1、吐鄯原油管道初步设计论文吐鄯原油管道初步设计论文.txt台湾一日不收复，我一日不过4级！如果太阳不出来了，我就不去上班了；如果出来了，我就继续睡觉！ 本文由WBSYGGDDR贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 中国石油大学（华东）毕业设计（论文） 中国石油大学（华东）毕业设计（论文） 吐鄯原油管道初步设计 学生姓名：姬蕊 学 号：02122528 专业班级：油气储运工程 02-5 班 指导教师：刘刚 2006 年 6 月 18 日 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 摘要 吐鄯管线工程全长 865km，年设计最大输量为 506 万吨
2、，最小输量为 303.6 万吨，生产期 14 年。 管线沿程地形较为起伏，最大高差为 346.8m，经校核全线无翻越点； 在较大输量时可热力越站，较小输量时可压力越站。 输油管采用沥青加强级外保护的防腐措施。全线共设热泵站 12 座，管 线埋地铺设。管材采用 406.48.0，X65 的直弧电阻焊钢管；采用加热密 闭式输送流程，先炉后泵的工艺，充分利用设备，全线输油主泵和给油泵均 采用并联方式。加热炉采用直接加热的方法。管线上设有压力保护系统，出 站处设有泄压装置，防止水击等现象，压力过大造成的危害。 首站流程包括收油、存储、正输、清管、站内循环、来油计量及反输等 功能；中间站流程包括正输、反
3、输、越站、收发清管球等功能。采用 SCADA 检测系统，集中检测、管理，提高操作的安全性和效率。 由计算分析证明该管线的运行可收到良好的效益并有一定的抗风险能 力。 关键词: 关键词: 管型；输量；热泵站；工艺流程 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） ABSTRACT The design of Tushan pipeline engineering for oil transportation is complete on June 2006.The whole length of the pipeline is 865 kilometer and the terrain is pla
4、n. The maximum of transport capacity is 506 million ton per year and minimum of throughout is 303.6 million ton per year. The choice of main equipment and determination of station site are based on the condition of every throughout. After the technical evaluation , one type of steel pipeline called
5、X65 is select. The optimum diameter is 404.6 millimeter and the wall thicket is 8.0 millimeter. The maximum pressure of operating for design is 450MP. In order to reduce the loss of heat, the pipeline is buried under the ground. The pipeline is coated with 7-millimeter thick anti-corrosion asphalt l
6、ayer and impressed current catholic protection to protect the pipe from corrosion. The process of transportation is pump-to-pump tight line operation. Crude oil is heated at first and the pump in each station. There are three 220D-65 10pumps are equipped as the transporting pump. The process of flow
7、s in the station includes: collecting crude oil; forward transportation; reverse pumping over station and circulation in the station. Along the main line, oil transportation included head station, intermediate heating and pumping station, and terminal station. Through the benefit analysis and feasib
8、ility study of operation, the project has a good economic benefit and the design is feasible. Keywords ：pipeline corrosion ；pump-to-pump station ；analysis 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 目录 前言 1 第一章 工艺计算说明书 1 1.1 设计原始数据 1 1.2 基础计算及经济管径的选取 3 1.3 热力计算 5 1.4 水力计算 8 1.5 反输计算 11 1.6 输油工艺及主要设备选型 12 第二章 工艺设计计算书 16 2.
9、1 基础计算 16 2.2 工况计算 19 2.3 设备选型 26 2.4 开泵方案 30 2.5 反输计算 37 结论 41 致谢 42 参考文献 43 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 前言 “输油管道初步设计”是石油储运专业毕业设计内容之一。 本设计是根据设计任务书， 依据国家颁发的长输管道设计有关规定进行 的，整个设计有利于巩固和丰富专业知识,更能提高认识能力，是走上工作 岗位的一个重要环节。 此设计管材采用 406.48.0，X65 的直弧电阻焊钢管；采用加热密闭 式输送流程，先炉后泵的工艺，充分利用设备，全线输油主泵和给油泵均采 用并联方式，加热炉采用直接加热的方法。设计主
10、要内容包括：确定经济管 径、站址确定、调整及工况校核、设备选型、反输计算、站内工艺流程设计 和冬、夏两季正输的开炉开泵方案；绘制首站及中间热泵站的工艺流程图、 首站的平面布置图、泵房安装图、管道的纵断面图。此外还进行了一定量的 外文翻译。 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 第一章 1.1 设计原始数据 1.1.1 设计准则 1.1.1.1 设计依据 工艺计算说明书 吐鄯输油管道初步设计 任务书 输油管道工程设计规范 石油库设计规范 工程管道安装手册 输油管道设计与管理 其它有关法规及技术文件 1.1.1.2 设计原则 中国石油大学储运教研室 GB 502532003 GBJ 74 中国
11、石化出版社 中国石油大学出版社 （1）设计中贯彻国家有关政策，积极采用新工艺、新技术、 新设备和新材料，做到技术先进、经济合理、安全使用、 确保质量； （2）保护环境，降低能耗，节约土地；处理好与铁路、公路、 空运、水路间的相互关系； （3）积极采用先进技术、合理吸取国内外新的科技成果。管 线线路选择应根据沿线的气象、水文、地形、地质、地 震等自然条件和交通、电力、水利、工矿企业、城市建 设等的现状与发展规划，在施工便利和运行安全的前提 下，通过综合分析和技术比较确定； （4）采用地下埋设方式。受自然条件的限制时，局部地段可 采用土堤埋设或地上敷设。 1.1.2 工程原始数据及参数 1.1.2
12、.1 最大设计输量：506 万吨/年 1 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 表 1-1 生产期生产负荷（各年输量与最大输量的比率） 年 生产负荷（%） 年 1 60 8 2 70 9 100 3 80 10 100 4 100 11 100 5 100 12 80 6 100 13 60 7 100 14 60 生产负荷（%） 100 1.1.2.2 年最低月平均温度：1 管道中心埋深： 1.5m 年最高月平均温度：21 土壤导热系数： 1.4w/m 沥青绝缘层的导热系数： 0.15w/m 表 1-2 沿程里程、高程表（管道全长 865 千米） 里程（km） 高程（m） 里程（km）
13、高程（m） 0 927.7 433.8 1249 89.0 902.2 481.6 1142.1 98.9 899.0 555.6 1099.1 143.0 924.6 625.1 1205 162.1 973.0 702.5 1113.5 233.4 990.6 790.2 1212 315.1 1001.1 865.1 1222.2 370.6 1001 1.1.3 运行参数的选取 1.1.3.1 出站油温 TR （1）管线采用密闭流程，先炉后泵，加热温度不应高于原油初馏点 以免影响泵的吸入性能； （2）由于有沥青防腐层出站油温不应高于沥青的软化点（70） ； （3）原油含水最高温度小于
14、100； （4）含蜡原油高于凝点 3840时，粘温曲线较平缓，提高油温对 摩阻影响不大。 所以初取 TR=68 1.1.3.2 进站油温 TZ 加热站进站油温主要取决于经济比较， 对于凝点较高的含蜡 原油，由于在凝点附近是粘温曲线很陡，故其经济进站温度常略 高于凝固点； 2 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 本设计中输送的油品含蜡量和胶质含量均较高，并鉴于含蜡 原油的粘温特性及凝点都会随热处理条件不同而不同。故应在热 处理实验的基础上，根据最优热处理条件及经济比较来选择进出 站温度。 凝点 34.5，进站油温要略高于凝点； 所以初取 TZ=38 1.1.3.3 摩阻计算 当管路的流态在
15、紊流光滑区时，可按平均温度下的油流粘度 来计算站间摩阻。 管道设计参数： （1）热站、泵站间压头损失 15m； （2）热泵站内压头损失 30m； （3）进站压力范围一般为 3080m； （4）输送天数为 350 天； （5）首站进站压力 60m。 1.2 基础计算及经济管径的选取 1.2.1 粘温方程（根据任务书中的已知条件使用最小二乘法计算）为 原油析蜡点 T=42.29 =-0.0965t-0.854 =-0.011t-4.47 1.2.2 输油温度下的密度t t 3840 t 5070 （1-1） （1-2） t = 20 ? (t ? 20) 式中 原油在 20时的密度20=896.5
16、 /m3 （1-3） t 、 20 温度为 t 及 20 时的油品密度,kg/m 3 ； 温度纠正系数， = 1.825 ? 0.001315 20 ，kg/(m 3 ) 3 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 1.2.3 平均温度 1 Tpj= (TR+ 2TZ) 3 （1-4） 式中：TR出站油温 TZ进站油温 1.2.4 总传热系数 K 管道传热由： （1）油流至管内壁的热传导； （2）管壁、沥青防腐层的热传导； （3）管外壁周围土壤的传热。 D(i +1) 1 1 1 1 = + + KD 1 D1 2 i Di 2 Dw （1-5） 当 （ ht Dw ）2 时： 2 = 2
17、t 4h Dw t Dw （1-6） 式中：Di，Di+1钢管、沥青防腐层的内径和外径 m i导热系数 w/m Dw管道最外围的直径 m 1 油流至管内壁的放热系数 w/m2 2 管壁至土壤放热系数 w/m2 t土壤导热系数 w/m ht管中心埋深 1.5m 沥青防腐层厚度 7 1.2.5 经济管径的选取 在规定输量下，若选用较大的管径，可降低输送压力，减少泵 站数，从而减少了泵站的建设费用，降低了输油的动力消耗，但同 4 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 时也增加了管路的建设费用。 根据设计要求，采用经济流速法确定经济管径。目前我国含蜡 原油管道经济流速一般为 1.52.0m/s,计
18、算时取值 1.8m/s,由最大流 量和经济流速计算得经济管径， API 标准钢管规格确定标准管径 查 及壁厚。 1.2.5.1 初算管径 v= 4Q d 2 （1-7） 流速，m/s； 由式（1-7） d 管道内直径，m d= 4Qmax 4 0.207 = =382.7mm v 3.14 1.8 4 根据国产钢管部分规格初步选定管子 d = 390.4 mm = 8 mm D=406.4mm 1.2.5.2 反算流速 由式（1-7） ，其规格为： v= 4Q 1.73m/s ?d2 （合适） 查标准选择管子 406.4*8.0 内径 390.4 1.3 热力计算 1.3.1 工艺计算说明 对
19、于高含蜡及易凝易粘油品的管道输送，如果直接在环境温度 下输送，则油品粘度大，阻力大，管道沿途摩阻损失大，导致了管 道压降大，动力费用高，运行不经济，且在冬季极易凝管，发生事 故，所以在油品进入管道前必须采取降凝降粘措施。目前国内外很 多采用加入降凝剂或给油品加热的办法，使油品温度升高，粘度降 低，从而达到输送目的。 本管线设计采用加热的办法，降低油品的粘度，减少摩阻损失， 从而减少管道压降，节约动力消耗，但也增加了热能消耗以及加热 5 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 设备的费用。 热油管道不同于等温输送，它存在摩阻损失和热能损失两种能 量损失，而且这两种损失相互影响，摩阻损失的大小决
20、定了油品的 粘度，而粘度大小又取决于输送温度的高低，管子的散热损失往往 占能量损失的主导地位。热油沿管路流动时，温度不断降低，粘度 不断增大，水力坡降也不断变化。计算热油管道的摩阻时，必须考 虑管路沿线的温降情况及油品的粘温特性。因此设计管路时，必须 先进行热力计算，然后进行水力计算，此外，热油管的摩阻损失应 按一个加热站间距来计算。全线摩阻为各站间摩阻之和。 1.3.2 热力计算说明 埋地不保温管线的散热传递过程是由三部分组成的，即油流至 管壁的放热，沥青绝缘层的热传导和管外壁至周围土壤的传热，由 于本设计中所输介质的要求不高，而且管径和输量较大，油流到管 壁的温降比较小，故管壁到油流的散热
21、可以忽略不记。而总传热系 数主要取决于管外壁至土壤的放热系数 1 , 2 值在紊流状态下对传 热系数 k 值的影响可忽略； 由于本设计中所输介质为高粘原油，故而在热力计算中考虑了 摩擦生热对温升的影响； 计算中周围介质的温度 T 0 取最冷月土壤的平均温度，以加权平 均温度作为油品的物性计算温度 5 。 1.3.3 流态判断 Re = 临界雷诺数 Re1 = 59.7 4Q dv （1-8） 2e d 8 7 = e=0.1 (1-9) 式中： d内径 m e管内壁绝对粗糙度m 6 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 经计算 3000Remin Remax Re1 滑区。 1.3.4 加
22、热站数确定 所以各流量下流态均处于水力光 由最小输量进行热力计算确定加热站数 加热站间距 LR 的确定 LR= 1 TR ? T0 ? b a TZ ? T0 ? b i= 加热站数 NR= l lR （1-10） Q 2?m m d 5? m b= （1-11） Gi Ca 式中： a= KD GC （1-12） T0管道埋深处年最低月平均地温 取 5.2 G原油的质量流量 /s C油品比热 KJ/kg 取 2.2 KJ/kg i水力坡降 ,m由流态确定，因为处于水力光滑区 m=0.25,=0.0246 Q体积流量 m3/s 由式（1-11） 1-12） （ i = 0.0246 0.124
23、51.75 (1.005 10 ?5 ) 0.25 = 0.0036 0.3904 4.75 a= KD 1.5 3.14 0.4064 9.0810-6 Gmin c 100.4 2.1 10 3 g ?i 9.81 0.0036 = =1.88 c ? a 2.1 10 ?3 9.08 10 -6 b= 7 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 由式（1-10） l R = 1 68 ? 1.88 ? 1 ln =68.8km ?6 38 ? 1.88 ? 1 9.08 10 865 12 68.8 NR 取 NR=12，即设 12 个加热站 所以加热站间距 l R 865 72.1k
24、m 12 1.4 水力计算 当管路的流态在紊流光滑区时，摩阻仅与粘度的 0.25 次方成正比， 可按平均温度下的油流粘度，用等温输送的方法计算加热站间摩阻； 先根据流量和管径判断流态。在大于 35时一直处于紊流水力光滑 区，由平均温度求出平均粘度，再由列宾宗公式计算站间摩阻； 为了便于计算和校核，本设计中将局部摩阻归入一个加热站的站内摩 阻，而忽略了站外管道的局部摩阻损失； 由最大输量进行水力计算确定泵站数 5 。 1.4.1 确定出站油温 不能忽略摩擦热的影响，用迭代法计算最大输量下的出站油温。 TR=T0+b+(TZ-T0-b) e al （1-13） 1.4.2 管道沿程摩阻 H 总=i
25、L+Z+ h j （1-14） 式中：Z起终点高差 m hj局部压头损失 m （长输管道沿线的局部摩阻损失不大，一般占沿程摩阻的 1%） 1.4.3 判断有无翻越点 经判断，全程无翻越点。 8 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 1.4.4 泵的选型及泵站数的确定 因为流量较大，沿线地势较平坦，且从经济角度考虑并联效率 高，便于自动控制优化运行，所以选用并联多级泵。 选型并根据设计任务书中的已知条件，运用最小二乘法求出泵 的特性方程： 200D-6510 H=795-0.006415Q 1.75 额定流量 280m 3 /h， = 74.1% 计算管道承压确定站内泵的个数： 管道承压(查
26、规范) 3 P= 2 K s l D (1-15) H= P g Q Qc (1-16) 确定站内泵的个数 n 确定泵站数 Np = H 总 + ht ? hs1 n( H c ? hm ) (1-17) 经计算，需要设 12 个泵站 1.4.5 站址确定及工况校核 1.4.5.1 站址确定 根据地形的实际情况，本着热泵站合一的原则，进行站址的 调整。确定站址，除根据工艺设计要求外，还需按照地形、地址、 文化、气象、给水、排水、供电和交通运输等条件，并结合施工、 生产、环境保护，以及职工生活等方面综合考虑，当热站数和泵 站数合一后，既要考虑满足最大输量下压能的要求，又要考虑最 小输量下的热能要
27、求，应满足： （1）进站油温为 38； 9 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） （2）根据进站油温反算出的出站油温应低于管道允许的最高 出站油温； （3）进站压力应满足泵的吸入性能； （4）出站压力不超过管线承压能力。 所以可以设 12 个热泵站，等间距布置。 1.4.5.2 工况校核 由于对站址的综合考虑，使热站、泵站的站址均有所改变， 因此必须进行热力、水力校核。求得站址改变后的进出站温度、 压力，以确保管线的安全运行。 各站进站压力均满足泵的吸入性能要求，出站压力均不超过 最大承压，出站温度低于最高出站温度，校核合格。 1.4.5.3 压力越站校核 为了节约动力费用，可以进行中间站
28、的压力越站，以充分利 用有效的能量。从纵断面图上判定压力越站最困难的站，并对其 的进出站压力进行确定以满足要求，对于压力越站而言，其所具 有的困难主要是地形起伏的影响及加热站间距的影响。 压力越站的计算目的是计算出压力越站时需要的最小输量， 并根据此输量计算越站时所需压力，并校核其是否超压。 1.4.5.4 热力越站校核 当输油主泵不可避免地遇到断电、事故或检修时，或由于夏 季地温升高，沿程散热减小，可以进行的热力越站。 1.4.5.5 动、静水压力校核 （1）动水压力校核 动水压力是指油流沿管道流动过程中各点的剩余压力，即 管道纵断面线与水力坡降线之间的垂直高度，动水压力的变化 不仅取决于地
29、形的变化，而且与管道的水力坡降和泵站的运行 情况有关，从纵断面图上可以看出，动水压力满足输送要求。 10 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） （2）静水压力校核 静水压力是指油流停止流动后，由地形高差产生的静液柱 压力，由纵断面图可知动水压力也满足输送要求。 1.5 反输计算 在下列情况下需要进行反输计算： （1） 输量低于最小设计输量时，需正反输以满足输送要求； （2） 管线投产时，需设正反输以预热管线； （3） 管线停输时，需反输防止凝管。 1.5.1 反输量的确定 为了防止浪费，反输量应该越小越好，但相应地增加了加热炉 的热负荷，在设计中，根据实际情况的最小负荷为反输输量。 Gmi
30、n = KDl R T ? T0 cl n R max Tz min ? T0 (1-18) 由式(1-18) Gmin = 1.5 3.14 0.4064 72.1 10 3 = 102.99kg / m 3 71.08 ? 1 2 .1 l n 38 ? 1 60%G 所以： G min =100.4kg/s 由式(1-14) 最高点在 433.8103m 处，高程 1249m H1=1141.97m 终点 0m 处，高程 927.7m H2=1942.3m 因 H1 11 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文） 1.5.2 反输泵的选取 反输泵可充分利用现有的设备，经校核满足热力、水力
31、及压力 越站要求；末站反输泵不宜过大，经计算知可选用并联泵,泵参数的 选取见后计算书。 1.6 输油工艺及主要设备选型 1.6.1 工艺选取 1）管线采用密闭式输送，直接加热方式； 2）中间泵站和末站的进站管道，设置就地控制的压力超压限泄 压阀； 3）站内调节方式采用节流调节和转速调节，由站控系统实施； 4）出站管线设出站压力调节阀； 5）加热炉加设紧急放空设备； 6）中间站泄压罐兼做燃料油罐。 1.6.2 机泵 选泵原则： 1）为便于维修和管理，尽量选取同系列泵； 2）尽量满足防爆、防腐或露天安装使用地要求； 3）为保证工作稳定，持续性好，满足密闭输送要求，选用大排 量的离心泵，配用效率高的电动机为原动机。 1.6.2.1 给油泵 选泵原则：大排量、低扬程、高效率；另设泵房，也可作倒 罐，站内循环，辅
