【正文】 度下的油流粘度 來(lái)計(jì)算站間摩阻。 基礎(chǔ)計(jì)算及經(jīng)濟(jì)管徑的選取 粘溫方程（根據(jù)任務(wù)書(shū)中的已知條件使用最小二乘法計(jì)算）為 原油析蠟點(diǎn) T=℃ ㏒ν= ㏒ν= 輸油溫度下的密度ρt t 38～40℃ t 50～70℃ （11） （12） ρ t = ρ 20 ? ξ (t ? 20) 式中 原油在 20℃時(shí)的密度ρ20= ㎏/m3 （13） ρ t 、 ρ 20 —溫度為 t ℃及 20 ℃時(shí)的油品密度,kg/m 3 ； ξ —溫度糾正系數(shù)， ξ = ? ρ 20 ，kg/(m 3 D(i +1) 1 1 1 1 = +∑ ㏑ + KD α 1 D1 2λ i Di α 2 Dw （15） 當(dāng) （ ht Dw ）2 時(shí)： 〉 α2 = 2λ t 4h Dw㏑ t Dw （16） 式中：Di，Di+1—鋼管、瀝青防腐層的內(nèi)徑和外徑 m λi—導(dǎo)熱系數(shù) w/m℃ Dw—管道最外圍的直徑 m α 1 —油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù) w/m2℃ α 2 —管壁至土壤放熱系數(shù) w/m2℃ λt—土壤導(dǎo)熱系數(shù) w/m℃ ht—管中心埋深 δ—瀝青防腐層厚度 7 ㎜ 經(jīng)濟(jì)管徑的選取 在規(guī)定輸量下，若選用較大的管徑，可降低輸送壓力，減少泵 站數(shù)，從而減少了泵站的建設(shè)費(fèi)用，降低了輸油的動(dòng)力消耗，但同 4 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 時(shí)也增加了管路的建設(shè)費(fèi)用。目前我國(guó)含蠟 原油管道經(jīng)濟(jì)流速一般為 ～,計(jì)算時(shí)取值 ,由最大流 量和經(jīng)濟(jì)流速計(jì)算得經(jīng)濟(jì)管徑， API 標(biāo)準(zhǔn)鋼管規(guī)格確定標(biāo)準(zhǔn)管徑 查 及壁厚。目前國(guó)內(nèi)外很 多采用加入降凝劑或給油品加熱的辦法，使油品溫度升高，粘度降 低，從而達(dá)到輸送目的。 熱油管道不同于等溫輸送，它存在摩阻損失和熱能損失兩種能 量損失，而且這兩種損失相互影響，摩阻損失的大小決定了油品的 粘度，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低，管子的散熱損失往往 占能量損失的主導(dǎo)地位。計(jì)算熱油管道的摩阻時(shí)，必須考 慮管路沿線的溫降情況及油品的粘溫特性。全線摩阻為各站間摩阻之和。而總傳熱系 數(shù)主要取決于管外壁至土壤的放熱系數(shù) α 1 , α 2 值在紊流狀態(tài)下對(duì)傳 熱系數(shù) k 值的影響可忽略； 由于本設(shè)計(jì)中所輸介質(zhì)為高粘原油，故而在熱力計(jì)算中考慮了 摩擦生熱對(duì)溫升的影響； 計(jì)算中周?chē)橘|(zhì)的溫度 T 0 取最冷月土壤的平均溫度，以加權(quán)平 均溫度作為油品的物性計(jì)算溫度 [ 5] 。 加熱站數(shù)確定 所以各流量下流態(tài)均處于水力光 由最小輸量進(jìn)行熱力計(jì)算確定加熱站數(shù) 加熱站間距 LR 的確定 LR= 1 TR ? T0 ? b ㏑ a TZ ? T0 ? b i=β 加熱站數(shù) NR= l lR （110） Q 2?mν m d 5? m b= （111） Gi Ca 式中： a= KπD GC （112） T0—管道埋深處年最低月平均地溫 取 ℃ G—原油的質(zhì)量流量 ㎏/s C—油品比熱 KJ/kg℃ 取 KJ/kg℃ i—水力坡降 β,m—由流態(tài)確定，因?yàn)樘幱谒饣瑓^(qū) m=,β= Q—體積流量 m3/s 由式（111） 112） （ i = ( 10 ?5 ) = a= KπD ＝ ＝106 Gmin c 10 3 g ?i = =℃ c ? a 10 ?3 10 6 b= 7 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 由式（110） l R = 1 68 ? ? 1 ln = ?6 38 ? ? 1 10 865 ＝12 NR＝ 取 NR=12，即設(shè) 12 個(gè)加熱站 所以加熱站間距 l R ＝ 865 ＝ 12 水力計(jì)算 當(dāng)管路的流態(tài)在紊流光滑區(qū)時(shí)，摩阻僅與粘度的 次方成正比， 可按平均溫度下的油流粘度，用等溫輸送的方法計(jì)算加熱站間摩阻； 先根據(jù)流量和管徑判斷流態(tài)。 確定出站油溫 不能忽略摩擦熱的影響，用迭代法計(jì)算最大輸量下的出站油溫。 8 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 泵的選型及泵站數(shù)的確定 因?yàn)榱髁枯^大，沿線地勢(shì)較平坦，且從經(jīng)濟(jì)角度考慮并聯(lián)效率 高，便于自動(dòng)控制優(yōu)化運(yùn)行，所以選用并聯(lián)多級(jí)泵。確定站址，除根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求外，還需按照地形、地址、 文化、氣象、給水、排水、供電和交通運(yùn)輸?shù)葪l件，并結(jié)合施工、 生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)，以及職工生活等方面綜合考慮，當(dāng)熱站數(shù)和泵 站數(shù)合一后，既要考慮滿足最大輸量下壓能的要求，又要考慮最 小輸量下的熱能要求，應(yīng)滿足： （1）進(jìn)站油溫為 38℃； 9 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （2）根據(jù)進(jìn)站油溫反算出的出站油溫應(yīng)低于管道允許的最高 出站油溫； （3）進(jìn)站壓力應(yīng)滿足泵的吸入性能； （4）出站壓力不超過(guò)管線承壓能力。 工況校核 由于對(duì)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(jìn)行熱力、水力校核。 各站進(jìn)站壓力均滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過(guò) 最大承壓，出站溫度低于最高出站溫度，校核合格。從縱斷面圖上判定壓力越站最困難的站，并對(duì)其 的進(jìn)出站壓力進(jìn)行確定以滿足要求，對(duì)于壓力越站而言，其所具 有的困難主要是地形起伏的影響及加熱站間距的影響。 熱力越站校核 當(dāng)輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時(shí)，或由于夏 季地溫升高，沿程散熱減小，可以進(jìn)行的熱力越站。 10 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （2）靜水壓力校核 靜水壓力是指油流停止流動(dòng)后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱 壓力，由縱斷面圖可知?jiǎng)铀畨毫σ矟M足輸送要求。 反輸量的確定 為了防止浪費(fèi)，反輸量應(yīng)該越小越好，但相應(yīng)地增加了加熱爐 的熱負(fù)荷，在設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際情況的最小負(fù)荷為反輸輸量。 輸油工藝及主要設(shè)備選型 工藝選取 1）管線采用密閉式輸送，直接加熱方式； 2）中間泵站和末站的進(jìn)站管道，設(shè)置就地控制的壓力超壓限泄 壓閥； 3）站內(nèi)調(diào)節(jié)方式采用節(jié)流調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，由站控系統(tǒng)實(shí)施； 4）出站管線設(shè)出站壓力調(diào)節(jié)閥； 5）加熱爐加設(shè)緊急放空設(shè)備； 6）中間站泄壓罐兼做燃料油罐。 給油泵 選泵原則：大排量、低揚(yáng)程、高效率；另設(shè)泵房，也可作倒 罐，站內(nèi)循環(huán)，輔助增壓之用。 12 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 故所選輸油主泵為： 200D6510 H= (119) 額定流量 280m 3 /h， η = % 選泵方案見(jiàn)后計(jì)算書(shū)。 由實(shí)際輸量的要求， 末站各設(shè) 15000m 3 首、 的油罐 4 座。 所以，首末站均選用 4 個(gè) 15000 立方米的浮頂罐。 閥門(mén)規(guī)格的選用： （1） 閥門(mén)的公稱直徑應(yīng)與管線的公稱直徑相同； （2） 閥門(mén)的公稱壓力應(yīng)大于閥門(mén)安裝處的壓力。 2）輸油站工藝流程： （1）首站 接受來(lái)油、計(jì)量、站內(nèi)循環(huán)或倒罐，正輸、向來(lái)油 處反輸、加熱、收發(fā)清管器等操作。 （3）末站 接受來(lái)油，正輸、反輸，收發(fā)清管器，站內(nèi)循環(huán)， 外輸，倒罐等操作。 加熱爐的熱負(fù)荷由下面的公式計(jì)算： q = GC (TR ? TZ ) 式中：q—加熱爐的熱負(fù)荷，kw； G—油品流量， m .3 / h C—油品比熱， kJ / kg 因此，可選用加熱爐型號(hào)及數(shù)量如后計(jì)算?！?) ρ pj = 829 ? (48 ? 20) = kg/m 3 質(zhì)量流量換算為體積流量 體積流量 Q=G ρ （21） 由式（21） G= 506 10 7 = ㎏/s 350 24 3600 = m 3 /s Q= 經(jīng)濟(jì)管徑的計(jì)算 根據(jù)國(guó)家設(shè)計(jì)要求和規(guī)范所規(guī)定的經(jīng)濟(jì)流速為 ~ 2 m/s,現(xiàn)選 取經(jīng)濟(jì)流速 V = m/s 初算管徑 16 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 由式（16） d= 4 = [4] 根據(jù)國(guó)產(chǎn)鋼管部分規(guī)格初步選定管子 d = mm δ = 8 mm D= ，其規(guī)格為： 其中 D —管道外徑； δ —管子壁厚； d —管道內(nèi)徑。 （1） 運(yùn)用最小二乘法，當(dāng) T 在（38～40）℃時(shí) 設(shè) y=lgν , x=t i y=kt+b ∑ x =38+40=78 ∑ y == ∑ x =3044 ( ∑ x )2=782=6084 ∑ ( x ? y ) =38()+40()= i 2 i i i i 17 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） k= ∑ x ∑ y ? n∑ ( x ? y ) (∑ x ) ? n∑ x i i i i 2 i 2 i （22） b= ∑y n i k ∑x n i （23） 由式（22） （23） k= b= 可得：lgν = (2) 當(dāng) T 在（50～70）℃時(shí)，同理，運(yùn)用最小二乘法 可得：lgν = 聯(lián)立兩方程解得： 判斷流態(tài) 求 Re 只需兩種極端狀況下便可判斷流態(tài)是否變化 Q min =60%= m 3 /s Q max = m 3 /s 由式（11） 由式（18） t=℃ ν pj=105m2/s Re max = Re min = 4 = 10 4 ?5 10 4 = 10 4 10 ?5 因?yàn)?3000 Re Re1 所以這種管徑在各種流量下的流態(tài)均處于水利光滑區(qū). 求 Re1 根據(jù)《輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 [ 3] 推薦值：e= 18 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）由式（19） ε= Re1 = 2 0 .1 = 10 ? 4 ( 10 ) 8 ?4 7 = 10 5 因?yàn)?3000 Re min Re max Re1 ，處于水力光滑區(qū) 所以在水力光滑區(qū) β = 總傳熱系數(shù) K 由于此管材的導(dǎo)熱系數(shù)小，加以管壁較厚，熱阻相當(dāng)大，所以 取 δ = 7 mm 。℃ 4 ln 總傳熱系數(shù) K 各種流量下的流態(tài)均處于水力光滑區(qū)， 油流對(duì)管壁的傳熱可以 忽略 a 1=0 鋼管壁導(dǎo)熱熱阻很小，也可忽略。初取 b=℃ ① 設(shè) TR1＝T0+b+(TZT0b) e alR =℃, 由式（14） （13） （21） T pj = 1 2 + 38 = ℃ 3 3 ρ = 829 ? = / m 3 Q= = m 3 /s lgν 1 = 由式（11） 可得： 則 ν 1＝106m2/s i 1＝ ( 10 ?6 ) = b 1＝ = ℃ TR2= (38 ? )e al + =℃ ② 代 TR＝℃, 則 T pj = 1 2 + 38 = ℃