【正文】 4末站/m63/m根據(jù)表格知，各站進站壓力均滿足泵的吸入要求，出站壓力均不超過管道的最大承壓，校核合格。 進出站溫度的校核為了滿足工藝和熱力的要求，對其冬季最小輸量校核時，應(yīng)固定進站油溫為39℃，本設(shè)計通過編程迭代出相應(yīng)的出站油溫，根據(jù)程序3得出表格210中的數(shù)據(jù)。確定站址，除根據(jù)工藝設(shè)計要求外，還需要按照地形、地址、文化、氣象、給水、排水、供電和交通運輸?shù)葪l件，并結(jié)合施工、生產(chǎn)、環(huán)境保護以及職工生活等方面的因素綜合考慮，最終確定站址如下：表13 站址確定站號12345站性質(zhì)熱泵站熱泵站熱泵站熱泵站末站里程/km0265高程m2 校核計算說明 熱力、水力校核由于對站址的綜合考慮，使熱站、泵站的站址均有所改變，因此必須進行熱力、水力校核。確定泵站數(shù)時，要考慮到管線的承壓能力選定輸油主泵，再根據(jù)流量及揚程確定泵機組的組合方式，最后由全線所需的壓頭求出所需的泵站數(shù)，并結(jié)合水力計算定出。為了便于計算和校核，本設(shè)計將管路沿線的局部摩阻按照沿程摩阻損失的1%計算，泵站、熱站內(nèi)局部摩阻均為15m。 水力計算當(dāng)管路的流態(tài)在水力光滑區(qū)時，可按平均溫度下的油流粘度，用等溫輸送的方法計算加熱站間摩阻。由于設(shè)計流量較大，根據(jù)經(jīng)驗將出站油溫定為60℃，進站油溫定為33℃。由于本設(shè)計中所輸送介質(zhì)為高凝高粘原油，故在熱力計算中考慮了摩擦生熱對溫升的影響。 確定加熱站及泵站 熱力計算埋地不保溫管道的散熱傳遞過程由三部分組成的，即油流至管壁的放熱，瀝青防腐層的熱傳導(dǎo)和管外壁至周圍土壤的傳熱，由于本設(shè)計中所輸介質(zhì)的要求不高，而且管徑和輸量較大，油流到管壁的溫降比較小，流態(tài)為紊流，故油流到管內(nèi)壁的對流換熱和管壁自身的熱傳導(dǎo)可以忽略不計。因此設(shè)計管路時，要先進行熱力計算，然后進行水力計算。當(dāng)熱油沿管路流動時，溫度不斷降低，粘度不斷增大，水力坡降也不斷變化。熱油管道不同于等溫輸送的特點在于輸送過程中存在摩阻損失和散熱損失兩種能量損失，因此我們必須從兩方面給油流供應(yīng)能量，由加熱站供應(yīng)熱能，由泵站提供壓力能。目前，國內(nèi)外很多采用加入降凝劑或給油品加熱的方法，使油品的粘度降低。 工藝計算說明 概述對于易凝、高粘、高含蠟油品的管道輸送，如果直接在環(huán)境溫度下輸送，則油品粘度大，阻力大，管道沿途摩阻損失大，導(dǎo)致了管道壓降大，動力費用高，運行不經(jīng)濟，且在冬季極易凝管，發(fā)生事故。本設(shè)計中根據(jù)國內(nèi)熱油輸送管道的實際經(jīng)驗，然后對附近管徑系列進行計算，分別算出不同系列的費用現(xiàn)值，根據(jù)費用現(xiàn)值的大小選擇出最優(yōu)管徑。(2)進站壓力不低于30m，出站壓力不大于管道最高承受壓力。 油品的比熱容 (16) 瀝青層的導(dǎo)熱系數(shù)瀝青層導(dǎo)熱系數(shù)按經(jīng)驗一般取。計算平均溫度[2]可以采用下式： (14) 其他參數(shù)的選取 工作日全年按350天，每天24小時計算。本設(shè)計中分別按夏、冬兩種月平均地溫進行計算。 周圍介質(zhì)溫度對于埋地管道，一般取中心管道埋深處的最低月平均溫度。根據(jù)經(jīng)驗，確定最低進站溫度為℃。對于輸送任何油品，為防止停輸后凝管，同時考慮到通過提高油溫來改變油品的粘度，從而提高輸送的經(jīng)濟性，故進站溫度應(yīng)該高于油品的凝點。綜合考慮以上種種因素，以及以往設(shè)計中所得經(jīng)驗，確定最高出站溫度不宜大于60℃，最高不超過65℃。另外，本設(shè)計中輸送的是高含蠟原油，其在凝點附近的粘溫曲線很陡，而當(dāng)溫度高于凝點3040℃以上時，粘度隨溫度變化很小。 溫度參數(shù)的選擇 出站油溫由于原油的初餾點為77℃，故加熱溫度不宜高于77℃，以免發(fā)生相變影響泵的吸入性能而造成不必要的損失。 油品物性(1)基本參數(shù)表11 油品物性基本參數(shù)密度 (kg/m3)凝點(℃)反常點(℃)初餾點(℃)膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含蠟量303777%%(2)原油流變參數(shù)： , (11), (12) 沿線地形高程表12 沿線地形高程里程(km)0256080110120130150175191高程(m)162421452533里程(km)205214220225245255260265高程(m)10999871662 設(shè)備(1)離心泵；(2)加熱爐：4652kW，2326kW，1745kW, 814kW；(3)管道；(4)閥門：閘閥，球閥，調(diào)節(jié)閥門。各站均采用先爐后泵的流程，提高泵的使用效率。采用變頻調(diào)速器，減少動力消耗?？傮w設(shè)計時，統(tǒng)籌兼顧，遠(yuǎn)近結(jié)合，以近期為主。通過技術(shù)對比，選擇最優(yōu)工藝方案。 設(shè)計原則本設(shè)計遵守國家有關(guān)法律和法規(guī)，執(zhí)行有關(guān)工程設(shè)計技術(shù)規(guī)范。由于輸量較大且沿線地溫較高，故從經(jīng)濟上分析，本管道不采用保溫層，只需加一層厚度為7mm的瀝青防腐層即可。本設(shè)計中采用了水擊超壓保護，為了防止水擊影響，在各出口處設(shè)立了泄壓罐來泄壓。 輸油站基本情況簡介輸油站站址的確定根據(jù)本管道工程線路走向及工藝設(shè)計的要求，綜合考慮沿線的地理情況，本著盡量避免將站址布置在海拔較高的地區(qū)和遠(yuǎn)離城市的人口稀少地區(qū)，以方便職工的生活，并本著“熱泵合一”的原則，兼顧平原地區(qū)的均勻布站方針，采用方案如下：設(shè)立熱泵站四座，即首站和三座中間站，末站一座，均勻布站。由于自己水平有限，難免存在疏漏和錯誤之處，希望老師和同學(xué)們多批評、指正。此外還進行了一定量的外文翻譯。本設(shè)計是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，依照國家頒發(fā)的長輸管道設(shè)計有關(guān)規(guī)定進行的，整個設(shè)計有利于鞏固和豐富專業(yè)知識，更能提高認(rèn)識能力。中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(論文)AYCHI輸油管道的初步設(shè)計畢業(yè)設(shè)計目錄前言 1第1章 工藝設(shè)計說明書 2 工程概況 2 線路基本情況簡介 2 輸油站基本情況簡介 2 管道概況 2 基本參數(shù)的選取 2 設(shè)計依據(jù) 2 設(shè)計原則 2 設(shè)計特點 3 原始數(shù)據(jù) 3 溫度參數(shù)的選擇 4 其他參數(shù)的選取 5 最優(yōu)管徑的選擇 5 工藝計算說明 5 概述 5 確定加熱站及泵站 6 校核計算說明 7 熱力、水力校核 7 壓力越站校核 8 熱力越站校核 8 動、靜水壓力校核 8 反輸校核 9 工藝流程 9 制定和規(guī)劃工藝流程原則 9 各站的工藝流程 9 設(shè)備的選取 9 泵的選取 9 加熱爐的選取 9 經(jīng)濟計算 10 經(jīng)濟計算基本數(shù)據(jù) 10 其他參數(shù) 10 費用現(xiàn)值計算 11第2章 工藝設(shè)計計算書 131 確定經(jīng)濟管徑 13 計算條件下平均溫度 13 平均溫度下原油密度 13 平均溫度下輸量 13 管徑的選取 13 流態(tài)的確定 13 總傳熱系數(shù)的確定 14 確定熱站數(shù) 15 最大流量確定泵站個數(shù) 17 不同季節(jié)、不同輸量下的各項參數(shù) 19 費用現(xiàn)值計算 232. 26 總傳熱系數(shù)的確定 27 確定熱站數(shù) 27 最大流量確定泵站個數(shù) 28 不同季節(jié)、不同輸量下的各項參數(shù) 31表25 不需要加熱的夏季100%負(fù)荷下管線參數(shù) 35 費用現(xiàn)值計算 363. Φ820系列管徑的計算 39 總傳熱系數(shù)的確定 39 確定熱站數(shù) 40 最大流量確定泵站個數(shù) 41 不同季節(jié)、不同輸量下的各項參數(shù) 43 費用現(xiàn)值計算 464. 站址調(diào)整及校核 49 調(diào)整后的站布置 49 最小流量下的熱力校核 49 最大輸量下水力校核 49 靜水壓力的校核 505 設(shè)備的選取 50 加熱爐的選取 50 首、末站油罐的選取 51 輸油泵的選取 51 給油泵的選擇 51 各站內(nèi)原動機的選擇 516 開泵點爐方案 52 開泵方案 52 點爐方案 53 反輸計算 54 冬季反輸運行方案 54 夏季反輸運行方案 55第3章 結(jié)論 56致謝 57附錄 58參考文獻 64前言前言“輸油管初步設(shè)計”是油氣儲運專業(yè)畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容之一。是對油氣儲運專業(yè)本科畢業(yè)生綜合素質(zhì)和能力的一次重要培養(yǎng)與鍛煉，也是對其專業(yè)知識學(xué)習(xí)的一次綜合考驗。設(shè)計主要內(nèi)容包括：確定經(jīng)濟管徑、站址和設(shè)備選型、工藝流程設(shè)計及輸油成本計算；繪制首站及中間熱泵站的工藝流程圖、首站的平面布置圖、泵房安裝圖、管道的縱斷面圖。本設(shè)計得到張足斌老師的全面、具體的指導(dǎo)，此外還有劉剛老師的悉心指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。65第1章 工藝設(shè)計說明書第1章 工藝設(shè)計說明書 工程概況 線路基本情況簡介本設(shè)計管線位于山東境內(nèi),東西走向,全長265千米，海拔最低處為2米，最高處為109米，整條管線位于平原地區(qū)，主要用于原油外輸,全線采用密閉輸送的方式輸送，能夠長期連續(xù)穩(wěn)定運行，且受外界惡劣氣候的影響小，無噪音，尤其損耗少，對環(huán)境污染小。各個輸油站為了安全經(jīng)濟輸送，站內(nèi)部均以先爐后泵的方式運行，每站采用圓筒形加熱爐對油品進行直接加熱；同時各站為了滿足輸量要求和考慮的泵機組的優(yōu)化組合，每站均設(shè)有2臺HSB202015和2臺HSB202019泵，其中HSB202019一臺備用，由于管線沿途所區(qū)域為平原地區(qū)，且由于串聯(lián)泵效率較高，調(diào)節(jié)方便且不存在超載的問題，因而各站均采用串聯(lián)泵的方式運行。 管道概況本設(shè)計根據(jù)需要，壁厚8mm，管材為L415（X60）鋼[1]。 基本參數(shù)的選取 設(shè)計依據(jù)本設(shè)計本設(shè)計依據(jù)設(shè)計任務(wù)書，按照中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫局和中華人民共和國建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布的《輸油管道工程設(shè)計規(guī)范》、石油工業(yè)出版社出版的《油氣集輸技術(shù)手冊》、商業(yè)部出版的《石油庫工藝設(shè)計手冊》及《泵和泵樣本》，機械工業(yè)出版社出版的《中小型電機產(chǎn)品樣本》、中國石化出版社出版的《泵與原動機選用手冊》，并參照相關(guān)圖紙和規(guī)范進行設(shè)計。在保證安全可靠的基礎(chǔ)上，積極采用國內(nèi)外新技術(shù)、新工藝、先設(shè)備和新材料，提高輸送效率。設(shè)計中貫徹以節(jié)約能源為中心，保證安全生產(chǎn)，使工程建成后高效運行，并考慮環(huán)境保護的要求。 設(shè)計特點采用密閉輸送工藝，降低原油損耗，節(jié)約能源。全線設(shè)機械清管器，保證輸油管道高效輸送。 原始數(shù)據(jù) 設(shè)計輸量年設(shè)計輸量1700萬噸/年。 其他參數(shù)(1)環(huán)境溫度：夏季月平均地溫20℃，℃；(2)；(3)。此外，管道采用瀝青防腐層，其最高耐熱溫度為70℃，故出站油溫應(yīng)低于70℃，以免影響絕緣性而造成管道的腐蝕，而且由于管道的熱變形等種種因素都決定了加熱溫度不宜過高。又由于含蠟原油往往在紊流狀態(tài)下輸送，提高油溫對摩阻的影響很小而熱損失卻顯著增大，故加熱溫度不宜過高。 進站油溫加熱站的進站油溫是經(jīng)過經(jīng)濟比較而確定的。對于本次設(shè)計中的輸送原油，其含蠟量和膠質(zhì)的含量均比較高，而對于凝點較高的含蠟原油，由于其在凝點附近的粘溫曲線很陡，所以經(jīng)濟進站溫度常常高于油品凝點34℃，并且盡量避免管道在非牛頓流體下運行。由于本次設(shè)計輸量大，油流溫降小，故在初步計算中根據(jù)經(jīng)驗取進站油溫℃，出站油溫℃。是隨季節(jié)和地區(qū)變化的，設(shè)計熱油管道時，至少應(yīng)分別按其最低月和最高月的月平均地溫計算溫降及熱負(fù)荷。 平均溫度由于管道的摩阻與其流態(tài)有一定的關(guān)系，當(dāng)管路的流態(tài)在紊流光滑區(qū)時，可按平均溫度下的油流粘度來計算站間摩阻。 油品密度根據(jù)20℃的油品密度按下式換算成計算溫度下的密度： (15)式中：——t℃下原油密度，； ； 。 管道設(shè)計參數(shù)(1)熱站、泵站的站內(nèi)壓頭損失均為15m，熱泵站內(nèi)壓頭損失30m。 最優(yōu)管徑的選擇在設(shè)計輸量下，若選用較大的管徑，可以降低輸送時的壓頭損失，減少泵站數(shù)，從而減少泵站的建設(shè)費用，降低了輸油的動力消耗，但同時也增加了管路的建設(shè)費用。壁厚8mm的管徑。所以為了安全輸送，在油品進入管道前必須采用降凝降粘措施。本設(shè)計采用加熱的方法，提高油品溫度以降低其粘度，減少摩阻損失，降低管輸壓力，使輸油總能耗小于不加熱輸送，并使管內(nèi)最低油溫維持在凝點以上，確保安全輸送。此外這兩種損失相互影響，摩阻損失的大小決定于油品的粘度，而粘度的大小又取決于輸送油品溫度的高低。計算熱油管道的摩阻損失時，必須考慮管路沿線的溫降情況及油品的粘溫特性。此外，熱油管的摩阻損失應(yīng)按一個加熱站間距來計算，全線摩阻為各站間摩阻之和。而總的傳熱系數(shù)主要取決于管外壁至土壤的放熱系數(shù)。計算中周圍介質(zhì)的溫度取最冷月土壤的平均溫度，以首、末站平均溫度作為油品的物性計算溫度。然后根據(jù)蘇霍夫公式計算站間距，從而進一步求得加熱站數(shù)。先根據(jù)流量和管徑判斷流態(tài)，在33℃60℃之間一直處于水力光滑區(qū)，由平均溫度求出平均粘度，再根據(jù)列賓宗公式計算站間摩阻。 初步確定熱站、泵站數(shù)由熱力計算可以確定加熱站數(shù)，加以化整。 站址確定根據(jù)地形的實際情況，本著熱泵合一的原則，進行站址的調(diào)整。求得站址改變后的進出站溫度和壓力，以確保管線的安全運行。根據(jù)表210知，進站油溫為33℃，℃，遠(yuǎn)小于油品的初餾點77℃并且不超過65℃，所以符合要求。 壓力越站校核當(dāng)輸油主泵不可避免的遇到斷電、事故或檢修時，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小，從而導(dǎo)致沿程摩阻減小，或者生產(chǎn)負(fù)荷減小而導(dǎo)致的摩阻減小，為了節(jié)約動力費用，可以進行中間站的壓力越站，以充分利用有效地能量