管道输送工艺课程设计_某热油管道工艺设计.doc

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1、重庆科技学院管道输送工艺课程设计报告 学 院:石油与天然气工程学院 专业班级: 储运2009级2班 学生姓名: 学号: 设计地点（单位）_ 设计题目: 某热油管道工艺设计 完成日期： 2012 年 12 月 30 日指导教师评语： 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 目录1 总论11.1 设计依据及原则11.1.1 设计依据11.1.2 设计原则11.2 总体技术水平12 概况22.1 管道设计参数22.2 原油物性22.3 其它参数22.4工程概况23工艺计算33.1 采用的输送方式3管道规格3加热炉的类型及功率33.4 泵组及原动机选型33.4.1 确定泵的型号33.4.

2、2 原动机的选型4站场布置5热站位置5泵站位置8校核动静压力103.7 最小输量104 设计结果11参考文献121 总论1.1 设计依据及原则1.1.1 设计依据 （1）国家的相关标准、行业的有关标准、规范； （2）相似管道的设计经验； （3）设计任务书。 1.1.2 设计原则 （1）严格执行现行国家、行业的有关标准、规范。 （2） 采用先进、实用、可靠的新工艺、新技术、新设备、新材料，建立新的管理体制，保证工程项目的高水平、高效益，确保管道安全可靠，长期平稳运行。（3）节约用地，不占或少占良田，合理布站，站线结合。站场的布置要与油区内各区块发展紧密结合。（4） 在保证管线通信可靠的基础上，进

3、一步优化通信网络结构，降低工程投资。提高自控水平，实现主要安全性保护设施远程操作。（5）以经济效益为中心，充分合理利用资金，减少风险投资，力争节约基建投资，提高经济效益。1.2 总体技术水平采用高压长距离全密闭输送工艺，整体工艺达到国内较为先进的工艺设计水平。2 概况2.1 管道设计参数 最大运行压力8.0MPa，末站剩余压头80m，局部摩阻为沿程摩阻的1.1%，进站温度控制在38，最高输送温度67，最低输送温度35。埋地深度1.8m。2.2 原油物性 20相对密度0.868，50粘度，粘温指数为0.038。2.3 其它参数管道埋深处年平均地温：表2-1 管道经过区域低温月份123456789

4、101112地温3456789119864某油田计划铺设一条150公里、年输量为180万吨的热油管道，管线经过区域地势起伏较大（里程和高程见表）。年输送天数：350天表2-2 高程数据里程（km ）高程（m ）3604204004404753工艺计算3.1 采用的输送方式 原油管道输送根据管道与泵的连接方式可分为开式输送和密闭输送。由于现代的管线均为密闭输送方式，故本设计也使用密闭输送。密闭输送也叫“从泵到泵”输送，这种输油工艺中，中间输油站不设供暖冲用的旁接油罐，上站来油全部直接进泵。其特点是：整条管道构成一个统一的密闭的水力系统，可充分利用上站余压，节省能量，还可以基本中间站的轻质油蒸发损

5、耗；但对自动化程度和全线集中监控要求较高；存在水击问题，需要全线的水击监测与保护。 根据一期工程所算的结果,可知管道材料为X70,工程直径为DN505,内径d=465mm,壁厚为6.5mm。加热炉的类型及功率首站选用加热炉，其他加热站选用换热器，其热负荷为1095.6kJ/s，效率为80%。3.4 泵组及原动机选型输油泵和原动机是泵站的核心设备，直接影响到管道的安全、经济运行，必须做好选型、安装和运行维护工作。3.4.1 确定泵的型号流体机械是指流体具有的能量和机械功之间进行转化的机械设备。流体机械氛围两大类：一种是利用流体的能量对机械做功，从而提供动力。另一种是通过流体机械把原动机的能量传给

6、流体，使流体的能量提高。泵是将原动机所做的功转换为被输送流体压力能和动能的流体机械，其中输送液体介质并提高其能头的机械成为泵。选择泵机组的主要原则有：满足工艺要求；工作平稳可靠，能长时间连续运行；易于操作与维护；效率高、价格合理，能充分利用现有能源；满足防爆、防腐蚀或露天设置等使用及安装的特殊要求。计算流过泵站的流量： （3.1） （3.2） （3.3）由相关数据可得出：假设，则依照此标准可进行选型。在研究各项指标后，该设计选用泵型为DSK450-550型输油泵，该泵吸入口径为240mm，输送常温水时的性能为额定扬程550m液柱，额定流量450，吸程3.5m，转速为2980r/min。电动机功

7、率为1000千瓦，效率为73%。每个泵站选用7台，其中一台为备用，进行并联连接。3.4.2 原动机的选型输油泵的原动机应根据泵的性能参数、原动机的特点、能源供应情况、管道自控及调节方式等因素决定。由相关资料可知，电动机在输油管道上应用最多。它比柴油机廉价、轻便、体积小，维护管理方便，工作平稳，便于自动控制，防爆安全性能好。泵站使用电动机需要相应的供配电系统支持。电源较远或电力供应不足，要新建电厂来供电时，原动机的选用需进行经济比较。综合以上因素，选择防爆型电动机作为该设计中使用的原动机。其转速为2980r/min，电动机功率为1000千瓦，效率为73%。由于该设计中热油管道的年输量为180万吨

8、，所以：原油和石油产品的比热容通常在之间，近似计算时可取。即管道采取保温措施，保温层选取用黄夹克，第一层低合金钢管，在新国标GB/T 1591-1994中，16Mn对应的是Q345，热导系数为。第二层聚氨酯硬质保温层的热导系数可取。保温材料厚度为35mm。首先确定传热系数： （3.4）总传热系数： （3.5）其中 管内径，m； 第i层的外径，m； 第i层的内径，m； 最外层的管外径，m； 管径，m。最外层管径，即原油在管路中的流态按照雷诺数来划分，进而判断该设计中热油管道里的流动状态： （3.6） （3.7）如果在加热站间起终点温度下的油流黏度相差不超过一倍，且管路流态是在紊流光滑区，则可按起

9、终点平均温度下的油流黏度来计算一个加热站间摩阻。先确定加热间油流的平均温度，用加权平均法： (3.8)式中 加热站间的起点、终点温度，。由相关数据可得： 则该平均温度下的运动粘度：故有：因为：，所以为紊流状态。在紊流状态下，对总传热系数的影响很小，可以忽略。管最外层至周围介质的放热系数，可以近似由下式计算： (3.9)式中土壤导热系数，；管中心埋深，m；最外层的管外径，m。故根据以上数据，得出：从而：在长距离的输油管道中，所输油品的温度一般接近于埋深处的土壤温度。确定设计条件下的年平均温度。从地温资料可知：由苏霍夫公式可知： （3.10）进站温度控制在39，即此时的质量流量为：根据 （3.11

10、）假设出站温度为70，则有相关数据代入公式（3-10），算出此状态下：设热油管全长为，则加热站数，则：取近似值，即化为较大整数，则系统的输量将大于任务输量将大于任务输量Q。可采取措施以减少泵站提供的压力能或增加管路的摩阻损失。表3-1 热站布置图热站里程/km一站0二站三站末站在以上基础上可求出每个加热站的热负荷： （3.12）式中加热站进出站原油温度之 加热炉的效率，%； 原油的比热容，J/(kg.)； 原油质量流量，kg/s； 加热站的热负荷，J/s。故加热站的热负荷为：泵站数为： （3.13）管道所需总压头为： （3.14） （3.15） （3.16）式中 泵站数，个； 全线所需的总压头

11、，；泵所提供的扬程，。沿线总摩阻，；加热站间距的摩阻，；每个泵站的站内损失，一般约为1020，；全线所需要的总压头，。相关数据分别代入公式（3-14），（3-15），（3-16）可得：由此可求出泵站数为(个)向上取整，取（个）；为了保证任务输量不变，可对泵站中的泵机组采取减小级数等措施。若采用平均法布站，其站间距为： (3.17)式中 泵站站间距，； 管线总长，；相关数据代入公式（3-17）可得：故在该设计中的站间距为25km。取泵站内压头损失为，泵站进口压力控制在范围内。计算泵站剩余压力计算： （3.18） （3.19）式中 泵站进口的剩余压头，； 泵站所提供的扬程，； 水力坡降； 两泵站的

12、站间距，； 两泵站间的高程差，； 泵站内压头损失，。当首站与第二站站间距取25km,对应高程假定Z=400m时，得出进口压力为：符合要求，故第二站布置在距离首站25km处。经验算，此后的六个站若按照平均布站原则，均可达到要求。故每泵站相距25km。表3-2 泵站布置图泵站里程/km高程/m首站0360二站25400三站50410四站75410五站100410六站125440末站150475静水压力的校核： （3.20）式中 静水压力，Pa； 沿线的最大高程差，m。相关数据代入公式（3-20）可得： 故静水压力校核符合要求。3.7 最小输量管道的最小输量： （3.21）式中 管道最小输量，kg/

13、s； 总传热系数，； 管道外径，m； 加热站间距，m； 原油比热容，； 管道周围的自然温度，； 加热站的最低进站温度，。 加热站的最高出站温度，；相关数据代入公式（3-21）可得： 4 设计结果在运输方式上，采用密闭输送。设计中使用的管道材料为X70,工程直径为DN505,内径为d=465mm,壁厚6.5mm。除首站选用加热炉外，其他加热站选用换热器。其热负荷为1095.6kJ/s，效率为80%。在泵型的选择上，选用DSK450-550型输油泵，该泵吸入口径为240mm，输送常温水时的性能为额定扬程550m液柱，额定流量450，吸程3.5m，转速为2980r/min。搭配的原动机为防爆型电动机

14、转速为2980r/min，功率1000千瓦，效率为73%。每个泵站选用7台，其中一台为备用，进行并联连接。在热站布置上：一站（里程0km），二站（里程41.375km），三站（82.75km），末站（124.125km）。在泵站布置上：首站（里程0km，高程360m），二站（里程25km，高程400m），三站（里程50km，高程410m），四站（里程75km，高程410m），五站（里程100km，高程410m），六站（里程125km，高程440m），末站（里程150km，高程475m）。经过校核，该设计中存在的静水压力符合要求。计算后可知，设计中管道的最小输量为53.01kg/s。参考文献1 杨筱蘅.输油管道设计与管理M.北京：石油大学出版社,2006.23-26,40-42.2 张其敏，孟江.油气管道输送技术M.北京：中国石化出版社,2008.30-38.3 严大凡.油气储运工程M.北京：中国石化出版社,2003.24-25.4 姬忠礼，邓志安，赵会军.泵和压缩机M.北京：石油工业出版社,2008.16-17.5 GB50253-2003，输油管道工程设计规范S.6 GB50316-2000,工业金属管道设计规范S.结束.o-o.oAqwsedbgword