重慶科技學院管道輸送技術課程設計報告學 院: 石油與天然氣工程學院 專業班級: 學生姓名: 學 號: 設計地點（單位）： 設計題目: 某輸氣管道工藝設計 完成日期：2013 年 12 月 27 日指導教師評語: 成績（五級記分制） : 指導教師（簽字） : 某輸氣管道工藝設計 目錄 目 錄1 設計總則 .11.1 設計標準 .12 設計任務參數 .22.1 設計工程概況 .23 確定管道評估性通氣能力 .34 輸氣管道規格 .44.1 天然氣的密度及相對密度 .44.2 天然氣運動黏度 .44.3 管道內徑的計算 .54.4 確定管壁厚度 .54.5 末段工況特點 .74.6 末段長度與管徑確定 .85 壓縮機選擇與布置 .115.1 壓縮機相關情況 .115.2 壓縮機站數、布站位置的計算公式依據 .115.3 壓縮機站數的確定 .125.4 計算各站起終點壓力 .135.5 壓縮機的布置 .135.6 壓縮機的選型 .146 結論 .156.1 管道評估性通氣能力 .156.2 輸氣管道規格 .156.3 壓縮機站數及壓縮比 .156.4 壓縮機選型 .15參考文獻 .16某輸氣管道工藝設計 設計總則 11 設計總則1.1 設計標準本設計主要依據的是課程設計任務書提供的設計參數以及輸氣管道工程設計規范GB50251-94 進行設計計算。1.2設計原則輸氣管道工程設計應遵照下列原則：（1）輸氣管道工程設計規范GB50251-2003（2）保護環境、節約能源、節約土地，處理好與鐵路、公路、河流等的相互關系；（3）采用先進技術，努力吸收國內外新的科技成果；（5）優化設計方案，確定經濟合理的輸氣工藝及最佳的工藝參數。（6）在保證管線通信可靠的基礎上，進一步優化通信網絡結構，降低工程投資。提高自控水平，實現主要安全性保護設施遠程操作。（7）以經濟效益為中心，充分合理利用資金，減少風險投資，力爭節約基建投資，提高經濟效益。某輸氣管道工藝設計 設計任務參數 22 設計任務參數2.1 設計工程概況某長距離輸氣干線，沿線地形起伏不大，海拔高度 1200m。要求對該管道進行工藝設計。設計要求如下：（1）確定管道評估性通氣能力（2）輸氣管道規格（3）壓縮機站數及壓縮比（4）確定壓縮機機組的功率與型號（5）布置壓氣站2.2 其他有關基礎數據所輸天然氣組分見下表 2-1：表 2-1 天然氣相關組分組成 Mol% 組成 Mol%甲烷 95 己烷 0.06乙烷 1.2 硫化氫 0.23丙烷 0.27 二氧化碳 0.34丁烷 0.32 氮 2.3正戊烷 0.02 氦 0.00（2）天然氣的溫度為 30，管道全長 950km，任務輸量為： 25 億方/ 年，起點氣源壓力為:7.2MPa；（3）壓氣站最大工作壓力為 7.0MPa，進站壓力為 5.5MPa，各站自用氣系數為 0.5%，末端最低壓力 2.5MPa；（4）入站口到壓縮機入口壓損為 0.11MPa；壓縮機出口到壓縮站壓損 0.2MPa某輸氣管道工藝設計 確定管道評估性通氣能力 33 確定管道評估性通氣能力任務年輸量為 25 億方/年。根據GB50251-2003輸氣管道工程設計規范規定：輸氣管道的設計輸送能力應按設計委托書或合同規定的年或日最大輸氣量計算，設計年工作天數應按 350d 計算（350d 是為冬夏平衡，同時最大輸氣量應以標態計算。 ） 。smsQ33867.202451由上計算可得該管道通氣能力為 82.67 立方米每秒。某輸氣管道工藝設計 輸氣管道規格 44 輸氣管道規格4.1 天然氣的密度及相對密度 由氣體的相對分子質量公式：(4-1)iMy得出:M1695%301.240.27%580.3270.2%80.43416.80 由公式得： 316.802/4.50.698kg/mM天天 空在標準狀態下，天然氣的密度與干空氣的密度之比稱為相對密度。天然氣相對密度用符號用 表示，則有：a(4-2)式中 氣體的相對密度氣體的密度a空氣的密度，在工程標準下，為 1.206 3mkg相對密度： = =0.698/1.206=0.5788天空4.2 天然氣運動黏度（1）由各組分黏度計算天然氣黏度： iiiiiMy(4-3)代入數據得： 10.695%18.72307.562%46.97032586.40.27234.418.38iiyM .0. .0.3%4.3859i所以按公式計算得動力黏度:某輸氣管道工藝設計 輸氣管道規格 5=43.8503/4.0579=10.81MPas（2）計算天然氣運動黏度: sm/49.1568.024.3 管道內徑的計算根據公式：(4-4)207.138.0.207.41PqDv式中 D管道內徑，mm；天然氣密度，kg/m 3；天然氣運動黏度，mm 2/s；體積流量， m3/h；vq100 米管道壓力降 45kPa；10p代入數據計算內徑： mD 3.624528349.1568.4 07.8.00.207. 4.4 確定管壁厚度輸氣管線的管徑確定后，要根據其輸送壓力、管線材質等來設計壁厚。油田油氣集輸和外輸油、氣管線可按下式計算：(4-5)Fpd2式中 p管線設計的工作壓力，10MPa；d管線內徑，mm；焊縫系數：無縫鋼管 =1，縫管和螺旋焊縫鋼管 =1， 旋埋弧焊鋼 管 =0.9；剛性屈服極限，MPa(查表 4.1 材料剛性屈服極限)； F設計系數（查表 4.2 管線設計系數） 。表 4.1 材料剛性屈服極限表 4.2 管線設計系數工作環境管線野外地區 居住區，油氣田站內部、穿跨越鐵路公路小河渠（常年枯水面寬20m）優質碳素鋼 APIS-SL鋼管材質10 20碳素鋼A3F低合金鋼16Mn X52 X60 X65 X70，Mpas205 245 235 353 358 413 448 482某輸氣管道工藝設計 輸氣管道規格 6輸油管線 0.72 0.60輸氣管線 0.60 0.50這里選用直焊縫鋼管 =1；選用 APIS-SL X70 =482MPa；因為此處為輸氣管道s野外地區，取 0.6。將數據代入計算管道壁厚： m78.10426.031根據國標無縫鋼管規格表選管徑規格（表 4-3 國標無縫鋼管規格） 。綜上選擇管徑62411mm 的管道。表 4-3 國標無縫鋼管規格直徑 厚度 /mm 管重/m 直徑 /mm 厚度/mm 管重/m4 15.29 10 199.755 18.99 12 239.11596 22.6482014 278.264 21.21 8 179.925 26.39 9 202.196 31.52 10 224.417 36.6 12 268.72198 41.6392014 312.795 33.04 8 199.656 39.51 9 224.387 45.92 10 249.072738 52.28 12 298.295 39.46 14 347.316 47.2 16 396.147 54.89102018 444.778 62.54 10 298.399 70.13 12 357.4732510 77.68 14 416.366 54.89122016 475.057 63.87 12 416.668 72.8 14 485.419 81.67142016 553.9637710 90.5 12 475.846 62.14 14 554.464267 72.33162016 632.87某輸氣管道工藝設計 輸氣管道規格 78 82.46 18 711.19 92.55 12 535.0210 102.59 14 623.56 70.13 16 711.797 81.65 18 799.878 93.12182020 887.769 104.53 14 692.5548010 115.9 16 790.77 90.11 18 888.658 102.78 20 986.49 115.41202022 1083.9552910 127.99 16 869.618 122.71 18 977.429 137.82 22 1192.4663010 152.89222024 1299.688 140.46 16 948.529 157.8 18 1066.272010 175.09 20 1183.688 160.19 22 1300.968209 179.99242024 1418.054.5 末段工況特點輸氣管道末段，即最后一個壓縮機站與城市門站之間的管段。末段與其他各站站間管段在工況上有較大的區別。對于中間站站間管段來說，其起點與終點的流量是相同的，即屬于穩定流動的工況，因此可按推導公式計算。但對于輸氣管道末段來說，其起點流量也是和其他各管段一樣保持不變，而其終點流量卻是變化的，并等于城市的用氣量。城市用氣量小于末段的恒定起點流量，如城市無儲氣庫，多余的氣體就積存在末段管內。當城市用氣量大于管線輸氣量時，不足的氣量就由積存在末段管中剩余氣體補充。隨著流量的變化，末段的起、終點壓力也隨著變化。末段終點流量增大時，末段起、終點壓力都要減小；相反，終點流量減小時，末段起、終點壓力都要增大。末段起點的最高壓力等于最后一個壓氣站出口的最高工作壓力，末段終點的最低壓力應不低于配氣站所要求的供氣壓力，末段起、終點壓力的變化就決定了末段輸氣管中的儲氣能力。某輸氣管道工藝設計 輸氣管道規格 84.6 末段長度與管徑確定當設計一條新的干線輸氣管道時，工藝計算應該從末段開始，先確定末段的長度和管徑，然后再進行其他各中間管段的計算。輸氣管道末段的計算與其他各段的區別是：應該考慮末段既能輸氣，又能儲氣的特點，也就是說，在末段的計算中除了要考慮與整條輸氣管道一致的輸氣能力，還必須考慮儲氣能力，最理想的是使末段能代替為消除晝夜用氣不均衡所需的全部容積的儲氣罐。計算輸氣管道末段長度和直徑時，應考慮以下三個條件:當用氣處于低峰時（夜間） ，輸氣管道末段應能積存全部多余的氣體，如條件不允許，可考慮部分滿足；當用氣處于高峰時（白天） ，應能放出全部積存的氣體。輸氣管道末段的起點壓力，即最后一個壓縮機站的出口壓力不應高于壓縮機站最大工作壓力，并且應在鋼管強度的允許范圍之內。末段的終點壓力不應低于城市配氣管網的最小允許壓力。具體計算步驟如下：A.假設輸氣管道末段長度和管徑；B.根據條件二確定儲氣終了時末段起點壓力；根據條件三確定儲氣開始時末段重點壓力；C.計算儲氣終了時末段終點壓力，計算儲氣終了時末段平均壓力；D.計算儲氣開始時末段起點壓力，計算儲氣開始時末段平均壓力；E.計算末段儲氣能力，與要求的末段儲氣能力比較，若互相接近