毕业论文-等温输油管道优化的探讨.docx

中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文） 题 目：等 温 输 油 管 道 优 化 的 探 讨学习中心： 烟台学习中心 年级专业： 网络11秋 石油工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 导师单位： 摘要：输油管道的优化设计主要是应用 最优化方法来求解设计方案中的设计变量， 从而得到最优的设计方案。介绍了输油管道 系统中的优化问题，分别阐述了热油管道的 优化设计、顺序输送的最优化以及原油集输 网络优化中的主要内容、需要注意的优化特 点、应用的方法及步骤，并在此基础上进行 了总结，提出了对输油管道优化设计的认识 和看法。 关键词：原油集输；优化；设计目 录第1章 绪论6第2章 工艺设计说明书62.1 工程概况62.1.1 线路基本概况62.1.2 输油站主要工程项目72.1.3 管道设计72.2 基本参数的选取72.2.1 设计依据72.2.2 设计原则82.2.3 原始数据82.2.4 温度参数的选择92.3 其他参数的选择92.3.1 工作日92.3.2 油品密度102.3.3黏温方程102.3.4 总传热系数K102.3.5 摩阻计算112.3.6 最优管径的选择112.4 工艺计算说明112.4.1 概述112.5 确定加热站及泵站数122.5.1 热力计算122.5.2 水力计算132.5.3 站址确定142.6 校核计算说明152.6.1 热力、水力校核152.6.2 进出站温度校核152.6.3 进出站压力校核152.6.4 压力越站校核152.6.5 热力越站校核162.6.6 动、静水压力校核162.6.7 反输运行参数的确定162.7 站内工艺流程的设计162.7.1制定和规划工艺流程172.7.2输油站工艺流程172.7.3流程简介172.8 主要设备的选择182.8.1输油泵的选择 选泵原则182.8.2 加热炉的选择182.8.3 首末站罐容的选择192.8.4 阀门19第3章 工艺设计计算书203.1经济管径203.1.1 经济流速203.1.2 确定管道承压213.2 热力计算与确定热站数213.2.1 确定计算用各参数213.2.2 确定流态213.2.3总传热系数的确定233.2.4 最小输量下确定热站数233.3 水力计算与确定泵站数263.3.1迭代算出站油温263.3.2 判断翻越点263.3.3选泵确定泵站数263.3.4 确定站址273.4 不同输量下的布站方案283.4.1 最小输量时布站方案283.4.2 最大输量时布站方案283.5 各站运行参数293.5.1 输量最大时参数293.5.2 60%输量时参数303.6 反输计算303.6.1 反输量的确定303.6.2 反输泵的选择303.6.3 反输运行参数303.7 设备选取313.7.1 输油站储罐总容量首站313.7.2 输油主泵的选择323.7.3 给油泵选择323.7.4 加热炉选取323.7.5 电动机选择323.8 管道防腐与阴极保护计算333.8.1 设计参数333.8.2 保护长度计算33第4章 方案经济效益分析344.1 热力、动力费用计算344.2 其它费用计算344.3 费用现值与内部收益率354.3.1 费用现值354.3.2 内部收益率35结 论37参考文献38致 谢39第1章 绪论长输管道设计是对油气储运专业本科毕业生综合素质和能力的一次重要培养与锻炼，也是对其专业知识学习的一次综合考验。本设计主要内容包括：由经济流速确定经济管径，确定所使用管材，由最小输量确定其热站数，最大输量确定其泵站数，并计算各个输量下的运行参数等等，最后还有经济计算，各年的输油费用等等，以及用内部收益率评价其项目可行性。此设计管材采用6010,20号钢管；采用加热密闭式输送流程，先炉后泵的工艺，充分利用设备，全线输油主泵和给油泵均采用并联方式，加热炉采用直接加热的方法。设计主要内容包括：确定经济管径、站址确定、调整及工况校核、设备选型、反输计算、站内工艺流程设计和开炉开泵方案；绘制首站及中间热泵法学到的东西，使自己不但系统了学习了以前的知识，还有了对管输设计更深刻的理解。由于自己水平有限，虽然已尽力，但难免存在疏漏和错误之处，站的工艺流程图、泵房安装图、管道的纵断面图。此外还进行了一定量的外文翻译。在本次设计中，我本人自己学到了许多平常课堂没有学到的知识，希望老师多批评、指正。第2章 工艺设计说明书2.1 工程概况2.1.1 线路基本概况本设计依据荆南管线实际情况，由工建情况，结合人文地理环境等方面通过综合分析确定线路走向。管线全长350km，海拔最低处为28m，最高处90m，整条管线位于平原地区，全线最高点距外输首站约107.68公里。管线设计为密闭输送，能够长期连续稳定运行，输送油品手外界环境恶劣气候的影响小，无噪音，油气损耗少，且对环境污染小，能耗少，运费较低。 2.1.2 输油站主要工程项目本管线设计年输量为1500万吨年，综合考虑沿线的地理情况，贯彻节约占地、保护环境和相关法律法规，本着尽量避免将站址布置在海拔较高地区和远离城市的人口稀少地区，以方便职工生活，并本着“热泵合一”的原则，兼顾平原地区的均匀布站方针，采用方案如下：设立热泵站四座，即首站和三座中间站，均匀布站。本次设计中管道采用可减少蒸发损耗，流程简单，固定资产投资少，可全部利用剩余压力便于最优运行的密闭输送方式，并采用“先炉后泵”的工艺方案。选用直接加热式加热炉。鉴于传统的采用加热盘管对罐内油品进行加热的方法存在种种弊端，本次设计将热油循环工艺也包括在内，即部分油品往热油泵和加热炉后进罐，而且设有专用泵和专用炉，同时该泵和炉还可分别作为给油泵的备用泵和来油的加热炉，充分体现了一泵两用，一炉两用的方针。 2.1.3 管道设计本设计中选择的管道为外径660，壁厚10.0mm，管材为20号钢的管道。由于输量较大，且沿线地温较高，故从经济上分析，本管道不采用保温层。2.2 基本参数的选取2.2.1 设计依据吐鄯输油管道初步设计任务书 中国石油大学储运教研室输油管道工程设计规范 GB 502532003 石油库设计规范 GBJ 74 工程管道安装手册 中国石化出版社 输油管道设计与管理 中国石油大学出版社 其它有关法规及技术文件 2.2.2 设计原则(1) 设计中贯彻国家有关政策，积极采用新工艺、新技术、新设备和新材料，做到技术先进、经济合理、安全使用、确保质量；(2) 保护环境，降低能耗，节约土地；处理好与铁路、公路、空运、水路间的相互关系，在满足管线设计要求的前提下，充分利用管线的承压能力以减少不必要的损耗； (3) 积极采用先进技术、合理吸取国内外新的科技成果。管线线路选择应根据沿线的气象、水文、地形、地质、地震等自然条件和交通、电力、水利、工矿企业、城市建设等的现状与发展规划，在施工便利和运行安全的前提下，通过综合分析和技术比较确定；(4) 采用地下埋设方式。受自然条件的限制时，局部地段可采用土堤埋设或地上敷设。(5) 充分利用地形条件，兼顾热力站、泵站的布置，本着“热泵合一”的原则，尽量减少土地占用。 2.2.3 原始数据(1) 最大设计输量为1500万吨/年；生产期生产负荷（各年输量与最大输量的比率）见下表2-1。年1234567891011121314生产负荷%608090100100100100100100100100908060(2) 年最低月平均温度3(3) 管道中心埋深1.5m；(4) 土壤导热系数1.4w/(5) 沥青防腐层导热系数0.15w/(6) 原油物性20的密度870kg/m3； 初馏点80； 反常点29； 凝固点25； 比热2.1kJ/(kg 燃油热值4.18104kJ/kg。(7) 粘温关系: 3543 lg=2.86924-0.026477137T 4365 lg=2.594060-0.02004657T (8) 沿程里程、高程（管道全程350km）数据见表2-2表2-2 管道纵断面数据里程045.9107.68152.89203.1291.07323.85397.67443.07高程2850904030284652882.2.4 温度参数的选择(1) 出站油温TR考虑到原油中不可避免的含水，故加热温度不宜高于100，以防止发生沸溢。由于本设计采取先炉后泵的方式，则加热温度不应高于初馏点，以免影响泵的吸入。另外，管道采用沥青防腐绝缘层，其输油温度不能超过沥青的耐热程度。而且，考虑到管道的热变形等因素，加热温度也不宜太高。 综上考虑，初步确定出站温度TR=60。 (2) 进站油温TZ加热站进站油温的确定主要取决于经济比较。对于凝点较高的含蜡原油，由于在凝点附近粘温曲线很陡，故其经济进站温度常略高于凝固点。由于含蜡原油的粘温特性及凝点都会随热处理条件不同而不同，故应考虑最优热处理条件及经济比较来选择进出站温度。综合考虑，借鉴经验数据，初步设计进站温度Tz=35。 (3) 平均温度当管路的流态在紊流光滑区时，可按平均温度下的油流粘度来计算站间摩阻。计算平均温度可采用下式：式中:Tpj平均油温，；TR、TZ加热站的出站、进站温度，。2.3 其他参数的选择2.3.1 工作日年工作天数350天。 2.3.2 油品密度根据20时油品的密度按下式换算成计算温度下的密度：式中rt,r 20分别为温度为t 和20 下的密度； 2.3.3黏温方程r0.001315-1.825=x温度系数，2.3.4 总传热系数K管道传热由：(1) 管壁、沥青防腐层的热传导 (2) 管外壁周围土壤的传热式中: Di，Di+1钢管、沥青防腐层的内径和外径，m；C)； Dw管道最外围的直径，m；oi导热系数，w/(mC)；oC)； t土壤导热系数，w/(moC)； 2管壁至土壤放热系数，w/（mo1油流至管内壁的放热系数，w/（m2 ht管中心埋深，1.5m。 2.3.5 摩阻计算当管路的流态在紊流光滑区时，可按平均温度下的油流粘度来计算站间摩阻。 管道设计参数：(1) 热站、泵站间压头损失15m； (2) 热泵站内压头损失30m； (3) 年输送天数为350天； (4) 首站进站压力80m。 2.3.6 最优管径的选择在规定输量下，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1.52.0m/s范围内。经过计算，最终选定为外管径26英寸，壁厚10.0mm。2.4 工艺计算说明2.4.1 概述对于高含蜡及易凝易粘油品的管道输送，如果直接在环境温度下输送，则油品粘度大，阻力大，管道沿途摩阻损失大，导致了管道压降大，动力费用高，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的办法，使油品温度升高，粘度降低，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，从而减少管道压降，节约动力消耗，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，它存在摩阻损失和热能损失两种能量损失，而且这两种损失相互影响，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。2.5 确定加热站及泵站数2.5.1 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计算中周围介质的温度T0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 :式中: Q流量，m3/s 运动粘度 d内径，m；=e管内壁绝对粗糙度，m。经计算3000ReminRemaxRe1，所以各流量下流态均处于水力光滑区 (2) 加热站数确定由最小输量进行热力计算确定加热站数 加热站间距LR的确定式中:T0管道埋深处年最低月平均地温， 取3； G原油的质量流量，/s； C油品比热，kJ/（kg）； i水力坡降。加热站数 经计算，需要设4个加热站。 2.5.2 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40。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式中: 、m由流态确定，水力光滑区：m=0.25，=0.0246； Q体积流量，m/s。 (2) 管道沿程摩阻H总=iL+Z+hj式中:Z起终点高差，m；hj局部压头损失，m(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大，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，所以选用串联方式泵。选型并根据设计任务书中的已知条件， 202019HSB H=322-6.982410-5Q1.75 计算管道承压确定站内泵的个数： 管道承压 确定站内泵的个数: 确定泵站数: 经计算，需要设4个泵站2.5.3 站址确定根据地形的实际情况，本着热泵合一的原则，进行站址的调整。确定站址，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，当热站数和泵站数合一后，既要考虑满足最大输量下压能的要求，又要考虑最小输量下的热能要求，应满足： (1)进站油温为35；(2)根据进站油温反算出的出站油温应低于管道允许的最高出站油温； (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2-4：表2-4 布站情况表站号12345站类型热泵站热泵站热泵站热泵站末站里程087.5175262.547.8高程2877.234.428.6末站2.6 校核计算说明2.6.1 热力、水力校核由于对站址的综合考虑，使热站、泵站的站址均有所改变，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、压力，以确保管线的安全运行。 2.6.2 进出站温度校核不同输量下由进站油温反算出站油温，所得油温符合要求（低于初馏点等）即可。 2.6.3 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，近而得出进出站压力，出站压力满足摩阻等要求。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。 2.6.4 压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，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。 2.6.5 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2.6.6 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，由纵断面图可知静水压力也满足输送要求。 2.6.7 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。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。2.7 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。 2.7.1制定和规划工艺流程(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：来油与计量；正输；反输；越站输送，包括全越站、压力越站、热力越站；收发清管器；站内循环或倒罐；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 2.7.2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。 (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。 2.7.3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2.8 主要设备的选择2.8.1输油泵的选择 选泵原则(1) 为便于维修和管理，尽量选取同系列泵； (2) 尽量满足防爆、防腐或露天安装使用地要求；(3) 为保证工作稳定，持续性好，满足密闭输送要求，选用大排量的离心泵，配用效率高的电动机为原动机。 (1) 输油主泵选泵原则： 满足管线输量要求，使泵在各输量下均在高效区工作。 充分利用管线承压能力，减少泵站数，降低工程造价。5,额定流量为2850m/h (2) 给油泵-106.9824q1.75-322.2=19HSB H20故所选输油主泵为：20选泵原则：大排量、低扬程、高效率 故所选输油主泵为：202019HSB(3) 反输泵：管道在以下两种情况下需要反输： 输量不足，需要正反输交替来活动管道以防止凝管。 出现事故工况时进行反输，如末站着火。 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。 2.8.2 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(TR-TZ)式中:Q加热站的热负荷，kw； G油品流量，m3/h； c油品比热，kJ/kg。 提供的加热炉型号如下：800kw,1000kw,1250kw,1600kw,2000kw,2500kw,3150kw,4000kw,5000kw 2.8.3 首末站罐容的选择式中:m年原油输转量，kg；V所需罐容，m；-储油温度下原油密度，kg/m3；利用系数,浮顶罐 0.9；T原油储备天数，首站3天，末站5天。 2.8.4 阀门根据规范及各种阀门的用途，站内选用的阀门类型如下：(1) 油罐上的阀门用手动闸阀 (2) 泵入口用手动闸阀 (3)串联泵出口用闸阀 (4) 出站处设调节阀阀组(5) 为防止泵出口管线超压，泵出口管线上设高压泄压阀 (6) 热泵站设低压泄压阀(7) 清管器收发球筒与站间管线连接用球阀 阀门规格的选用:(1) 阀门的公称直径应与管线的公称直径相同 (2) 阀门的公称压力应大于阀门安装处的压力。第3章 工艺设计计算书3.1经济管径式中：d-经济管径（m）Q-质量流量（kg/s）v-经济流速（m/s）-原油密度（kg/m3）选定: 进站油温TZ=35C 出站油温TR=60Co3.1.1 经济流速含蜡原油经济流速在1.5m/s2.0 m/s之间 当v=1.5m/s时：当v=2.0m/s时：选择管径的范围为610mm和704mm之间。选管：由国产钢管部分规格初步选定钢管，取D=660mm =10.0mm d=640mm其中 D 管道外径；d管子壁厚； d管道内径。 反算经济流速经济流速在1.5m/s2.0m/s之间，故所选管径符合要求 3.1.2 确定管道承压 管道材料选定为20号钢其中s=K所以p=2t0s/D=20.006176.4/0.219=9.666Mpah863.9896660009.81=1140米油柱，此为管道最大承压 3.2 热力计算与确定热站数3.2.1 确定计算用各参数粘温关系: 3543 lg=2.86924-0.026477137T 4365lg=2.594060-0.02004657T 3.2.2 确定流态属水力光滑区计算如下：雷诺数：3543 时: 4365 时: 因此，属水力光滑区，=0.0246，m=0.25水利坡降：3.2.3总传热系数的确定其中，管外壁至大气放热系数：紊流时管内放热系数1对K影响很小，可忽略。 土壤导热系数： =1.4w/（m）沥青防腐层一般6mm9mm, 这里取6mm即沥青防腐层：厚度=6mm,导热系数=0.15w/m计算如下：确定总传热系数： 3.2.4 最小输量下确定热站数：站间距：其中：热站数: 平均站间距 : 热力布站及校核：初步在0km,87.5km,175km,262.5km反算出站油温：TR=55.8 Tz=35 则根据Tpj= 得：该温度下流量:Q=0.345 m3/s因为：则：圆整取n=4根据上述过程,迭代一次,得到出站温度T=52.4,两次相差小于1 ,所以出站温度取52.4.满足要求。综上，最小输量时取加热站为四个。3.3 水力计算与确定泵站数3.3.1迭代算出站油温由于最小输量下加热站数为四个，从经济角度考虑，最大输量下加热站数也取四个。 假设 b=0进站油温TZ=35 出站油温TR=423.3.2 判断翻越点根据翻越点定义判断107.68km,和323.85km处可能是翻越点。 其中0km处高程28m 107.68km处高程90m 300km处高程48m 从起点到终点所需压头为:从起点到107.68km处所需压头为:从起点到323.85km处所需压头为:经过判断，全线没有翻越点。 3.3.3选泵确定泵站数沿程总摩阻：hm为站内摩阻 泵站数：其中，hc为站内损失选泵为：202019HSB H=322-6.982410-5Q1.75 一台泵扬程H=277.64m总共选4台 其中1台备用 取整 np=4 3.3.4 确定站址初步泵址为0km,87.5km,175km,262.5km 校核如下：最小流量时:1台泵的扬程H=303m,2台泵H=534m,3台泵H=801m 首站 进站压力 80出站压力: 80+801-30=851m3#中间站 进站压力:851-0.0029*1.01*175*1000-（90-28）-30=251.5出站压力:251.5+534-30=755.5(2个泵运行)末站 进站压力:755.5-0.0029*1.01*175*1000+(88-90)-30=214最大流量时:1台泵的扬程H=277.64m,2台泵H=488.24m,3台泵H=732.36m首站 进站压力:80 m出站压力:80+732.36-30=782.36m2#站 进站压力:782.36出站压力:202.5+488.24-30=660.86m (2泵运行)3#站 进站压力:660.86-0.007*1.01*87.5*1000-（77.25-28）=202.5出站压力:85.26+732.36-30=787.62m4#站 进站压力:787.62 出站压力:174.62+488.24-30=662.62m(2泵运行)末站 进站压力:662.62-0.007*1.01*87.5*1000-（47.5-34.3）=27.84m进出站压力经校核均满足要求。3.4 不同输量下的布站方案3.4.1 最小输量时布站方案最小输量时，确定热站数为四个。出站温度TR=52.4C进站温度TZ=35C则根据得： 沿程总摩阻：泵的扬程H=322-6.982410-5QE1.75 三台泵串联，泵站的扬程H=801泵站数: 综上，最小输量时，布站情况为：四个热站，两个泵站。 3.4.2 最大输量时布站方案由于最小输量时加热站数为四个，从经济环保角度考虑，最大数量时可调整成四个加热站。下面反算设两个加热站时的出站温度。 仍取进站温度Tz=35。假设 b=0满足要求。前面已计算出最大输量时的泵站数为四个。综上，最终布站情况为四个热站，四个泵站。按照热泵和一的原则可得各站站址如下表3-2：表 3-2里程（km）087.5175262.5350高程m2877.234.425.647.8布站情况首站1#热泵2#热泵站3#热泵站4#热泵站末站3.5 各站运行参数3.5.1 输量最大时参数计算结果如下表3-3：四泵站二热站里程km087.5175262.5350高程m2877.234.428.647.8进站温度35/35/35出站温度42/42/35进站压力m802.2.2685.26174.6227.84泵站扬程m732.36488.24732.36488.240出站压力m782.36660.86787.62662.6227.843.5.2 60%输量时参数计算见表 四热站两泵站里程km087.5175262.5350高程m2877.234.428.647.8进站温度3535353535出站温度52.452.452.452.452.4进站压力m80/251.5/214泵站扬程m801/755.5/214出站压力m851/755.5/2143.6 反输计算3.6.1 反输量的确定反输量取生产期的最小年输量，即 3.6.2 反输泵的选择选202019HSB H=322-6.982410-5Q1.75 三台串联，一台备用。 根据以前反算出站油温得出Q=0.345m3/s 计算，一台泵扬程H=267m 3.6.3 反输运行参数反输运行参数见表里程km087.5175262.5350高程m2877.234.428.647.8进站温度3535353535出站温度52.452.452.452.435进站压力m80/251.5/214泵站扬程m801/534 /0出站压力m851/755.5/2143.7 设备选取3.7.1 输油站储罐总容量首站首站式中 V油罐总容量 m年总周转量x利用系数，取0.9x K储存时间，这里首站3天,末站5天. =875.9kg/m3计算结果： 首站：所以，首站取3座50000m3钢制浮顶罐 末站：储存时间取5天。 计算结果：V=214285m所以，取4座50000m3的钢制浮顶罐，1座30000m3钢制浮顶罐。 3.7.2 输油主泵的选择选泵为：202019HSB H=322-6.982410-5Q1.75 每站总共选4台串联， 其中1台备用。 3.7.3 给油泵选择选泵为：202019HSB Q=2850m3/h 因为要求最大输量为 Q=2102 所以选2台, 一台备用。 3.7.4 加热炉选取代入数据可得：-Gc(TR=q最大输量时TR =42, TZ=35q=7291.64kw 所以选1台5000kw和1台2500kw的加热炉。 最小输量时TR =52.4, TZ=35q=10875.03kw 所以选2台5000kw和1台1000kw的加热炉。 3.7.5 电动机选择式中 h输送温度下泵排量为qv时的输油效率；h P输油泵轴功率，kW；qv输送温度下的排量（m3/s）；r输送温度下介质的密度（kg/m3）；H输油泵排量为qv时的扬程。式中 N输油泵配电机额定功率，kW； P输油泵轴功率，kW；e传动系数；h k电动机额定功率安全系数。3.8 管道防腐与阴极保护计算3.8.1 设计参数自然电位：-0.55V 保护电位：-0.85V 汇流点电位：-1.20V10000=m2 覆盖层电阻：RpWmm2/m 电源效率：70%W0.135=Tr钢管电阻率：20钢 电流密度：3050A/m23.8.2 保护长度计算站名首站2#站3#站4#站5#站6#站7#站8#站9#站里程043.7587.5131.25175218.75262.5306.25350第4章 方案经济效益分析4.1 热力、动力费用计算求全线所需压头 h=1.01iL+Z+nht i水力坡降，m/m； L管道总长，m；Z管道首末站压差,m； n输油站数；hf站内摩阻损失，热泵站取30m,热站或泵站取15m；2725.2m=3015-28-88-3500000.0071.01= hRhTZ)/E-nGcey(TR=SR=415002.11100(42-35) /41800/86% = 2453.544万元4.2 其它费用计算假设：首站 50人，末站 50人，热站 20人，泵站 20人，热泵站 30人 首站为热泵站50人，中间3个热泵站有90人，末站为50人，总共有190人。 固定资产总投资=（线路工程投资+输油站工程投资）/0.9+建设期借款利息+固定投资方向调节税工程投资=（线路工程投资+输油站工程投资）/0.9 =（350442+4500+4500+33500）/0.9=193555.56万元贷款利息=193555.560.70.4（1.0992-1）+0.60.099=19391.22万元固定资产总投资=工程投资+贷款利息=193555.56+19391.22=218946.78万元工资及福利=（1+ 14% ）12800190=207.936万元 其它费用=207.9362=415.926万元 油品损耗=150032000.35%=16800万元 流动资金=流动资金贷款利息=3053.8220.710.98%=234.71万元 年折旧费=212946.780.857.14%=12923.74万元 固定资产利息=30610.170%9.9%1-（t-1）7.14% 修理费=1293.74/2=6461.87万元经营成本=2453.544+207.936+415.926+6461.87+16800=26339.27万元输油成本=经营成本+折旧费+利息支出 =26339.27+12923.74234.71=39497.726万元4.3 费用现值与内部收益率4.3.1 费用现值费用现值按以下公式计算：式中 It第t年的全部投资（包括固定资产总投资和流动资金）； Ct第t年的经营成本； W计算期末回收的流动资金；Sv计算期末回收的固定资产余值（此处为0）； N计算期； ic行业基准收益率。 计算出各年的费用现值记入表4-1: 4.3.2 内部收益率内部收益率IRR按照下式计算：式中 CI现金流入量 CO现金流动量CI年销售收入固定资产残值回收流动资金回收其他收入CO年度固定资产投资额流动资金经营成本销售税金及附加所得税 （CI-CO）t第t年的净现金流量； N计算期 计算见表4-2PC=425531.45万元IRR=13.78%以试算法对数据进行计算， 将数据代入公式中反算出IRR,得IRR=13.78% ic12%（行业基准收益率），所以本设计方案可行。结 论本次设计属于油气储运专业毕业设计，是对大学所学知识的全面总结及运用，对完善知识结构、锻炼了自己独立思考和解决问题的能力，并使自己的创造力得以充分的发挥，对提高自己的工作能力有很大的帮助，使我对以后的工作充满信心并有着重要意义。整个设计以国家规范为基本原则，采取最优工艺方案，根据建设要求和需要，本着热泵合一、立足于高效的原则，以节能降耗为主要目的，全线共设热泵站4座。管线埋地铺设。管材采用26英寸，20号的直弧电阻焊钢管；全线均采用从“泵到泵”的密闭输送方式，加热方式为直接加热。设计输量为1500万吨年，流程工艺为先炉后泵，充分利用设备，全线既可压力越站，热力越站，输油主泵和给油泵采用串联方式。在管线设计要求的情况下，充分利用管线的承压能力，合理充分的利用地形，减少了占地面积，建设经济性的管线。作为毕业设计，重点放在对所学理论进行实践应用，解决实际问题，进行能力方面的综合培养。参考文献1 GB/T 50253-2003,输油管道工程设计规范.2 筱蘅，张国忠.输油管道设计与管理.第一版.山东东营：石油大学出版社，2005：15-160.3 GB/T 500074-2002.石油库设计规范4张国忠.长输管道设计中的壁厚选择油气储运1993:12.5 潘家华油气储运工程论文集北京：石油工业出版社1993 6 潘家华全面发展我国的管道工业油气储运1994：13 7 罗塘湖管道输油工艺研究油气储运1993：12 8 曲慎扬等原油管道工程北京石油大学出版社19919 钱锡俊，陈弘.泵和压缩机. 第一版.山东东营：石油大学出版社，2003：79. 10B.M.阿卡帕金等罗塘湖译原油和油品管道的热力与水力计算北京：石油工业出版社，198611J.Paul Tulis Hydraulics of Pipelines, John Wiley & Sons, Inc.1989 12V.N.Gopal, “Optimizing Pipeline Operations”,J.P.T.1980致 谢设计是对油气储运专业本科毕业生综合素质和能力的一次重要培养与锻炼，也是对其专业知识学习的一次综合考验。因此，本次设计的意义不仅仅在于复习基础、巩固和丰富专业知识，更在于对即将面临工作的我们一次视野开拓的机会。综合利用所学的知识，亲自查阅大量资料和数据，理论联系实际，架起一座书本理论与现场工作实践的桥梁。在本次设计中，我得到了老师的悉心全面指导，对设计提出了宝贵意见并给予了极大帮助，同时各位指导老师也给予了帮助和指导，在此，对各位老师深表谢意！中国石油大学（华东）现代远程教育指导教师 ： 职称： 工作单位： 对函授（网络） 11秋 级 专升本 层次 石油工程（采油） 专业学员 所完成毕业设计（论文）的评 语 论文介绍了输油管道 系统中的优化问题，分别阐述了热油管道的 优化设计、顺序输送的最优化以及原油集输 网络优化中的主要内容、需要注意的优化特 点、应用的方法及步骤，并在此基础上进行 了总结，提出了对输油管道优化设计的认识 和看法。 论文结构较完整、层次较清晰、逻辑性较强，论点正确、论证较为科学合理，引用数据正确，图表美观，语言通顺，格式比较规范，综合评定为合格。 指导教师签名： 2013 年 8 月 5 日注：此页由指导教师填写中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）任务书发给学员 1设计(论文)题目： 山区地形等温输油管道优化的探讨 2学生完成设计(论文)期限：2013 年01 月01 日至 2013 年08 月 10日3设计(论文)课题要求：要求学生要以认真、严谨的态度，对待本毕业设计论文，针对论文题目有针对性、有目的性的展开论文编写，论文内容要求必须真实、可靠、准确，技术含量高，并且要求学员亲自编写，遇到不明白或不懂地方时随时要与老师沟通查找相关资料，同时也可以常常和同学展开讨论互相学习，严禁抄袭他人论文或从网上下载文章、断章取义、拼凑论文。 4实验（上机、调研）