输气管道设计

辽宁石油化工大学论文专用纸1 文字说明局部1.1 工程概况1.1.1 设计的主要任务鄯乌自然气输气管道，全长 301km,最大输量 Q=6×108m3/Y，设计最高操作压力 P=5.0Mpa,各站进站压力 4.0Mpa,进配气站压力 2.5Mpa，平均输气温度为 25 C ，各站自用气系数 0.5%,沿程高差不超过 200m 日用气均承受末端储气，介质为自然气。设计年工作天数为 365 天。（1） 设计的主要依据本设计标准均承受输气管道工程设计标准以及教科书输气管道设计与治理所进展的1 2。（2） 设计原则选线原则依据中国油气管道1） 线路走向应依据地形，工程地质，沿线主要进气、供气点的地理位置及交通运输、动力等条件，经济方案比照后，确定最优线路。2） 宜避开多年生经济作物区域和重要的农田根本建设设施。3） 大中型河流或山脉穿跨越工程和压气位置的选择，要符合线路总走向，局部走向应依据大中型穿跨越工程和压气站的位置进展调整。4） 线路应避开飞机场、火车站、海河港码头、国家级自然保护区等区域。5） 线路应避开重要的军事设施，易燃易爆仓库，国家重点文物保护单位的10安全保护区。6） 除管道专用大路的隧道、桥梁外，管道不应通过铁路或大路的隧道和桥梁。7） 对规模不大的滑坡，经处理后，能保证滑坡体稳定的地段，选择恰当部位以跨越方式或浅埋通过，管道通过岩堆式，应对其稳定性做出判定，并实行相应措施。8） 对泥石流地段，可承受单孔管桥架空通过。9） 在地震烈度大于或等于七度的地区，管道宜从断层位移较小和较窄的地区通过，并实行必要的工程措施。 勘察程序和要求勘查工作包括地形测量和水文地质，工程地质勘查。目前在经过争论调查， 选择一条技术上可能，经济上合理，政策上合理的线路和站址，并为设计供给根底资料。勘查工作主要内容：1） 了解沿线地貌；2） 线路工程地质调查和测绘；3） 沿线每一至三公里测土壤电阻率一次；4） 穿越枯水期水面宽度在 50m 以上的河流，在线路左右各 50m 内进展地形测量，测出穿越处河深及河床纵断面图。 站址的选择1） 输气站的设置应符合线路走向和输气工艺设计的要求，各类输其占应联合建设。2） 输气站位置选择应符合以下要求：3） 地势平坦开阔；4） 供电，给水排水，生活，交通便利；5） 应避开山洪、滑坡等不良工程，地质及其它不宜设站的地方；6） 于四周工业、企业、仓库、火车站及其它设施的安全距离应符合现行国家标准原油和自然气设计防火标准；7） 输气站应设有生产操作和设备检修的作业通道及行车通道，并应有车行道与外界大路一样。 地区等级划分应符合以下规定：1沿管道中心线两侧各 200m 范围内，任意划分长度为 2km，并能包括最大聚居产数的假设干段，按规定地段划分为四个等级。在农村人口聚拢的村庄、大元、住宅楼、应从每一独立户作为一个工人居住的建筑物计算：一级地区：户数在 15 户以下地段。包括 15 户。二级地区：户数在 15 户以上。100 户以下区段。三级地区：户数在 100 户或 100 户以上的区段，包括市郊区居住区、商业区、工业区、进展区、以及不够四级地区条件的人口稠密区；四级地区：指四层及四层以上楼房普遍集中交通频繁，地下设施多的区段。2） 划分地区等级边界时，边界限距最近一幢建筑物外边缘应大于 200m。3） 在一、二级分区内的学校、医院以及其他公共场合等人群聚积的地方， 按三级地区选用设计。4） 当一个地区的进展规划足以转变该地区的现有等级时，应按进展规划划分地区等级。1.1.2 线路走向描述干线起自疆鄯善火车站 4KM 处，沿火焰山北麓直插吐鲁番葡萄沟北端，经大河沿、三个泉、后沟，穿过兰心铁路，进入天山山脉。进天山后与欧亚国际光缆平行和穿插，穿插点 150 多处。出天山后穿过白杨河，经过达坂城，从盐湖北侧到达疆化肥厂，止于米泉县境内的乌鲁木齐化工农场。穿越河流 19 条、铁路6 处、大路 79 处。穿越段特加强级保护。1.1.3 技术要求 铁路管线穿越铁路和大路的技术要求见油气集输储运设计手册之管线的铁路、大路设计。 弯头的曲率半径应大于或等于公称直径的 5 倍，并应满足清管器或监测仪器顺当通过的要求。 管道应尽量承受弹性敷设 弹性敷设关于相邻的弹性弯管之间及弹性弯管和人工弯管之间，应承受管道连接，值管段长度不应小于管子外径值，且不应小于 500mm； 弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求，且不得小于钢管外直径的1000 倍。垂直面上的弹性敷设管道的曲率半径应大于管在在自重作用下产生的挠度曲率半径，其曲率半径应按下式计算：1- cos aa 42 D2R ³ 36001-1式中:R-管道弹性弯曲曲率半径mD-管道的外径cm -管道的转角 输气管道防腐设计必需符合国家现行标准钢质管道及储罐防腐工程设计标准和埋低钢直管道强制电流阴极保护设计标准的有关规定。 输气管道应设置线路截断阀，截断阀位置应选择在交通便利，地形开阔， 地势较高的地方，截断阀最大间距应符合以下规定：在以一级地区为主的管段不大于 32km； 在以二级地区为主的管段不大于 24km； 在以二级地区为主的管段不大于 16km； 在以二级地区为主的管段不大于 8km；截断阀可承受自动或手动阀门，并应能通过清管器。 管沟深度要符合地形特点和作业要求，具体要求如下： 管沟深度小于或等于 3m 时，沟底深度：B=D+K；式中：B-沟底深度m；D-管子的外径m；K-沟底富有量m； 当管沟深度大于 3m 切小于 5m 时，管沟宽度可适当加宽，当管沟需加支撑， 在打算底宽时，应计入支撑构造的厚； 当管沟深度大于或等于 5m 时，应依据土壤类别及物理学性质确定沟底宽度。1.2 设计方案比较选择1.2.1 线路敷设 一般输气管道承受埋地方式敷设，特别地段也可承受土堤、地面等形式敷设,并承受沥青防腐层和阴极保护，管线使用硬质聚氨酯泡沫塑料绝缘，线路冻土层深度为 1.11-1.39,且定管定幅度厚度大约微 1.5m 。 铁路、大路穿越：穿越铁路和大路由两种构造形式，即承受保护套管何不承受保护管，对于铁路和 1-4 级大路和国防大路应承受保护套管构造形式，套管一般内径比穿越外径大 200-300mm，为削减管线和套管摩擦，应在管线上设滑动支架。在本设计中，管线穿越多处大型大路，因此承受保护套管。1.2.2 穿越河流方案的比较小型河渠穿越，其中包括架空穿越和水下穿越。一般以水下埋地敷设穿越较好， 穿越点上下游各 50-100 米内无弯处，将管线埋于河水中，冲刷层以下，主河道一般用铁丝稳定，穿越管段一般承受 12mm 的沥青绝缘层。对于大型河流，可承受水面支架跨越。1.2.3 水利计算 水利计算是输气管道设计的重要局部，摩阻系数计算是水力计算的重要内容，重要计算是计算流量 本设计承受的输气平均温度为：t =25=298Kpj 流量计算 Q=6×108m3/Y=19 m3/s 流态计算对于输气管道而言，流淌一般处于紊流区。流体处于何种流态，取决于Re 大小，一般干线输气都处于阻力平方区，利用公式1-2、1-3两个临界雷诺数可判定输气管道在哪个区工作。Re =159.7æ 2K ö8 71-2dç÷èø11Re =1-32æ 2K ö1.5dç÷èø式中：e-输气管内外表的粗糙度。气体混合物的雷诺数4Dr QDQRe=p d ma= 1.534 d m1-4依据公式1-21-31-4计算结果见表 1-1表 1-1 计算结果管径ReRe1Re流态2Æ406.4 ´ 7mm3.92×1060.75×1062.63×106阻力平方区Æ406.4 ´ 7mm3.97×1060.74×1062.58×106阻力平方区Æ426 ´ 5mm综上所述，首先选择管径Æ406.4 ´ 7mm 的管道和Æ406.4 ´ 7mm ，Æ426 ´ 5mm 变径管的管道进展布站，从而确定最优的管道直径。 通过水利计算，初步确定管径为 Æ406.4 ´ 7mm ， Æ426 ´ 5mm 的两种螺旋焊缝钢管进展布站，每种管径承受预先不固定站址的压缩机站布置方案。 当管道为 Æ406.4 ´ 7mm 时，第一种方案出首末站外，还有 3 个中间站； 当管道为 Æ406.4 ´ 7mm ， Æ426 ´ 5mm 时， 其次种方案除首末站外，还有 3 个中间站；1.2.4 储气库容积计算Q =依据公式1-2-4计算结果Qi(12 å Ki-1)1-5Q = 6´108 é(1.15 -1)+ (1.16 -1)+ (1.12 -1)+ (1.02 -1)+ (1- 0.92 )+ (1- 0.84 )12ë+ (1- 0.80)+ (1-1.81)+ (1-1.83)+ (1- 0.97 )+ (1.11 -1)+ (1.17 -1)ùû= 0.78 ´108 m3输气管网是按均衡输气设计的，而用气市场的昼夜、季节波动却是不均衡的， 为解决输气与用气的冲突，则必需建设自然气储气库。即以地下储气库实现其储 气功能。地下储气库一般利用枯竭气田和已开采的盐穴自然盐穴和人工盐穴、矿坑、含水层构造建筑。依据国外的资料，库址的选则原则是与需要调峰的城市 距离以不超过 200km 为宜，构造深度以不超过 2023m 为宜。枯竭油气藏地下储气库的最大允许压力为原始关井压力的 90%-95%3。1.2.5 经济方案比较输气管道的建设首先要进展技术经济可行性争论，对工程的各项技术要求， 经济条件做出具体论证，当线路走向根本确定后，输气管道经济性的好坏主要取决于工艺方案的选择，即输气管径，主要设备及运行参数的选择。在方案的概略计算中，常承受当量费用作为衡量长输管道经济性的指标，在可行性报告中则依据动、静态反本期，投资收益率和资金利润率来衡量设计方案的经济效益。1.2.5.1 经济参数钢材价格：7156 元/吨外层防腐层价格：170 元/ m2与管径成正比的敷设费用：12179.4 元/ cm × km压气站投资： b0= 2´107b1= 7200元/ kw管道年治理和维护费用系数：0.05 压气站治理和维护费用系数：0.05 燃料气价格：0.8 元/n m3设计寿命为 20 年1.2.5.2 经济计算J ：总投资J = J + J+ J1231-6J J ：管线投资1J ：压气站投资2J ：运行费用3其中：J=钢材单价´ 重量+建设费用´1+0.0511