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  指导教师（签字）:________________重庆科技学院课程设计目录目录TOC\o1-3\h\u72351总论 设计参数2.1工程概况某油田初期产量油350万吨/年，五年后原油产量达到550万吨/年，计划将原油输送到440km外的炼油厂，要设计一条输油管道，采用密闭输送方式。设计的基本要求：（1）确定管道材质及规格；（2）一期数量（350万吨/年）条件下，设备选型，确定运行方式；（3）布置热站和泵站（4）一期条件下（350万吨/年）条件下，考虑翻越点，若存在翻越点给出解决措施；（5）绘制一期工程首站工艺流程图1张；2.2管道设计参数地温资料如下表2-1所示。表2-1管道埋深处地温资料月份地温℃6高程里程表如下表2-2所示。表2-2输油管道高程里程里程，km347380440高程，m0输送压力6.5MPa，末站剩余压头80m，局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计，20℃相对密度0.854，50℃粘度6.5mPa.s。粘温指数0.037。进站温度控制在38℃。保温层采用黄夹克，厚度45mm。土壤导热系数1.0W/（m﹒℃），埋地深度1.0m。最高输送温度70℃，最低输送温度36℃。3基础工艺计算3.1管道规格依据为满足管道二期运行要求，所以计算管径时依据二期输量计算。3.1.1平均温度计算公式（3.1）式中——加热站的起点，终点温度，℃。已知℃，℃，将数据代入式中得：℃3.1.2平均温度油品密度公式（3.2）式中——温度为及时油品密度，；——温度系数，3.1.3流量计算计算时年输油时间应按350天（8400h）计算。（3.3）式中G——年任务质量输量，；Q——体积流量，；——油品平均温度的密度，。将代入式中得：m3/s将代入式中得：m3/s3.1.4油品黏度（3.4）50℃时，，油品密度：代入式中得：m2/s（3.5）式中——温度为时油品的运动黏度，m2/s；——黏温指数，1/℃。将m2/s代入式中可得49℃下的平均粘度。m2/s3.1.5管道内径（3.6）式中Q——体积流量，；——经济流速，。经济流速取值范围是1~2m/s之间。假设=2.0m/s。将m3/s，假设经济流速m/s代入式中得：3.1.6管道壁厚（3.7）式中P——管线设计的工作所承受的压力；D——管线内径，mm；——焊缝系数：无缝钢管=1，其中：直缝管和螺旋焊缝钢管=1；螺旋埋弧焊钢管=0.9；——刚性屈服极限，查表3.1；C——腐蚀余量。根据所输介质腐蚀性大小取值，当所输油、气中不含蚀性物质时C=0,当所输油、气中含腐蚀性物质时C=0.5～1.0mm；F—设计系数查表3.2。不同钢材的屈服极限见表(3.1)。表3.1各种管材的刚性屈服极限钢管材质优质碳素钢碳素钢A3F低合金钢16MnAPIS-SL1020X52X60X65X70，MPa413448482表3.2不同环境、地区的设计系数的选择工作环境管线 野外地区居住区，油气田站内部、穿跨越铁路公路小河渠（常年枯水面宽≤20m）输油管线.工业金属管道设计规范规范,根据油品年输量及输送压力要求，在工作所承受的压力以及从经济方面考虑，选择规格为X70的管材，其最小屈服强度为482MPa。将P=6.5MPa，d=373mm，，，，代入公式得：3.1.7管道外径（3.8）式中d——管道内径，mm；——管道壁厚，mm。将d=373mm，代入式中得：通过国家输油管道规格查得管道的管材为X70，公称直径为DN400mm，管外径D=426mm，壁厚6mm。3.1.8验证经济流速根据选择管道，内径：将d=414mm，Q=0.218m3/s代入式中得：经济流速满足在1~2m/s之间，所以最终选择的管道符合。3.2热力计算3.2.1确定流态（3.9）式中——管内径，m；——输送温度下原油的运动粘度，；Q——管路中原油的体积流量，。因为Re=265983000,所以原油在管路中成紊流状态。课题给出保温层采用黄夹克，厚度45mm。查得第一层低合金钢管，它的热导系数:。第二层聚氨酯硬制保温层的导热系数可取，此处取。3.2.2总传热系数（1）传热系数（3.10）（2）总传热系数（3.11）式中d——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；D——管径，m。若，D取外径；若，D取算数平均值；若，D取内径。油流至管内壁的放热系数，在紊流情况下比层流时大得多，通常情况下大都大于。因此在紊流情况下，对总传热系数的影响很小，可忽略不计，而在层留情况下就必须计入。管最外层至周围介质的放热系数。（3.12）式中——土壤导热系数，；——管中心埋深，m；——最外层的管外径，m。将,,代入式中得：=2.03所以：3.2.3原油比热容比热容用来表示物质间的吸热或放热能力，原油比热容的数值随原油温度上升而增大，可由下列公式计算。（3.13）式中——15时原油的相对密度；c——比热容，KJ/(Kg·℃)；T——原油温度，℃。根据3.1.2可知，℃得：原油的比热容为：KJ/(Kg·℃)3.2.4加热站布站质量流量为：（3.14）式中——原油质量流量，；——原油输量，；——管道全年运行时间，一年工作日为350天。将，代入式中得：确定加热站的进、出口温度，即站间管段的起、终点温度和后，可按冬季月平均最低温度及全线的K值估算加热站间距，（3.15）热油管全长L公里，加热站数n，（3.16）在进行n的具体计算时，有必要进行化整，必要时可适当调节温度。在以上基础上可求出每个加热站的热负荷：（3.17）式中——加热炉的效率，%；c——原油的比热容，J/(kg.℃)；G——原油质量流量，kg/s；Q——加热站的热负荷，J/s。计算得：冬季月平均最低温度：原油出站温度是否合适，对输油成本影响很大。加热原油要消耗燃料，油温低时燃料费用少，但摩阻增大，使动力费用增加；油温过高，则动力费用减少，但热力费用增加。从经济角度考虑，假设℃则：设热油管全长为L，则加热站数n，可由下式：再把n=3代回可得则验证加热站出站温度：（3.18）70℃，合乎条件式中——加热站的出站温度，；——管道周围的自然温度，；——加热站进站温度，；G——原油质量流量，；L——管道加热输送的距离，m。向上取整，则取4个加热站所以热站的布置如下表3-3所示：表3-3热站布置表热站里程/km第一站0第二站110第三站220第四站3303.2.5加热炉的选取网上查阅到可选用LHD系列高效水套加热炉，其热负荷为150～1200KW，效率大于85%。管程压力小于35MPa，适用于天然气和原油加热，控制形式为自动（电/气）每个热站的加热炉数目为5台，四用一备。则加热炉的功率为：（3.19）式中P——加热炉的功率；n——每个加热站加热炉的数量；Q——加热站的热负荷。3.3泵的选型3.3.1水力计算将℃，℃代入下式中得：℃m2/sm2/s3.3.2摩阻计算一个加热站间的摩阻为：（3.20）总摩阻为：（3.21）全线）式中——沿线总摩阻，m；——加热站间距的摩阻，m；H——全线所需要的总压头，m；——末站剩余压头，m；——热油管道终点与起点高程差，m。带入数据得，3.3.3确定泵的型号根据以上计算，可知流过泵站的流量为：选DY450-60*9的泵，扬程为534m,流量360，转速1480r/min，轴功率778.4KW，效率69.8%，汽蚀量3m，叶轮直径430mm。配原动机为Y500-4功率为1000KW。一备二用。油流平均温度下的密度为：泵所产生的压力为：式中P——泵所可提供的压力，Pa；——油品的密度，；H——泵所提供的扬程，m。故所选择的泵符合管路原油输送要求。3.3.4泵站布置泵站数：（个）（3.23）式中——泵站数，个；H——全线所需的总压头，m；——泵所提供的扬程，m。采用平均法布站，其站间距为：式中——泵站站间距，m；——管线总长，m。取泵站内压头损失为，使中间站不再用辅助增压泵和避免输油泵发生气蚀，要求泵进口有一定的压力，压力的大小决定于泵的性能要求。在布置泵站时，进口压力太低会吸入不正常，太高会造成出口超压，并要考虑今后留有调节余地，故泵站进口压力控制在30～80m范围内，设首站进口压头50m。（1）当第一站与第二站站间距取147km,对应高程为Z=220m时，其进口压力为：（3.24）（3.25）式中——泵站进口的剩余压头，m；——泵站所提供的扬程，m；i——水力坡降；L——两泵站的站间距，m；——两泵站间的高程差，m；——泵站内压头损失，m。所以，故首站此时第二站进口压力为：符合标准要求，故第二站布置在距离首站147km处。（2）取第一站与第三站的站间距为294km,对应高程Z=240m,进口压力为：由以上可得终点剩余压头为：符合任务书输送要求，故全线）则有翻越点存在，反之不存在。带入数据,在147km处，；在294km处，在440km处，以上所得均小于H,故不存在翻越点，泵站布置合理。4设计结果本设计的输送方法为密闭输送方式。根据计算结果并查询国家输油管道规格得本次设计管道采用管材为X70，公称直径为DN400mm，外径426mm，壁厚6mm。根据热力计算公式得热站的布置如下表所示：选用LHD系列高效水套加热炉，其热负荷为150～1200KW，效率大于85%。管程压力小于35MPa，适用于天然气和原油加热，控制形式为自动（电/气）每个热站的加热炉数目为5台，四用一备。表4-1热站布置表热站里程/km第一站0第二站110第三站220第四站330根据水力计算公式得泵站的布置如下表所示：选DY450-60*9的泵，扬程为534m,流量360，转速1480r/min，轴功率778.4KW，效率69.8%，汽蚀量3m，叶轮直径430mm。配原动机为Y500-4功率为1000KW。每个泵站二用一备。表4-2泵站布置表泵站里程/km高程/m第一站0220第二站147220第三站2942405参考文献[1]张其敏，孟江.油气管道输送技术.北京：中国石化出版社2008.[2]蒋洪，刘武.原油集输工程.北京：石油工业出版社2006.[3]姬忠礼，邓志安，赵会军.泵和压缩机.北京：石油工业出版社2008.[4]帅健，于桂杰.管道及储罐强度设计.北京：石油工业出版社2008.[5]GB50253-2003.输油管道工程设计规范.

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