1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：某熱油管道工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名課程名稱管道輸送工藝課程設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)地 點(diǎn)起止時(shí)間17-18周設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求某油田初期產(chǎn)量油180萬噸/年，五年后原油產(chǎn)量達(dá)到350萬噸/年，計(jì)劃將原油輸送到480km外的煉油廠，需要設(shè)計(jì)一條輸油管道，采用密閉輸送方式。設(shè)計(jì)要求：（1）確定管道材質(zhì)及規(guī)格；（2）一期數(shù)量（180萬噸/年）條件下，設(shè)備選型，確定運(yùn)行方式；（3）布置熱站和泵站（4）一期條件下（180萬噸/年）條件下，考慮翻越點(diǎn)，若存在翻越點(diǎn)給出解決措施；（5）繪制一期工程首站工藝流程圖（2#）1張；（6）確定二期（350萬噸/年）條件下，泵站數(shù)及熱站數(shù)；（7）二期熱站、泵站的布置、

2、翻越點(diǎn)校核；（8）靜水壓以及動(dòng)水壓校核；（9）最小輸量；（10）繪制二期工程中站站工藝流程圖（2#）1張。設(shè)計(jì)參數(shù)原油性質(zhì)表1：表1某原油性質(zhì)含蠟量，%瀝青質(zhì)，%密度，kg/m3初餾點(diǎn)，凝固點(diǎn)，粘度，50，mPa.s36.875.788548.67630.58.9里程和高程見表2：表2里程和高程表里程，km070146178220287347410480高程，m210270208237170280215250236地溫資料見表3。表3 管道經(jīng)過地區(qū)的地溫月份123456789101112地溫3467891518131086輸送壓力7.5MPa，最高輸送壓力9MPa,末站剩余壓頭70m，局部摩阻

3、為沿程摩阻的1.2%計(jì)，20相對(duì)密度0.8546，50粘度8.9mPa.s。粘溫指數(shù)0.036。進(jìn)站溫度控制在38。保溫層采用黃夾克，厚度35mm。土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.1W/（m），埋地深度1.5m。最高輸送溫度68，最低輸送溫度36。進(jìn)度要求17周：周一上午：9:00-12:00：發(fā)任務(wù)書，講解任務(wù)書內(nèi)容和設(shè)計(jì)要求，然后學(xué)生查找相關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)，查資料，開始做課程設(shè)計(jì)；下午：14:00-5:00 答疑，指導(dǎo)；周二周四上午：9:00-12:00：個(gè)別指導(dǎo)；下午：14:00-5:00 集中答疑、指導(dǎo)；周五上午9:00-12:00：個(gè)別輔導(dǎo)；下午：14:00-5:00 檢查本周設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)未完成要求任務(wù)的

4、提出警告。18周：周一周三上午：9:00-12:00：個(gè)別指導(dǎo)；下午：14:00-5:00 集中答疑、指導(dǎo)；周四上午：9:00-12:00：學(xué)生交設(shè)計(jì)初稿，進(jìn)行檢查，對(duì)存在的問題要求學(xué)生改進(jìn)；下午：14:00-5:00 集中答疑、指導(dǎo)，修改設(shè)計(jì)報(bào)告及流程圖；周五上午：9:00-12:00：個(gè)別指導(dǎo)，修改修改設(shè)計(jì)報(bào)告及流程圖；下午：14:00-5:00 交設(shè)計(jì)報(bào)告及流程圖。參考資料輸油管道設(shè)計(jì)與管理，楊筱蘅主編，石油大學(xué)出版社；油氣管道輸送技術(shù)，張其敏主編，中國石化出版社；泵與壓縮機(jī)，錢錫俊主編，石油大學(xué)出版社；油氣儲(chǔ)運(yùn)概論，張勁軍主編，石油大學(xué)出版社；油氣管道工程概論，中國管道公司主編，中國石

5、油工業(yè)出版社；油氣地面工程設(shè)計(jì)手冊(cè)第四冊(cè)，石油工業(yè)出版社；石油專用管，石油工業(yè)出版社等。其它正式提交的文檔必須嚴(yán)格按學(xué)校的格式來寫，不能有計(jì)算錯(cuò)誤；不能有錯(cuò)別字。說明本題目有兩名學(xué)生完成；一名學(xué)生完成一期工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容，即任務(wù)書中的（1）（5）部分；另一名學(xué)生完成二期工程的設(shè)計(jì)內(nèi)容，即任務(wù)書中的（6）（10）部分。系主任： 指導(dǎo)教師： 年 月 日重慶科技學(xué)院管道輸送工藝課程設(shè)計(jì)報(bào)告學(xué) 院: 專業(yè)班級(jí): 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）_ _ _ 設(shè)計(jì)題目:_某熱油管道工藝設(shè)計(jì)二期 _ 完成日期： 2011 年 12 月 29 日 指導(dǎo)教師評(píng)語: _ _ _ 成績(jī)（五級(jí)記分制）:_ _ 指

6、導(dǎo)教師（簽字）:_ _ 目錄1 總論11.1設(shè)計(jì)依據(jù)11.2設(shè)計(jì)原則12 工程概況22.1 管道設(shè)計(jì)參數(shù)22.2 原油物性22.3 其它參數(shù)23工藝計(jì)算33.1 采用的輸送方式33.2管道規(guī)格33.2.1平均溫度33.2.2油品密度33.2.3流量計(jì)算33.2.4油品粘度33.2.5管道內(nèi)徑43.2.6壁厚43.2.7管道外徑43.2.8驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)流速53.3熱力計(jì)算53.3.1雷諾系數(shù)53.3.2總傳熱系數(shù)53.3.3原油比熱容63.3.4加熱站布站73.3.5水力計(jì)算83.3.6計(jì)算摩阻93.4選用泵的型號(hào)93.4.1 原動(dòng)機(jī)的選型93.4.2加熱設(shè)備選型93.5站場(chǎng)布置103.6校核動(dòng)靜壓

7、力115.6.1判斷翻越點(diǎn)113.6.2動(dòng)水壓力校核123.6.3靜水壓力校核123.7最小輸量124 設(shè)計(jì)結(jié)果14參考文獻(xiàn)151 總論1.1 設(shè)計(jì)依據(jù) （1）國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范； （2）相似管道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)； （3）設(shè)計(jì)任務(wù)書。 1.2 設(shè)計(jì)原則1 （1）嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行國家、行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。 （2） 采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備、新材料，建立新的管理體制，保證工程項(xiàng)目的高水平、高效益，確保管道安全可靠，長期平穩(wěn)運(yùn)行。（3）節(jié)約用地，不占或少占良田，合理布站，站線結(jié)合。站場(chǎng)的布置要與油區(qū)內(nèi)各區(qū)塊發(fā)展緊密結(jié)合。（4） 在保證管線通信可靠的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化通信

8、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低工程投資。提高自控水平，實(shí)現(xiàn)主要安全性保護(hù)設(shè)施遠(yuǎn)程操作。（5）以經(jīng)濟(jì)效益為中心，充分合理利用資金，減少風(fēng)險(xiǎn)投資，力爭(zhēng)節(jié)約基建投資，提高經(jīng)濟(jì)效益。2 工程概況某油田初期產(chǎn)量油180萬噸/年，五年后原油產(chǎn)量達(dá)到350萬噸/年，計(jì)劃將原油輸送到480km外的煉油廠，需要設(shè)計(jì)一條輸油管道，采用密閉輸送方式。設(shè)計(jì)要求：（1）確定二期（350萬噸/年）條件下，泵站數(shù)及熱站數(shù)；（2）二期熱站、泵站的位置、翻越點(diǎn)校核；（3）靜水壓及動(dòng)水壓校核；（4）最小輸量；（5）繪制二期工程中間站工藝流程圖（2#）1張。 2.1 管道設(shè)計(jì)參數(shù)表2.1 管道經(jīng)過地區(qū)的地溫月 份123456789101112地溫

9、3467891518131086表2.2 里程和高程表里程（km）0.080173236292353430480520高程 (m)210270208237170280215250236輸送壓力7.5 MPa，最高輸送壓力9MPa，末站剩余壓頭70m，局部摩阻為沿程摩阻的1.2%計(jì)，進(jìn)站溫度控制在38，最高輸送溫度68，最低輸送溫度36。2.2 原油物性表2.3某原油性質(zhì)含蠟量，%瀝青質(zhì)，%密度，初餾點(diǎn)，凝固點(diǎn)，粘度，50，mPa.s36.875.78854.67630.58.920相對(duì)密度0.8546，50粘度8.9mPa.s，粘溫指數(shù)0.036。2.3 其它參數(shù)保溫層采用黃夾克，厚度35mm

10、，土壤導(dǎo)熱系數(shù)1.1 W/(m·)，埋地深度1.5m。3工藝計(jì)算3.1 采用的輸送方式密閉輸送也叫“從泵到泵”輸送，這種輸油工藝中，中間輸油站不設(shè)供暖沖用的旁接油罐，上站來油全部直接進(jìn)泵。其特點(diǎn)是：整條管道構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的密閉的水力系統(tǒng)，可充分利用上站余壓，節(jié)省能量，還可以基本中間站的輕質(zhì)油蒸發(fā)損耗；但對(duì)自動(dòng)化程度和全線集中監(jiān)控要求較高；存在水擊問題，需要全線的水擊監(jiān)測(cè)與保護(hù)。長距離輸油管道的離心泵大都采用“從泵到泵”的方式。現(xiàn)代的管線均為密閉輸送方式，如我國近些年建成的鐵大線、東黃復(fù)線等。所以本設(shè)計(jì)的輸送方法為密閉輸送方式。3.2管道規(guī)格已知的熱油管道年輸量為350萬噸。3.2.1平

11、均溫度 （3-1）加熱站的起點(diǎn)，終點(diǎn)溫度，。3.2.2油品密度 （3-2）式中 溫度t及20時(shí)的油品密度，；溫度系數(shù)，。 3.2.3流量計(jì)算2 （3-3）式中 G年任務(wù)質(zhì)量輸量，；Q體積流量，；油品平均溫度的密度，；3.2.4油品粘度 （3-4）式中 運(yùn)動(dòng)粘度；平均溫度，。3.2.5管道內(nèi)徑 （3-5）式中 Q體積流量，；經(jīng)濟(jì)流速，。經(jīng)濟(jì)流速取值范圍是12之間。假設(shè)=1.6m/s。3.2.6壁厚查規(guī)范，選規(guī)格為X70的管材，其最小屈服強(qiáng)度為485MPa,故其壁厚： （3-6）式中 t壁厚，m；P設(shè)計(jì)壓力，（取1.1倍的最高工作壓力）MPa；Di管道外徑，m；許用壓力，MPa；許用應(yīng)力： （3-

12、7） 式中 s最小屈服強(qiáng)度，MPa；K設(shè)計(jì)系數(shù)，根據(jù)規(guī)范站外管道取0.72；焊縫系數(shù)，根據(jù)X70取13.2.7管道外徑查規(guī)范，沒有管壁為4.7mm的，所以選8mm的325×8和377×8的標(biāo)準(zhǔn)管道。 （3-8）式中 D管道內(nèi)徑，m；Q體積流量，m3/s；V實(shí)際流速，m/s。經(jīng)濟(jì)流速的校核：當(dāng)選325×8時(shí)， 當(dāng)選377×8時(shí)， 所以325×8符合設(shè)計(jì)要求。故選用325×8規(guī)格的鋼管。3.2.8驗(yàn)證經(jīng)濟(jì)流速3根據(jù)選擇管道，內(nèi)徑經(jīng)濟(jì)流速滿足在12之間，所以，選擇的管道符合。3.3熱力計(jì)算3.3.1雷諾系數(shù)由于，所以成紊流狀態(tài)。管道中的實(shí)際

13、流速為：選取黃夾克作為保溫材料，第一層低合金鋼管，國標(biāo)GB/T 1591-1994中，16Mn對(duì)應(yīng)的是Q345，它的熱導(dǎo)系數(shù)：。第二層保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)為。保溫材料厚度為3550mm。假設(shè)取厚度為35mm。3.3.2總傳熱系數(shù)傳熱系數(shù) （3-9）總傳熱系數(shù)式中 d管內(nèi)徑，m；第i層的外徑，m；第i層的內(nèi)徑，m；最外層的管外徑，m；D管徑，m。若，D取外徑；若，D取算數(shù)平均值；若，D取內(nèi)徑油流至管內(nèi)壁的放熱系數(shù)，在紊流情況下比層流時(shí)大得多，通常情況下大都大于.因此在紊流情況下，對(duì)總傳熱系數(shù)的影響很小，可忽略不計(jì)，而在層留情況下就必須計(jì)入。管最外層至周圍介質(zhì)的放熱系數(shù): （3-10）式中 土壤導(dǎo)熱系

14、數(shù)，；管中心埋深，m；最外層的管外徑，m。在紊流情況下，1對(duì)總傳熱系數(shù)影響很小，可忽略不計(jì)。3.3.3原油比熱容4原油和石油產(chǎn)品的比熱容通常在1.62.5KJ/(Kg.)之間.時(shí)原油的相對(duì)密度為： （3-11）式中 15時(shí)原油的相對(duì)密度； 溫度系數(shù)，； 溫度為20時(shí)的油品密度，原油的比熱容為： （3-12）式中 15時(shí)原油的相對(duì)密度；比熱容，；T原油溫度，。3.3.4加熱站布站質(zhì)量流量為： （3-13）式中 1原油質(zhì)量流量，；原油輸量，；t管道全年運(yùn)行時(shí)間，一年工作日為350天。確定出加熱站的出、進(jìn)口溫度，即站間管段的起、終點(diǎn)溫度和，任務(wù)書設(shè)計(jì)要求進(jìn)站溫度控制在38,出站溫度假設(shè)為68，可按冬

15、季月平均最低溫度及全線的K值估算加熱站間距， （3-14）熱油管全場(chǎng)480公里，加熱站數(shù)n，在進(jìn)行n的具體計(jì)算時(shí)，需要進(jìn)行化整，必要時(shí)可適當(dāng)調(diào)節(jié)溫度。在以上基礎(chǔ)上課求出每個(gè)加熱站的熱負(fù)荷： （3-15）式中 加熱爐的效率，%；c原油的比熱容，J/(kg.)；G原油質(zhì)量流量，kg/s；Q加熱站的熱負(fù)荷，J/s。管道周圍的自然溫度:=220kmn=480/220=2.2(個(gè))9320KJ/s由于熱站的熱負(fù)荷不小，為了保證熱站不承受過大的負(fù)荷，所以取n=4個(gè)。則熱站間距為： （3-16）式中 N加熱站數(shù)，個(gè)； L輸油管道總長，m； 加熱站間距，m；出站溫度為: （3-17）式中 原油質(zhì)量流量，；加熱

16、站的進(jìn)站溫度，；加熱站的出站溫度，。比熱容，加熱站間距，m；K管道總傳熱系數(shù)，；管道內(nèi)徑，m。管道周圍的自然溫度，；因?yàn)?7.568，所以出站溫度假設(shè)合理。3.3.5水力計(jì)算5用平均溫度法求溫度：時(shí)原油的密度為：故平均溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度為： （3-18） 式中 溫度為平均溫度、時(shí)油品的運(yùn)動(dòng)黏度，；U黏溫指數(shù)，。3.3.6計(jì)算摩阻一個(gè)加熱站間的摩阻為： （3-19）總摩阻為： （3-20）全線所需總壓頭為： （3-21）式中 沿線總摩阻，m；加熱站間距的摩阻，m；H全線所需要的總壓頭，m。 3.4選用泵的型號(hào)假設(shè)選用泵型號(hào)為250YS150×2，其流量為500，揚(yáng)程為300m,轉(zhuǎn)速為29

17、50r/min，電動(dòng)機(jī)功率為800千瓦，效率為69%。每個(gè)泵站選用4臺(tái)，其中3臺(tái)串聯(lián)，1臺(tái)備用。平均溫度下的密度為： 泵所產(chǎn)生的壓力為： （3-22）式中 P泵所能夠提供的壓力，Pa；油品的密度，；H泵所提供的揚(yáng)程，m；P滿足輸送壓力的要求，故所選擇的泵符合要求。3.4.1 原動(dòng)機(jī)的選型防爆型電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為2950r/min，電動(dòng)機(jī)功率為800千瓦，效率為69%。3.4.2加熱設(shè)備選型首站選用換熱器，其他加熱站選用加熱爐，其熱負(fù)荷為1095.6kJ/s，效率為80%。3.5站場(chǎng)布置泵站數(shù)為： （3-23）式中 n泵站數(shù)，個(gè)；H全線所需的總壓頭，m；泵所提供的揚(yáng)程，m。得：n(個(gè))向上取整，取n

18、=7（個(gè)）采用平均法布站，其站間距為： (3-24) 式中 泵站站間距，m； L管線總長，m；取泵站內(nèi)壓頭損失為，泵站進(jìn)口壓力控制在3080m范圍內(nèi)。（1）當(dāng)?shù)诙九c首站間距取70km,對(duì)應(yīng)高程為Z=270m，則其進(jìn)口壓力為： (3-25) (3-26) 式中 泵站進(jìn)口的剩余壓頭，m；H泵站所提供的揚(yáng)程，m；I水力坡降；L兩泵站的站間距，m；兩泵站間的高程差，m；泵站內(nèi)壓頭損失，m。得：由于其進(jìn)口剩余壓頭小于30m，故不符合要求，需縮小站間距。（2）取第二站與首站的站間距為60km，對(duì)應(yīng)高程為Z=261.4，則進(jìn)口壓力為：符合要求，故第二站布置在距離首站60km處。（3）取第三站與首站的站間距

19、為135km，對(duì)應(yīng)高程為Z=217，則進(jìn)口壓力為：符合要求，故第三站布置在距離首站135km處。（4）取第四站與首站的站間距為205km，對(duì)應(yīng)高程為Z=194m，則進(jìn)口壓力為：符合要求，故第四站布置在距離首站205km處。（5）取第五站與首站的站間距為270km，對(duì)應(yīng)高程為Z=252m，則進(jìn)口壓力為：符合要求，故第四站布置在距離首站270km處。（6）取第六站與首站的站間距為340km，對(duì)應(yīng)高程為Z=222.6m，則進(jìn)口壓力為：符合要求，故第四站布置在距離首站340km處。（7）取第七站與首站的站間距為405km，對(duì)應(yīng)高程為Z=247m，則進(jìn)口壓力為：符合要求，故第四站布置在距離首站405km

20、處。（8）末站與首站的站間距為480，對(duì)應(yīng)高程為Z=236m，則進(jìn)口壓力為：計(jì)算得末站進(jìn)口壓力為68.3m與設(shè)計(jì)要求的末站剩余壓頭70m相差不大，所以泵機(jī)組符合要求。故全線泵站布置完畢。3.6校核動(dòng)靜壓力3.6.1判斷翻越點(diǎn) 則有翻越點(diǎn)存在，反之不存在。先假設(shè)沒有翻越點(diǎn)，則：在70km處，在146km處，在178km處，在220km處，在287km處，在347km處，在410km處，以上所得均小于H,故不存在翻越點(diǎn)，泵站布置合適。3.6.2動(dòng)水壓力校核動(dòng)水壓力的校核。 (3-27)最大動(dòng)水壓力為： (3-28)式中 高程為i點(diǎn)處的動(dòng)水壓頭，m；H泵站輸出的壓頭，m；X泵站與低點(diǎn)處的距離，m；Zx，Z1低點(diǎn)處、泵站的高程，m；P動(dòng)水壓力，Pa。動(dòng)水壓力為： 故動(dòng)水壓力校核符合要求。3.6.3靜水壓力校核靜水壓力的校核： (3-29)式