输油管道初步设计毕业设计论文(编辑修改稿)

输油管道初步设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

管内壁的放热系数， w/（ m2‧℃）； α 2— 管壁至土壤放热系数， w/（ m2‧℃）； λ t— 土壤导热系数， w/（ m‧℃）； ht— 管中心埋深， m。 最优管径的选择 7 在规定输量下，若选用较大的管径，可降低输送压力，减少泵站数，从而减少了泵站的建设费用，降低了输油的动力消耗，但同时也增加了管路的建设费用。 根据目前国内加热输油管道的实际经验，热油管道的经济流速在 ～。 经过计算，最终选定为外管径φ 813，壁厚。 4．工艺计算说明 对于高含蜡及易凝易粘油品的管道输送，当其凝点高于管道周围环境的温度，或在环境温度下油流粘度很高时，不能直接在环境温度下等温输送。 油流过高的粘度使管道阻力变大，管道沿途 摩阻损失变大，导致了管道压降剧增，动力费用高，在工程上难以实现或运行不经济，且在冬季极易凝管，发生事故，所以在油品进入管道前必须采取降凝降粘措施。 目前国内外很多采用加入降凝剂或给油品加热输送的办法。 加热输送时，油品温度升高， 粘度降低，减少从而达到输送目的。 本管线设计采用加热的办法，降低油品的粘度，减少摩阻损失，降低管输压力，节约动力消耗，或使关内最低油温维持在凝点以上，保证安全输送。 但也增加了热能消耗以及加热设备的费用。 热油管道不同于等温输送的特点是它存在摩阻损失和热能损失两种能量损失，在设计和管理工作 中，要正确处理这两种能量的供求平衡关系；这两种能量损失多少又是互相影响的，其中散热损失起了确定性作用。 摩阻损失的大小决定了油品的粘度，而粘度大小又取决于输送温度的高低，管子的散热损失往往占能量损失的主导地位。 热油沿管路流动时，温度不断降低，粘度不断增大，水力坡降也不断变化。 计算热油管道的摩阻时，必须考虑管路沿线的温降情况及油品的粘温特性。 因此设计管路时，必须先进行热力计算，然后进行水力计算，此外，热油管的摩阻损失应按一个加热站间距来计算。 全线摩阻为各站间摩阻和。 8 热力计算 埋 地不保温管线的散热传递过程是由三部分组成的，即油流至管壁的放热，沥青绝缘层的热传导和管外壁至周围土壤的传热，由于本设计中所输介质的要求不高，而且管径和输量较大，油流到管壁的温降比较小，故管壁到油流的散热可以忽略不计。 而总传热系数主要取决于管外壁至土壤的放热系数 2 ， 1 值在紊流状态下对传热系数 k 值的影响可忽略。 计算中周围介质的温度 0T 取最 冷月土壤的平均温度，以加权平均温度作为油品的物性计算温度。 由于设计流量较大，据经验，将进站温度取为Tz =30℃ ，出站温度取为 TR =60℃。 在最小输量下求得加热站数。 （ 1）流态判断 dvQ4Re  （ 26） 781  （ 27） ε = de2 式中 Q— 体积流量， m3/s；， ν — 运动粘度； d— 内径， m； e— 管内壁绝对粗糙度， m。 经计算 3000﹤ Remin﹤ Remax﹤ Re1，所以各流量下流态均处于水力光滑区 （ 2）加热站数确定 在最小输量下进行热力计算来确定加热站数。 加热站间距 LR的确定： LR=a1 ㏑bTT bTTZR   00 （ 28） 式中 : a = GCDK ， 9 b=CaGi， T0— 管道埋深处年最低月平均地温 取 1℃ G— 原油的质量流量 ㎏ /s C— 油品比热 KJ/kg℃ 取 KJ/kg℃ i— 水力坡降 β ,m— 由流态确定，因为处于水力光滑区 m=,β = Q— 体积流量 m3/s 加热站数 NR=Rll 水力计算 最大输量下求泵站数，首先反算出站油温，经过计算，确定出站油温为 ℃。 由粘温关系得出粘度等数据，为以后计算打好基础。 为了便于计算和校核，本设计中将局部摩阻归入一个加热站的站内摩阻，而忽略了站外管道的局部摩阻损失。 (1)确定出站油温 不能忽略摩擦热的影响，用迭代法计算最大输量下的出站油温 TR TR=T0+b+(TZT0b)eal （ 2 9） i=βmmmdQ52  （ 210） 式中 β、 m— 由流态确定，水力光滑区： m=， β =； Q— 体积流量， m3/s。 (2) 管道沿程摩阻 H 总 =+△ Z （ 211） 式中 ： △ Z— 起终点高差， m； 10 (3) 判断有无翻越点 经判断，全程无翻越点。 (4) 泵的选型及泵站数的确定 因为流量较小，沿线地势较平坦，且从经济角度考虑并联效率高，便于自动控制优化运行，所以选用并联方式泵。 选型并根据设计任务书中的已知条件， 20 20 19HSB 泵： QH  串联泵 ， 额定流量 Q =2500 m3 /h ， 额定效率  =。 20 20 15HSB 泵： 7 5 3 9 QH  串联泵 ， 额定流量 Q =2500 m3 /h ， 额定效率  =。 计算管道全线摩阻确定站内泵的个数： H 总 =+△ Z 式中 △ Z— 起终点高差， m； 确定泵站数 Np=mhHH总 （ 212） 站址确定 以节省投资和方便管理。 若管道初期的输量较低时，所需加热站数多，泵站数少。 到后期任务输量增大时，所需的加热站数减少，泵站数增多。 设计时应考虑到不同时期的不同输量的特点，按最低输量做热力计算，布置加热站，待输量增大后该为热泵站。 站址的确定除根据工艺设计要求外，还需按照地形、地址、文化、气象、给水、排水、供电和交通运输等条件，并结合施工、生产、环境保护，以及职工生活等方面综合考虑，并且满足： （ 1）进站 油温为 30℃； （ 2）根据进站油温经过反算出的出站油温应低于管道允许的最高出站 11 油温； （ 3）进站压力应满足泵的吸入性能； （ 4）出站压力不超过管线承压能力 最终确定站址如下表 24： 表 24 布站情况表 站号 1 2 3 站类型 热泵站 热站 末站 里程（ km） 0 110 220 高程 (m) 28 35 88 6．校核计算说明 热力、水力校核 由于对站址的综合考虑，使热站、泵站的站址均有所调整，因此必须进行热力、水力校核。 求得站址改变后的进出站温度，进出站压力压力，加 热站负荷等以确保管线的安全运行。 进出站温度校核 在不同输量下固定进站油温来反算出站油温，校核所得出站油温应低于初馏点。 进出站压力校核 不同输量下，利用反算出的出站油温，得出水力坡降，进而得出进出站压力，进站压力太低会使吸入不正常，太高则容易引起出口超压，并要考虑为今后的调节留有余地。 故首站，中间站一般布置在动水压头在 3080m的地方。 12 各站进站压力只要满足泵的吸入性能要求，出站压力均不超过最大承压，出站温度低于最高出站温度，就可以合格。 压力越站校核 当突然发生意外事故，如某中 间站遇到断电、事故或检修时，或由于夏季地温升高，沿程散热减小，从而导致沿程摩阻减小，为了节约动力费用，可以进行中间站的压力越站，以充分利用有效的能量。 从纵断面图上判定压力越站最困难的站，并对其的进出站压力进行确定以满足要求，对于压力越站而言，其所具有的困难主要是地形起伏的影响及加热站间距的影响。 压力越站的计算目的是计算出压力越站时需要的最小输量，并根据此输量计算越站时所需压力，并校核其是否超压。 热力越站校核 当输油主泵不可避免地遇到断电、事故或检修时，或由于夏季地温升高，沿程散热减小 动、 静水压力校核 （ 1）动水压力校核 动水压力是指油流沿管道流动过程中各点的剩余压力，即管道纵断面线与水力坡降线之间的垂直高度，动水压力的变化不仅取决于地形的变化，而且与管道的水力坡降和泵站的运行情况有关，从纵断面图上可以看出，动水压力满足输送要求。 （ 2）静水压力校核 静水压力是指油流停止流动后，由地形高差产生的静液柱压力，由纵断面图可知动水压力也满足输送要求。 反输运行参数的确定 当油田来油不足时，由于流量小，温降快导致进站油温过低或者由于 13 停输等原因，甚至出现凝管现象，需进行反输。 由于反输是非正常工 况，浪费能量，故要求反输量越小越好。 为了防止浪费，反输量应该越小越好，但相应地增加了加热炉的热负荷，在设计中，根据实际情况的最小输量为反输输量。 本设计取管线可能的最小输量为反输输量。 由具体计算可知，可以满足反输条件。 经过一系列的校核，选择的站址满足要求。 反输泵可充分利用现有的设备，经校核满足热力、水力及压力越站要求；末站反输泵不宜过大，经计算知可选用并联泵 ,泵参数的选取见后计算书。 7. 站内工艺流程的设计 输油站的工艺流程是指油品在站内的流动过程，实际上是由站内管道、器件、阀门所组成的，并与其他输油设备 相连的输油系统。 该系统决定了油品在站内可能流动的方向、输油站的性质和所能承担的任务。 1）制定和规划工艺流程要考虑以下的要求： （ 1）满足输送工艺及生产环节的要求。 输油站的主要操作包括：①来油与计量；②正输；③反输；④越站输送，包括全越站、压力越站、热力越站；⑤收发清管器；⑥站内循环或倒罐； ⑦ 停输再启动。 （ 2）便于事故处理和维修。 （ 3）采用先进技术及设备，提高输油水平。 （ 4）流程尽量简单，尽可能少用阀门、管件，力求减少管道及其长度，充分发挥设备性能，节约投资，减少经营费用。 2）输油站工艺流程： （ 1）首站 接受来油、计量、站内循环或倒罐，正输、向来油处反输、加热、收发清管器等操作。 （ 2）中间站 正输、反输，越站，收发清管器。 14 （ 3）末站 接受来油，正输、反输，收发清管器，站内循环，外输，倒罐等操作。 3) 流程简介： （ 1）来油计量 来油 — 计量 — 阀组 （ 2）站内循环及倒罐 罐 — 阀组 — 泵 — 加热炉 — 阀组 — 罐 （ 3）正输（首站） 上站来油 — 阀组 — 给油泵 — 加热炉 — 主输泵 — 下站 （ 4）反输 下站来油 — 阀组 — 给油泵 — 加热炉 — 主输泵 — 上站 （ 5）压力越站 来油 — 阀组 — 加热炉 — 下站 8．主要设备的选择 输油泵的选择 （ 1）输油主泵 选泵原则：①满足管线输量要求，使泵在各输量下均在高效区工作。 ②充分利用管线承压能力，减少泵站数，降低工程造价。 故所选输油主泵为： 20 20 19HSB 泵， 20 20 15HSB 泵 （ 2）给油泵 选泵原则：大排量、低扬程、高效率 故所选输油主泵为： SJA6 8P 18 (3)反输泵：管道在以下两种情况下需要反输： ①输量不足，需要正反输交替来 活动管道以防止凝管。 ②出现事故工况时进行反输，如末站着火。 15 主要考虑资源利用问题所以选用输油主泵充当。 经计算满足要求。 首末站罐容的选择 350mTV （ 213） 式中 m—— 年原油输转量， kg； V—— 所需罐容， m3 ；  — 储油温度下原油密度， kg/m3 ；  —— 利用系数，立式固定罐 ，浮顶罐 ； T—— 原油储备天数，首站 3天，末站 45 天。 加热炉的选择 选炉原则：（ 1）应满足加热站的热负荷要求，炉效高； （ 2）为便于检修，各站宜选用两台以上加热炉。 加热站的热负荷由下面的公式计算： Q=Gc(TRTZ) （ 213） 式中 Q— 加热站的热负荷， kw； G— 油品流量， m3/h； c— 油品比热， k。