáng)度 相同為 448 ，又由于s?MPa西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)27本設(shè)計(jì)的末段的管徑、長(zhǎng)度及壁厚都已經(jīng)確定，則末段的鋼材用量一定，投資一定。根據(jù)阻力平方區(qū)的威莫斯公式： (64)??代入數(shù)據(jù)可得： =由式： (65)代520DCTZ?入已知數(shù)據(jù)得： =由式： (66)2minax1max2QPlLzzb??代入數(shù)據(jù)可得 計(jì)算儲(chǔ)氣開始時(shí)的最低壓力： 由式： (67)zlCQP22minin1??代入數(shù)據(jù)可得： = ? 由式： (68)???????min2i1min3pj代入數(shù)據(jù)可得： Paj607.?? 儲(chǔ)氣開始時(shí)管道內(nèi)的存氣量：由《輸氣管道設(shè)計(jì)與管理》中（851）式： (69)10minTZVpj代入數(shù)據(jù)可得： 36i72.??儲(chǔ)氣終了時(shí)應(yīng)有的存氣量： T?inax代入數(shù)據(jù)可得： mV36.計(jì)算儲(chǔ)氣終了時(shí)的平均壓力： 由式： (610)ax0mpjPZT?代入數(shù)據(jù)可得: 61? 由式： 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)26 (611)max3()2pjzZPQCl???代入數(shù)據(jù)可得： 查《輸氣管道設(shè)計(jì)與管理》表 82 得（表 63）：=? 由式： (612)22max1ZQClP???代入數(shù)據(jù)可得： =?由式： (613)1max2ax??代入數(shù)據(jù)可得： = 2P60?由于： 所以末段選取的管外徑 D=762mm，管內(nèi)徑 d=，最優(yōu)管長(zhǎng) =176km 能符合ZL儲(chǔ)氣要求。?從而,得出末段管道的內(nèi)徑為：d=。當(dāng)溫度小于 120℃時(shí)， 值取 。???A20﹪Q=10 6m3maxsVQ= sQ/??根據(jù)式(858)：西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)24 (62)????????????????????PPAQVDaxsa代入數(shù)據(jù)得最優(yōu)管徑：《天然氣管道輸送 》附錄我國管道系列規(guī)定取末端管徑為 762mm。Cp()Jo? 由天然氣工程手冊(cè)圖(279)得 CpCv= ；/Kml計(jì)算可得 Cv= 。AB910?西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)23 定壓摩爾比熱的計(jì)算由式（312 ）： ()???????式中 ——天然氣的定壓摩爾比熱， ；/()KJmol? T ——天然氣的溫度，K； P——壓力， Pa；天然氣的平均分子量， 。T代入數(shù)據(jù)可求得： x=； y=； C=從而，可求出： =T計(jì)算數(shù)據(jù)見表(62)：表 62 物性計(jì)算結(jié)果表組成體積百分含量/（﹪）分子量（ ）/kgmol密度（ ）3/Kg視臨界壓力 510Pa視臨界溫度 K1C 48．16 混合氣 100 由上表可得：天然氣的平均分子量 = ；密度M/kgmol= ；視臨界壓力 =；視臨界溫度 Tc=。9310/ma?9310/ma? 天然氣物性參數(shù)計(jì)算 天然氣組成原始數(shù)據(jù)（見表 61）表 61 天然氣的組成組分 1C234iC4n5iC2N體積組分（﹪） 天然氣物性參數(shù)計(jì)算 天然氣的物性按式(31)至式(34) 計(jì)算。 法蘭的選用一般情況下法蘭可以鑄造或模鍛，根據(jù)操作條件和介質(zhì)等可以選擇法蘭及法蘭的公稱壓力、類型、密封面要求及其材料。e 球閥球閥與閘閥的功能相似，是用來作為截?cái)喙苈方橘|(zhì)用的閥門，不能用于調(diào)節(jié)流量。d 安全閥西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)20安全閥在受壓的管道和容器上起保護(hù)作用，當(dāng)被保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)壓力升高到超過規(guī)定值（即安全閥的開啟壓力）時(shí)。c 節(jié)流閥節(jié)流閥也叫針型閥，主要用于調(diào)節(jié)流量和截流降壓。但截止閥可用于流量調(diào)節(jié)要求不嚴(yán)格的地方，作一般的截流控制操作之用。在站場(chǎng)裝置中通常采用契式單閘板閘閥。(2) 閥門的種類a 閘閥管道中主要用于安裝在需要全開全關(guān)屬于截?cái)嗟墓芏巍Ｔ诜阑饏^(qū)域內(nèi)關(guān)鍵部位使用的閥門還應(yīng)考慮閥門的耐火性能。可采用吸水性泡沫清管塞反復(fù)吸附、干燥氣體（壓縮空氣或氮?dú)猓┐祾?、真空蒸發(fā)、注入甘醇吸濕劑清洗等方法進(jìn)行管內(nèi)干燥。(5) 嚴(yán)密性試驗(yàn)輸氣管道嚴(yán)密性試驗(yàn)應(yīng)在強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)合格后進(jìn)行，用無腐蝕性氣體作為試驗(yàn)介質(zhì)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力，穩(wěn)壓 24 小時(shí)，不泄露為合格。 b 用水做實(shí)驗(yàn)介質(zhì)時(shí)，管道高位點(diǎn)應(yīng)設(shè)置排氣閥放空。輸氣站和穿（跨）越大中型河流、鐵路、二級(jí)以上公路、高速公路的管段，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行試壓。 c 管道投于使用前應(yīng)進(jìn)行干燥清管，必要時(shí)可投入吸濕劑。b 清管掃線應(yīng)設(shè)臨時(shí)清管收發(fā)設(shè)施和防空口，不應(yīng)使用站內(nèi)設(shè)施。管道焊前，焊接過程中間焊后檢查及焊接工程交工檢驗(yàn)記錄，竣工驗(yàn)收要求及用于破壞性實(shí)驗(yàn)的焊縫，其取樣、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和方法，焊接質(zhì)量要求，按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)章節(jié)執(zhí)行。 焊接與檢驗(yàn)、清管與試壓 焊接與檢驗(yàn)本工程管段環(huán)形焊口焊接采用全位置下焊接方式。(4) 考慮正常的檢測(cè)和事故狀態(tài)的搶修的需要，全線設(shè)置 4 座截?cái)嚅y室。(2) 管道覆蓋土回填時(shí)，基本未松散回填，自然沉降，有一定的縱向變形補(bǔ)償能力。在管道穿越鐵路、公路、地下建筑物、河流、溝渠及較大沖溝、水利工程等處，均應(yīng)設(shè)置標(biāo)志樁，在管道水平轉(zhuǎn)角處均設(shè)置轉(zhuǎn)角樁表示管道走向，便于巡線檢測(cè)，對(duì)易于遭到車輛碰撞和人為破壞的管段，應(yīng)設(shè)置警示牌，并應(yīng)采取保護(hù)措施。 (2) 組織各有關(guān)專業(yè)的負(fù)責(zé)人（總圖、水、電、土建、地質(zhì)、測(cè)量）以及生產(chǎn)單為的負(fù)責(zé)人進(jìn)行站址確定以后應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘察和測(cè)量工作確定以后應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)勘察和測(cè)量工作、線路里程樁（兼作陰極保護(hù)測(cè)試樁） ，轉(zhuǎn)角樁及標(biāo)志樁的設(shè)置。 (3) 測(cè)量范圍應(yīng)具體考慮為總圖布置方案留有余地（特殊地區(qū)建站可視現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，確定測(cè)量范圍和地形比例） 。 勘察要求 (1) 站場(chǎng)地形圖比例（1：200）～（1：500） 。(3) 地下水位較低，無腐蝕性。 線路走向(1) 應(yīng)避開易發(fā)山洪、滑坡等不良地質(zhì)段以及其他不易建站的地方。目的是便于維修以及當(dāng)管道發(fā)生破壞時(shí)，盡可能減少損失和防止事故擴(kuò)大。干線采用曲率半徑為 Rr=6D 的彎頭；冷彎管現(xiàn)場(chǎng)彎制，采用曲率半徑為=40DN。(3) 輸氣管道平面和豎向不易同時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)角。對(duì)于溫差較大的管道應(yīng)大于等于10DN。按規(guī)范規(guī)定，并結(jié)合管道沿線所經(jīng)過地區(qū)的具體情況，本工程干線管道除某些其他地區(qū)采用管梁跨越結(jié)構(gòu)形式外，其他管道采用埋地敷設(shè)。(4) 管架敷設(shè)是把管道架設(shè)在構(gòu)筑于地面的支架上面 。(2) 半地下敷設(shè)是管底位于地表之下，而管頂位于地面之上。?管線的當(dāng)量應(yīng)力可按最大剪應(yīng)力破壞理論來計(jì)算和校核并滿足以下條件： (54)slh??? 管道敷設(shè) 管道的敷設(shè)方式輸氣管道敷設(shè)的地形、地質(zhì)、水文地質(zhì)及氣候條件不同的地區(qū)，采用的敷設(shè)方式也不同。T 管道的軸向應(yīng)力及穩(wěn)定性驗(yàn)算管線鼻喉設(shè)計(jì)計(jì)算公式只考慮了管線在內(nèi)壓作用下產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力，對(duì)于較大直徑的管線或?qū)τ谀承┨厥夤芏蔚陌踩枰€應(yīng)該核算軸向應(yīng)力。根據(jù)輸氣管道工藝計(jì)算書確定的管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力、管徑、輸送介質(zhì)及首站出站溫度等條件，確定本工程干線管道采用符合《石油天然氣輸送管道用螺旋埋弧焊鋼管》(GB971188) 標(biāo)準(zhǔn)的 X65 等級(jí)螺旋雙面埋弧焊鋼管。 管道材質(zhì)及壁厚選擇 材質(zhì)選擇優(yōu)選管道用鋼是保證工程質(zhì)量、減少工程投資的重要環(huán)節(jié)。(2) 工程條件管道所經(jīng)地區(qū)屬于暖溫帶大陸性氣候，降水稀少，空氣干燥，氣候四季分明，晝夜溫差大，光照充足，是該地區(qū)的氣候特征。 沿線自然條件狀況(1) 工程地形、地貌、地質(zhì)概況管道沿線地形較為平坦，相對(duì)高差小于 200 米。同時(shí)應(yīng)盡可能利用現(xiàn)有的國家電網(wǎng)供電，以降低工程費(fèi)用。(3) 線路盡可能避開高強(qiáng)度地震區(qū)、沙漠、沼澤、滑坡、泥石流等不良工程地質(zhì)地區(qū)和施工困難地區(qū)。3西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)145 線路工程 線路所處位置及沿線自然條件狀況 線路選擇的基本要求(1) 管線敷設(shè)地區(qū)的選擇應(yīng)符合我國現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定，線 路走向應(yīng)避開城市規(guī)劃區(qū)、文物古跡、風(fēng)景名勝、自然保護(hù)區(qū)等。立式分mm?離器的高度建議為直徑的 ～5 倍。? (42)gvSwPTZVD?4?西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)13捕霧器厚度一般取 100～150 。 除液器設(shè)備設(shè)計(jì)及選擇根據(jù)《油田油氣集輸設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)》 （上冊(cè)）中所給出的有關(guān)立式分離器的計(jì)算公式，對(duì)于處理氣體的立式分離器在工作時(shí)，氣體和液滴沉降的方向相反，故要求： 0gw?而設(shè)計(jì)分離器時(shí)，要求在重力沉降部分能分離出直徑為 100 以上的液滴，就m?可以使氣體進(jìn)入捕霧器，以捕集直徑更小的液滴，滿足氣體帶液率的指標(biāo)。足夠長(zhǎng)的旋風(fēng)分離器筒體可避免旋轉(zhuǎn)氣流對(duì)灰斗頂部的磨損。P? 2/kmb 筒體高度 h通常，除塵效率較高的旋風(fēng)分離器都有較大的長(zhǎng)度比例。工程上常用的旋風(fēng)分離器筒體直徑都在 200以上。但過小的筒體直徑，由于旋風(fēng)分離器壁與排氣管太近，會(huì)造成直徑較大的顆粒反彈至中心氣流而被帶走，從而使除塵效率降低。一般的進(jìn)口氣速為 10～25 。但氣速太高會(huì)使粗顆粒粉碎變成細(xì)粉塵的量增加，并增加旋風(fēng)分離器的壓力損失和加速分離器本體的磨損，降低其使用壽命。b 分離器進(jìn)口管氣速 v。由于圓形進(jìn)口管與旋風(fēng)分離器只有一點(diǎn)相切，而矩形進(jìn)口管在整個(gè)高度上均與筒壁相切，故一般多采用矩形進(jìn)口管。旋風(fēng)分離器有兩種主要的進(jìn)口形式：切向進(jìn)口和軸向進(jìn)口。 分離器的設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器是利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體所產(chǎn)生的離心力，將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣固分離裝置，對(duì)于捕集 5～10 以上的粉塵效率較高。目前，輸氣站中經(jīng)常采用的除塵設(shè)備有：旋風(fēng)分離器、導(dǎo)葉式旋風(fēng)分離器、過濾分離器等。為此，在天然氣輸氣站中應(yīng)設(shè)置除塵設(shè)備。 站場(chǎng)工藝設(shè)備選型 簡(jiǎn)述天然氣中的固體雜質(zhì)不僅會(huì)增加管輸阻力，影響設(shè)備、閥門和儀表的正常運(yùn)作，使其磨損加速、使用壽命縮短，而且污染環(huán)境，有害于人體。④ 生活區(qū)、辦公區(qū)應(yīng)布置在全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)，要求有利于生產(chǎn)、方便生活、力求節(jié)約。② 根據(jù)流程和設(shè)備功能，分區(qū)塊布置，把功能相同的設(shè)備布置在一起成為一個(gè)裝置區(qū)，裝置區(qū)之間的連接管道敷設(shè)應(yīng)有利于車行道的布置。② 輸氣站內(nèi)平面布置、防火安全、場(chǎng)內(nèi)道路交通及與外界公路的連接應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 5018 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016《石油天然氣工程總圖設(shè)計(jì)規(guī)范》SY/T 0048。④ 站址與附近工業(yè)、企業(yè)、倉庫、火車站及其他公用設(shè)施的安全距離必須符合現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)， 《石油天然氣工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50183 的有關(guān)規(guī)定。 站址選擇 (1) 基本要求 ① 地勢(shì)平緩、開闊；② 供電、給水、排水、生活及交通方便占地面積、所選站址應(yīng)使站內(nèi)各建筑物之間能留有符合防火安全規(guī)定的間距，應(yīng)該考慮站場(chǎng)的發(fā)展余地