【正文】 由公式(27)計(jì)算得：b=℃；由公式(210)得：TR2= ℃。設(shè)置3個(gè)泵站，則泵站揚(yáng)程為：HC==90%輸量下泵揚(yáng)程：H==（3600）=則每個(gè)泵站需開泵數(shù)：N===,向上取整N=4，故90%輸量下開泵4臺(tái)。由公式(216)計(jì)算得熱泵站加熱爐的熱負(fù)荷為：q=()=。由于|TR2TR3|，故取TR= ℃，即在最大輸量下原油出站溫度是TR= ℃?，F(xiàn)令b=0，對(duì)出站油溫進(jìn)行第一次迭代試算：由公式(210)計(jì)算得：TR1= ℃；由公式(11)計(jì)算得平均溫度：T= ℃；由公式(14)得計(jì)算動(dòng)力粘度：ν=104 m2/s；由公式(13)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ= kg/m3；由公式(15)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=；將上述參數(shù)值帶入公式（25）得i= m/m；由公式(27)計(jì)算得：b=℃；由公式(210)得：TR2= ℃。設(shè)置3個(gè)泵站，則泵站揚(yáng)程為：HC==最大輸量下泵揚(yáng)程H=，則每個(gè)泵站需開泵數(shù)：N===,向上取整N=5，故最大輸量下選用型號(hào)為KSY800190的泵6臺(tái)，5臺(tái)串聯(lián)，另有一臺(tái)備用?！?；由公式(216)計(jì)算得熱泵站加熱爐的熱負(fù)荷為：q=()=。由于是平均布站，故各個(gè)加熱站的進(jìn)站溫度、出站溫度都相同，即TR=℃，TZ=30℃。站址為：（0km,28m）、（53km,21m）、（107km,19m）、(160km,34m)、(213km,33m)、(267km,56m)。泵站特性方程為HC=5（）=，全程所需泵站數(shù)N===3，則最大輸量工況下需設(shè)置3個(gè)泵站。③確定泵站數(shù)最大輸量時(shí)，在平均溫度下，管道體積流量為Qmax =3600= m3/h。到可能翻越點(diǎn)處壓頭損失：Hf=280103+（6828）=。則在最大輸量工況下熱力計(jì)算參數(shù)如表22：表22最大輸量工況下熱力計(jì)算參數(shù)表出站溫度TR（℃）平均溫度T（℃）平均密度ρ（kg/m3）體積流量Q（m3/s）水力坡降i（m/m）b(℃)站間距LR(km)②翻越點(diǎn)判斷由沿程高程表3知(280km,68m)處可能存在翻越點(diǎn)。由于|TR1TR2|，故對(duì)出站油溫進(jìn)行第二次迭代試算：由公式(11)計(jì)算得平均溫度：T= ℃；由公式(14)得計(jì)算動(dòng)力粘度：ν=104 m2/s；由公式(13)得在計(jì)算溫度下的密度：ρ=；由公式(15)得在計(jì)算溫度下的最小體積流量：Q=；將上述參數(shù)值帶入公式（25）得i= m/m；由公式(27)計(jì)算得：b=℃；由公式(210)得：TR3= ℃。仍取進(jìn)站溫度TZ=30℃。①熱力計(jì)算及確定加熱站由公式(25)計(jì)算得：i = ；由公式(26)計(jì)算得：a =106m；由公式(27)計(jì)算得：b=℃；由公式(28)計(jì)算得：LR = ；由公式(29)計(jì)算得：n=，向上圓整為n=4；由于最小輸量時(shí)加熱站數(shù)為六個(gè)，從經(jīng)濟(jì)環(huán)保角度考慮，最大輸量時(shí)可調(diào)整成六個(gè)加熱站。泵站特性方程為HC=5（）=，全程所需泵站數(shù)N===2，則最小輸量工況下需設(shè)置2個(gè)泵站。④確定泵站數(shù)管道允許的最大操作壓力為：= =，H==，出站壓力要小于此值。到可能翻越點(diǎn)處壓頭損失:Hf=280103+（6828）= 。在長輸管路中，局部摩阻總是占據(jù)很小的部分，一般占沿程摩阻的約1%，全線總壓頭損失公式： (211)式中：——全線壓頭損失，m；——沿程摩阻，m；——管道起點(diǎn)與終點(diǎn)的高程差，m；——局部摩阻，m。故取TR=℃。②按平均布站反算出站溫度設(shè)TZ = 30℃，b= ℃，起點(diǎn)油溫計(jì)算公式： (210)將各參數(shù)代入上式得：TR1=℃?！?；i=b=℃a=105mL180。式中：D管道外徑(m)，； K熱油管道總傳熱系數(shù)(w/m℃)，℃； C油品比熱(J/(kg 根據(jù)以下公式求解所需的熱站數(shù)。根據(jù)任務(wù)書的要求，總傳熱系數(shù)由(24)℃。2) 總傳熱系數(shù)由 (23)式中：D管道外徑(m)； 土壤導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)， w/m℃； h管道中心埋深(m)， m；得==K= (24)式中：瀝青防腐層(m)， m； 防腐層導(dǎo)熱系數(shù)(w/m℃)，℃；得總傳熱系數(shù)K== (w/m℃)；3. 工藝計(jì)算及站場(chǎng)布置1)最小輸量工況計(jì)算根據(jù)任務(wù)書的要求，設(shè)計(jì)最小輸量為Qmin =。因?yàn)?000 Remin Remax Re1，兩種極端情況下的流動(dòng)都處在水力光滑區(qū)。則管壁相對(duì)當(dāng)量粗糙度為：103。1） 判斷流態(tài)雷諾數(shù)的計(jì)算公式如下： 只需在最小和最大流量兩種極端狀況下便可判斷流態(tài)是否變化，由表11知在計(jì)算溫度下的原油動(dòng)力粘度為：ν=69106m2/s。對(duì)輸油系統(tǒng)壓力實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以及系統(tǒng)自動(dòng)連鎖保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)密閉輸油的前提。其可以降低粘度減少摩阻損失并降低管輸壓力，保證安全輸送。油流過高的粘度使管道的壓降劇增，不經(jīng)濟(jì)也不安全。3. 管道壁厚選擇根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計(jì)算： (111)式中： ——計(jì)算的屈服應(yīng)力，MPa；——工作壓力，MPa；——管道外徑，mm；——強(qiáng)度設(shè)計(jì)系數(shù)，此處取=；——焊縫系數(shù)，此處取=；——管道厚度，mm。流動(dòng)資金利用擴(kuò)大指標(biāo)估算法，按流動(dòng)資金占固定資產(chǎn)原值的5%計(jì)算。管道建設(shè)期為2年，第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計(jì)算，固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅稅率為0。修理費(fèi)按固定資產(chǎn)原值的1%計(jì)算，輸油成本中其他費(fèi)用按工資總額與職工福利費(fèi)之和的2倍計(jì)算。油氣損耗費(fèi)＝損耗比例年輸量(或年銷量)油價(jià)(或氣價(jià))%～%。對(duì)于長輸管道系統(tǒng)，電力費(fèi)用主要是泵站輸油泵機(jī)組的電費(fèi)。對(duì)于長距離輸油管道系統(tǒng)，燃料費(fèi)用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費(fèi)用。費(fèi)用現(xiàn)值法的計(jì)算公式為： (18)式中：I第t年的全部投資(包括固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金)； ’第t年的經(jīng)營成本； S計(jì)算期末回收的固定資產(chǎn)余值(此處為0)； W計(jì)算期末回收的流動(dòng)資金； N計(jì)算期 N=16； i行業(yè)基準(zhǔn)收益率 =12%；油氣儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)的要素成本包括：電力費(fèi)用、工資及福利費(fèi)、修理費(fèi)、油氣損耗費(fèi)、折舊費(fèi)、利息支出、其他費(fèi)用。2)費(fèi)用現(xiàn)值法費(fèi)用現(xiàn)值比較法簡稱現(xiàn)值比較法。該費(fèi)用隨著管徑的變化與投資隨著管徑的變化趨勢(shì)相同，所以總投資與經(jīng)營費(fèi)用的疊加總有一個(gè)與其最小值對(duì)應(yīng)。故總投資隨著管徑的變化必有極小值存在，而輸油能耗也在下降。2. 費(fèi)用現(xiàn)值法確定經(jīng)濟(jì)管徑1)確定經(jīng)濟(jì)管徑的原則對(duì)某一輸量下的管路，隨著管徑的增大，基本建設(shè)中鋼材及線路工程投資增大，但壓力損失降低，泵站數(shù)減少，站場(chǎng)投資減少。根據(jù)輸量的大小，本次設(shè)計(jì)提出了3種可能的管徑，、Φ45Φ508。表12 設(shè)計(jì)參數(shù)表任務(wù)輸量(10t/a)最小輸量(10t/a)管線里程(Km)最高出站油溫℃最低出站油溫℃埋深處月平均氣溫℃5503853206030質(zhì)量流量為： kg/s 由質(zhì)量流量與體積流量換算公式： (15) 經(jīng)濟(jì)管徑的選擇1. 管徑及管材的初選1)管徑選擇根據(jù)規(guī)范，管徑計(jì)算公式如下：d= (21)式中：Q額定任務(wù)輸量(m/s),； V管內(nèi)原油經(jīng)濟(jì)流速(m/s)； d管道內(nèi)徑(m)；根據(jù)輸量計(jì)算結(jié)果如下表113：表113 初選管徑表經(jīng)濟(jì)流速(m/s)計(jì)算結(jié)果(mm)初選管Ⅰ(mm)初選管Ⅱ(mm)初選管徑Ⅲ(mm)4575082)管材選用本工程采用直縫電阻焊鋼管。④ 原油粘度由最小二乘法回歸粘溫關(guān)系如表11表11 粘溫關(guān)系回歸表溫度(℃)6055504540353028粘度(106m2/s)48536069111lnν 取xi為T，yi為lnν，并設(shè)Σxi= 343Σyi= = = ===回歸結(jié)果為lnν=得原油粘度為：ν= (14)式中：T平均輸油溫度(℃)；2） 其他設(shè)計(jì)參數(shù)管道全線任務(wù)輸量、最小輸量、進(jìn)出站油溫、埋深處月平均氣溫等列于表112設(shè)計(jì)參數(shù)表中?！?，解得=； ——平均輸油溫度，℃，取=40℃。② 平均輸送溫度在加熱輸送條件下，計(jì)算溫度采用平均輸油溫度T，平均輸油溫度采用加權(quán)法，按下式計(jì)算： Error! No bookmark name given. (11)式中：——原油出站溫度，℃，取=60℃；——原油進(jìn)站溫度，℃，取=30℃；——原油平均溫度，℃，由上式計(jì)算得= 40℃。（7）粘溫關(guān)系 見表2表2 油品溫度與粘度數(shù)據(jù)溫度（℃）2830354045505560粘度（cp）11169605348（8）沿程里程、高程（管道全程320km）數(shù)據(jù)見表3表3 管道縱斷面數(shù)據(jù)里程（km）04070130165190230250280300320高程（km）28301025352836426845352. 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù)1） 原油物性參數(shù)① 原油進(jìn)站溫度、出站溫度由于一般原油加熱溫度為60~70℃，考慮到最高出站溫度為60℃，故取TR =60℃ 。表1 生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷表年12345