1、緒論原油的運輸作為能源利用技術的重要一環，越來越受到重視，而其中管道運輸與鐵路、水路、公路、航空相比，因其輸送距離長、建設速度快、占地少、管徑大、輸量高、能耗低、不污染環境、受地理與氣象條件影響小等優點，而得到快速發展，已成為世界主要的原油輸送方法1。原油按其油品性質來分，可以將原油分為輕質原油和高粘易凝原油，后者還可以分為含蠟量較高的含蠟原油和含膠質、瀝青質較高高粘重質原油（即稠油）2。輕質原油的輸送較為容易，一般常規輸送工藝就能滿足要求。含蠟原油的的凝點較高，管輸過程中易出現析蠟、凝管、堵塞等事故，嚴重影響管輸的能力和效率。而高粘重質原油的粘度非常高（通常是幾百甚至是幾萬厘波3），因此管路

2、的壓降就相當大，這就大大增加了原始基建投資和運行費用。現在原油管輸工藝的種類很多，應用較多、技術比較成熟的傳統管輸工藝有火焰加熱器的加熱輸工藝、熱處理輸送工藝、加劑（包括降凝劑、減阻劑、乳化劑）輸送工藝413、稀釋輸送工藝14。另有相對來說應用較少、有待進一步研究開發的現代工藝，有保溫結合伴熱輸送工藝、太陽能加熱等特殊加熱工藝15、低粘液環輸送工藝、微波降粘輸送工藝16、水懸浮輸送工藝、氣飽和輸送工藝、磁處理輸送工藝17、改質輸送工藝18、管道涂輸送工藝19等。由于我國生產的原油多屬高含蠟、高凝固點、高粘度原油，因此我國多數管道仍采用加熱輸送。無論從輸油成本以與設備投資方面都比常溫輸送高出很多

3、，并且我國大部分輸油管道都建在70年代，為了保證安全運行和提高企業經濟效益，舊管輸工藝的改進和新建管道先進技術研究開發是當前管輸工作的重點。我國從事管道科研人員近年來在這方面取得了較大進展。我國輸油工藝技術發展方向20： (1) 適應國油田發展的特點， 解決東部管道低輸量運行， 西部管道常溫輸送， 海洋管道間歇輸送和成品油順序輸送問題。堅持輸油工藝的新型化和多樣化。(2) 采用高效節能設備， 管輸過程中節能和降低油耗的最有效措施是采用高效的輸油泵和加熱爐， 開展新型高效離心泵和國產高效加熱爐的研制是擺在我們面前的一項艱巨任務。(3) 加強原油熱處理、降凝劑和減阻劑機理的研究， 從根本添加劑對不

4、同原油減阻降凝機理的認識問題。(4) 開展添加劑的研制工作， 形成添加劑研究生產應用一條龍。(5) 進一步研究降粘裂化輸送， 水環輸送， 界面減阻輸送， 磁處理輸送機理和適應圍。針對不同油田原油的特點進行工業性試驗，對特定的原油采用特殊的方法輸送。設計容（1） 計算與說明書部分容要求1) 根據費用現值最小原則確定最優管徑。2) 水力與熱力計算。3) 主要設備選型，包括泵、爐、罐、原動機等。4) 站址確定、調整與工況校核。5) 反輸計算。6) 站流程設計。7) 幾種輸量下的運行方案確定。8) 繪圖部分容要求。9) 繪圖采用AUTOCAD。10) 圖幅均采用1號或2號圖紙。（2）設計依據：（1）輸

5、油管道設計與管理(2) 輸油管道工程設計規(3) 泵產品樣本(4) 石油化工裝置 工藝管道安裝設計手冊(5) 管路附件設計選用手冊(6)油庫設計與管理其他國家現行的有關標準與規的規定計算部分DH原油管線初步設計1、 設計依據與基礎參數1. 原始數據（1）最大設計輸量為550萬噸/年；生產期生產負荷（各年輸量與最大輸量的比率）見下表1。表1 生產期生產負荷表年1234567891011121314生產負荷（%）708090100100100100100100100100908070（2）年最低月平均溫度2；（3）管道中心埋深1.55m；（4）土壤導熱系數1.45w/(m)；（5）瀝青防腐層導熱系

6、數0.15w/（m)；（6）原油物性20的密度860kg/m；初餾點81；反常點28；凝固點25；比熱2.1kJ/(kg·)；燃油熱值4.18×10kJ/kg。（7）粘溫關系 見表2表2 油品溫度與粘度數據溫度（）2830354045505560粘度（cp）124.511183.26960534842.5（8）沿程里程、高程（管道全程320km）數據見表3表3 管道縱斷面數據里程（km）04070130165190230250280300320高程（km）28301025352836426845352. 設計基礎參數1） 原油物性參數 原油進站溫度、出站溫度由于一般原油加熱

7、溫度為6070，考慮到最高出站溫度為60，故取TR=60 。 由于最低進站溫度比凝固點高7，且考慮到反常溫度和最低進站溫度都為30，故在最低進站溫度時仍可以滿足牛頓流體的特性，故取TZ=30。 平均輸送溫度在加熱輸送條件下，計算溫度采用平均輸油溫度T，平均輸油溫度采用加權法，按下式計算： (1-1)式中：原油出站溫度，取=60；原油進站溫度，取=30；原油平均溫度，由上式計算得= 40。 原油密度所輸原油密度(g/cm3)隨溫度T()的變化關系為：(1-2) 式中：20下原油密度，kg/m3；溫度系數，=1.825-0.001315，kg/( m3·)，解得=0.6941；平均輸油溫

8、度，取=40。即得原有粘度與溫度的變化關系式：=860-0.6941(T-20) (1-3)解得=846.12 kg/m3。 原油粘度由最小二乘法回歸粘溫關系如表1-1表1-1 粘溫關系回歸表溫度()6055504540353028粘度(×10-6m2/s)42.54853606983.2111124.5ln-10.0660 -9.9443 -9.8452 -9.7212 -9.5814 -9.3943 -9.1060 -8.9912 取xi為T，yi為ln，并設xi= 343yi= -76.6496= 42.875= -9.5812=-8.1751回歸結果為ln=-8.1751-0

9、.0328T得原油粘度為：=e-8.1751-0.0328T (1-4)式中：T-平均輸油溫度()；2） 其他設計參數管道全線任務輸量、最小輸量、進出站油溫、埋深處月平均氣溫等列于表1-12設計參數表中。生產天數按照350天計算。表1-2 設計參數表任務輸量(×10t/a)最小輸量(×10t/a)管線里程(Km)最高出站油溫最低出站油溫埋深處月平均氣溫55038532060302.0質量流量為：kg/s127.31kg/s 由質量流量與體積流量換算公式： (1-5)0.2149m3/s0.1505m3/s2、 經濟管徑的選擇1. 管徑與管材的初選1)管徑選擇根據規，輸油管道

10、經濟流速圍為1.5-2.0m/s，管徑計算公式如下：d= (2-1)式中：Q-額定任務輸量(m/s),0.2149m/s；V-管原油經濟流速(m/s)；d-管道徑(m)；根據輸量計算結果如下表1-13：表1-13 初選管徑表經濟流速(m/s)計算結果(mm)初選管(mm)初選管(mm)初選管徑(mm)1.5427.2406.44575082)管材選用本工程采用直縫電阻焊鋼管。綜合考慮輸油系統的壓力、輸油泵的特性、閥門與管件的耐壓等級等綜合因素，管材選用按照API標準生產的X60直縫電阻焊鋼管，局部高壓管段選用按照API標準生產的X80直縫電阻焊鋼管。根據輸量的大小，本次設計提出了3種可能的管徑

11、，分別是406.4×6.4、457×7.1、508×7.9。在這里采用費用現值來確定最經濟管徑。2. 費用現值法確定經濟管徑1)確定經濟管徑的原則對某一輸量下的管路，隨著管徑的增大，基本建設中鋼材與線路工程投資增大，但壓力損失降低，泵站數減少，站場投資減少。而有些項目如道路、供水、通訊等投資不變。故總投資隨著管徑的變化必有極小值存在，而輸油能耗也在下降。其它項目如材料費、折舊費、稅金、管理與維修費等是按照投資總額提成一定比例計算的。該費用隨著管徑的變化與投資隨著管徑的變化趨勢一樣，所以總投資與經營費用的疊加總有一個與其最小值對應。該費用最小值的管徑為最優管徑。2)

12、費用現值法費用現值比較法簡稱現值比較法。使用該方法時，先計算各比較方案的費用現值，然后進行對比，以費用現值較低的方案為優。費用現值法的計算公式為： (1-8)式中：I-第t年的全部投資(包括固定資產和流動資金)；-第t年的經營成本；S-計算期末回收的固定資產余值(此處為0)；W-計算期末回收的流動資金；N-計算期 N=16；i-行業基準收益率 =12%；油氣儲運企業的要素成本包括：電力費用、工資與福利費、修理費、油氣損耗費、折舊費、利息支出、其他費用。3)經營成本和流動資金年經營成本燃料費用電力費用工資與福利費修理費油氣損耗費折舊費+其他費用燃料費用主要是指加熱設備(包括加熱爐和鍋爐)的燃料費

13、用。對于長距離輸油管道系統，燃料費用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費用。可根據原油進出站溫度計算，計算公式如下： SR=GCy (TRi Tzi)nR(1-9)式中：SR-燃料費用，元/年； ey-燃料油價格，元/噸；Cy -原油比熱，J/kg；BH-燃料油熱值，J/kg； TRi-第i加熱站的出站溫度，；TZi -第i加熱站的進站溫度，；Ri-第i加熱站的加熱爐效率；G-管道年輸量，噸/年；nR-加熱站個數； 電力費用是指用于支付泵的電力設備和電動機具所消耗電能的費用，主要是輸油泵等動力設備的電費。對于長輸管道系統，電力費用主要是泵站輸油泵機組的電費。全線的電力費用可采用下式計算：S

14、P= (1-10)式中：SP-全線泵機組所消耗的電力費用，元/年；H-第i泵站的揚程，m；ed-電力價格，元/kWh；pei-第i泵站泵機組的效率；G-年輸量，噸/年；油氣損耗費包括大罐的蒸發損耗和泄漏損失等，可按年輸量或銷售量的一定比例計算。油氣損耗費損耗比例×年輸量(或年銷量)×油價(或氣價)損耗比例一般可取為0.1%2.3%。固定資產形成率為85%，綜合折舊率取7.14%(綜合折舊年限為14年)，殘值為0。修理費按固定資產原值的1%計算，輸油成本中其他費用按工資總額與職工福利費之和的2倍計算。水電設施、道路、通訊設施等費用按線路投資與輸油站投資之和的12%計算。管道建

15、設期為2年，第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計算，固定資產投資方向調節稅稅率為0。固定資產的30%為自有資金，70%為建設銀行貸款，貸款利率為8%。流動資金利用擴大指標估算法，按流動資金占固定資產原值的5%計算。4)比較方案三種管徑的計算結果如下：其中457×7.1的費用現值最小，采用457×7.1的管道進行施工和投產運行更為經濟。3. 管道壁厚選擇根據輸油管道工程設計規，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計算： (1-11)式中： 計算的屈服應力，MPa；工作壓力，MPa；管道外徑，mm；強度設計系數，此處取=0.72；焊縫系數，此處取=1.0；管道厚度，mm。

16、 管道系統設計壓力為7MPa時，管道選用X60直縫電阻焊鋼管，屈服強度413MPa，壁厚計算結果如下表1-14：表1-14 壁厚計算表公稱直徑(mm)計算壁厚(mm)腐蝕余量(mm)實選壁厚(mm)管道外徑(mm)DN4575.37917.1457×7.13、 輸油工程1. 主要工藝1)原油密閉加熱輸送工藝 (1)加熱輸送工藝易凝易粘的油品當其凝點高于管道周圍環境溫度、或在環境溫度條件下油流粘度很高時，不能直接采用等溫輸送方法。油流過高的粘度使管道的壓降劇增，不經濟也不安全。加熱輸送是目前最常用的方法。其可以降低粘度減少摩阻損失并降低管輸壓力，保證安全輸送。 (2)密閉輸送工藝泵到泵

17、密閉輸送工藝是目前國外管道采用的先進輸送工藝。對輸油系統壓力實行自動調節以與系統自動連鎖保護，是實現密閉輸油的前提。中間泵站設一水擊泄放罐，不設旁接油罐和緩沖罐，大幅降低各站儲罐的容量，節約工程投資，減少原油損耗。2.判斷流態并計算總傳熱系數1） 判斷流態雷諾數的計算公式如下：只需在最小和最大流量兩種極端狀況下便可判斷流態是否變化，由表1-1知在計算溫度下的原油動力粘度為：=69×10-6m2/s。則=8960.046274.95由推薦值：e=0.054mm。則管壁相對當量粗糙度為：0.2439×10-3。查得公式：代入計算得：8.006×105。因為3000&l

18、t; Remin< Remax < Re1，兩種極端情況下的流動都處在水力光滑區。據此，可確定m = 0.25，=0.0246。2) 總傳熱系數由 (2-3)式中：D-管道外徑(m)；-土壤導熱系數(w/m)，取1.45 w/m；h-管道中心埋深(m)，取1.55 m；得=2.434K= (2-4)式中：-瀝青防腐層(m)，0.006 m；-防腐層導熱系數(w/m)，取0.15w/m；得總傳熱系數K=2.22 (w/m)；3. 工藝計算與站場布置1)最小輸量工況計算根據任務書的要求，設計最小輸量為Qmin =0.1505m3/s = 541.8 m3/h 即Gmin=127.3kg

19、/s。確定熱站數熱力計算按最小輸量情況進行計算。根據任務書的要求，設計最小輸量為0.1505m/s 即127.3kg/s.總傳熱系數由(2-4)得為2.22w/m。由雷諾數判斷流態均為紊流的水力光滑區。 根據以下公式求解所需的熱站數。水力坡降i= (2-5)a= (2-6)b= (2-7)L (2-8)最終得熱站數：n (2-9)最終向上取整得熱站數n。式中：D-管道外徑(m)，取0.457m；K-熱油管道總傳熱系數(w/m)，取2.22w/m；C-油品比熱(J/(kg·)，取2100 J/(kg·)；i=0.003999m/mb=1.568a=1.19×10-5

20、mL´R=6.3721×104mn=5.02向上取整得n=6需要6座加熱站，站間距為L=53.33 Km。按平均布站反算出站溫度設TZ = 30，b= 1.568，起點油溫計算公式： (2-10)將各參數代入上式得：TR1=53.436。則由公式(1-1)得平均溫度：T=37.812；由公式(1-4)得計算動力粘度：=8.148×10-5 m2/s；由公式(1-3)得在計算溫度下的密度：=847.64kg/m3；由公式(1-5)得在計算溫度下的最小體積流量：Q=0.1502m3/s；將上述參數值帶入公式（2-5）得：i=0.00406 m/m；由公式(2-7)得：

21、b=1.591；由公式(2-8)得：LR =53.33km。故取TR=56.69。則在最小輸量工況下的設計參數選取結果如表2-1：表2-1最小輸量工況下熱力計算參數表出站溫度TR（）平均溫度T（）平均密度（kg/m3）體積流量Q（m3/s）水力坡降i（m/m）b()站間距LR(km)53.43637.812847.640.15020.004061.59153.33翻越點判斷由沿程高程表3知(280km，68m)處可能存在翻越點。在長輸管路中，局部摩阻總是占據很小的部分，一般占沿程摩阻的約1%，全線總壓頭損失公式：(2-11)式中：全線壓頭損失，m；沿程摩阻，m；管道起點與終點的高程差，m；局部

22、摩阻，m。由公式(2-11)計算得：全線總壓頭損失：H=1.01×0.00406×320×103+（35-28）=1319.192m。到可能翻越點處壓頭損失:Hf=1.01×0.00406×280×103+（68-28）= 1188.168m。由Hf < H，知在最小輸量工況下不存在翻越點。確定泵站數管道允許的最大操作壓力為：= =9.24MPa管道最大承受壓力9.24Mpa時，H=1109.24m即管道承壓為1109.24m，出站壓力要小于此值。參照T10114-1999輸油離心泵 型式與基本參數選擇型號為KSY800-190

23、的泵，其特性方程為：H=240.56-0.00042Q1.75最小輸量時，Q=540.7m3/h，則H=215.1m，泵站泵數為n=5.2，向下取整為5，則最大輸量工況下每個泵站應選用5臺KSY800-190泵串聯，可增加一臺備用。泵站特性方程為HC=5×（240.56-0.00042Q1.75）=1075.44m，全程所需泵站數N=1.2向上取整為N=2，則最小輸量工況下需設置2個泵站。2）最大輸量工況計算根據任務書的要求，設計最大輸量為Qmax =0.2149m3/s = 773.84m3/h 即Gmax =181.9 kg/s=6.4576×105 kg/h。熱力計算

24、與確定加熱站由公式(2-5)計算得：i = 0.00747m/m；由公式(2-6)計算得：a =8.3319×10-6m；由公式(2-7)計算得：b=4.181；由公式(2-8)計算得：LR = 97.84km；由公式(2-9)計算得：n=3.27，向上圓整為n=4；由于最小輸量時加熱站數為六個，從經濟環保角度考慮，最大輸量時可調整成六個加熱站。下面反算在最大輸量時設六個加熱站時的出站溫度。仍取進站溫度TZ=30。現令b=0，對出站油溫進行第一次迭代試算：由公式(2-10)計算得：TR1= 45.67；由公式(1-1)計算得平均溫度：T= 35.22；由公式(1-4)得計算動力粘度：

25、=0.887×10-4 m2/s；由公式(1-3)得在計算溫度下的密度：=849.43kg/m3；由公式(1-5)得在計算溫度下的最小體積流量：Q=0.2141m3/s；將上述參數值帶入公式（2-5）得i=0.00771 m/m；由公式(2-7)計算得：b=4.319；由公式(2-10)得：TR2= 43.25。由于|TR1-TR2|>0.2，故對出站油溫進行第二次迭代試算：由公式(1-1)計算得平均溫度：T= 34.41；由公式(1-4)得計算動力粘度：=0.9109×10-4 m2/s；由公式(1-3)得在計算溫度下的密度：=850.00kg/m3；由公式(1-5

26、)得在計算溫度下的最小體積流量：Q=0.2140m3/s；將上述參數值帶入公式（2-5）得i=0.00775 m/m；由公式(2-7)計算得：b=4.342；由公式(2-10)得：TR3= 43.24。由于|TR2-TR3|<0.2，故取TR= 43.24，即在最大輸量下原油出站溫度是TR= 43.24。則在最大輸量工況下熱力計算參數如表2-2：表2-2最大輸量工況下熱力計算參數表出站溫度TR（）平均溫度T（）平均密度（kg/m3）體積流量Q（m3/s）水力坡降i（m/m）b()站間距LR(km)43.2434.41850.000.21400.007754.34253.33翻越點判斷由沿

27、程高程表3知(280km,68m)處可能存在翻越點。由公式(2-11)計算得：全線總壓頭損失：H=1.01×0.00775×320×103+（35-28）=2511.8m。到可能翻越點處壓頭損失：Hf=1.01×0.00775×280×103+（68-28）=2231.7m。由Hf < H，知在最大輸量工況下不存在翻越點。確定泵站數最大輸量時，在平均溫度下，管道體積流量為Qmax =0.2140×3600=770.4 m3/h。參照T10114-1999輸油離心泵 型式與基本參數選擇型號為KSY800-190的泵，其特

28、性方程為：H=240.56-0.00042Q1.75最大輸量時，Q=770.4 m3/h，則H=193.23m，泵站泵數為n=5.7，向下取整為5，則最大輸量工況下每個泵站應選用5臺KSY800-190泵串聯，可增加一臺備用。泵站特性方程為HC=5×（240.56-0.00042Q1.75）=966.14m，全程所需泵站數N=2.6向上取整為N=3，則最大輸量工況下需設置3個泵站。由兩種極端工況確定的應設站數如表2-3：表2-3 布站數量熱站數泵站數最小輸量62最大輸量433）確定站址根據地形的實際情況，本著熱泵合一的原則，進行站址的調整：設置3個熱泵站與3個熱站。站址為：（0km,

29、28m）、（53km,21m）、（107km,19m）、(160km,34m)、(213km,33m)、(267km,56m)。具體布站情況如表2-4： 表2-4 均勻布站表站里程（km）高程（m）布站情況首站028加熱站、泵站2#5321加熱站3#10719加熱站、泵站4#16034加熱站5#21333加熱站、泵站6#26756加熱站末站320354.各種工況下各站參數1）最大輸量熱力參數最大輸量時的基本熱力參數計算結果如表2-2。由于是平均布站，故各個加熱站的進站溫度、出站溫度都一樣，即TR=43.24，TZ=30。加熱爐的熱負荷由下面的公式計算： (2-16)式中：q加熱爐的熱負荷，kw

30、； G油品流量，kg/s； C油品比熱，kJ/(kg·)；由公式(2-16)計算得熱泵站加熱爐的熱負荷為：q=181.9×2.1×(43.24-30)=5055.6kw。水力參數全線總壓頭損失：H=1.01×0.00775×320×103+（35-28）=2511.8m。設置3個泵站，則泵站揚程為：HC=837.27m最大輸量下泵揚程H=193.23m，則每個泵站需開泵數：N=4.3,向上取整N=5，故最大輸量下選用型號為KSY800-190的泵6臺，5臺串聯，另有一臺備用。2）90%輸量熱力參數取進站溫度TZ=30。現令b=0，對出

31、站油溫進行第一次迭代試算：由公式(2-10)計算得：TR1= 47.88；由公式(1-1)計算得平均溫度：T= 35.96；由公式(1-4)得計算動力粘度：=0.8659×10-4 m2/s；由公式(1-3)得在計算溫度下的密度：=848.92kg/m3；由公式(1-5)得在計算溫度下的最小體積流量：Q=0.1928m3/s；將上述參數值帶入公式（2-5）得i=0.00638 m/m；由公式(2-7)計算得：b=3.216；由公式(2-10)得：TR2= 45.82。由于|TR1-TR2|>0.2，故對出站油溫進行第二次迭代試算：由公式(1-1)計算得平均溫度：T= 35.27

32、；由公式(1-4)得計算動力粘度：=0.8855×10-4 m2/s；由公式(1-3)得在計算溫度下的密度：=849.40kg/m3；由公式(1-5)得在計算溫度下的最小體積流量：Q=0.1927m3/s；將上述參數值帶入公式（2-5）得i=0.00641 m/m；由公式(2-7)計算得：b=3.231；由公式(2-10)得：TR3= 45.81。由于|TR2-TR3|<0.2，故取TR= 45.81，即在最大輸量下原油出站溫度是TR= 45.81。則在90%輸量工況下熱力計算參數如表2-5：表2-5 90%輸量工況下熱力計算參數表出站溫度TR（）平均溫度T（）平均密度（kg/

33、m3）體積流量Q（m3/s）水力坡降i（m/m）b()站間距LR(km)45.8135.27849.400.19270.006413.23153.33由于是平均布站，故各個加熱站的進站溫度、出站溫度都一樣，即TR=45.81，TZ=30。由公式(2-16)計算得熱泵站加熱爐的熱負荷為：q=163.7×2.1×(45.81-30)=5435.0037kw。水力參數全線總壓頭損失：H=1.01×0.00641×320×103+（35-28）=2078.712m。設置3個泵站，則泵站揚程為：HC=692.904m90%輸量下泵揚程：H=240.56-

34、0.00042Q1.75=240.56-0.00042×（0.1927×3600）1.75=201.17m則每個泵站需開泵數：N=3.4,向上取整N=4，故90%輸量下開泵4臺。3）80%輸量熱力參數取進站溫度TZ=30。現令b=0，對出站油溫進行第一次迭代試算：由公式(2-10)計算得：TR1= 47.88；由公式(1-1)計算得平均溫度：T= 35.96；由公式(1-4)得計算動力粘度：=0.8659×10-4 m2/s；由公式(1-3)得在計算溫度下的密度：=848.92kg/m3；由公式(1-5)得在計算溫度下的最小體積流量：Q=0.1714m3/s；將上

35、述參數值帶入公式（2-5）得i=0.00519 m/m；由公式(2-7)計算得：b=2.617；由公式(2-10)得：TR2= 46.21。由于|TR1-TR2|>0.2，故對出站油溫進行第二次迭代試算：由公式(1-1)計算得平均溫度：T= 35.40；由公式(1-4)得計算動力粘度：=0.8818×10-4 m2/s；由公式(1-3)得在計算溫度下的密度：=849.31kg/m3；由公式(1-5)得在計算溫度下的最小體積流量：Q=0.1713m3/s；將上述參數值帶入公式（2-5）得i=0.00521 m/m；由公式(2-7)計算得：b=2.627；由公式(2-10)得：TR

36、3= 46.20。由于|TR2-TR3|<0.2，故取TR= 45.81，即在最大輸量下原油出站溫度是TR= 45.81。則在90%輸量工況下熱力計算參數如表2-5：表2-6 80%輸量工況下熱力計算參數表出站溫度TR（）平均溫度T（）平均密度（kg/m3）體積流量Q（m3/s）水力坡降i（m/m）b()站間距LR(km)46.2035.40849.310.17130.005212.62753.33由于是平均布站，故各個加熱站的進站溫度、出站溫度都一樣，即TR=46.20，TZ=30。由公式(2-16)計算得熱泵站加熱爐的熱負荷為：q=145.5×2.1×(46.20

37、-30)=4949.91kw。水力參數全線總壓頭損失：H=1.01×0.00521×320×103+（35-28）=1690.872m。設置3個泵站，則泵站揚程為：HC=563.624m80%輸量下泵揚程：H=240.56-0.00042Q1.75=240.56-0.00042×（0.1713×3600）1.75=208.5m則每個泵站需開泵數：N=2.7,向上取整N=3，故80%輸量下開泵3臺。4）最小輸量熱力參數最小輸量時的基本熱力參數計算結果如表2-1。由于是平均布站，故各個加熱站的進站溫度、出站溫度都一樣，即TR=46.20，TZ=30

38、。由公式(2-16)計算得熱泵站加熱爐的熱負荷為：q=127.3×2.1×(53.44-30)=6266.2152kw。水力參數全線總壓頭損失：H=1.01×0.00406×320×103+（35-28）=1319.192m。設置3個泵站，則泵站揚程為：HC=439.73m最小輸量下泵揚程為H=215.1m則每個泵站需開泵數：N=2.04,向上取整N=3，故最小輸量下開泵3臺。5.主要設備選型1）輸油站儲油罐首、末站的油罐分別用來調節來油、收油（轉運）單位與管道的輸量不平衡，罐容較大。罐容計算公式如下： (2-19)式中：輸油首站、輸入站、分輸

39、站、末站原油儲罐總容量，m3；輸油首站、輸入站、分輸站、末站原油年總運轉量，kg；利用系數，取0.9；儲存時間，d。儲存溫度這里取30，由公式(1-2)計算得=853.059kg/m3。輸油首站的原油來自油田或管道時，其儲備天數選為3d。則由公式(2-19)得輸油首站儲油罐總容量：=61403.7m3所以，可以選取1座50000m3和1座15000m3鋼制浮頂罐。末站為向用戶供油的管道專輸站時，油品儲備天數宜為4d。則由公式(2-19)得分輸站、末站儲油罐總容量：m3所以，可以選取1座50000m3和2座20000m3鋼制浮頂罐。2）加熱爐因為是加熱站是均勻布站，所以一樣流量下每站所需有效負荷

40、是一樣的。由前述計算過程可以得到各種工況下各熱泵站所需熱量如表2-7：表2-7 不同輸量下所需熱量表輸量100%輸量90%輸量80%輸量70%輸量管路所需熱量(kw)5055.65435.004949.916266.22綜合使用年限的輸送要求，在保證滿足加熱站的熱負荷要求且加熱效率高的前提下，以設置加熱爐數量最少、利用率最高為原則，最后選定直接加熱的臥式圓筒管式加熱爐，具體為：3500kw功率一座、2000kw兩座和1500kw兩座。個輸量工況下的加熱爐配置如表2-8：表2-8 不同輸量下加熱爐配置表輸量100%輸量90%輸量85%輸量70%輸量管路所需熱量(kw)5055.65435.004

41、949.916266.22加熱爐功率(kw)3500+20003500+20003500+15003500+1500×2為便于檢修和相互替代，在3500kw加熱爐不能使用時，可以用一臺1500kw和一臺2000kw的加熱爐替代。若2000kw的加熱爐不能使用，則可以用兩臺1500kw或用一臺3500kw替代。若某臺1500kw的加熱爐不能正常使用時，可以用一臺2000kw互相替換。3）輸油泵由前計算所得選擇型號為KSY800-190的泵，每個泵站設置六臺，最大輸量下5臺串聯，另有一臺備用。4）原動機（1）根據機械的負載性質和生產工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調速等要求，選擇電動機的

42、類型。（2）根據負載轉矩、速度變化圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風方式。所選電動機功率應留有余量，負荷率一般取0.80.9。（3）根據使用場合的環境條件，如溫度、適度、灰塵、雨水、瓦斯以與腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的機構形式。（4）根據企業的電網電壓標準和對功率因數的要求，確定電動機的電壓等級和類型。（5）根據生產機械的最高轉速和對電力傳動調速系統的過渡過程性能的要求，以與機械減速機構的復雜程度，選擇盯得緊的額定轉速。除此之外，選擇電動機還必須符合節能要求，考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備品備件的通用性、

43、安裝檢修的難易，以與產品價格、建設費用、運行和維修費用、生產過程中前期電動機功率變化關系等各種因素。泵功率計算公式為： (2-20)式中：輸油泵軸功率，kw；輸送溫度下泵排量為qv時的輸油效率；輸送溫度下的排量（m3/s）；輸送溫度下介質的密度（kg/m3）； 輸油泵排量為qv時的揚程。電機功率計算公式為： (2-21)式中：輸油泵配電機額定功率，kw；輸油泵軸功率，kw；傳動系數，取=0.95；電動機額定功率安全系數，取=1.1。由公式(2-20)計算得KSY800-190的泵：425.42kw由公式（2-21）得輸油主泵電機功率：492.6kw由/T 10444-2004選擇電動機，型號為

44、Y2 4501-4,其基本參數為：額定功率500kw，轉速3000r/min，額定頻率50Hz，結構與安裝型式為IMB3，外殼防護等級IP54，冷卻方法IC411。最優管徑的確定1)判斷流態由于一般原油加熱溫度為6070，考慮到最高出站溫度為60，故取TR=60 。 由于最低進站溫度比凝固點高7，且考慮到反常溫度和最低進站溫度都為30，故在最低進站溫度時仍可以滿足牛頓流體的特性，故取TZ=30。在加熱輸送條件下，計算溫度采用平均輸油溫度T，平均輸油溫度采用加權法，由式（1-1）得=40。40的原油密度由式（1-2）計算=860-0.6941×（40-20）=846.12 kg/m3。

45、原油粘度由表1-1得=69×10-6m2/s任務輸量Q=550×10000×1000/（350×24×3600）=181.9(kg/s)=0.2149(m/s)根據規，輸油管道經濟流速圍為1.5-2.0m/s，管徑計算公式如下：d= (2-1)式中：Q-額定任務輸量(m/s),0.2149m/s；V-管原油經濟流速(m/s)；d-管道徑(m)；根據輸量計算結果如下表1-13：表1-13 初選管徑表經濟流速(m/s)計算結果(mm)初選管(mm)初選管(mm)初選管徑(mm)1.5427.2406.4457508根據輸油管道工程設計規，輸油管道直

46、管段鋼管管壁厚按下式計算：= (2-4)式中：P-設計壓力(MPa)；D-鋼管外徑(mm)；K-設計系數，取0.72；-材料的最低屈服強度(MPa)；-焊縫系數，取1.0； 管道系統設計壓力為7 MPa時，管道選用X60直縫電阻焊鋼管，屈服強度413MPa，壁厚計算結果如下表2-2：表2-2 計算壁厚表公稱直徑(mm)DN406.4DN457DN508計算壁厚(mm)4.7835.3795.979考慮1mm的腐蝕余量后,實際選擇的壁厚尺寸列于表2-3:表2-3 實選管壁壁厚表公稱直徑(mm)DN406.4DN457DN508實選壁厚(mm)6.47.17.9雷諾數計算公式為： (2-5) (2

47、-6) (2-7)計算結果見表2-4，2-5，2-6表2-4406.4管徑下流態參數管徑流態406.49762.576836.987.258×105水力光滑區表2-5457管徑下流態參數管徑流態4578960.046274.958.006×105水力光滑區表2-6508管徑下流態參數管徑流態5088060.765645.169.035×105水力光滑區 由上表的數據，可以分析得各管徑不同輸量下，管原油都處于水力光滑區，以此來進行設計計算，則有m=0.25，=0.0246。2)熱力計算熱力計算按照最小輸量情況計算。0.1505m3/s由 (2-3)式中：D-管道外徑

48、(m)；-土壤導熱系數(w/m)，取1.45 w/m；h-管道中心埋深(m)，取1.55 m；得=2.434K= (2-4)式中：-瀝青防腐層(m)，0.006 m；-防腐層導熱系數(w/m)，取0.15w/m；得總傳熱系數K=2.22 (w/m)；有雷諾數判斷流態均為紊流的水力光滑區。根據以下公式求解所需的熱站數。水力坡降：i= (2-10)a= (2-11)b= (2-12)L (2-13)最終得熱站數：n (2-14)最終向上取整得熱站數n。式中：D-管道外徑(m)；K-熱油管道總傳熱系數(w/m)，取2.22 w/m；C-油品比熱(kj/kg)，取2100 kj/kg；計算結果如下表2

49、-9表2-9 各管徑水力參數表管道規格(mm)i(m/m)a (×10)b()L(km)nnL(km)406.40.0069910.583.08574.674.35644570.0039911.191.56763.725.02653.335080.0024213.230.85356.265.7653.333）水力計算通過水力計算來確定泵站數。計算按照最大輸量(任務輸量)來確定。根據初選的管徑、原油的任務輸量，用列賓宗公式進行水力計算，并判斷是否存在翻越點，再由管道工作承壓，選擇輸油泵后，確定全線所需要的泵站數，并通過繪制水力坡降圖優化布站，確定站址。管路全線能耗為：H=iL+Z+H

50、(2-15)泵站數：N= (2-16)式中：H -任務流量下管道所需要的總壓頭(m液柱)；-任務輸量下泵站的揚程(m液柱)；H-末站剩余壓力(m液柱)，取20m液柱；h-泵站站損失(m液柱)，取30m液柱；當N不是整數，要向上取整。經過計算，406.4×6.4、457×7.1、508×7.9的三條線路全線均不存在翻越點。計算結果如表2-11表2-11 各管徑下水力參數表管道規格(mm)H(m)H (m)Hc(m)nn406.4×6.41129.54128.2 966.144.35457×7.11114.32362.3 966.142.43508×7.91115.41432.1 966.141.524)燃料與電力費用的計算生產期第1、2年，負荷為零。故S、S為零。燃料費用計算燃料費用主要是指加熱設備(包括加熱爐和鍋爐)的燃料費用。對于長距離輸油管道系統，燃料費用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費用。可根據原油進出站溫度計算，計算公式如下：SR=GCy (TRi Tzi)nR (2-18)式中：SR-燃料費用，元