长输管道课程设计计算书.doc
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长输管道课程设计计算书基础参数1、 设计输量 鄯善——兰州原油干线为：G=2000×104t/a；,换算成SI单位质量流量：kg/s2、 以最高加热油温50℃和最低进站油温为进出站的油温（10+3）℃，求平均温度t（平均）=1/3*50+2/3*（10+3）(进)T=25.3℃3、根据公式ε=1.825-0.001315*ρ20℃；ρtpj=ρ20℃-ε*（tpj-20）ε=1.825-0.001315*856.9=0.698 ； ρtpj=856.9-0.698*(25.3-20)=853.2kg/m³\4、求体积流量Q20=G/ρtpj℃：Q20=G/ρ=661.376/853.2=0.775m³/s5、含蜡原油取1.5~2m/s的经济流速 利用，选择管内径以1.5、1.75、2m/s计算内径，然后系列化，依据《输油管道设计与管理》课本附录，选择3个较大的接近的管径d1=0.811m d2=0.751m d3=0.702m取API标准管D1=864mm D2=813mm D3=762mm6、确定粘度 温度℃1015203050粘度 mPa.s94.336.223.514.57.69动力粘度μ=运动粘度υ=7,确定壁厚根据《输油管道工程设计规范》，输油管道直管段钢管管壁厚按下式计算：式中： ——计算的屈服应力，MPa；——工作压力，MPa；——管道外径，mm；——强度设计系数，此处取=0.72；——焊缝系数，此处取=1.0；——管道厚度，mm。
管道系统设计压力为8MPa时，管道选用X70、API标准钢管，屈服强度483MPa，壁厚计算结果如下表1-14：壁厚计算表1公称直径(mm)计算壁厚(mm)腐蚀余量(mm)实选壁厚(mm)管道外径(mm)DN7628.76110.3Φ762×10.3壁厚计算表2公称直径(mm)计算壁厚(mm)腐蚀余量(mm)实选壁厚(mm)管道外径(mm)DN8139.35111.1Φ813×11.1壁厚计算表3公称直径(mm)计算壁厚(mm)腐蚀余量(mm)实选壁厚(mm)管道外径(mm)DN8649.93111.1Φ864×11.1以Φ813×11.1为例，详细说明计算步骤以及布站方案，其他两种管径的计算结果以及布站方案只见对比表格判断流态：雷诺数的计算公式如下： =根据规范DN>450mm的管道e取0.1mm管壁相对当量粗糙度为：2*0.1/(813-11.1*2) =2.529*10^-4查得公式：代入计算得：Re1= 768096.8982000
取局部摩阻占沿程摩阻的约1%，全线总压头损失公式：(2-2)式中：——全线压头损失，m；——沿程摩阻，m；——管道起点与终点的高程差，m；——局部摩阻，m由公式(2-2)计算得：全线总压头损失：H=1.01×0.00331×1600×103+1539-800=6087.96m到(1702km，2800m)处压头损失:Hf=1.01×0.00331×(1702-290)×103+（2800-800）= 6720.46m由Hf > H，知在(1702km，2800m)处存在翻越点2，确定泵站数: 采用任务书中给的第一台泵作为输油泵以Q1.75为横坐标，H为纵坐标,泵的特性曲线结果为H=326.5-0.00008Q1.75，在Q为2790m3/h时，泵扬程为240.82m管道允许的最大出站压力为8MPa，最多只允许3台泵串联运行，同时需要一台泵备用站数n=6720.46/(240.82*3)=9.3，圆整N=103，站间距以及分输情况站的数量n=11 平均站间距为L间=1600/10=160km分输点为（978,1520）即管线长度为978-290=688处，第6站分输，输量为1800×104t/a。
设分输站一座热力工艺计算确定热站数比热容ct=1891.8J/（kg*℃）；t0取冬季埋深处平均地温2℃取TZ =15℃，按平均布站反算出站温度，起点油温计算公式： 系数a= ；a=3.2×10-6；摩擦生热b= ；b=5.81℃；热泵站出站温度TR=30℃重新计算第一部分中的基础参数，计算结果如下表：工艺参数表出站温度TR（℃）平均温度T（℃）平均密度ρ（kg/m3）体积流量Q（m3/s）水力坡降i（m/m）b(℃)站间距（km）3020856.90.7720.003595.81350至此,可以确定分输站前热、泵站的布置站内损失平均取15m 利用计算法：H进=H出-iL间+PQ-PZ，进行布站首站热泵站（290，800），进站水头24m，出站水头746m.出站温度30℃第二站为泵站 (518，664)，进站水头47.8m，出站水头770.26m 第三站为热泵站（653,904），进站温度14.7℃，出站温度30℃.进站水头30.63m，出站水头为768.09m第四站为泵站（715,1454），进站水头为26.64m，出站水头为731.64m.第五站为泵站（797,1900），进站水头为26.05m,出站水头为731.05m.第六站为热站（978,1520）以及分输站，进站温度15.7℃，出站温度35℃ ,进站水头459.45m，出站水头444.45m。
四、 由于在第五站分输后油品的流量降低了10%、分输站后需管线重新布置重新计算各参数：分输后输量：G=1800×104t/a；,分输后的体积流量Q剩=G/ρtpj℃;Q=G/ρ=585.238/855.7=0.696m³/s流态：雷诺数 =39792.1；3000< Re < Re1，故流动处在水力光滑区据此，可确定m = 0.25，=0.0246总传热系数K==1.57W/（m2*℃）；a=5.79×10-6工艺参数表出站温度TR（℃）平均温度T（℃）平均密度ρ（kg/m3）体积流量Q（m3/s）水力坡降i（m/m）b(℃)站间距（km）3521.67855.70.6960.00292.57327经过计算，在(1702km，2800m)处仍存在翻越点泵扬程H=326.5-0.00008Q1.75=255.5m布站方案如下：第七站为泵站（1043,1740），进站水头35.95m,出站水头为531.95m.（开两台泵）第八个热泵站（1314,1450），进站温度15℃，出站温度35℃进站水头为24.67m,出站水头为799.17m第九个站为泵站（1402,1938），进站水头为26.97m,出站水头为778.47m。
第十个站为热泵站（1658,1965），进站温度14.16℃，出站温度35℃.进站水头26.87m,出站水头778.37m第十一个站为泵站（1699,2620）（该点根据点（1698,2560）和点（1702,2800）线性得到），进站水头42.37m,出站水头282.87m(开一台泵)在管线终点（1890，1539）前设置一座减压站，确保原油进入末站的水头在24m-80m之间一共布置11座站，其中4座热泵站，6座泵站，以及1座热站（兼分输站）、一座减压站泵站中的泵均串联运行，热站工艺需要给出特殊说明： 分输之前，原油体积流量为0.775m³/s，那么首站按平均流量计算需要7台加热炉，由于加热炉温升为27℃，但分输前仅需温升为15℃，只加热部分油品，进行掺混输送，经过计算，实际需要4台加热炉分输后，原油体积流量为0.696m³/s，那么分输后热站内按平均流量计算需要6台加热炉，由于加热炉温升为27℃，但分输后需要的温升为20℃，只加热部分油品，然后进行掺混输送，经过计算，实际需要5台加热炉校核动水压力、静水压力：静水压力校核在第九站（1404,1950）和第十站（1659,2000）之间，一旦停输在如下两地（1435,2600）；（1545,1580）之间。
P静=ρgh=（2600-1580）×855.7×9.8=8.55MPa>8MPa故在此两地间设置自控阀，防止管道停输后，静水压力超过管道的工作压力在点（1702，2800）和点（1791，1820）之间P静=ρgh=（2800-1820）×855.7×9.8=8.22MPa>8MPa故在点（1791,1820）处静水压力超压，需在点（1791,1820）之前设置自控阀动水压力 在(1545,1580)处 P动=Pq-Pz+H七-i×L间=1950-1580+819.67-2.9×(1545-1404)=780.77m=6.55Mp<8Mp,故在该点的动水压力不超压在(1801,1780)处 P动=Pq-Pz+H九-i×L间=（2560-1780）+282.87-2.9×（1801-1698）=764.17m<8MP,故不超压在（1840,1530）处P动=764.17+（1780-1530）-2.9×（1840-1801）=901m=7.6Mpa<8Mp,不超压五、固定资产投资和运营成本的估算固定资产投资根据任务书中给出的的估算数据以及相关公式进行估算运营成本估算运用油气储运经济学中的计算公式，以及估算方法进行估算,具体方法如下。
对于长距离输油管道系统，燃料费用主要是原油加热输送工艺中加热炉的燃料油费用可根据原油进出站温度计算，计算公式如下：SR=GCy (TRi –Tzi)nR式中：SR--燃料费用，元/年；ey--燃料油价格，元/吨；Cy --原油比热，J/kg℃；BH--燃料油热值，J/kg；TRi--第i加热站的出站温度，℃；TZi --第i加热站的进站温度，℃；Ri--第i加热站的加热炉效率；G--管道年输量，吨/年；nR--加热站个数； 电力费用是指用于支付泵的电力设备和电动机具所消耗电能的费用，主要是输油泵等动力设备的电费对于长输管道系统，电力费用主要是泵站输油泵机组的电费全线的电力费用可采用下式计算：SP=式中：SP--全线泵机组所消耗的电力费用，元/年；H--第i泵站的扬程，m；ed--电力价格，元/kWh；ηpei--第i泵站泵机组的效率；G--年输量，吨/年；Φ864×11.1管径方案，计算结果见表格分输前基础参数表管道出站温度TR平均温度T密度。
