【正文】 .................................30 安全閥的選擇 ..........................................................................................................31 操作條件 ...........................................................................................................31 安全閥通道截面面積的計算 ...........................................................................32 管道計算總思路圖 ..................................................................................................337 自動控制和通訊 ............................................................................................................34 概述 ..........................................................................................................................34 說明 ...................................................................................................................34 儀表及系統(tǒng)設(shè)備選型原則 ...............................................................................34 SCADA 系統(tǒng) ...............................................................................................................34 儀表檢測、控制系統(tǒng) ..............................................................................................34 流量計量系統(tǒng) ..........................................................................................................358 結(jié) 論 ............................................................................................................................36參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................37致 謝 ..................................................................................................................................38西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)11 前言本工程的主要內(nèi)容是天然氣輸氣管道工程的初步設(shè)計。課題的提出是針對目前各種用戶對清潔能源的需求量的急劇升高的現(xiàn)狀以及天然氣工業(yè)的蓬勃發(fā)展的形式。通過長輸管線的優(yōu)化設(shè)計來提高管輸天然氣量以及提高其的經(jīng)濟(jì)性為解決現(xiàn)今的供氣不足和供氣費(fèi)用昂貴的情況提供了好的方案。加快開發(fā)和利用天然氣的步伐，提高天然氣在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重是堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要舉措，是利國利民的大政方針。初步設(shè)計是在工程項目確定后，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，結(jié)合實際條件所做的具體實施方案。設(shè)計深度應(yīng)滿足投資包干、招標(biāo)承包、材料與設(shè)備訂貨、土地征購和施工準(zhǔn)備等要求，并能據(jù)以編制施工圖和總概算。(2) 采用先進(jìn)的技術(shù)，努力吸收國內(nèi)外的新的科技成果。(4) 管道設(shè)計要確保能長期安全、均衡、平穩(wěn)的進(jìn)行天然氣的輸送。 管道設(shè)計規(guī)范和要求 《輸氣管道設(shè)計與管理》 （姚光鎮(zhèn)主編，石油大學(xué)出版社）《油氣集輸》 （馮叔初主編，石油大學(xué)出版社）《天然氣長輸管道工程設(shè)計》 （中國石油天然氣總公司主編，石油大學(xué)出版社 ）《輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范》 （5025194）《油田油氣集輸設(shè)計技術(shù)手冊》 （上下冊） 長輸管道設(shè)計原始資料 天然氣管道設(shè)計輸量管道首站起始于寧波市，末站位于溫州市，管線全長 300㎞ ，送至溫州市的輸氣量一期為 ，二期為 。910 管線設(shè)計要求及內(nèi)容(1) 設(shè)計要求：a 輸氣管具有日輸量 20％的調(diào)峰能力；b 全線設(shè)計系數(shù)相同，采用等強(qiáng)度設(shè)計。 工程概況甬溫輸氣管道起始于寧波市，末站位于溫州市，管線全長 300 千米，為水平管線。全線設(shè)置四座干線截斷閥室，使管線在事故情況下能緊急自動關(guān)閉，易減少天然氣損失和事故危害，并供管道維修時放空使用。輸氣干線采用煤焦油磁漆涂層防腐，同時采用強(qiáng)制電流保護(hù)為主，犧牲陽極為輔的陰極保護(hù)法對干線進(jìn)行防腐蝕控制。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)43 輸氣管道的工藝計算說明 天然氣的熱物性計算 天然氣的平均分子量、密度和相對密度(1) 平均分子量 M (31)iMY??式中 ——平均分子量，kg/(kmol)； ——第 i 組分的分子量，kg/(kmol)；i ——第 i 組分的摩爾組成 。yb 相對密度 ed (33)aed?式中 ——相對密度；e ——平均密度；d ——空氣密度。iy(2) 對比壓力 和對比溫度rprT (36)Pc? (37)Tr西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)5式中 P—— 平均壓力； T——平均溫度。表 31 壓縮因子相關(guān)方程式范圍Pr范圍Tr相關(guān)方程式~ ~~~~Pr(－)－ +Pr(－)－ +Pr(－)++Pr(－)++~ ~~~~Pr( + ) + Pr( ) + + Pr( ) + + Pr( ) + + 天然氣的粘度 根據(jù)粘度的計算公式： [ (311)expC??(/10)]y?式中 ???.(.)2378C——天然氣的粘度， ；?mPas?西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)6——天然氣的溫度，K。 定壓摩爾比熱 根據(jù)《油氣集輸》中的定壓摩爾比熱的計算公式： (312)?? ???????????? ??TPMTCp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； M——天然氣的平均分子量, 。(1) 雷諾數(shù)可按以下公式計算 (313)??????DMQDAQvRae 442????式中 Re——雷諾數(shù)； ——氣體的流速，m/s；v —— 氣體的運(yùn)動粘度， ；?sm/2 ——天然氣對空氣的相對密度，無因次；? D——輸氣管道的內(nèi)徑，m； ——天然氣的動力粘度 ， ；?aps?——氣體的密度， ；?3/mkg——空氣的密度， （在標(biāo)準(zhǔn)狀況下 = ） ；a a?3/mkgQ——輸氣管道體積流量， ；s/3M——輸氣管道質(zhì)量流量，kg/s。 (316)???????dkc 流型判斷： ⅰ Re 流態(tài)為水力光滑區(qū)；1R ⅱ 流態(tài)為混合摩擦區(qū)；2e? ⅲ 流態(tài)為阻力平方區(qū)。按它們在輸氣管道中的位置分別為：輸氣首站、輸氣末站和中間站（中間站又分為壓氣站、氣體接收站、氣體分輸站、清管分離站等）三大類型。a 首站流程說明正常輸送來氣：增壓站來氣——除液器——旋風(fēng)分離器——計量——去中間站發(fā)送清管器：首站發(fā)球筒——清管器通過指示器——下游管線氣源為增壓站來氣，站內(nèi)氣體凈化以旋風(fēng)分離器除塵為主，但有時上游氣體處理裝置的非正常情況，管道內(nèi)可能存在少量液體，在清管時，這些液體被推進(jìn)站內(nèi)，將影響調(diào)壓閥、壓縮機(jī)的正常工作。氣體分離采取除液、除塵相結(jié)合，使天然氣達(dá)到管輸要求。一般具有分離、調(diào)壓、計量、清管發(fā)送等功能。一般分為壓氣站、氣體接受站、氣體分離站、清管分離站等幾種類型。一般具有分離調(diào)壓計量和清管器收發(fā)等功能。大流量站場的氣體除塵器可以經(jīng)過匯管采取并聯(lián)安裝 來滿足處理要求。 清管輸氣管線在施工過程中積存下來的污物和管道投產(chǎn)運(yùn)行時所積存下來的腐蝕產(chǎn)物，都是影響氣質(zhì)、降低輸氣能力、堵塞儀表、影響計量精度和加劇管線內(nèi)部腐蝕的主要因素。 清管氣體收發(fā)裝置清管氣體收發(fā)裝置包括收發(fā)筒、工藝管線、全通徑閥門、裝卸工具以及通過指示器等輔助設(shè)備。其發(fā)送筒的長度應(yīng)能滿足最長清管器或監(jiān)測器的需求，一般不應(yīng)小于筒徑的 3～4 倍；其接受筒長度應(yīng)更長些，因為它需要容納進(jìn)入排污管的大塊清除物和先后發(fā)入管道的兩個或更多的清官器，其長度一般不小于管徑的 4～6 倍。(3) 污物排放清管作業(yè)清除的污物應(yīng)集中處理，不得隨意排放。輸氣首站內(nèi)調(diào)壓設(shè)計中應(yīng)符合輸氣工藝設(shè)計要求并應(yīng)滿足開、停工和檢修的需要。 計量(1) 輸入與輸出干線的氣體及站內(nèi)自耗氣必須計量。(2) 氣體計量裝置應(yīng)設(shè)置在輸氣干線上、分輸氣干線上和配氣管線上以及站內(nèi)的自耗氣管線上。 安全泄放輸氣站的各類站場必須設(shè)置安全設(shè)施。a 單個安全閥的泄壓管直徑應(yīng)按背壓不大于該閥瀉放壓力的 10％來確定，但不應(yīng)小于安全閥的出口管徑。(2) 安全瀉放設(shè)施的設(shè)置要求a 輸氣站應(yīng)在進(jìn)站截斷閥上游和出站截斷閥下游設(shè)置泄壓放空裝置。b 站內(nèi)的受壓設(shè)備和容器應(yīng)按現(xiàn)行的安全規(guī)程的規(guī)定設(shè)置安全閥。c 站內(nèi)高低壓放空氣體不得以同一管線輸?shù)椒趴樟⒐?，必須按壓力等級分別設(shè)置放空管，防空氣體應(yīng)經(jīng)放空管排入大氣，并應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)和安全防火要求。③ 應(yīng)避開山洪、滑坡等不良工程地質(zhì)地段及其他不宜設(shè)站的地方。(2) 設(shè)計原則① 輸氣站的設(shè)置應(yīng)符合線路走向和輸氣工藝設(shè)計的要求，各類輸氣站宜聯(lián)合建設(shè)。西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)11(3) 站場平面布置原則① 輸氣站各建（構(gòu)）筑物及設(shè)備的平面布置應(yīng)根據(jù)工藝流程中天然氣的流向來確定，應(yīng)盡量縮短管線長度，避免倒流，減少交叉，管線應(yīng)采用地上或埋土敷設(shè)，不應(yīng)采用管溝敷設(shè)。③ 輸氣站與周圍建筑物和站內(nèi)各建筑物之間的距離必須滿足有關(guān)安全防火要求，有保證消防、起重和運(yùn)輸車輛通行的道路和必要的檢修堆放場地。⑤ 壓氣站的儀表控制室、維修間和行政辦公室建筑通常布置在單獨或合并在一起的建筑物內(nèi)，與壓縮機(jī)房保持一定的距離，以減少噪音干擾。因此，在供給用戶前，應(yīng)出去除去懸浮在天然氣中的固體雜質(zhì)。輸氣站場中的除塵設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)簡單、可靠，分離效率高，不用經(jīng)常更換或清洗部件，氣流通過壓降小等。本工程采用旋風(fēng)分離器。m?(1) 旋風(fēng)分離器進(jìn)口a 旋風(fēng)分離器進(jìn)口形式和進(jìn)口管形式。進(jìn)口管可以制成矩形和圓形兩種形式。一般，矩形進(jìn)口管的高度 a 與寬度 b 之比為 2～3。在一定范圍內(nèi)，進(jìn)口氣速越高，除塵效率越高。因此，在設(shè)計旋風(fēng)分離器的進(jìn)口截面時，必須使進(jìn)口氣速為一適宜的值。/ms西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(論文)12(2) 旋風(fēng)分離器的直徑等圓筒結(jié)構(gòu)尺寸a 圓筒體直徑 D一般旋風(fēng)分離器的圓筒直徑很小，旋轉(zhuǎn)半徑越小，粉塵所受的離心力越大，旋風(fēng)除塵的效率就會越高。另外，筒體太小容易引起堵塞，尤其對粘性物料。m旋風(fēng)分離器的筒體直徑可以參考《天然氣工程手冊》中的公式來求取，公式如下： (41)???式中 ——旋風(fēng)分離器的筒體直徑， ；Dm ——工作條件下的氣體流量， ；Q3/s ——阻力系數(shù)，由實驗確定，一般取 =180；? ? ——工作條件下的氣體密度， ；Gr 3/kg ——水力損失（即旋風(fēng)分離器的壓降） ， 。這不但使進(jìn)入筒體的顆粒停留時間增長，有利于分離，且能使尚未達(dá)到排氣管的顆粒有更多的機(jī)會從旋風(fēng)分離器中分離出來，減少二次夾帶，以提高除塵效率。