油气储运工程专业毕业论文输油管道初步设计.doc 0页

'中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）中国石油大学（华东）毕业设计（论文）***输油管道初步设计学生姓名：***学号：03122612专业班级：油气储运工程03-6班指导教师：史秀敏2007年6月20日 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）摘要***管线工程全长440km，年设计最大输量为500万吨，最小输量为350万吨。管线沿程地形较为起伏，最大高差为32m，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406.4×7.9，L245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: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）ABSTRACTThewholelengthofthepipelineis440kilometerandtheterrainisplan.Themaximumoftransportcapacityis500milliontonperyearandminimumofthroughoutis350milliontonperyear.Thechoiceofmainequipmentanddeterminationofstationsitearebasedontheconditionofeverythroughout.Afterthetechnicalevaluation,onetypeofsteelpipelinecalledL245isselect.Theoptimumdiameteris404.6millimeterandthewallthicketis7.9millimeter.Inordertoreducethelossofheat,thepipelineisburiedundertheground.Thepipelineiscoatedwith7-millimeterthickanti-corrosionasphaltlayerandimpressedcurrentcatholicprotectiontoprotectthepipefromcorrosion.Theprocessoftransportationispump-to-pumptightlineoperation.Crudeoilisheatedatfirstandthepumpineachstation.Therearethree220D-65×10pumpsareequippedasthetransportingpump.Theprocessofflowsinthestationincludes:collectingcrudeoil;forwardtransportation;reversepumpingoverstationandcirculationinthestation.Alongthemainline,oiltransportationincludedheadstation,intermediateheatingandpumpingstation,andterminalstation.Throughthebenefitanalysisandfeasibilitystudyofoperation,theprojecthasagoodeconomicbenefitandthedesignisfeasible.Keywords：pipelinecorrosion；pump-to-pumpstation；analysis 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）目录前言1第1章工艺计算说明书21.1设计准则21.1.1设计依据21.1.2设计原则21.2设计原始数据21.2.1设计输量21.2.2环境参数31.2.3原油物性31.2.4粘温关系31.2.5沿程里程、高程31.3运行参数的选取41.3.1进出站油温选取41.3.2其它参数选取51.4基础计算及经济管径选取51.4.1最优管径的选取51.4.2粘温方程61.4.3总传热系数K61.5热力计算61.5.1热力计算说明71.5.2流态判断71.5.3加热站数确定81.6水力计算9-41- 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）1.6.1确定出站油温91.6.2沿程摩阻确定91.6.3翻越点判断101.6.4泵的选型及泵站数的确定101.7站址确定及热力、水力校核101.7.1站址确定101.7.2热力、水力校核111.8反输计算131.8.1反输量的确定131.8.2反输泵的选取131.8.3反输的进出站压力校核131.9主要设备的选择141.9.1输油泵的选择141.9.2加热炉的选择151.9.3首末站罐容的选择161.9.4阀门选取161.9.5管材选取：171.10站内工艺流程的设计171.10.1输油站工艺流程：171.10.2工艺流程简介：17第2章工艺设计计算书192.1基础计算192.1.1温度计算192.1.2密度计算192.1.3流量换算19-41- 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）2.1.4经济管径计算192.1.5管材选取202.1.6粘温方程202.1.7流态判断212.1.8总传热系数K222.2最小输量下的工况计算232.2.1热力计算232.2.2水力计算242.3最大输量下的工况计算262.3.1热力计算262.3.2水力计算272.4站址确定及热力、水力校核282.4.1站址确定282.4.2热力、水力校核302.5反输计算332.5.1反输量确定332.5.2翻越点判断332.5.3开泵方案342.5.4压力校核342.6设备选型352.6.1加热炉的选择352.6.2输油主泵的选择352.6.3给油泵选择352.6.4反输泵的选择362.6.5储油罐的选择362.6.6原动机的选择36-41- 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）2.6.7阀门372.7开炉开泵方案372.7.1最大输量下：372.7.2最小输量下：38结论39致谢40参考文献41-41- 第1章工艺说明书前言长输管道设计是对油气储运专业本科毕业生综合素质和能力的一次重要培养与锻炼，也是对其专业知识学习的一次综合考验。此设计管材采用406.4×7.9，L245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。在本次设计中，自己学到了许多平常课堂无法学到的东西，使自己不但系统地整理了以前的所学的知识，而且对管输设计有了更深刻的理解和掌握，为以后的工作打下夯实的基础。由于自己水平有限，难免存在疏漏和错误之处，希望老师和同学们多批评、指正。-41- 第1章工艺说明书第1章工艺计算说明书1.1设计准则1.1.1设计依据《***输油管道初步设计》任务书中国石油大学储运教研室《输油管道工程设计规范》GB50253—2003《石油库设计规范》GBJ74《工程管道安装手册》中国石化出版社《输油管道设计与管理》中国石油大学出版社1.1.2设计原则（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，在满足管线设计要求的前提下，充分利用管线的承压能力以减少不必要的损耗；（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；（5）充分利用地形条件，兼顾热力站、泵站的布置，本着“热泵合一”的原则，尽量减少土地占用。1.2设计原始数据1.2.1设计输量最大输量为500万吨/年；-41- 第1章工艺说明书生产期生产负荷（各年输量与最大输量的比率）见下表1-1。表1-1生产期生产负荷表年12345678910111213生产负荷（%）70809010010010010010010010010090801.2.2环境参数年最低月平均温度1℃；管道中心埋深1.5m；土壤导热系数1.4w/(m‧℃)；沥青防腐层导热系数0.15w/（m‧℃）；1.2.3原油物性①20℃的密度885kg/m；②初馏点85℃；③反常点32℃；④凝固点28℃；⑤比热2.1kJ/(kg‧℃)；⑥燃油热值4.18×10kJ/kg。1.2.4粘温关系见表1-2表1-2油品温度与粘度数据温度（℃）3235404550556065粘度（cp）6053.444.136.43026.423.3211.2.5沿程里程、高程数据见表1-3-41- 第1章工艺说明书表1-3管道纵断面数据高程（km）0256194122155183212里程（km）1850303515382622高程（km）243268303336367394415440里程（km）28304448503525181.3运行参数的选取1.3.1进出站油温选取（1）出站油温考虑到原油中不可避免的含水，故加热温度不宜高于100℃，以防止发生沸溢。由于本设计采取先炉后泵的方式，则加热温度不应高于初馏点，以免影响泵的吸入。另外，管道采用沥青防腐绝缘层，其输油温度不能超过沥青的耐热程度。而且，考虑到管道的热变形等因素，加热温度也不宜太高。综上考虑，借鉴经验数据，初步确定出站温度=65℃。（2）进站油温加热站进站油温的确定主要取决于经济比较。本设计中输送的油品含蜡量和胶质含量均较高，且于凝点较高的含蜡原油，由于在凝点附近粘温曲线很陡，故其经济进站温度常略高于凝固点。由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,考虑最优热处理条件及经济比较来选择进出站温度。综合考虑，借鉴经验数据，初步设计进站温度=33℃。（3）平均温度有上面得到进出站油温计算平均温度可采用下式：(1-1)式中—平均油温，℃；-41- 第1章工艺说明书、—加热站的出站、进站温度，℃。1.3.2其它参数选取（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20~80m；（4）年输送天数为350天；（5）首站进站压力50m。1.4基础计算及经济管径选取1.4.1最优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，但同时也增加了管路的建设费用。根据目前国内加热输油管道的实际经验，热油管道的经济流速在1.0～2.0m/s范围内。经过计算，查API标准钢管规格确定标准管径及壁厚，最终选定为外管径φ406.4，壁厚7.9mm。（1）密度计算（1-2）式中—温度为℃及℃时的油品密度，kg/m；—原油在20℃时的密度，ρ20=885㎏/m3—温度纠正系数，kg/(·℃)，。（2）初选经济管径(1-3)（3）反算经济管径（1-4）式中—流速，m/s—管道内直径，m-41- 第1章工艺说明书1.4.2粘温方程根据粘度和温度的原始参数，用最小二乘法回归得到：㏒=2.21136-0.0141136T（1-5）1.4.3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。=+∑㏑+（1-6）=（1-7）当（）〉2时：=（1-8）式中Di，Di+1—钢管、沥青防腐层的内径和外径，m；λi—导热系数，w/（m‧℃）；Dw—管道最外围的直径，m；α1—油流至管内壁的放热系数，w/（m2‧℃）；α2—管壁至土壤放热系数，w/（m2‧℃）；λt—土壤导热系数，w/（m‧℃）；ht—管中心埋深，1.5m。1.5热力计算-41- 第1章工艺说明书对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，所以为了安全输送，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，从而达到降凝目的。本设计采用加热的办法，提高油品温度以降低其粘度，减少摩阻损失，降低管输压力，使输油总能耗小雨不加热输送，并使管内最低油温维持在凝点以上，保证安全输送。热油管道不同于等温输送的特点在于在输送过程中存在摩阻损失和散热损失两种能量损失，因此我们必须从两方面给油流供应能量，由加热站供应热能，由泵站供应压力能。此外这两种损失相互影响，摩阻损失的大小决定于油品的粘度，而粘度大小又取决于输送温度的高低，通常管子的散热损失往往占能量损失的主导地位。当热油沿管路流动时，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。1.5.1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值在紊流状态下对传热系数值的影响可忽略。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。由于设计流量较大，据经验，将进站温度取为℃，出站温度取为℃。然后由苏霍夫公式计算站间距，从而进一步求得加热站数。1.5.2流态判断-41- 第1章工艺说明书Re=（1-9）临界雷诺数Re1=（1-10）ε=e=0.1(1-11)式中d—内径，m；e—管内壁绝对粗糙度，m。经计算3000﹤Remin﹤Remax﹤Re1，所以各流量下流态均处于水力光滑区。1.5.3加热站数确定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=㏑加热站数NR=（1-12）i=β（1-13）式中=b=（1-14）T0—管道埋深处年最低月平均地温，取1℃；G—原油的质量流量，㎏/s；C—油品比热kJ/(kg‧℃)，取2.1kJ/(kg‧℃)；i—水力坡降；β,m—由流态确定，因为处于水力光滑区，m=0.25,β=0.0246；Q—体积流量，m3/s。由式（1-13）（1-14）-41- 第1章工艺说明书℃则得站间距km加热站数化整取，即初定八个加热站。所以加热站间距＝＝55km1.6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；最大输量下求泵站数，首先反算出站油温，经过计算，确定出站油温为62.87℃。由粘温关系得出粘度等数据，为以后计算打好基础。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。1.6.1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：TR=T0+b+(TZ-T0-b)eal（1-15）i=β（1-16）式中β、m—由流态确定，水力光滑区：m=0.25，β=0.0246；Q—体积流量，m3/s。1.6.2沿程摩阻确定H=1.01iL+△Z（1-17）式中△Z—起终点高差，m，。1.6.3翻越点判断-41- 第1章工艺说明书根据管道纵断面图找到可能存在翻越点的点。由公式：比较H与的大小，若则全程不存在翻越点；反之则存在。1.6.4泵的选型及泵站数的确定因为流量较小，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，所以选用并联方式泵。选型并根据设计任务书中的已知条件：选200D-6510泵。泵的特性方程：H=795-0.006415Q1.75（1-18）额定流量280m/h，。计算管道全线摩阻确定站内泵的个数：H=1.01iL+△Z式中△Z—起终点高差，m。确定泵站数Np=（1-19）经计算，需要设7个泵站1.7站址确定及热力、水力校核1.7.1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求，应满足：（1）进站油温为33℃；-41- 第1章工艺说明书（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。所以确定设8个热泵站且平均布置无须进行调整站址如下表1-4：表1-4布站情况表站号站类型里程（km）高程(m)1热泵站0182热泵站55333热泵站110234热泵站165335热泵站220246热泵站275327热泵站330468热泵站385401.7.2热力、水力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）进出站温度校核为了满足工艺和热力要求，对以其输量校核时，应固定进站油温为℃，根据初算时的值和值反算得出站温度，此时的值和值都是估算值，需进一步校准，由于对值影响较大的是油品粘度-41- 第1章工艺说明书，因而根据之前所得数据计算出平均温度下的油品粘度，进而得到水力坡降，并由水力坡降计算出值和值，再取进站温度为34℃，根据所得的和重复以上步骤，得到准确的出站温度，校核其是否低于最高出站温度60℃。经过以上校核，又因是平均布站，故各站进出站压力一样。(2)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形的变化，而且与管道的水力坡降和泵站的运行情况有关，经计算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，校核合格。表1-5最大输量下各站进出站压力——首站2#3#4#5#6#7#8#末站m5025.19525.3976.5575.7557.94534.1430.33542.53m617.72592.915664.05644.275643.47625.665601.86598.055——表1-6最小输量下各站进出站压力——首站2#3#4#5#6#7#8#末站m50——75.78——35.41——43.84——32.47m681.35——636.98——666.41——605.4————(3)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。(4)压力越站校核为了节约动力费用，可以进行中间站的压力越站，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。-41- 第1章工艺说明书(5)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。1.8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。1.8.1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输量为反输输量。(1-20)由式(1-20)知：>70%==115.74kg/s所以：G=115.74kg/sQ=0.13313m=479.28/h1.8.2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。1.8.3反输的进出站压力校核如下表1-7：表1-7反输量时各站进出站压力-41- 第1章工艺说明书——末站8765432首站m50——76.09——70.7——53.3——40m704.66——658.3——653——636————经计算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，校核合格。1.9主要设备的选择1.9.1输油泵的选择首站而言，输油管道用泵根据用途可分为给油泵和输油主泵，而中间站一般不设给油泵，一般情况下，给油泵选用大流量，低扬程，泵吸入口扬程要求低的平行泵，其扬程一般为几十米，并采用并联运作，用以输油主泵的正常吸入，由于本次设计的输量较大，给油泵除要提供输油主泵所需的吸入压力外，还需要提供克服站内摩阻所需要的压头，因而应综合考虑后选泵。可供选择的输油泵类型有离心泵和往复泵；原动机主要有电动机，其次是柴油机、燃气轮机。选泵原则：1）满足工艺要求，排量、压力、功率及所能输的液体要与输油任务相适应。一般情况下，每座泵站可选用3~4台泵，其中一台备用；2）便于维修和管理，尽量选取同系列泵；3）满足防爆、防腐或露天安装使用地要求；4）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；5）效率高、价格低，能充分利用现有资源。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，辅助增压之用。故所选输油主泵为：SJA6×8P×18②输油主泵-41- 第1章工艺说明书选泵原则：1）满足管线输量要求，使泵在各输量下均在高效区工作；2）充分利用管线承压能力，减少泵站数，降低工程造价。故所选输油主泵为：200D-65×10H=795-0.006415Q额定流量280m/h，选泵方案见后计算书。③反输泵：管道在以下两种情况下需要反输：1）输量不足，需要正反输交替来活动管道以防止凝管；2）出现事故工况时进行反输，如末站着火。主要考虑资源利用问题所以选用输油主泵充当。经计算满足要求。1.9.2加热炉的选择为管输介质提供热量提高油温的设备有两种：加热炉和换热器，按照其加热方式可以分为直接加热和间接加热式，而间接加热式使用于自动化程度较高的热站，在本设计中考虑实际情况后，选择直接加热方式，即选用圆筒形加热炉。选炉原则：1）应满足加热站的热负荷要求，炉效高；2）为便于检修，各站宜选用两台以上加热炉；3）每个加热站不得小于2台加热炉，加热炉型号差异不宜过多。加热站的热负荷由下面的公式计算：Q=Gc(TR-TZ)（1-21）式中Q—加热站的热负荷，kW；G—油品流量，m3/h；C—油品比热，kJ/(kg‧℃)。提供的加热炉型号如下：-41- 第1章工艺说明书800kW，1000kW，1250kW，1600kW，2000kW，2500kW，3150kW，4000kW，5000kW。1.9.3首末站罐容的选择首、末站的油罐分别用来调节来油、收油（转运）单位与管道的输量不平衡，罐容较大。由实际输量的要求，首、末站各设20000m的油罐3座。容积由下式确定：V=K(1-20)式中V—输油首站、输入站、分输站、末站原油储罐总容量（m）；G—输油首站、输入站、分输站、末站原油年总运转量（m）；k—原油储备天数，（d）,首站3d，末站4d；—储油温度下的原油密度（t/m）；—油罐装量系数，宜取0.9。又根据规范要求，输油站原油储罐应采用金属罐，并且如果单罐容积大于或等于5000立方米，宜于选用浮顶罐，反之用拱顶罐。所以，首末站均选用3个20000立方米的浮顶罐。1.9.4阀门选取根据规范及各种阀门的用途，站内选用的阀门类型如下：（1）油罐上的阀门用手动闸阀；（2）泵入口用手动闸阀；（3）串联泵出口用闸阀；（4）出站处设调节阀阀组；（5）为防止泵出口管线超压，泵出口管线上设高压泄压阀；（6）热泵站设低压泄压阀；-41- 第1章工艺说明书（1）清管器收发球筒与站间管线连接用球阀。阀门选用规格：（1）阀门的公称直径应与管线的公称直径相同；（2）阀门的公称压力应大于阀门安装处的压力。1.9.5管材选取：输油管道所采用的钢管材质应根据使用压力、温度、原油物性等因素确定，经技术比较后确定，应具有良好的韧性和可焊性。本设计采用L245钢。1.10站内工艺流程的设计输油站的工艺流程是指油品在站内的流动过程，实际上是由站内管道、器件、阀门所组成的，并与其他输油设备（包括泵机组、加热炉和油灌）相连的输油系统。该系统决定了油品在站内可能流动的方向、输油站的性质和所能承担的任务。制定和规划工艺流程的原则：（1）满足输送工艺及各生产环节；（2）便于事故处理和维修；（3）采用先进工艺及设备，提高输油水平；（4）在满足上述条件下，流程尽量简单，充分发挥设备性能，节约投资，减少经营费用。1.10.1输油站工艺流程：（1）首站接受来油、计量、站内循环或倒罐，正输、向来油处反输、加热、收发清管器等操作。（2）中间站正输、反输，越站，收发清管器。（3）末站接受来油，正输、反输，收发清管器，站内循环，外输，倒罐等操作。-41- 第1章工艺说明书1.10.2工艺流程简介：（1）来油计量来油—计量—阀组（2）站内循环及倒罐罐—阀组—泵—加热炉—阀组—罐（3）正输（首站）上站来油—阀组—给油泵—加热炉—主输泵—下站（4）反输下站来油—阀组—给油泵—加热炉—主输泵—上站（5）压力越站来油—阀组—加热炉—下站（6）热力越站来油—阀组—泵—阀组—下站（7）全越站来油—阀组—下站（8）收发清管球收球来油—收球筒—阀组—炉—阀组—下站发球来油—阀组—炉—泵—阀组—发球筒—下站各工艺流程的具体设计见各工艺流程图。-41- 第2章工艺计算书第2章工艺设计计算书2.1基础计算2.1.1温度计算根据凝点和输送要求，及管线的实际情况和经验等因素，设定进出站油温分别如下：TZ=33℃TR=65℃由式（1-1）=45℃2.1.2密度计算根据20℃时的油品密度式换算成温度下的密度由式（1-2）kg/(m·℃)=-（1.825-0.001315）(T-20)885-（1.825-0.001315×885）（43.67-20）=869.35kg/m2.1.3流量换算体积流量（2-1）由式（2-1）=165.34㎏/s=70%=115.74㎏/sQmax=G/=165.34/869.35=0.19019m/s=684.68m/hQmin=G/=115.74/869.35=0.13313m/s=479.28m/h2.1.4经济管径计算（1）初算经济管径含蜡原油经济流速在1.0m/s~2.0m/s之间.在Qmax下：-41- 第2章工艺计算书v=1.0m/s时，d==0.4922mv=2.0m/s时，d==0.3481m在Qmin下：v=1.0m/s时，d==0.4118mv=2.0m/s时，d==0.2912m综上所述，根据API标准钢管规格初步选定管子，其规格为：内径mm；壁厚7.9mm；外径mm。（2）反算经济流速由式（3—1）可得,都在1.0-2.0m/s范围内，故确定经济管径为mm2.1.5管材选取计算最大承压：由δ=（2-2）式中：K----计算系数，K＝0.72；φ----焊缝系数，φ＝1.0。得P===6.86MPa2.1.6粘温方程-41- 第2章工艺计算书表2-1粘温关系式计算表温度（℃）3235404550556065粘度（cp）6053.444.136.43026.423.32110241225160020252500302536004225lgu1.77821.72751.64441.56111.47711.42161.36741.3222运用最小二乘法得：由上表知：根据公式lgu=A+BT所以lgu=2.21136-0.0141136T(2-3)2.1.7流态判断由粘温公式(2-3)知：T=43.67℃时，则油品的动力粘度u=39.36cp又因油品的运动粘度根据相对粗糙度式中—绝对粗糙度，mm。根据《输油管道工程设计规范》推荐值：e=0.10mm-41- 第2章工艺计算书3000＜Re＜Re＜Re在最大最小输量下管道内油品的流态均处于水力光滑区。2.1.8总传热系数K(1)管外壁至大气放热系数确定：α=（1-7）紊流时管内放热系数α对K影响很小，可忽略；土壤导热系数：=1.4w/（m‧℃）；管中心埋深：h=1.5m；沥青防腐层一般6mm~9mm,由于此管材的导热系数小，加以管壁较厚，热阻相当大,所以取，其导热系数为W/(m·℃)。由于大管径，高输量下的油流到管壁的温降较小，故可以忽略及钢壁导热的影响，而只考虑沥青防腐层及管外壁至土壤的放热的影响。与土壤接触的管外径：m；可按下式确定：式中—土壤的导热系数，由于本设计中土壤为含水15%的亚粘土；W/(m·℃)。-41- 第2章工艺计算书则W/（m·℃）（2）总传热系数K确定由于大直径，高输量下的油流温降较小，故在本设计中采用不保温输送。对于无保温层的大直径管道，忽略其内外径差值，则其总传热系数为：（2-4）式中：—油流至管内壁的放热系数，W/(m·℃)；—第层的厚度，m；—第层的导热系数，W/(m·℃)；—管外壁至土壤的放热系数，W/(m·℃)。因为各种流量下的流态均处于水力光滑区，油流对管壁的传热可以忽略则1=0；钢管壁导热热阻很小，也可忽略。式（2—2）可化简为(2-5)W/（m·℃）2.2最小输量下的工况计算2.2.1热力计算（1）考虑油流摩擦而引起的温升b当油流在管道中流动时，与管壁不可避免的存在摩擦，而却随着粘度的增大，其摩擦也就越严重。由于摩擦生热从而会使油温有所上升，即会引起温升。温升（1-14）-41- 第2章工艺计算书其中水力坡降（1-13）水力光滑区根据式（1-13）(1-14)得℃（2）翻越点判断根据管道纵断面图知：（367km,50m）可能存在翻越点最小输量下不存在翻越点。（3）加热站数确定由苏霍夫温降公式（1-12）则得站间距km加热站数化整取，即初定八个加热站。2.2.2水力计算（1）时按平均布站反算出站温度km设℃℃-41- 第2章工艺计算书℃则℃cpkg/mm/s℃km取整km℃取℃同理℃(2)泵站数确定由以上判断在最小输量下可选择200D-6510泵，两台并联，一台备用。其特性方程是：-41- 第2章工艺计算书全线摩阻：m最小输量下的泵站数取整N=4故在最小输量下应设四个泵站。2.3最大输量下的工况计算2.3.1热力计算（1）确定i，a，b值：由公式（1-13）、（1-14）同理得：℃（2）翻越点判断：根据管道纵断面图知：（367km,50m）可能存在翻越点在最大输量下也不存在翻越点。（3）加热站数确定由苏霍夫温降公式则得站间距km加热站数整取，即初定五个加热站。-41- 第2章工艺计算书2.3.2水力计算（1）时按平均布站反算出站温度km已知：℃a=8.528℃℃则℃cpkg/m℃km取整km℃故取℃同理℃-41- 第2章工艺计算书(2)泵站数确定由以上判断在最大输量下可选择200D-6510泵，三台并联，一台备用。其特性方程是：全线摩阻：最小输量下的泵站数m取整N=7在最大输量下应设七个泵站。综上所述：表2-2布站方式——热站数泵站数最小输量84最大输量572.4站址确定及热力、水力校核2.4.1站址确定根据地形的实际情况，本着热泵合一的原则，进行站址的调整：最大输量下设八个热泵站，最小输量下四个热泵站四个热站。根据水利坡降系数画出管道纵断面图，由管道纵断面图进行布站，可将八个热泵站平均布站，无需进行调整，站址为：（0km,18m）；（55km,33m）；（110km,23m）；（165km,33m）；（220km,24m）；（275km,32m）；（330km,46m）；（385km,40m）。-41- 第2章工艺计算书（1）最大输量下：取℃KM令b=0℃同理得：℃cpkg/mm/s℃同理得：℃cpkg/mm/s（2）最小输量下：取℃km令b=0则-41- 第2章工艺计算书℃同理得：℃cpkg/mm/s℃同理得：℃P·skg/mm/s2.4.2热力、水力校核（1）热力校核已知：L=55km设：℃初取b=5.411℃℃-41- 第2章工艺计算书同理得：℃i=0.009955℃km满足热力要求，b值与假设相近，计算符合要求。同理在最小输量下计算得：满足热力要求，b值与假设相近，计算符合要（2）水力校核管道承压：①最大输量下八个热泵站全开，只能对泵站进行拆级使用。设首站进站压力首~2#八级泵2#~3#八级泵3#~4#九级泵4#~5#-41- 第2章工艺计算书八级泵5#~6#八级泵6#~7#八级泵7#~8#八级泵8#~末站八级泵出站压力经校核满足要求。②最小输量下开四个热泵站四个热站首~3#九级泵3#~5#-41- 第2章工艺计算书八级泵5#~7#九级泵7#~末站八级泵出站压力经校核满足要求。2.5反输计算2.5.1反输量确定在建设初期投产运行之前要进行反输计算，以最小输量计算。其中：取℃；T=33℃。由得：kg/s>70%==115.74kg/s所以反输量G==115.74kg/s2.5.2翻越点判断℃kg/m-41- 第2章工艺计算书〉70%G所以：G=115.74kg/sQmin=G/=115.74/870.094=0.13302m/s=478.87m/hu=40.825P·s＝46.92×10-6m2/si=据管道纵断面图知：（415km,50m）可能存在翻越点显然不存在翻越点。2.5.3开泵方案在末站选200D-65×10H=795-0.006415Q2台并联，一台备用泵的扬程H=795-0.006415Q=795-0.006415=727.74m反输泵站的布置和最小输量下的一样，设末站进站压力，2.5.4压力校核末站~7#九级泵7#~5#八级泵5#~3#-41- 第2章工艺计算书八级泵3#~首站八级泵出站压力经校核满足要求。通过上述分析：反输时加热炉各热泵站只开两个加热炉，反输泵的选取如上。2.6设备选型2.6.1加热炉的选择计算步骤见水力计算因为是均匀布站，站间距均为55km，所以相同流量下每站所需有效负荷是相同的。各热泵站所需热量：其中：—平均温度下的比热容，kJ/(kg·℃)kW选择两台3150kw，一台4000kw的加热炉2.6.2输油主泵的选择选泵为：200D-65×10H=795-0.006415Q额定流量280m/h因为要求最大输量为：Qmax=G/=165.34/869.35=0.19019m3/s=684.68m3/h故总共选四台其中一台备用2.6.3给油泵选择选泵为：SJA6×8P×18Q=395m/h因为要求最大输量为：-41- 第2章工艺计算书Qmax==165.34/869.35=0.19019m3/s=684.68m3/h所以选三台并联一台备用。2.6.4反输泵的选择选泵为：200D-65×10H=795-0.006415Q泵2台并联，一台备用。2.6.5储油罐的选择首站、末站、分输站、输入站应选用浮顶金属油罐。设储存温度为33℃，则33℃下的原油密度：kg/m（1）输油首站、输入站的油源来自油田、管道时，其储备天数选为3d，则输油首站、输入站储油罐总容量根据式（1—20）可得：m则应选2万m的储油罐3个。（2）分输站、末站为向用户供油的管道专输站时，油品储备天数宜为4d,则分输站、末站储油罐总容量根据式（2—11）可得：m则应选3万m的储油罐2个，2万m的储油罐1个。2.6.6原动机的选择（1）对200D-65×10的泵泵功率(2-6)P==1551.257KW电机功率(2-7)N==1706.383KW选用效率高的电动机为原动机。-41- 第2章工艺计算书（2）对SJA6×8P×18给油泵泵功率P==64.47KW电机功率N==70.92KW选用JBO710S1-4防爆电动机为原动机。（3）对反输泵=556.97KW选Y355-680KW防爆电机2.6.7阀门输油站内经常使用和自动控制的阀门采用电动阀门；通过清管器的阀门采用直通型球阀或带导流孔的平板闸阀；其他阀门可采用球阀，无导流孔的平板闸阀；为防止泵出口管线超压，泵出口管线上设有高压泄压阀。2.7开炉开泵方案2.7.1最大输量下：表2-3最大输量下开炉开泵方案——首站2#3#4#5#6#7#8#末站℃333333333333333333℃48.91248.91248.91248.91248.91248.91248.91248.912——m5025.19525.3976.5575.7557.94534.1430.33542.5m617.72592.915664.05644.275643.47625.665601.86598.055——开泵全开全开全开全开全开全开全开全开——开炉两台3150kw两台3150kw两台3150kw两台3150kw两台3150kw两台3150kw两台3150kw两台3150kw——-41- 第2章工艺计算书2.7.2最小输量下：表2-4最小输量下开炉开泵方案——首站2#3#4#5#6#7#8#末站℃333333333333333333℃61.6461.6461.6461.6461.6461.6461.6461.64——m50——75.78——35.41——43.84——32.47m681.35——636.98——666.41——605.4————开泵两台压越两台压越两台压越两台压越——开炉全开全开全开全开全开全开全开全开——-41- 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）结论本次设计属于油气储运专业毕业设计，是对大学所学知识的全面总结及运用，对完善知识结构、锻炼了自己独立思考和解决问题的能力，并使自己的创造力得以充分的发挥，对提高自己的工作能力有很大的帮助，使我对以后的工作充满信心并有着重要意义。整个设计以国家规范为基本原则，采取最优工艺方案，根据建设要求和需要，本着热泵合一、立足于高效的原则，以节能降耗为主要目的，全线共设热泵站8座，管线埋地铺设。管材采用406.4×7.9，L245的直弧电阻焊钢管；全线均采用从“泵到泵”的密闭输送方式，加热方式为直接加热。设计输量为500万吨／年，流程工艺为先炉后泵，充分利用设备，全线既可压力越站，热力越站，也可全越站，输油主泵和给油泵均采用并联方式。在管线设计要求的情况下，充分利用管线的承压能力，合理充分的利用地形，减少了占地面积，建设经济性的管线。毕业设计重点放在对所学理论进行实践应用，解决实际问题，进行能力方面的综合培养。-41- 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）致谢我们经过两个月的努力，毕业设计终于完成。在设计过程中，我得到了中国石油大学（华东）储运教研室的各位老师的悉心指导以及很多同学的热心帮助，尤其是史秀敏老师给与了我悉心的指导和帮助，在此一并向大家表示真诚的感谢。本次设计是对大学四年所学成果的全面总结，通过在设计过程中对首站现场调研，在感性和理性上对专业知识都有了全新的认识，培养了独立思考和解决问题的能力，使所学的专业知识的到综合的应用，并使自己的创造力得以充分的发挥，提高了实际应用能力和操作能力，拓展了知识面，熟练掌握了多种电脑软件的应用，为将来工作打下了基础，是一次不可多得的锻炼机会。由于本人初次设计水平有限，经验不足，在设计过程中难免有错误和疏漏之处，请各位老师和同学多多指教，以期改正。-41- 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）参考文献[1]GB/T50253-2003,输油管道工程设计规范.[2][1]杨筱蘅，张国忠.输油管道设计与管理.第一版.山东东营：石油大学出版社，2005：15-160.[3]GB/T500074-2002.石油库设计规范．[4]张国忠.长输管道设计中的壁厚选择．油气储运．1993:12.[5]潘家华．油气储运工程论文集．北京：石油工业出版社．1993[6]潘家华．全面发展我国的管道工业．油气储运．1994：13[7]罗塘湖．管道输油工艺研究．油气储运．1993：12[8]曲慎扬等．原油管道工程．北京石油大学出版社．1991[9]钱锡俊，陈弘.泵和压缩机.第一版.山东东营：石油大学出版社，2003：79.[10]B.M.阿卡帕金等．罗塘湖译．原油和油品管道的热力与水力计算．北京：石油工业出版社，1986[11]J.PaulTulisHydraulicsofPipelines,JohnWiley&Sons,Inc.1989[12]V.N.Gopal,“OptimizingPipelineOperations”,J.P.T.1980-41-'