输油管道工艺设计毕业论文

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页管 道 输 送 工 艺 设 计设计内容及要求某油田计划铺设一条 180 公里、年输量为 300 万吨的热油管道，管线经过区域地势平坦。设计要求：1）采用的输送方式；2）管道规格；3）泵站位置；4）选用泵机组的型号，包括泵运行的方式、原动机的种类和型号；5）至少采用两种设计方案，并进行经济比较；6）计算最小输量。设计参数地温资料：月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12地温 5 6 7 8 9 11 12 13 12 10 8 7最大运行压力 7.0MPa，末站剩余压头 60m，局部摩阻为沿程摩阻的 1.2%计，20相对密度0.867，50粘度 9.6mPa.s。粘温指数 0.038。进站温度控制在 39。土壤导热系数 1.2W/（m） ，埋地深度 1.6m。最高输送温度 70，最低输送温度 35。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页目录1 总论 .21.1 设计依据及原则 .21.1.1 设计依据 .21.1.2 设计原则 .21.2 总体技术水平 .22 输油工艺 .32.1 主要工艺参数 .32.1.1 设计输量 .32.1.2 其它有关基础数据 .32.2 主要工艺技术 .33 工程概况 .34 设计参数 .34.1 管道设计参数 .34.2 原油物性 .34.3 其它参数 .45 工艺计算 .45.1 输量换算 .45.2 管径规格选择 .55.2.1 选择管径 .55.2.2 选择管道壁厚 .55.3 热力计算 .65.3.1 计算 K 值 .65.3.2 计算站间距 .95.4 水力计算 .145.4.1 计算输油平均温度下的原油运动粘度 .145.4.2 判断流态 .155.4.3 计算摩阻 .166 设备选型 .176.1 设备选型计算 .176.1.1 泵的选型 .176.1.2 原动机的选型 .186.1.3 加热设备选型 .186.2 站场布置 .197 最小输量 .218 设计结果 .229 动态技术经济比较（净现值法） .24参考文献 .25西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页1 总 论1.1 设计依据及原则1.1.1 设计依据（1）国家的相关标准、行业的有关标准、规范；（2）相似管道的设计经验；（3）设计任务书。1.1.2 设计原则（1）严格执行现行国家、行业的有关标准、规范。（2） 采用先进、实用、可靠的新工艺、新技术、新设备、新材料，建立新的管理体制，保证工程项目的高水平、高效益，确保管道安全可靠，长期平稳运行。（3）节约用地，不占或少占良田，合理布站，站线结合。站场的布置要与油区内各区块发展紧密结合。（4） 在保证管线通信可靠的基础上，进一步优化通信网络结构，降低工程投资。提高自控水平，实现主要安全性保护设施远程操作。（5）以经济效益为中心，充分合理利用资金，减少风险投资，力争节约基建投资，提高经济效益。1.2 总体技术水平（1）采用高压长距离全密闭输送工艺。（2）采用原油变频调速工艺。 （3）输油管线采用先进的 SCADA 系统，使各站场主生产系统达到有人监护、自动控制的管理水平。既保证了正常工况时管道的平稳、高效运行，也保证了管道在异常工况时的超前保护，使故障损失降低到最小。（4）采用电路传输容量大的光纤通信。给全线实现 SCADA 数据传输带来可靠的传输通道，给以后实现视频传输、工业控制及多功能信息处理提供了可能。（5）在线路截断阀室设置电动紧急切断球阀，在 SCADA 中心控制室根据检漏分析的结果，确定管道泄漏位置，并可及时关闭相应泄漏段的电动紧急切断球阀。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页（6）站场配套自成系统。（7）采用固化时间短、防腐性能优异的环氧粉末作为管道外防腐层。2 输 油 工 艺2.1 主要工艺参数2.1.1 设计输量年输量为 3000 万吨2.1.2 其它有关基础数据（1) 保温层(泡沫塑料)40 mm；（2）管道埋地深 1.6m；（3）管道埋深处平均地温：=0T 9127810398765 C（4）原油含水 0.5%；（5）年输送天数：350 天。2.2 主要工艺技术输油干线拟采用密闭输油方式。输油管道首站设置出站超高压保护装置，中间站设变频器控制各进干线的压力，确保输油干线长期安全、平稳运行。3 工 程 概 况某油田计划铺设一条 180 公里、年输量为 300 万吨的热油管道，管线经过区域地势平坦。表 3-1 地温资料：月 份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12地温 C5 6 7 8 9 11 12 13 12 10 8 74 设 计 参 数4.1 管道设计参数最大运行压力 7.5MPa,末站剩余压头 60m，局部摩阻按 1.2%，进站温度控制在 39 ，最高输送温度 70 ，最低输送温度 35 。C C C西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页4.2 原油物性20 相对密度 0.867，50 粘度 9.6mPa.s，粘温指数 0.038。C C4.3 其它参数保温层采用黄夹克，厚度 40mm，土壤导热系数 1.2W/(m. )。 C5 工 艺 计 算5.1 输量换算管道周围的自然温度；= ；0T 9127810398765 C平均温度为：（5-1）ZRpjT3式中 平均温度，pjTC加热站的起点、终点温度， 。ZR, C由公式（5-1）得： )(7.46352701Tpj 温度系数为：（5-2）201.8.式中 温度系数， ；)/(3Cmkg温度为 20 时的油品密度， 。20 3/kg由公式（5-2）得： 685.0)10.867(135.82. 46.7 时原油的密度为：C（5-3）)2(207.46t式中 温度为 46.7 时的油品密度， ；7.46C 3/mkg温度系数， ；)/(3mkg温度为 20 时的油品密度， ；20 3/T油品温度， 。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页由公式（5-3）得：（ ）7.85)207.46(85.076.4 3/mkg体积流量为：（5-4）tGQ式中 体积流量， 或 ；Qsm/3h/3年输量， ；GkgT年输油时间，按 350 天算。由公式（5-4）得： )(376.41)(156.035247.81037 hmsQ5.2 管径规格选择5.2.1 选择管径取经济流速为 V=2.0m/s,则管径为：（5-5）vQD4式中 D管道直径，m；Q体积流量， ；s/3V经济流速， 。由公式（5-5）得： )(27)(14.0214.356mD5.2.2 选择管道壁厚查规范，选规格为 X60 的管材，其最小屈服强度为 415MPa,故其壁厚为：（5-6）sKP2式中 壁厚， ；mP设计压力（取工作压力的 1.15 倍）MPa;D管道外径， ； ；2dD许用压力，MPa； = ；SKK设计系数，取 0.72；西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页焊缝系数，取 1钢管的最低屈服强度，X60 钢取 413MPa。s由公式（5-6）得： m4)(78.34172.0)(58查规范，选 为方案一和 为方案二的标准管道。42735.3 热力计算5.3.1 计算 K 值方案一：的标准管道4273管道中的实际流速为：（5-smdQv /098.21654.3021 7）式中 d管道内径，m；Q体积流量， ；s/3实际流速， 。1v选取泡沫塑料作为保温材料，查规范可知，第一层钢管壁的导热系数为，第二层保温层的导热系数为 。查阅相关手册可知，)/(5.4CmW )/(04.CmW保温材料厚度为 40mm。而：（5-8）wiiL DddK21 1ln2（5-9）211 llln2Di式中 单位长度的总传热系数， ；LK)/(2CmW油流至管内壁的放热系数， ；1管最外层至周围介质的放热系数， ；2 )/(2第 i 层的厚度，m；i西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页第 i 层（结蜡层、钢管壁、防腐绝缘层等）导热系数，i )/(CmW管内径， ；dm第 i 层的外径，m；iD第 i 层的内径，m；i最外层的管外径，m；w管径，m；若 ， 取外径；若 ，D 取算数平均值；21D21若 ，D 取内径。21由公式（5-9）得： iidln 02.1735ln04.132657ln.4.3 管道最外层至周围介质的放热系数为：（5-10）1)(ln22 wttwtDh式中 土壤导热系数， ；t/CmW管中心埋深，m；th最外层的管外径，m。wD由公式（5-10）得： 15.2)35.0761(235.0)761(2ln35.0.22 在紊流情况下， 对总传热系数影响很小，可忽略不计。1由公式（5-8）得： )/(29.035.14.20.1CmwKL 管道总传热系数为：（5-11）DL式中 K管道总传热系数， ；)/(CmW单位长度的总传热系数， ；L /2管道内径，m。D西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页由公式（5-11）得： )/(24.065.14329.0CmWK方案二：的标准管道4325管道中的实际流速为： smdQv /46.103714.522式中 d管道内径，m；Q体积流量， ；s/3实际流速， 。2v选取泡沫塑料作为保温材料，查规范可知，第一层钢管壁的导热系数为，第二层保温层的导热系数为 。查阅相关手册可知，)/(5.4CmW )/(04.CmW保温材料厚度为 40mm。而：（5-8）wiiL DddK21 1ln2（5-9）211 llln2Di式中 单位长度的总传热系数， ；LK)/(2CmW油流至管内壁的放热系数， ；1管最外层至周围介质的放热系数， ；2 )/(2第 i 层的厚度，m；i第 i 层（结蜡层、钢管壁、防腐绝缘层等）导热系数，i )/(CmW管内径， ；d第 i 层的外径，m；iD第 i 层的内径，m；i最外层的管外径，m；w管径，m；若 ， 取外径；若 ，D 取算数平均值；21D21西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 10 页若 ，D 取内径。21由公式（5-9）得： iidln 876.03254ln.013275ln.4.3 管道最外层至周围介质的放热系数为：（5-10）1)(ln22 wttwtDh式中 土壤导热系数， ；t/CmW管中心埋深，m；th最外层的管外径，m。wD由公式（5-10）得： 79.1)405.761(2405.)761(