CNG加气站设备、管径及壁厚计算计算书.doc

计 算 书项 目 名 称：cng加气站施工图 工 号/分 号： 计算书名称： 设备、管径及壁厚计算软件名称、版本： 编 制： 年 月 日校 核： 年 月 日审 核： 年 月 日续页第1页 共8页1、设备选型1)压缩机：按照在进口压力为0.150.3mpa时，日加气量为2万nm3，一天工作时间为14小时计算。设计选用单台公称排量为3.6 m3/min的压缩机，在压缩机的进口压力为0.15 mpa时的排气量为2.5603.6=540 nm3/h，在压缩机的进口压力为0.3 mpa时的排气量为4603.6=864 nm3/h。进气压力mpa出口压力mpa单台公称流量nm3/min单台小时排气量（nm3/h）台数总排气量（nm3/h）每天加气时间日加气量（nm3/d）0.150.3253.6540-8642 91814691412852-20566注：总排气量=小时排气量压缩机数量0.85日加气量=总排气量14小时2)干燥器：小时总排气量为1469nm3/h，选用一台处理量为2000nm3/h的干燥器。3)缓冲罐：按照天然气在罐中停留10秒计算如下：146910436001.02m3。设计选用2m3的缓冲罐一台。4）废气回收系统工作压力不高于4.0mpa，回收罐设计压力为4.5mpa，几何容积为0.8立方米。5）储气瓶组为了满足cng燃料汽车加气的需要，需要设置cng储气瓶组，公称工作压力为25mpa，最高工作压力为25mpa，选用8个0.92立方米储气瓶，总水容积7.36立方米，其中高压储气瓶数量为2个，中压储气瓶2个，低压储气瓶为4个，各组储气瓶进口连接成汇管，而且所有储气瓶的安全放散连接成汇管。6）充气顺序控制盘采用机械式充气顺序控制盘，设计压力为27.5mpa，工作压力为25mpa。一路进口，四路出口，其中一路给加气机直充，三路连接储气瓶组，通过能力为2000立方米/小时。7）双枪加气机设计压力27.5mpa,工作压力为20mpa，最大工作压力为25.0mpa，要求加气机高、中、低管三管进气。8）调压器设计为以路，最大通过流量为1728nm3/h” 根据调压器（上海飞奥）选型公式：2（p2+pb）=2（0.27+0.1）=0.74； p1+pb=0.31+0.1=0.41 2（p2+pb）p1+pb则阀系数cg:=2054选择飞奥 reval 182 dn50（2）调压器验证流速:2、管径计算根据规范及经济流速的比较，压缩机前管道的气体流速小于或等于20m/s，压缩机后管道的气体流速小于或等于5 m/s。管径采用公式： d计算管道内径（mm） q管道标况流量（nm3/h）p0标况压力（0.1mpa） p1工况压力（绝压：mpa）气体流速（m/s） z压缩因子（压力小于1.2 mpa时，z取1）1)进压缩机总管管径：p1=0.3 mpa，流量为1469nm3/h： 80.6mm设计选用d108的管道。2)进压缩机支管管径：p1=0.3 mpa，流量为540nm3/h：48.9mm设计选用d89的管道。3)出压缩机支管管径：p1=20 mpa，流量为540nm3/h：根据天然气的成分计算出天然气的临界压力为pc=4.584mpa，临界温度tc=193.25k。在压力为20mpa,温度为20时：pr=p/pc=(20+0.1013)/4.584=4.39，tr=t/tc=(273.15+20)/193.25=1.52查得压缩系数为：z=0.8512.7mm设计选用d38的管道。4)出压缩机总管管径（压缩机充气顺序控制盘）：p1=20 mpa，流量为1469nm3/h：20.9mm设计选用d38的管道。5) 充气顺序控制盘加气机管管径：p1=20 mpa，流量为1469nm3/h：20.9mm设计选用3根d25.4的管道。6) 压缩机收集罐管管径：p1=4.0 mpa，流量为500nm3/h：根据天然气的成分计算出天然气的临界压力为pc=4.584mpa，临界温度tc=193.25k。在压力为20mpa,温度为20时：pr=p/pc=(4+0.1013)/4.584=0.89，tr=t/tc=(273.15+20)/193.25=1.52查得压缩系数为：z=0.9428.5mm设计选用d45的管道。3、管道壁厚计算：压缩机前管道的工作压力为0.150.3mpa，管道的壁厚按照常规选择合适的壁厚，设计主要计算压缩机后的工艺管道。站内压缩机后设计压力为27.5mpa和4.0mpa，各路管道材质均为不锈钢，下面分别按照钢制压力容器（gb150）及工业金属管道设计规范（gb50316）进行计算。方法一：计算公式为工业金属管道设计规范（gb50316）第6.2.1条规定：当tsd0/6时， 管道的设计厚度（2）=计算厚度（或ts）+腐蚀裕量（不锈钢：0）管道的名义厚度（3）=设计厚度（2）/（1-壁厚负偏差12.5）ts直管计算厚度（mm） ej焊接接头系数p设计压力（mpa） t在设计温度下材料的许用应力（mpa，不锈钢为137 mpa） d0管道外径（mm） y系数（不锈钢：0.4）方法二：计算公式为钢制压力容器（gb150）第5.2条规定：当p0.4t时：管道的设计厚度（2）=计算厚度（或ts）+腐蚀裕量（不锈钢：0）管道的名义厚度（3）=设计厚度（2）/（1-壁厚负偏差12.5）-腐蚀裕量（不锈钢：0）管道的有效厚度（4）管道应力计算：1t强度试验校核：20.9sp设计压力（mpa） t在设计温度下材料的许用应力（mpa，不锈钢为137 mpa）di管道内径（mm） 焊接接头系数（管道为1）pc应力试验压力（1.0p：mpa） pt强度试验压力（1.5pc：mpa）s材料在试验温度下的屈服点（mpa，不锈钢为205mpa）a、d38的不锈钢管道(ocr18ni9)，设计压力为27.5 mpa，设计选取壁厚为6mm，下面进行校核计算：方法1：计算壁厚：d/6=38/6=6.3ts=3.54 mm设计厚度（腐蚀裕量取0mm）：23.5403.54 mm名义厚度（壁厚负偏差为12.5%）：33.54 /（1-0.125）4.05 mm。方法2：t137 mpapc0.4t计算压力pc27.5 mpa0.4t0.4137154.8 mpa计算厚度：=2.91 mm设计厚度（腐蚀裕量取0mm）：22.9102.91 mm名义厚度（壁厚负偏差为12.5%）：32.91/（1-0.125）3.33 mm。设计最终选取d38管道的壁厚为6mm，有效厚度为:46（1-0.125）-05.25mm管道应力计算：1=82.16 mpa137 mpa强度试验校核：2123.2 mpa0.9s0.9205=184.5mp经过管道应力计算和强度试验校校核，d38选取6mm的壁厚满足设计要求。b、d45的不锈钢管道(ocr18ni9)，设计压力为4.5 mpa，设计选取壁厚为3.5mm，下面进行校核计算：方法1：计算壁厚：d/6=45/6=7.5ts=0.73 mm设计厚度（腐蚀裕量取0mm）：20.7300.73 mm名义厚度（壁厚负偏差为12.5%）：30.73 /（1-0.125）0.83 mm。方法2：t137 mpapc0.4t计算压力pc4.5 mpa0.4t0.4137154.8 mpa计算厚度：=0.63 mm设计厚度（腐蚀裕量取0mm）：20.6300.63mm名义厚度（壁厚负偏差为12.5%）：30.63/（1-0.125）0.72mm。设计最终选取d45管道的壁厚为3.5mm，有效厚度为:43.5（1-0.125）-03.06mm管道应力计算：1=30.16 mpa137 mpa强度试验校核：245.2 mpa0.9s0.9205=184.5mp 经过管道应力计算和强度试验校校核，d45选取3.5mm的壁厚满足设计要求。c、d25.4的不锈钢管道(0cr17ni12mo2,牌号316)，设计压力为27.5mpa，设计选取壁厚为3.05mm，下面进行校核计算：方法1：计算壁厚：d/6=25.4/6=4.2ts=2.37 mm设计厚度（腐蚀裕量取0mm）：22.3702.37 mm名义厚度（壁厚负偏差为12.5%）：32.37 /（1-0.125）2.71 mm。方法2：t137 mpapc0.4t计算压力pc27.5 mpa0.4t0.4137154.8 mpa计算厚度：=2.16 mm设计厚度（腐蚀裕量取0mm）：22.1602.16 mm名义厚度（壁厚负偏差为12.5%）：32.16/（1-0.125）2.47 mm。设计最终选取d25.4管道的壁厚为3.05mm，有效厚度为:43.05（1-0.125）-02.67mm管道应力计算：1=113.6 mpa137 mpa强度试验校核：2170.4 mpa0.9s0.9205=184.5mp经过管道应力计算和强度试验校校核，d25.4选取3.05mm的壁厚满足设计要求。d、d12.7的不锈钢管道(0cr17ni12mo2,牌号316)，设计压力为27.5mpa，设计选取壁厚为2.1mm，下面进行校核计算：方法1：计算壁厚：d/6=12.7/6=2.11ts=1.18 mm设计厚度（腐蚀裕量取0mm）：21.1801.18 mm名义厚度（壁厚负偏差为12.5%）：31.18 /（1-0.125）1.35 mm。方法2：t137 mpapc0.4t计算压力pc27.5 mpa0.4t0.4137154.8 mpa计算厚度：=0.95 mm设计厚度（腐蚀裕量取0