输油管道的初步设计--毕业论文.doc

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1、输油管道的初步设计 前言1第1章 工艺设计说明书2 1. 工程概况及设计原则2 2. 设计原始数据23. 基本设计参数的选取5第2章 工艺设计计算书8 1. 经济管径的确定82. 热力计算103. 水力计算124. 反输计算185. 主要设备选型20 第3章 工艺流程设计221. 工艺流程设计222. 阴极保护计算22 3. 方案的经济性分析23第4章 结论31参考文献32 中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文前 言毕业设计是本科学习的最后一个环节，也是较为重要的一个环节。它要求将所学到的专业知识综合运用，以达到融会贯通。本次设计是进行输油管道的初步设计。主要内容包括：由经济流速确定经

2、济管径，然后由最小输量确定加热站数以及由最大输量确定泵站数，结合沿线特征进行加热站和泵站的布置，最后进行经济性计算，确定项目的内部收益率以及净现值等。本次设计在安家容老师的指导下完成。由于本人水平有限，缺乏现场知识，所以难免存在疏漏和错误之处，希望老师批评、指正。第一章 工艺说明书1. 工程概况及设计原则1.1 工程概况输油管道全长400km，设计输油能力为280万t/a。全线地形起伏不大，无翻越点。管道选取L290螺旋缝埋弧焊钢管，其最大允许承压为6.96Mpa。管道进行埋地铺设,其中心埋深为1.6m。全线采用“从泵到泵”的密闭输送方式和先炉后泵的工艺流程，共设四座热泵站（含末站）。首站和中

3、间站设出站调节阀，自动调节各站的出站压力，并实施水击超前保护，末站设减压装置。为防止管线因腐蚀而发生破坏，各站设阴极保护站一座。1.2 设计原则本设计在满足安全生产及输量要求的前提下，力求满足以下原则：（1）在遵守国家设计相关规范的前提下，选择最优工艺运行方案。（2）在保证安全可靠的基础上，尽量采用新技术、新工艺，以节能降耗，提高经济效益。（3）输油站的工艺流程与所采用的输油方式相适应，且便于事故的处理与抢修。（4）注意保护环境，少占耕地，节约投资。（5）总体设计时，统筹兼顾，远近结合，以近期为主。2. 设计原始数据2.1 管道的设计输量（1）最大设计输量：280万t/a 最小设计输量：190

4、万t/a（2）运行期各年生产负荷（各年输量与最大输量的比率）如下表：年份1234567891011121314生产负荷（%）708090100100100100100100100100908070（3）管道的设计压力为6.4Mpa 2.2 沿线地形及管道特征（1）管道总长400km（2）沿线里程、高程里程（km）04080120160200240高程（m）2000219520582005201520252115里程（km）280320360400高程（m）1998199019781953（3）管道中心埋深：1.6m 管中心埋深处年最低月平均低温：2管中心埋深处夏季月平均低温：20 土壤导热系数

5、0.555w/m . 保温层厚度：35mm 保温层导热系数0.035w/m . 2.3 原油性质（1）密度：=846kg/ m 含蜡量：14.5% 胶质、沥青质含量：7.71% 初馏点:70 比热：2.1kJ/kg 燃油热值：4.18kJ/kg 凝点：27（2）在不同测量温度下的流变性：测温（）流变方程牛顿流体温度范围内的粘温方程27293133354045505560注：表中的单位为Pa, 的单位为1/s，的单位为mPa.s。2.4 设备选型（1）常用加热炉的型号： 814kw、1745 kw、2326 kw、3489 kw、4625 kw、5815 kw（2）有关输油泵特性（参阅相关泵特性

6、资料）2.5经济评价参数（1）线路工程投资指标（万元/km）管径273.1323.9355457559不保温管60.477.485.6106140 保温层修正系数：1.10（2）输油站工程投资指标A（万元/座）（设计输量240260万吨/年）外输首站末站中间热泵站中间泵站中间热站20009001300900700输油站工程投资指标A（万元/座）（设计输量300350万吨/年）外输首站末站中间热泵站中间泵站中间热站2500100016001100800 （3）原油价格：2000元/吨 电价0.50元/度 运价024元/（吨.千米）（4）流动资金按管道存油的价值计算，流动资金的30%为自有资金，7

7、0%为工商银行贷款，年利率为10.98%。（5）输油站人员编制首、末站各40人，中间热泵站25人，中间热站或泵站15人；职工工资按每人1500元/月计算，福利费按投资总额的14%计算。（6）固定资产原值按总固定资产投资的85%计算，管道折旧年限（生产期）取1年，综合折旧率取7.14%，残值为0，修理费按折旧的30%计算。（7）输油成本中的其他费用按工资总额与福利费之和的2倍计算。（8）输油损耗按最大输量的0.35%计算。（9）营业税率取3%，城市建设维护税按营业税的7%计算，教育附加税按营业税的3%计算。 （10）行业基准收益率为12%。3. 基本设计参数的选取3.1温度参数确定加热站的进、出

8、站温度时，需要考虑三个方面的因素。首先是油品的粘温特性和其他物理性质，其次是管道的停输时间、热胀、和温度应力等安全因素，第三是经济比较，使总的能耗费用最低。 3.1.1 出站油温TR 考虑到原油和重油中难免含水，故其加热温度一般不超过100 。由于站内设有“先炉后泵”流程，则其加热温度不应高于输送原油的初馏点，以免影响泵的吸入。另外，当温度高于凝点3040 以上时，粘度随温度的变化较小。更由于热含蜡原油管道常运行在水力光滑区，摩阻与粘度的0.25次方成正比，提高油温对摩阻的影响较小，而热损失却显著增大，故加热温度不宜过高。管道采用聚氨酯泡沫防腐保温层（其适用范围为-60120），油温高低不会对

9、其性质产生明显的影响。结合以上因素，确定出站温度为TR=60。3.1.2 进站油温TZ加热站的进站油温主要取决于经济比较，对于凝点较高的含蜡原油，由于在凝点附近粘温曲线很陡，故其经济进站温度常略高于凝点35。 由输送原油的粘温特性知，温度低于35时，粘度随温度变化很大，适当提高出站油温会使摩阻大大降低，故综合考虑，确定进站油温为TZ=36。 3.1.3 周围介质温度T0的确定 对于埋地管线，取管道埋深处的年最低月的平均低温作为设计地温，即取T0=2。 3.1.4 根据输油管道工程设计规范规定，我国长输管道平均温度计算采用加权平均温度：Tpj=TR+TZ 。 本设计中 Tpj=TR+TZ =60

10、+36=44 。 3.2 原油密度 任一温度下的密度由20时的油品密度确定：式中 ：分别为温度为和下的油品密度，kg/m ：温度系数，。3.3 计算输量以设计任务书给出的最大输量作为工艺计算时的依据，任务书给的是年设计输量(t/a)计算时，必须将其换算成计算温度下的体积流量Q（ m/h或m/s）。考虑到管道维修及事故等因素，经过多年的实践证明，一年给出15d的富裕量，故计算时输油时间应按350d（8400h）计算，即：或 m/s式中 G：年任务质量流量，t/a Q：体积流量，m/h或m/s：计算温度下的油品密度，kg/ m33 中国石油大学远程网络教育（本科）毕业设计论文第二章 工艺设计计算书

11、1. 经济管径的确定1.1基本参数的确定1.1.1 计算温度取出站油温TR=60 进站油温TZ=36 则Tpj=TR+TZ =60+36=441.1.2 油品密度已知20时油品密度/ 则=1.825-0.001315846=0.71251 1.1.3 油品粘度T=40时，T=40时，线性插值得：T=44时，1.2 经济管径的选取1.2.1 任务输量kg/sm/s1.2.2 取经济流速为：=1.80 m/s由得：查API标准钢管部分规格，确定管外径为323.9mm。1.2.3 计算壁厚 （1）选用L290螺旋缝埋弧焊钢管，其最低屈服强度为290Mpa。由，其中K=0.72,=1.0,得：管道的许

12、用应力为：=0.2 1.0 290=208.8Mpa （2）管道的设计压力为6.4Mpa。 由得：管道允许的最小壁厚为：由于原油具有腐蚀性，故取1mm的腐蚀裕量。查API标准钢管部分规格，确定壁厚为6.4mm。故最终确定的经济管径为。（3）计算管道最大承压 （4）反算流速3000Re5,故管道运行在水力光滑区。2. 热力计算2.1 计算输量kg/s2.2 计算热油管的总传热系数K管外敷设保温层，且管道中心埋深为1.6m。由公式得： 式中 ：土壤的导热系数， ：管道中心埋深 =1.012忽略油流至管内壁的对流换热系数以及管壁的导热系数则 故2.3 计算水力坡降管道运行在水力光滑区，故由列宾宗公式

13、得： 2.4 确定加热站数由轴向温降公式=得： 式中 = b=加热站间距全线总长为400km，故所需的加热站数为： 即初步确定全线共设3个加热站，且等间距布置。站间距为： 2.5 计算出站油温故取，即出站油温为60。3. 水力计算3.1 计算最大输量下的出站油温（1）：取则 3000Re5,故管道运行在水力光滑区。 故 ，与相差较大。（2） 3000Re5,故管道运行在水力光滑区。 故 1.0故取，即最大输量下的出站油温为45.9。3.2 基本参数的确定当，时：3000Re5,故管道运行在水力光滑区。3.3 选泵3.3.1 输油主泵考虑到输量要求与管道承压，选择泵的型号为：D160-1206型

14、。其中3台并联，1台备用。根据型谱图，用最小二乘法回归出单级泵输送清水时的泵特性曲线为： 由于输送介质为原油，鉴于粘度对泵特性曲线的影响，查美国水力协会标准（1983）确定换算系数为： 故所选泵输送原油时的泵特性曲线为：3.3.2 给油泵考虑到输量要求与输油主泵的吸入特性，选用给油泵的型号为：CZ150-500型A系列（2台并联，其中1台备用）泵特性曲线为：3.4 确定泵站数（1）站内损失：泵站内损失取为15m液柱；加热站内损失取为12.26液柱（0.1Mpa）。（2） 全线摩阻为：（3）站内3台D160-1205型泵并联，其泵特性曲线为：当时：故泵站数即全线共设6座泵站。首站3台D160-1

15、206型泵并联，其泵特性曲线为： 其余各站3台D160-1205型泵并联。3.5 站址确定在管道纵断面图上进行布站。站址依次为：首站（0km，2000m）（60km，2126.5m）（133.33km，2008.33m）（200km，2025m）（266.66km，2037.02m）（330km，1984m） 末站（330km，1984m）其中，首站、末站为热泵站，其余各站为泵站。3.6 校核3.6.1 出站温度校核：由于加热站等间距布置，故其出站温度不变，为45.9，满足要求。3.6.2 进、出站压力校核 （1）首站进站压力由给油泵提供，给油泵入口压力取为10m,压头损失取为20m。 故 出

16、站压力：（2）站进站压力： 出站压力：853.6（3）站进站压力： 出站压力：853.6（4）站进站压力： 出站压力：853.6（5）站进站压力： 出站压力：853.6（6）站进站压力： 出站压力：853.6各站的进、出压力均满足要求（7）末站全线剩余压力： 可以通过设减压装置或调节电机转速以改变剩余压力的值，使之满足要求。3.6.3 静水压力校核最大静水压力为： 远小于管道承压，故满足要求。4. 反输计算本设计取管线的最小输量，即190万t/a，为反输输量。4.1 开炉方案加热炉全开 出站油温：T=60，出站油温T=36，则Tpj=TR+TZ =60+36=444.2 开泵方案总压力损失：

17、全线只开3座热泵站，其中：末站：2台D160-1206型泵并联； ：2台D160-1205型泵并联；：2台D160-1205型泵并联；4.3 进、出站压力校核（1）末站进站压力： 出站压力：853.6（2）站进站压力： 出站压力：853.6（3）站进站压力： 出站压力：，所以保护长度按有限长计算：阴极保护站的数量： 向上取整N=10个因为阴极保护站可以保护两侧的管线，所以全线只需设7个阴极保护站。阴极保护站的位置尽可能设在泵站上，则各个保护站的位置为：（0km，2000m），（60km，2126.5m），（133.33km，2008.33m），（200km，2025m），（266.66km，2

18、037.02m），（330km，1984m），（330km，1984m）。3. 方案的经济性分析3.1 费用现值的计算以为例3.1.1燃料、电力费用的计算第一年、第二年生产负荷为0，故燃料、电力费用为0。第三年生产负荷为70%，故。 燃料费用：万元动力费用：万元其余各年的生产费用见下表9-1。3.1.2 其他各项费用的计算 全线职工总数：40+252+153+40=175人工资及福利费：1751500（1+14%）12=359.1万元 线路工程投资：77.4400（1+10%）=34056万元表 燃料费用和动力费用表年参数12345613141516生产负荷0070%80%90%100%90%

19、80%70%年输量(t/a)00196224253280253224196()0058.753.549.345.949.353.558.7(m)001957.825343216.43847.13216.425341957.8(万元)001577.81390.21188.69831188.61390.21577.8(万元)00706.01044.41491.31981.91491.31044.4706.03.1.2 其他各项费用的计算 全线职工总数：40+252+153+40=175人工资及福利费：1751500（1+14%）12=359.1万元 线路工程投资：77.4400（1+10%）=34

20、056万元 输油站工程投资： 年输量为260万吨时 2000+900+21300+3900=8200万元 年输量为300万吨时 2500+1000+21600+31100=10000万元故年输量为280万吨时的输油站工程投资为：万元 工程总投资： 万元 建设期贷款第一年贷款利息：47951.1170%40%（1+9.9%-1）=2790万元建设期贷款第二年贷款利息：47951.1170%60%9.9%=1993.81万元故建设期总贷款利息为：2790+1993.81=4783.81万元固定资产总投资：47951.11+4783.81=52734.92万元固定资产原值：52734.9285%=4

21、4824.68万元折旧费：44824.887.14%=3200.5万元修理费：3200.530%=960.15万元输油损耗费：生产负荷为70%时 万元生产负荷为80%时 万元生产负荷为90%时 万元生产负荷为100%时 万元其它费用：359.12=718.2万元3.1.3 经营成本的计算建设期第一年：N=1，=0；第二年：N=2，=0；生产期第一年：N=3，=1577.82+760.02+359.1+960.15+1372+718.2=6039.95万元；同理可得：=6039.95万元；=6481.32万元；=6962.35万元；=6481.32万元；=6039.95万元；=5693.29万元

22、。9.1.4 投资的计算流动资金：=5050.98万元建设期第一年投资N=1，万元建设期第一年投资N=2，万元生产期第一年投资N=3，万元9.1.5 费用现值的计算 万元即管径的费用现值为81497.09万元。3.2 内部收益率的计算 管道投资回收期定为8年，从生产期第一年开始回收，前三年回收率为10%，后五年回收率为14%。生产期第一年利息支出为：万元生产期第二年利息支出为：万元其他年利息支出计算方法同上。第三年：1771.89万元 第四年：1550.41万元第五年：1240.33万元 第六年：930.24万元第七年：620.16万元 第八年：310.08万元流动资金利息各年都相同，流动资金

23、为5050.98万元，利率为10.98%，利息为：万元以最大输量为例：年销售收入：万元营业税：268803%=800.4万元城市建设维护税：800.47%=56.02万元教育附加税：800.43%=24.02万元销售税金及附加为：800.4+56.02+24.02=880.44万元其它输量下的各种费用见下表（单位：万元）：输量年销售收入营业税城市建设维护税教育附加税销售税金及附加70%Q18816560.2839.2216.82616.3280%Q21504640.3244.8219.22704.3690%Q24192720.3650.4221.62792.40100%Q26880800.40

24、56.0224.02880.44 3.2.1 以生产期第一年为例，计算输油成本，利润总额和所得税。折旧费：3200.5万元输油成本：5693.29+3200.5+2214.87+388.22=10896.88万元利润总额：1万元所得税：7302.833%=2409.92万元=年销售收入+固定资产残值回收+流动资金回收+其他收入 =18816万元=年度固定资产投资额+经营成本+销售税金及附加+所得税 =5050.98+5693.29+616.32+2409.92=13770.51万元其他年的各项费用见下表年份经营成本输油成本利润总额所得税销售税CICOCI-CO100000021094.0-21

25、094200000031641.0-3164135693.310896.97302.82409.9616.31881613770.550451.546040116229177.63028.6704.4215044271.911731.156481.31184211841.93814.9792.42419211087.813104.366962.412101.512101.54586.4880.42688012429.614450.476962.411791.411791.44688.7880.42688012531.514348.586962.411481.311481.34791.1880.

26、42688012633.914246.196962.411171.211171.24893.4880.42688012736.114143.9106962.410861.210861.44995.7880.42688012838.514041.511136962.410551.115448.55098880.42688012940.813939.2146481.3100713329.64398.8792.42419211672.512519.51560409628.711171.03686.4704.42150414340.711073.3165693.392868913.72941.5616

27、.3238679251.114615.73.2.2计算内部收益率 取=20%，万元取=19%，万元即内部收益率为19.32%，大于行业基准收益率。3.2.3计算净现值将行业基准收益率12%代入，得：万元所以净现值为21370.36万元。3.2.4 计算投资回收期：（单位：万元）年份现金流入现金流出净现金流量累计净现金流量1021093.97-21093.97-21093.972031640.95-31640.95-31640.9531881613770.515045.49-47689.434215044271.9311731.09-35958.3452419211087.7513104.25-

28、22854.0962688012429.5614450.44-8403.6572688012531.4714348.535944.88从第七年开始，出现正值，所以投资回收期为：即该项目的投资回收期为6.59年。第四章 结论输油管道全长400km，设计输油能力为280万t/a。本次设计的主要结论有：1、输油管道所选管型为323.96.4, 管材为L290螺旋缝埋弧焊钢管，管道最大允许承压为6.96Mpa。2、全线采用“从泵到泵”的密闭输送方式和先炉后泵的工艺流程，共设四座热泵站（含末站）和三座中间泵站。各站选用4台D160-1206型泵并联，其中1台为备用泵。3、全线共设四座加热站，每站设3台加

29、热炉，其中2台814kw、1台1745kw的加热炉。为了操作方便，节省投资，依据热泵合一的原则，将其与泵站合并为热泵站。 4、首站设4座10000 m3的外浮顶油罐，末站设3座10000 m3的外浮顶油罐，中间站设1座100 m3的拱顶油罐。5、站内的主要流程包括压力越站、热力越站、全越站、站内循环，收发清管器等。 以上是本次设计的主要结果。参考文献1GB 50253-2003,输油管道工程设计规范.2 杨筱蘅，张国忠.输油管道设计与管理.东营：石油大学出版社，1996.3郭光臣.油库设计与管理.东营：石油大学出版社，2003.4钱锡俊，陈弘.泵和压缩机.东营：石油大学出版社，2003.5黄春

30、芳.原油管道的输送技术.中国石化出版社，2003.6刘绍叶.泵与原动机选用手册.中国石化出版社，1991.7GB 50251-2003,石油库设计规范.8冯叔初，王学敏.油气集输主编.石油大学出版社，1988.9李传宪.原油流变性及测量.石油大学出版社，2003.1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于

31、单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18.

32、 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构

33、件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统