锦州至大兴成品油管道工程首站工艺设计 54页

锦州至大兴成品油管道工程首站工艺设计摘要：随着工业的发展，京津地区的能源产量已经不能满足自身发展的需要，而东北地区的成品油产量在解决自身需求之外还有大量剩余，随着锦郑成品油管道的兴建，油品向京津地区的供应也变得刻不容缓。因此，锦州到大兴成品油管道的建立在解决这些问题上有着极其重要的意义。本设计主要解决首站的设置问题。锦州至大兴长距离成品油管道输送首站位于辽宁省锦州市，占地15公顷，主要用来接受，储存，输送来自炼厂的成品油。输油泵房的设计事本设计的重点，它的主要设备是4台KSY350—M4型输油泵，以提供足够的扬程，保证生产正常进行。本设计由说明部分，计算部分，和绘图部分组成。说明部分包括工程概况，技术方案的选择与论证，主要工艺设备的选择，工艺计算结果的分析，先进技术的采用及改进意见等做了详细的说明。计算部分主要包括水力计算，管径的选择，泵站数的确定和主要工艺设备的选择，混油量的计算，罐容的选择，最佳循环次数的确定以及管道强度校核，最大允许悬空度的计算。绘图部分包括管路纵断面图，首站工艺流程图，首站泵房工艺安装图等。关键词：管道，泵站，水力计算，强度校核，混油量，罐容。\nFirstProcessDesignOfJinzhoutoDaxingProductOilPipelineEngineeringAbstract:Alongwiththedevelopmentoftheindustry,theBeijingandTianjinregionofenergyproductionhavealreadycan'tmeettheneedsofthedevelopmentoftheirown,andthenortheastregionoftherefinedoilyieldindealingwiththeirownneedsandalargenumberofsurplus,asJinZhengproductspipelineconstruction,thesupplyofoiltotheBeijing-Tianjinregionisalsobecomingurgent.Therefore,theestablishmentofJinzhoutoDaXingproductspipelineinsolvingtheseproblemshasveryimportantsignificance.Thisdesignismainlytosolvetheproblemofthesetupthefirst.JinzhoutobuildinglongdistanceoilpipelinefirststopislocatedinJinzhoucity,Liaoningprovince,coversanareaof15hectares,ismainlyusedtoaccept,store,transferfromoilrefinery.Oilpumproomdesign,thedesignemphasisofthisitisthemainequipmentoffourKSY350-M4oiltransferpump,toprovideenoughlift,guaranteethenormalproduction.Thisdesignbythedescriptionpart,partofcalculationanddrawingparts.Thatincludesprojectoverview,technicalschemeselectionandreasoning,thechoiceofmainprocessequipment,processanalysisresultsofthecalculationoftheadoptionofadvancedtechnologiesandimprovementsmadedetailedinstructions.Computationpartmainlyincludesthehydrauliccalculation,pipediameter,thechoiceofthenumberofpumpstationandmainprocessequipmentselection,calculationofquantityofmixoil,tankcapacityselection,determinationofoptimumcycletimesandpipeintensity,themaximumallowabledanglingdegreecalculation.Drawingpartincludespipelinerouteprofile,thefirstprocessflowdiagram,thefirstpumproomprocessinstallationdrawing,etc.Keywords:pipeline,pumpstation,hydrauliccalculation,strengthcheck,mixoil,tankcapacity。\n摘要1绪论6第一章说明部分81.1工程概况81.1.1项目建造规模81.1.2工程规模81.2技术方案的选择与论证101.4工艺计算的结果分析141.5生产辅助系统151.6工程经济评价171.6.1首站储运工程部分投资171.6.2土地费用的计算181.7企业组织概况201.8先进技术的采用及改进意见221.8.1自动控制、自动保护231.8.2采用多种先进技术处理混油23第二章工艺计算部分252.1水力计算及管径选择252.1.1沿线地温及冻土厚度252.1.2油品物性参数252.1.3由柴油的物性来确定管线的工作流量272.1.4确定管径282.2确定泵站数及主要工艺设备的选择312.2.1机泵的选择312.2.2泵站数的确定332.3确定操作数及工况校核342.3.1确定操作参数342.3.2工况校核362.3.3泵站布置382.4计算混油量，确定输送顺序39\n2.4.1确定输油顺序392.4.2计算混油量40在计算混油量时，温度应按设计温度T=5.5℃，粘度按平均粘度，流速取两种油品的平均值。402.5混油处理方案的选择432.6罐容的选择计算442.7计算最佳循环次数452.7.1炼油厂向首站输送每种油品的输量462.7.2油品每年的输送时间472.7.3确定四种油品的输油与循环周期有关的B值472.7.4每次循环的贬值损失482.7.5计算最佳循环次数492.8强度计算512.8.1管道强度校核512.8.2最大允许悬空度计算552.9结论57\n绪论东北地区石油资源非常丰富，炼油加工能力较其他地区有着很大的优势。但由于本地区成品油的用量供大于需，进而导致产品运销不畅。而京津地区由于发展迅速，交通运输较为发达，车辆用油数量极大，而该地区自身的石油储量较少，难以满足自身的需求，因此造成了该地区成品油市场混乱，价格波动也及其频繁，给工业生产、人民的生活带来了诸多不便。将东北地区的成品油运往北京、津地区，无法采用船运，若采用铁路运输将严重加大铁路运输的货运压力和客运压力，并且会造成严重的油品损耗，油气的挥发还会造成严重的大气污染，因此，铁路运输是不经济，不安全的，不能作为首要选择。解决成品油输送问题，采用管道运输十分理想，它具有方便快捷、安全、环保、油品挥发性少的优点，同时受地质灾害的影响较小，运输成本相对较低。锦州至大兴成品油管道的建设具有重大的意义。锦州至大兴成品油管道始自辽宁省锦州市，中途经过河北省，天津市，止于北京市大兴区。该管路充分利用了锦郑成品油管道的基础，可以完全借助该管道的建造技术，充分降低了建造成本。该管路的线路相对较长，管径较大，输油量较多，运用水力条件相对复杂，自动化控制程度较高的成品油管道。全线采用密闭输送方式，自动控制切割、掺混和分馏处理相结合的方法处理混油，采用SCADA系统和模拟仿真系统。通过控制系统来完成管道中油品的控制，从而实现自动控制管理。本设计在设计过程中遵循以下原则：1.设计的设计年输量为850万吨，其中97#汽油160万吨，93#汽油150万吨，0#柴油340万吨，-10#柴油200万吨。2.设计操作天数为350天，考虑15天维修期。3.利用成熟技术，在稳定可靠的基础上适当采用先进技术。4.尽量采用国内设备，降低建设成本。5.合理利用投资，在保证油品顺序输送的前提下，尽量简化各泵站的组成。\n6.采用“从泵到泵”的密闭输送系统，中间站不设油品储罐。7.尽量减少污染，保护环境。本设计的内容范围为输油管线总体工艺设计，尤其是锦州首站的工艺设计。本设计附有：1.管道纵断面图。2.首站工艺流程图。3.首站泵房工艺安装图。\n第一章说明部分1.1工程概况1.1.1项目建造规模锦州到大兴成品油管道始自辽宁省锦州市，经过河北省，天津市止于北京市大兴区。该管线的兴建对于解决京津地区的成品油供应提供了重要的资源基础。该管线充分利用了锦州至郑州成品油管道，降低了管道的兴建成本。管线线路较长，管径较大，输量较多，运行水力状况较为复杂，自动化控制水平较高成品油管道。干线全长543.3千米，设计年输量为850万吨，其中：97#汽油160万吨93#汽油150万吨0#柴油340万吨-10#柴油200万吨1.1.2工程规模锦州至大兴成品油管道跨越大型河流5处，穿越小型河流，沟渠56处，穿越铁路6处，跨越高速公路7处，穿越公路48处。管道采用3层PE防腐涂层，补口均采用三层解构的辐射相结合方式处理混油，采用SCADA系统和模拟仿真系统，锦州设调度控制中心完成全线自动控制管理，该管道多项技术处于国内领先，多项指标达到国际先进标准。锦州到大兴成品油管道，锦州首站站内共设有储罐15座。\n内浮顶罐8座93#汽油3×10000m³1×5000m³97#汽油3×10000m³1×1000m³拱顶罐11座0#柴油6×10000m³15000m-10#柴油4×10000m³首站总设计罐容：13.9万吨本设计方案锦州首站共设有七台（不包括消防泵）输油泵4台给油泵2台倒油泵1台污油泵1台根据布站原则，首站成品油罐集中在东西布置以利于与输送管道相连接，组分罐集中在东西以利于集输管线，各区之间以消防道隔开，道路两侧布置各种管线。中间站：通过水力计算本设计确定有3个中间站，中间站用电用气，采用在内设置一台单纵全角筒系燃烧锅炉，蒸汽当量为20吨/小时。末站设在北京市大兴区，有多条铁路通过，交通运输条件十分便利，电力由110伏线路共给，并配有5300KVA变压器四台。可在站内建设2000m³地下蓄水池，供水能力为1200吨/天，用气建20吨/小时。\n在本设计中，锦州至大兴成品油管线采用508×916Mn无缝钢管，全长543.3千米，全线多出采用埋地铺设，平均埋深1.5m，采用沥青防腐绝缘和强制电流阴极保护联合防腐，对于大小河流、公路、铁路穿越地段采用特别防腐绝缘（≥7.0mm的沥青层），其余地段为普通防腐（≥4.5mm沥青）锦州至大兴成品油管道建设意义重大：（1）它实现了东北地区和京津地区油品资源的优化配置，为石油能源缺乏的地方提供稳定、可靠地供应渠道。（2）中国加入WTO后，对民族工业的市场竞争力提出了严峻的挑战，能源供应如果过分依赖进口，将会给其他行业的持续发展带来潜在的危机。锦州至大兴成品油管道为京津地区能源供给，经济结构和产业结构的调整及其各行业市场竞争力的提高创造了条件。（3）锦州至大兴成品油管道是现代化成品油管道的模板，也是建设水平上的一个重大突破，它所提供的丰富经验，对国内成品油管道建设的规模化、科学化、现代化和运输方式的多元化起到了很好的示范作用。本设计方案主要是根据具体的自然情况和实践经验在满足运行要求的前提下，还要综合考虑社会效益和经济效益，以最优化方案进行设计。1.2技术方案的选择与论证本设计在走向基本确定后，选择两个设计方案：1.559×11管线;2.508×9管线。从而需要用当量费用来衡量上述方案的经济性。S=＋Y万元/年（公式1—1）式中：S------每当量费用万元/年\nJ------管道建设基本投资万元T------抵偿期，管道建成投产后，分期收回全部的投资年限为15年。Y------管线年经营费用万元/年管材重量：559×11管线150×543.3××=81495吨508×9管线107×543.3××=58133吨（1）管线投资每吨钢材造价按4500元计算559×11管线=81495×0.45=36673万元508×9管线=58133×0.45=26160万元（2）泵机组投资每台泵年运行成本按15万元计算559×11管线=15×3×4=180万元508×10管线=15×3×5=225万元（3）泵站投资=（首站投资＋中间站投资＋末站投资）期中首站投资按550万元，中间站按250万元，末站按475万元计算。559×11管线：=550+250×2＋475=1575万元\n508×9管线：=550＋250×3＋475=1825万元（4）运行费用Y=电价格×单泵功率×运行时间×泵数其中电价按0.25元/Kw·h计算559×11管线：Y=0.25×1250×350×24×12×=3150万元508×9管线：Y=0.25×1250×350×24×15×=3937.5万元（5）总费用J=＋＋（公式1-2）559×11管线：J=36673+180+1575=38428万元508×9管线：J=26160+225+1825=28210万元（6）年当量费用559×11管线：S=＋3150=5712万元508×10管线：\nS=＋3937.5=5618.2万元从上述可知508×9管线的年当量费用较少，说明该方案较经济，故本设计最重确定选用508×9管线。1.3主要设备的选择与论证本设计主要设备（输油泵）的选择主要依据设计流量及沿程摩阻，大流量且在高效区工作，符合气蚀要求，故从《泵新产品样本》中选择KSY350-N4型泵，其主要性能参数如下表：表1-1KSY350-N4型泵性能参数泵型号KSY350-M4级数4流量扬程M230转速r/min1480功率（Kw）效率%80必须气蚀余量（m）5.9叶轮直径（mm）460重量（Kg）1988M³/h1260L/S350轴功率890电机功率1250从计算中可以看出该型泵基本满足各项要求，输油管线及泵站曲线如下：\n1.4工艺计算的结果分析由计算的部分已知，对于508×10管线，其工艺计算结果如下：管线总损失1404m，沿程所需泵站数为5个，每个泵站3台泵串联运行，每个泵站提供的扬程为626.196m。与管线的承压能力相比，小于其最大承压能力。对于508×10管线的工艺计算结果，在其他情况下，管线的输量承压。泵站扬程及各站进出站压力均满足要求，从而说明该设计的合理性。另外混油量的计算结果（一个循环周期）汽油间的混优量=380吨汽柴油间的混油量=615吨柴油间的混油量=786吨这些计算的值与实际过程存在一定误差，这是不可避免的，因为在管线实际运行过程中存在着许多影响混油量的因素，比如：（1）管道的实际长度（2）管内油品的实际流速（3）输送顺序（4）初始混油量\n（1）各种原因引起的停输这些原因都会造成一定量的混油量，虽然公式中用α进行修正。但由于的影响，误差仍然是不可避免的。另外，全线的罐容及循环次数的确定，特别是循环次数的确定存在误差，循环次数为28次。在确定时，其主要是对混油的贬值损失估计不足从而造成偏大或偏小。本设计的工艺计算皆是在现有的设计资料情况下尽可能的考虑实际操作，运用所学理论知识求解，在设计中存在误差也是在所难免的。1.5生产辅助系统本节所列的辅助系统主要以首站为主，主要是根据实际需求来安排设备，同时保证设备灵活可靠，生产正常进行，它所占投资大约为首站投资的5%-10%。首站辅助系统设置（1）供电系统30千伏高压变电站一座（2）供水、供气系统锅炉房一座150㎡（3）排污及净化系统污油泵房200㎡污油池2500㎡（4）消防设施及警卫哨亭设施\n消防车库及宿舍2000㎡消防车4台警卫人员宿舍及车库2000㎡（5）材料库600㎡（6）机修库600㎡（7）办公室700㎡（8）调度和控制中心400㎡（9）微波通讯站200㎡（10）油品化验室200㎡(11)收发球室450㎡（12）阴极保护室1200㎡(13)仓库2500㎡1.6工程经济评价1.6.1首站储运工程部分投资（1）首站罐容内浮顶罐：6.4万m³=98元/m³投资=627.2万元拱顶罐：10.5万m³=102元/m³\n投资=1071万元则首站罐容总投资：=＋=1698.2万元（1）首站管线总投资站内取508×9管线20Km管线总重量：G=20××107×=2140吨站内管线投资：=1800×2140×=385.2万元(3)机泵投资首站泵房设置机泵及价格列表如下表1-2型号泵及其购价表型号KSY350-M4100Y-6050Y-60共计数目（台）421单价（万元）7.51.21合计（万元）302.4132.4(4)阀门投资及各种仪表投资总计（估计）=14.2万元\n因此首站储运工程费用总投资J=＋＋＋=1698.2＋385.2＋32.4＋14.2=2130万元1.6.2土地费用的计算土地费用包括永久征地费，施工占用土地费和地面建筑赔偿费，对征用、占用土地的类型，暂时按旱地：菜地=8：2估计，由于无统一的土地计价标准，估计旱地、菜地每亩年产值为1200元、2600元。永久性征地费用按20年产值计划，地面建筑物拆除及赔偿按征地费用20%计算首站占地大约17公顷，约为204亩每亩地平均产值：（1200×8＋2600×2）/10=1490元/亩永久性征地费用：204×1490×20=607.92万元地面建筑物拆除及赔偿费用按征地费20%计算607.92×20%=121.58万元耕地占用税按0.4万元/亩计算204×0.4=81.6万元施工占地费20.75万元合计：831.85万元首站工程投资估算如下：储运工程：630.15万元电气工程：55万元\n给排水工程：145万元采暖通风工程：10万元热工工程：22万元总图工程：215万元自控工程：315万元土建工程：430万元化验工程：155万元（1）工程费合计：1977.15万元（2）土地费用：831085万元（3）预备费合计:700万元其中包括：不可预见费400万元设备材料费300万元（4）外协工程费110.5万元供电19.7万元供水90.8万元合计：3619.5万元1.7企业组织概况为了生产高效，正常运行，在避免人员富余情况下，首站应配备以下人员：\n职务站长副站长书记高工工程师技术员通讯员会计计量员出纳定员1113664342职务锅炉工人变电所巡线材料维修钳工管工焊工电工仪表间泵工定员5548242246服务公司经理司机化验员供销科长2841业务员话务员炊事员消防员42210\n总计：107人1.8先进技术的采用及改进意见为了确保油品输送的安全生产，提高全线的运营效率降低油品的输送成本，锦州至大兴成品油管道全线采用密闭输送、自动控制切割、掺混和分馏处理相结合的方式来处理混油，采用“SCADA”系统和模拟仿真系统。大兴调度中心全线自动控制管理，该管道的的多项技术处于国内领先，多项指标达到国际先进水平，尤其是在处理混油方面。1.8.1自动控制、自动保护锦州至大兴管道采用了当今先进的分布式SCADA系统。由大兴调度中心的计算机控制系统，各个站场（包括线路紧急阶段阀室）的计算机控制系统及卫星通信系统三大部分组成。站场系统承担完成对该站的数据采集、控制、连锁保护，为调度控制中心提供相关数据，接受和自动执行调度中心下达的命令。在站控系统中，对于每个相对独立的工艺单体、设备、电气系统等采用一个控制系统，使过程控制单元分成若干子系统，以网络形式将这些子系统连接起来，每个系统都能够单独承担其控制任务，使功能分开，危险分散。大兴调度控制中心承担全线数据采集、处理、储存、归档和运行控制，故障处理和安全保护、报警等任务，同时完成批量计划、批量跟踪、顺序输送、泄漏检测罐区管理、输油泵运行优化、输油泵故障诊断及分析，仪表故障诊断及分析。对管道的安全、采用多点保护、多层控制、确保万无一失的措施。\n输油干线一旦发生泄漏事故，大兴调度控制中心模拟检漏软件系统将通过计算分析，确定泄漏地点自动操纵系统关闭泄漏处上下游的紧急截断阀，关闭有关分输泵站的输油主泵，关闭分输站的分输阀门，使管道部分停输或者全线停输。在全线站场配备了感温、感烟火灾自动报警器，气体火灾系统、可燃气体探测器，红外线/紫外线红外探测器，油罐自动报警系统及自动消防系统。对信号传输和供电系统配备了雷击感应的防护装置。1.8.2采用多种先进技术处理混油处理好顺序输送的混油，是成品油管道独特的技术，锦州至大兴成品油管道在国内首次采用了多项最新科技手段。（1）自动化控制系统。对于不同油品数量、不同油品输送位置全过程跟踪，可靠有效的监测和控制混油量，准确检测混油界面，将不同油品数量，不同油品及时准确切割。分输站和末站对进站的混油界面及时切割，自动切换纯净油和混油将其输入相应的油罐或输向下游管道。在正常输送时最大可能地减少混油量，停输时保证不同油品混油段不扩大。（2）在各分输泵站、末站的进站管道上安装高精度密度计，在线监测管内油品密度变化。自动控制系统对在线密度计上检测的结果进行自动分析，准确判定混油界面，并按设定的操作程序将纯净油和混油分离，完成对混油界面自动切割。（3）90#汽油和97#汽油密度相差很小，为此在混油界面注入一定量荧光剂（不污染油品）在各分输站、大兴末站的进站处安装线荧光剂检测仪，通过检测荧光剂的浓度来判断油品界面。通过自动控制系统进行分析、判断、切割。（4）掺混和分馏处理。大落差地形，对混油量有很大影响，采用两种方法来处理发生的混油：一是用掺混的方式进行处理，在葫芦岛，唐山分输泵站和大兴末站设置了掺混设置；二是对无法掺混处理的混油进行回炼分馏，在大兴末站设置了小型炼油装置，确保了销售油品的质量。\n\n第二章工艺计算部分2.1水力计算及管径选择2.1.1沿线地温及冻土厚度表2-1沿线地温沿线城市锦州唐山天津北京夏季平均地温℃16.216.816.316.7冬季平均地温℃5.15.95.65.4在设计时按全年最低温度季节输送高粘度油品进行计算，按高温季节输送低粘度油品进行校核。设计温度为：=（5.1+5.9+5.6+5.4）=5.5℃=（16.2+16.8+16.3+16.7）=16.5℃2.1.2油品物性参数本设计按冬季输送柴油设计，按夏季输送汽油校核。表2—2油品物性参数粘度（㎡/s）重度（20℃）\n汽油柴油0.740.840℃0.9312.620℃0.615.95（1）油品在T=5.5℃时的密度（公式2-1）式中：、——温度为及时的油品密度，——温度系数，，柴油密度：=－(5.5－20)=840－(1.825-0.001315×0.84××(5.5－20)=851汽油密度：=－(5.5－20)=740－（1.825－0.001315×0.74××（5.5－20）=753（2）油品在5.5℃时的粘度柴油=7.8×㎡/s\n汽油=0.7×㎡/s同理可得两种油品在温度时的密度和粘度表2-3油品在温度时的密度、粘度油品温度5.5℃16.5℃汽油柴油密度（㎏/m³）753743粘度（㎡/s）0.70.614密度（㎏/m³）851843粘度（㎡/s）7.85.352.1.3由柴油的物性来确定管线的工作流量Q=（公式2-2）式中：G——年输量，㎏/年——油品密度，㎏/m³T——时间，取T=350天\n===0.33m³/s2.1.4确定管径D=（公式2-3）式中：D——管道内径，㎜Q——流体流量，m³/sV——经济流速，m/s本设计取经济流速V=1.8m/sD===0.483m=483㎜本设计《工艺管道安装设计手册》选取两种方案，选取559×11的无缝钢管;选取508×9的无缝钢管。2.1.5计算两种方案下输送油品的沿程摩阻。方案选用559×11的无缝钢管实际流速：===1.5m/s\n取绝对粗糙度e=0.06㎜===2.23×临界雷诺数：===8.8×雷诺数：R===1由于3000R，故柴油在559×11的无缝钢管中运行处于水力光滑区。方案：选用508×10的无缝钢管，同理可得508×10的无缝钢管的雷诺数和流动状态表2-4两种管径条件下的雷诺数及流态管径559×11508×9R1010.98.87.97流态水力光滑区水力光滑区由列宾宗公式计算两种管径条件下的沿程摩阻h=1.01(公式2-4)\n式中：Q——流量，m³/s——油品的运动粘度，㎡/sd——管径内径，mmL——管线总长，mh——全线总摩阻，m由于处于水力光滑区，m=0.25，=0.0246对于559×11管线：h=1.01=1965m对于508×9管线：h=1.01=3036m两种管径沿程摩阻列表如下：表2-5两种管径条件下的沿程摩阻管径559×11508×9总沿程摩阻1965m3036m终起点高程差-14m-14m沿线总损失1951m3022m\n2.2确定泵站数及主要工艺设备的选择2.2.1机泵的选择流量=0.33m³/s=1188m³/h本设计方案选用KSY350-M4型输油泵，其性能数据如下：表2-6KSY350-M4型泵性能参数表Q（m³/h）75612601660H（m）230215192效率（％）668175选用了3台泵串联运行q=756q=1260q=1660H=230H=215H=192设泵的特性方程为：H=a-bq\n令F（a，b）=则有=2（a-bq-H）=03a-()b==q(a-bq-H)=0()a-()b=带入数据解得：a=231b=8.6953台泵串联运行，故得泵的特性方程为：H=693–2.61q冬天输柴油时泵站所提供的扬程：H=693–2.61（1188）=630m2.2.2泵站数的确定通过上面的计算选择KSY350-M4型输油泵，其功率为1250Kw，计算两种管径下管线正常运行所需的泵站数，终起点高程差取=-14mn=(公式2-5)式中：n——泵站数\nh——全线沿程摩阻，mH——泵站提供的扬程由公式2-5得：对于559×11管线：n==3.1取n=4对于508×10管线：n==4.8取n=5泵站主要工艺设备主要用于满足正常的生产需求，其选用皆根据具体的实际设计情况和选用原则。2.3确定操作数及工况校核2.3.1确定操作参数已知两种管径下的泵站数，摩阻损失等通过经济比较（详见说明部分）可知508×9管线最为经济，故由508×9管线来确定管线的操作天数。(1)泵站数n=5\n（2）泵站提供的扬程H=630m（3）管线工作的实际流量Q=（公式2-6）式中：Q——管线工作流量m³/sN——泵站数n=5f——单位流量下的水力坡降f=1.01（公式2-7）A，B——泵方程参数L——管线长度，mf=1.01=0.04Q==0.3323m³/s由此可见工作点流量（0.3323m³/s）大于任务输量（0.33m³/s）符合工艺设计要求。（4）全线沿程损失h=3022m\n（1）沿线总的水力坡降：I=1.01=1.01=4.82.3.2工况校核（按夏天输汽油进行校核）校核温度T=16.5℃，=0.614㎡/s=743Kg/m³取绝对粗糙度e=0.06㎜===2.45临界雷诺数：==7.965雷诺数：R===1.41Re==1.399可见RRe管线处于混合摩擦区\n取m=0.123=0.0802=6.03根据上节提供的泵站数据重新回归泵的特性方程。设泵的特性方程：H=a-bq则有：=2=03a-===0-=代入数据得：a=229.5b=3.293台泵串联运行，故得泵的特性方程：H=688.5–9.87全线的工作流量f=1.01=1.01=0.034Q=\n==0.3835m³/s而汽油任务输量Q==0.378m³/s由此可见工作点流量（0.3835m³/s）大于任务输量（0.378m³/s）复合工艺设计要求。2.3.3泵站布置本设计按最低温度T=5.5℃时输柴油布站，共设5个站点，具体位置如下：首站在锦州市、第二站设在葫芦岛市、第三站设在唐山市、第四站设在天津市，第五站设在北京市大兴区，根据纵断面对各泵站情况进行校核取30m，不考虑站内摩阻。以冬天输柴油为例：管线的承压能力为7.2MP，相当于863.33m柴油油柱高，而泵站压头为630m，低于管线的承压能力，符合工艺设计要求。管线实际流速：Q=0.3323m³/s=1196.28m³/h泵站的实际扬程：H=693-2.61=629.5m水力坡降：I=4.8\n各站压力列表如下：表2-7各泵站压力情况表冬天输柴油夏天输汽油首站第二站第三站第四站第五站3030H659.5641.236.745.6H666.2656.843.461.2H672.9672.430.858.4H660.3669.660.0697H719.5738.22.4计算混油量，确定输送顺序2.4.1确定输油顺序顺序输送是把不同种的油品分批量，周期性输送，油品顺序输送尽可能将油品性质相近的排列在一起，根据这一原则，本设计方案拟采用如下输送顺序作为一个循环：97#汽油93#汽油-10#柴油0#柴油-10#柴油93#汽油97#汽油\n2.4.2计算混油量在计算混油量时，温度应按设计温度T=5.5℃，粘度按平均粘度，流速取两种油品的平均值。（1）汽油间的混油量（共有两段）平均粘度：=0.7㎡/s汽油密度：=753Kg/m³流量=0.378m³/s平均流速：===2.0m/s平均雷诺数：===1.4查《输油管道设计与管理》可得公式：C=4（公式2-8）式中：C——混油长度，md——管道内径mm\nL——管道长度，m——修正系数查《输油管道设计与管理》表6-1、6-2得：=1.25Z=1.645C==1336m混油量：===252m³（2）汽油，柴油间的混油量（共2段）平均粘度=3.85㎡/s平均流速=1.875m/s平均雷诺数：===2.4查表得：=1.25Z=1.645C==2030.23m\n混油量：===383m³（1）柴油间的混油量（共2段）平均粘度：=6.62㎡/s平均流速：===1.75m/s平均雷诺数：===1.3查表得：=1.30Z=1.645C==2453.64m混油量：===462.5m³以上混油量都是按设计温度求得的，没有考虑其他情况，一周期的混油量为：表2-8不同油品一周期内的混油量\n介质间汽油间汽柴油间柴油间混油量（m³）252504383=766462.5=925G吨3806157862.5混油处理方案的选择为了减少油品混油损失，在保证切割后的油品质量的前提下，根据我国大庆至铁岭油品顺序输送油管线的运行经验，本设计方案拟采用如下方案处理混油。（1）97#汽油与93#汽油间混油段（1-99％浓度范围）全部切入93#汽油罐中。（2）-10#柴油和0#柴油间的混油段（1-99％浓度范围）全部切入0#柴油罐中。（3）93#汽油与-10#柴油间的混油将0～10％浓度范围的混油切入93#汽油罐中，10～90％浓度范围切入混油罐中，将90～99％浓度范围混油切入-10#柴油罐中。混油可利用铁路运输运到附近炼厂进行处理。2.6罐容的选择计算\n根据《油库的设计与管理》中公式（6-4）V=（公式2-9）式中：V——输油首站油罐总容量，m³G——各种油品的年输量，吨N——储备天数，取N=5天——各种油品的比重——油罐的利用系数，拱顶罐=0.9，内浮顶=0.95(1)对于97#汽油===32513.7m³选取3个1万m³，一个3000m³的内浮顶油罐（1）对于93#汽油===30491.6m³选取3个1万m³，一个1000m³的内浮顶油罐\n（1）对于0#柴油===64238m³选取6个10000m³和1个5000的拱顶油罐（2）对于-10#柴油===37792.9m³选取4个10000m³的拱顶油罐。2.7计算最佳循环次数最佳循环次数的确定应从建造经营油罐区和混油贬值损失两方面综合考虑。2.7.1炼油厂向首站输送每种油品的输量(冬季T=4.5℃，=753Kg/m³，=851Kg/m³)=，（公式2-10）式中：——炼厂向首站输送油品的输量，m³/天\nG——该油品的年输量，吨T——年运行天数，取T=350天——油品的密度，Kg/m³97#汽油：==6070.9m³/天93#汽油：==5691.5m³/天0#柴油：==11415.1m³/天-10#柴油：==6714.8m³/天2.7.2油品每年的输送时间流量Q=+=+=29892.4m³/天97#汽油：===70.3天=71天\n93#汽油：===66.9天=67天0#柴油：===133.6天=134天-10#柴油：===78.7天=79天2.7.3确定四种油品的输油与循环周期有关的B值B=（-）+（）（公式2-11）式中：，——首末站输量——第i种油品的输油时间，天T——输油天数T=350天由于不考虑中间分输点，所以=，则有97#汽油：=6070.9=3387563m³93#汽油：=5691.5=3221389m³\n0#柴油：=11415.4=4931323m³-10#柴油：==3639422m³=+=6608952m³=+=8570745m³2.7.4每次循环的贬值损失A=（公式2-12）式中：a——混油量，吨B——每吨油品降档价格，元/吨（1）97#汽油降低为93#汽油：=400元/吨==37951元（2）-10#柴油降为0#柴油：=260元/吨==42371.5元（1）汽柴油混油损失混油体积大约占总体积的40％\n=462.5％=185m³=600元/吨混油损失：==41791.5元总的贬值损失：=2+2+2=244228元混油按50％处理2.7.5计算最佳循环次数=（公式2-13）式中：——单位有效容积储罐的建造费用——投资年回收系数——单位有效容积储罐的经营费用——每次循环的混油贬值损失——全线全年储存的油品体积查《油气集输工艺设计手册》得下列参数表\n表2-9最佳循环次数参数拱顶内浮顶（元/m³）102980.10.12％2％===27.6≈28次2.8强度计算\n2.8.1管道强度校核泵出口最大压力630m，相当于5.5MPa（1）管线壁厚校核根据《输油管道工程设计规范》输油管道直管段钢管壁厚可由下式计算：=（公式2-14）式中：——钢管的计算壁厚，m——设计内压力，MPa——钢管外直径——设计系数，=0.72——焊缝系数=0.9——材料最低屈服强度，=325MPa==6.6mm9mm因此，508×9管线满足一般强度要求\n（1）管线的强度校核常用管线壁厚计算考虑了管路内压力作用下的环向压力而大管径管路还需要校核轴向应力，需满足下列条件：=（公式2-15）式中：——管线轴向应力——内压产生的轴力——安装使用时温差引起的轴向应力——冷弯产生的弯曲应力——材料的许用应力，16Mn无缝钢管的许用应力为240.15MPa①=（公式2-16）式中：——管路内压=5.58MPa——管路外径=0.508m——过载系数=1.1\n——泊桑系数=0.3——管壁的公称厚度=0.009m=0.3=51.2MPa②==（公式2-17）式中：——钢管的弹性模量，=2.05MPa——钢管的线膨胀系数，=1.2mm/m℃——安装温度，取=5℃——使用时的温度取=16℃=2.05=-27.06MPa③==式中：——管外径，=0.508m——管道的曲率半径=1000=508m\n=2.05=102.5MPa∴=+=51.2-27.06+102.5=126.64MPa240.15MPa∴强度校核满足要求。2.8.2最大允许悬空度计算管线底下铺设用沟不平会造成局部悬空，地上铺设或石砌管沟铺设有时也需要加支架，这些都需要计算管线最大允许跨度。最大悬空度为：=cm式中：——管线的抗弯截面系数\n==0.098=1906.85cm³——管线所受均布荷载=，——单位长度充满液体的管线重量——土壤重度，=Kg/m³——管线实际覆土厚度取=1.5m=150cm——管线外径=10.06==20.05m\n2.9结论管道在运输成品油方面具有得天独厚的优势，它具有方便、快捷、安全、环保、油品挥发少。运输成本低、受地质灾害影响小的优点，因此济南至青岛成品油管道建设意义重大。在本设计中主要针对锦州至大兴\n成品油首站进行了工艺设计，其中包括油品物性计算、水力计算和布站计算，根据计算数据选择了合理的工艺设备并对管道强度和管道最大悬空度进行了校核，在满足工艺设计要求的前提下，尽量降低工程建设成本，另外本设计绘制了泵房流程图、泵房安装图、总平面布置图及断面图，对首站布置作了详细的说明，对于生产实践具有一定的指导作用。