东明原油管道末站工艺设计毕业设计.doc

辽宁石油化工大学毕业设计（论文）用纸东明原油管道末站工艺设计毕业设计目 录前 言11 设计说明部分31.1 工程概况31.1.1 设计的主要依据和原则31.1.2 管线敷设61.2 设计方案的选择与比较81.3 主要工艺设备的选择121.4 末站概况121.4.1 流程说明121.4.2 生产组织121.4.3 管道采用的技术141.4.4 辅助系统151.5 目前我国输油管道存在的问题及改进意见182 工艺计算部分212.1 设计基础数据212.2 水力计算212.2.1 确定经济流速、选择管径212.2.2 泵站数的选择及调整262.2.3 主要工艺设备选择依据的计算282.2.4 泵站及管路工况校核302.2.5 强度计算342.3 工艺计算372.3.1 压力越站条件372.4 管道热应力补偿计算372.4.1 补偿器的计算372.4.2 固定墩的计算42结 论46参 考 文 献47谢 辞4810日照-东明原油管道末站工艺设计前 言作为油气储运专业的本科毕业生，我们进行了输油管道的初步设计，使我对以前所学专业知识进行了一次综合回顾及应用，尤其是对管输工艺的初步设计有了更深的了解和认识。在五大运输方式中，管道运输有着独特优势。在建设上，与铁路、公路、航空相比，投资要省得多。就石油的管道运输与铁路运输相比，它所产生的社会综合经济效益，仅降低运输成本、节省动力消耗、减少运输中的损耗3项，每年就可以节约资金数十亿元；而且对于具有易燃特性的石油运输来说，管道运输更有着安全、密闭等特点。其中埋地管道作为地表浅层土体常见的建筑工程，具有受地形地物限制因素少，安全密封，能长期稳定运行等优点，在输油管道工程中得到了广泛的应用。随着我国西气东输，中俄原油管道，中哈原油管道等重大工程的建设，埋地管道必将更大规模的设计施工并使用。在油气运输上，管道运输有其独特的优势，首先在于它的平稳、不间断输送，对于现代化大生产来说，油田不停地生产，管道可以做到不停地运输，炼油化工工业可以不停地生产成品，满足国民经济需要；二是实现了安全运输，对于油气来说，汽车、火车运输均有很大危险，国外称之为“活动炸弹”，而管道在地下密闭输送，具有极高安全性；三是保质，管道在密闭状态下运输，油品不挥发，质量不受影响；四是经济，管道运输损耗少、运费低、占地少、污染低。成品油作为易燃易爆的高危险性流体，最好运输方式应该是管道输送。与其他运输方式相比，管道运输成品油有运输量大、劳动生产率高、建设周期短、投资少、占地少、运输损耗少、无“三废”排放、有利于环境生态保护、可全天候连续运输、安全性高以及运输自动化、成本和能耗低等明显优势。本设计为日照-东明原油管道末站工艺设计。本设计通过经济计算和可行性分析确定最佳的设计方案。设计的主要目的是将我们大学四年来学习的理论知识和专业知识进行巩固，并同时将这些知识与实际相结合。这是对我们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,为以后的工作打下一定的基础。设计中我们加强了自己的动手动脑能力，查阅了解了日照-东明原油管道附近的地形概况，地质情况和自然条件等，查阅并采用了大量的国家新发布的标准。设计还要遵循国家统一的规定。如投资少，方便运输，便于施工，安全管理等技术要求。本次输油管道的前期施工设计包括三部分：第一部分为说明工程概况部分，其中包括：主要设备的选择，最佳方案的确定，生产组织和工艺流程的说明等；第二部分为主体计算部分，包括水力计算，工艺计算，和管道热应力补偿计算等。第三部分绘图部分，通过前面的计算部分绘制出了全线纵断面图，末站泵房安装图和末站工艺流程图，末站总平面布置图。采用了AutoCAD制图和手工绘图两种方法，多方面培养了绘图能力。通过此设计，我对管输设计有了更深刻的理解和掌握。但由于自己水平有限，经验不足，设计中存在的缺点和错误，希望各位老师批评、指正，帮我完善此次设计，提升自己的能力，为我以后的学习和工作积累宝贵经验。1 设计说明部分1.1工程概况 1.1.1 设计的主要依据和原则A设计的主要依据本设计是根据辽宁石油化工大学石油天然气工程学院油气储运教研室下达的设计任务书进行设计和编制的。遵循：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 中国石化出版社供配电系统设计规范 GB5005295原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范 穿越工程SY/T0015.1-98其它有关法规及技术文件。任务要求：日照-东明输油管道，干线长度为462公里，输量为2,000吨/ 年。B设计的原则 选择合理的线路要遵循的原则 线路选择应满足输油管道施工、安全、维护和管理的要求，进行多方案的调查，通过综合分析和技术经济比较，优选确定最佳线路的走向。 不占或少占耕地，不破坏或尽量少拆迁已有的建筑物和民房，并要有利于改土造田，发展农业。 线路尽可能选直、坡度小、施工条件好、长度一般以不超过航空直线的5%为宜。 通过山谷、公路、铁路、江河、湖泊、沼泽地、居民区的大型穿（跨）越工程尽可能少。如果一定需要，择选那些工程量小，技术上可行，而且安全施工方便的地点。 尽可能避开不良地质条件地段，避开强地震区和其它影响矿藏开采的地区。必须通过时要设法缩短通过距离并采取防护措施。 有利于安全，线路与铁路干线，城镇、工矿企业等建筑物应保持一定的距离。其安全间距应符合有关规范的规定。 线路不得通过军事军区、国家重点文物保护区、自然保护区、城市水源地及飞机场、火车站、海港码头等区域。若条件限制不能绕避时，必须经国家有关部门批准并采取保护措施。 便于施工，物资供应，动力供应和投产后的管道维修与巡线，管线应尽量靠近和利用现有公路和电网，以少建专用公路和电力线路。 综合考虑通过地区的开发，油气供应和对地方工农业的支援。 尽量不经过低洼易积水地带，盐碱地及其他易积水对管路腐蚀强的地区。并要注意生态平衡，三废治理和生态保护。 勘察程序和要求勘察工作包括地形测量和水文地质，工程地质勘察。输油管道的勘查工作，是根据设计要求选定线路走向与泵站站址，为各阶段设计工作提供必要的自然状况的，所以资料与数据，是设计工作的基础。 勘察一般按踏勘、初步设计勘察与施工图勘察三个阶段进行。勘察工作的主要内容有：了解线路地貌；线路工程地质调查和测绘；沿线一至三公里测土壤电导率一次；穿越枯水期水面宽度为50米的河流时，在线路中线处进行测量，测量出穿越处河深及河床纵断面图；线路穿越大冲沟时，凡确保架空穿越的，在线路上左右各50米内进行地形测量，测出穿越处线路纵断面图。 站址的选择输油站位置应在线路走向内，由水力计算，根据工艺要求来确定。在符合工艺要求的前提下，可以做适当的调整，以选择最合适的站址。选择站址的主要原则有： 应满足管道工程线路的走向和路由的需要，满足工艺设计的要求。 战场应选在交通、供电、供水、排水和职工生活的社会依托等均较方便的地方。 站场应选在地势较平坦、开阔的地方，应避开不良的水文、地质条件。避开可能受到洪水、泥石流、塌陷、潮水及涌浪等威胁的地带。 应符合国家现行的有关防火、环境保护、劳动卫生等法律、法规的要求。满足于居民点、工矿企业、铁路公路等的安全距离等相关规定。C技术要求 管线穿越铁路和公路的技术要求见油气集输储运设计手册之“管线的公路，铁路穿越设计”； 管线固定墩和管线组装焊接见有关技术规定； 管线尽量采用弹性敷设，弯曲半径大于400 D无法弹性敷设可采用斜口连接，每个斜口角度不得大于6度，大于6度可采用弯头连接，当弯头角度大于15度时，需在弯头两侧加固定墩；管沟截面形状可由各地土建性质的不同而不同，可分为直沟，梯形沟和混合沟三种断面形式，各种断面沟底宽度：管径加0.3 米； 由于管线采用沟埋式，管线下列沟底，回填沟顶应为3040 米的土堆； 管线试压：强度试验压力采用管道最大工作压力的12.5%，严密式试验压力采用最大工作压力；套管试压：按有关规定，程序进行。1.1.2 管线敷设A一般管线敷设以埋沟敷设为主，并采用沥青绝缘层和阴极保护相结合的防腐方法，管线用硬质聚氨酯泡沫塑料绝缘。B河流穿跨越一般中小型河流原则上随沿线走向确定穿越位置，并采用枯水期明沟开槽法，将管线埋于河床冲刷层以下（冲刷层一般在1-3米左右）。主河道内一般用铁丝稳定管线，穿越管段应尽可能靠管体自身弹性弯曲贴于河床底部，只有当岸边坡度大于5度时才采用切斜口或架弯头的连接方法穿越管段，一律采用12毫米厚的沥青防腐层。对于大型河流，采用河底穿越比较困难，可采用水石支架跨越。跨越管桥的露空段采用厚60毫米的沥青珍珠岩手制石块保温，外包铁皮刷漆，沿线管线有可通行的检修便道。跨越管桥两边设有河边阀室，阀室内有截断阀门，测压装置和吹扫口。C铁路、公路穿越 穿越铁路和公路有两种形式，即采用保护套管和不采用保护套管，对于铁路和14级公路以及国防公路应采用保护套管结构形式，对于一般公路，可以不用套管，套管一般内径要比穿越管线外径大200300 毫米，不小于100 毫米，为减少管线与套管间的摩擦，应在管线上设滑动或滚动支架。 保护套管的顶部距铁路基面或公路路面的距离不应小于1.0 米，为减少穿越长度，套管与铁路、公路中心交角最好是90度，不应小于60度，切套管比铁路、公路边，坡底长2 米以上。 不采用保护套管穿越公路时，管顶到路面距离不小于1.0 米。 穿越管线应采用特级加强防腐绝缘，且管线与套管间要做好防水。 套管一般是钢筋混凝土管或水下穿越。 在保证管道顺直的条件下穿越点，尽可能选择地下水位较低，线路走向基本同铁路公路直交的地方。 当输油管线穿越铁路或县级以上公路时，必须采用套保护。一般采用钢筋混凝土套管，套管顶距铁路轨底或公路面一般应小于1.5 米，穿越公路、铁路的管子采用厚度不大于8毫米的沥青绝缘层。D管线试压管道在沟上或沟下焊接组装后，进行试压，试压管段长度取1015公里，自然高度差不超过30 米的1.75倍的管道工作压力作为强度试压压力。1.2 设计方案的选择与比较输油管道工程的建设，首先要进行技术，经济可行性研究，对工程的各项技术要求，经济条件做出详细论证，当线路走向基本确定后，输油管道的经济行好坏主要取决于工艺方案的选择，首先通过工艺计算确定管道系统的一个总体方案及主要工艺参数，在由技术经济比较推荐，确定最佳设计方案。目前长距离输油管道的优化设计主要有线路选择及工艺方案优选两方面的工作。管道线路选择不但涉及到工程投资、施工难易和周期长短，还直接与运行后的输油能耗、日常管理与维修抢修是否方便等直接相关，是关系到管道工程安全和经济性的重要因素。通常的做法是初选几条线路走向方案，列出各自的管长、工程量、优缺点进行初选。在对重点做出更详细的比选，逐步筛选以找出最佳的线路方案。对于线路、输量、所输油品性质已经确定的一条管道，存在着投资效果最佳、输油成本最低的管径。工艺设计时，首先根据经济流速范围计算选择管径，在进行技术经济比较等，来得出最佳设计方案。在方案的概略计算中，常采用年当量费用作为衡量长输管道经济型的指标，在可行性研究报告中则根据动、静态返本期，投资收益率和资金利润率来衡量设计方案的经济利益。本设计以年当量费用做指标予以阐述。年当量费用S按下式计算： 万元年 （1-1） 输油管道设计与管理式中： J管道工程基本建设投资，万元年； T抵偿器，年； Y管道年经营费用，万元年。本设计T取16年，显然年当量费用最低的方案最经济，但并不一定最经济。还要考虑到管线的发展趋势，以及其他设备、材料等的供应情况以及其他条件综合评定一个方案。设计中主要考虑管材的投资费用、设备的费用、泵站的基建投资费用、电费、以及管道的年经营费用。A油品密度的计算本设计中采用的油品密度计算公式为： （1-2） 输油管道设计与管理式中： ，温度为t及20时的油品密度，kg/; =856.7 kg/; 温度系数，kg/()； =1.8250.001315=0.6984 kg/()B流量计算 （1-3）C经济管径的选取对于一定输量下的输油管道，随着管径增大，钢管及线路工程的投资增大，但泵站数、泵站总投资减少。而其他投资变化不大，故工程总投资在随管径变化的曲线上有极小点。经营费用中，随着管径增大，输油动力费用下降，而其他费用按一定比例计算，也存在极小值。综合投资与经营费用，一定输量必有一对应的经济性良好的管径。通过对输油管道设计方案的经济比较，可以找出该设计输量所对应的最佳管径。在我国，对于长输管道，取经济流速V=1.02.0 m/s。 经济管径计算公式： （1-4）D粘度的计算由公式： （1-5） 输油管道设计与管理E流态计算 （1-6）其中，长输管道设计中一般取e=0.02mm。F工艺设计本设计的输油工艺全线采用从“泵到泵”的密闭输送。末站工艺流程：输油流程：（）倒罐或站内循环；（）接受中间站来油并计量输往炼厂；（）向来油管线反输并计量。安全保护与投产试运流程：（）倒罐或站内循环；（）进、出口高低压保护。G经济比较本设计的成本估算按（1-1）进行，由于设计资料有限，管道工程基本建设投资J仅包括管线成本费用，泵机组投资费用以及泵站中配套设备购置费用。年经营费用Y为动力费用。全线钢管费用用表示，泵机组投资费用用表示，泵站总投资用表示，电费用K表示。这样，管道工程基本建设投资=+,年经营费用为。1.3 主要工艺设备的选择根据第二章的计算部分，各泵站均选型号为KSY2850-210的三台泵串联使用，再设一台同型号的备用泵。罐区选用3个100000立方米的浮顶罐。1.4 末站概况 1.4.1 流程说明末站流程在前面已经讲过，这里所要解释的是，由于末站一般不需要向下站输油，只需要将上站来油进罐或者输送到炼厂，所以末站所选泵的性能、特点与前面各站大不相同，它所选的输油泵的扬程都很低，只用于克服站内损失以及与炼厂之间的摩阻损失且泵的连接方式为并联，选用三台泵其中一台为备用泵和一台污油泵。1.4.2 生产组织末站人员分配情况按工作人员正常班，后勤正常班，其余均属三班制。末站职员表见表1.1。331页 罐容确定！表1.1 末站职员表职务定员职务定员站长2锅炉工4书记1设备维修8政保1电焊工2技术员3气焊工2办事员1电工2计划统计1仪表工2材料员1巡线工2会计员1通讯10出纳1机务员5医生2线务员3工人50话务员3生产运行20其他15班长4汽车司机4泵工4材料工2集油计量4炊事员2水处理工4食管员2污水提升2消防警卫2化验员4合计661.4.3 管道采用的技术 站内管道敷设原则站内管线均采用管沟敷设，各单位的进出口均设固定支墩，穿越站内公路一般采用钢筋混凝土套路。 站内自动化本工程自动化系统拟采用以计算机控制为核心的数据采集与监控系统（SCADA系统），输油管线将由SCADA系统实现输油生产的集中监控、控制和管理，该系统由一个控制中心和两个站控端组成。全线分为三级控制方式，即控制中心控制，输油站控制和设备就地控制。控制中心负责完成全线的数据采集，主要工艺设备及生产运行参数的控制、保护、管理等任务。控制中心将各站控系统传送来的数据进行处理、分析、存贮，可以根据输油工艺的要求完成主要设备的控制和调节。站控系统由过程控制单元和操作员工作站组成。过程控制单元采用可靠性高的可编程序逻辑控制器（PLC），它将完成本站工艺过程的数据采集及数据处理，监控生产运行参数、主要设备状态及保护，控制输油泵机组的启、停和阀门的开、关，主要参数的调节及安全连锁保护等功能。站控系统除具备自动控制功能外，还应将有关信息与控制中心系统进行数据交换，以实现遥测、遥控功能。操作员工作站选用PC机，负责数据处理、报表打印、报警、流程画面显示，通过监视本站的运行状态，下达操作控制命令，完成监控与管理工作。为提高系统的可靠性、稳定性、安全性，设计上采用先进设备，SCADA系统的主机为冗余配置，互为备用。控制中心与站控系统的通信信道采用冗余主从备用信道。系统所采用的硬件、软件和网络产品应符合国家标准，具有当今国内先进水平。投产后的输油管线应达到高效、低耗、安全、平稳输油的目的。 末站总图末站建筑物较多，考虑在满足防火规范和生产要求的前提下，使建筑物力求紧凑，节约占地，以利于维修保护和管理。油罐在全站的最高处，以利用高程差满足吸入高度，罐周围设防火堤的容积满足大于罐组最大罐容积的一半，且每个罐区总罐容不大于1万立方米。道路：主要道路的基宽8 米，拐角半径为14 米。末站总占地面积3800 平方米。土建：（）生产建筑：尽量采用联合建筑，除因工程地伏条件需要特殊处理的建筑外，尽可能采用同一结构形式，减少型号，以提高模版周转率，节约材料，尽量采用预制及装配构件，加快工程建筑速度，保证质量。（）生活建筑：建筑地点的选择应合理，尽量靠近生活区，以使工人上下班方便，又要注意防火间距，减少生产噪音、污水、烟雾等给生活上带来的危害，要方便职工的文化生活。1.4.4 辅助系统通风：接触油气的建筑物，考虑防爆排毒通风，输油泵房、电讯和机务站，蓄电池室均设防爆轴流风机，采用机械排风，其余各生产建筑物均考虑自然通风，大型电机采用自力通风形式。电气：根据全站负荷及当地的电源情况，采用双回路直配供电，其中一路为主要电源，另一路为配用电源，供电电压为66千伏，在泵房外设低压变电所，装一台400 千伏的变压器，供全部低压供电。通讯：各站均建有微波通信塔，沿线实现微波通信。各泵站与当地市、县电讯局或消防单位的通讯线路分干线、电调线和支线。采暖：站内及辅助生产区一律采用锅炉房提供的蒸汽采暖。给、排水：采用生产、消防、生活合并制深水泵，抽水至水塔，再由分支管网分配给用户。消防：末站采用半固定式空气泡沫灭火系统，干线Dg400，支线Dg200。末站建筑物一览表见表1.2。表1.2 末站建筑物一览表序号建筑物名称单位面积（m2）（）备注1100000m3浮顶罐座3座2消防水池座3002座3变电所座1504户外开关厂处5总阀室栋6486油品计量标定间栋5247联合泵房栋1808水塔个1个9厕所个2个续表1.2序号建筑物名称单位面积（m2）备注10罐区阀室栋15011污油处理池个8012污水处理池个15013泡沫仓库栋20014消防车库栋45015办公楼栋5403层16职工食堂栋48017汽车库栋30018修理间栋32019仓库栋32020门卫栋253处21收发室栋4522住宅栋5763层2栋23浴池栋30024宿舍和招待所栋5403层25商店栋10526微波发射塔座1座1.5 目前我国输油管道存在的问题及改进意见管道运输是原油或成品油最主要的运输方式之一。现代管道运输始于十九世纪中叶，而我国，直到1956年才建成第一条克拉玛依独山子的长距离原油管道，六十年代后，随着大庆、胜利、华北、中原等油田的开发，兴起了贯穿东北、华北和华东的原油管道网，总长约5000公里。目前，据不完全统计，我国已有油气管道300多条。各种管道还在继续建设中这些管道的建成对缓和一些地区铁路运输状态、对发展促进国民经济的发展起了重要作用。在输油工艺方面，目前基本上采用密闭输送，在此基础上，再根据不同原油的化学性质和所处环境的不同，采用不同的输油方式，如加热，热处理降凝，加轻油稀释，加水，添加化学剂，振动筛处理，磁化处理和顺序输送等。尤其是成品油输送工艺国外已经很成熟，在同一条管线输送上百种油品，成批量输送。但我国目前长输管道的技术水平还比较落后，其表现在： 输送工艺方面我国的原油大都是高凝点、高含蜡、高粘度的“三高”原油，目前主要采用加热炉直接加热，随着石油工艺的发展，旁接油罐的输油工艺已逐渐改为从泵到泵的密闭输送，目前我国输油管线最先进的是采用了间接加热以及从泵到泵的密闭输油。直接加热，甚至是在原油高压进炉情况下直接加热在很多地方仍在应用，其存在的问题是：首先原油易燃、易蒸发、易结焦。炉管在高温下向原油加热，如果原油结焦或发生气阻断流就会使炉管产生局部过热甚至烧穿炉管，发生加热炉爆炸事故。其次是原油在加热炉内摩阻大，热效率低，耗电力大，浪费热能多。再有直接加热适合输量和热负荷变化的能力较差，原油进炉量不能太小，对原油加热温度的调节不够灵敏。 抗腐蚀方面吸水率高达20%，埋地后电绝缘性能下降，阴极保护电流增大；易被土壤中某些微生物侵蚀，吃掉它的某些成分，严重时甚至变成海绵状物；耐温度变化性能差，进年来开始大量采用现场机械化包扎的聚乙烯胶粘带和工厂预制的高密度聚乙烯涂层。 管道选材方面国外多采用可焊性好的低合金强度钢材，如美国阿拉斯加管线，直径1220 毫米，钢号为APIX60，X65和X70，输送压力达845千克每平方厘米，壁厚11-14 毫米，而我国目前使用的16Mn钢，约相当于APIX52号钢。在制管方面，我国以螺纹焊接为主，由于制管工艺不够完善，管子承压较低，因而泵站间距较短，耗钢量也较多。提高我国钢管的质量，充分发挥管道的承压能力是提高管子的焊缝质量的前提。 机泵和阀门方面国外的大型输油泵都是离心泵，相互串联工作，效率在80%以上，其发展方向为中扬程，单级，大排量和高效率。而在我国，长输管线泵种类少，各泵站用泵不能很好的匹配，流量调解不灵活，尤其是串联用单级大排量离心泵，泵站对流量的调节采用节流方法，能量损失大。目前，像铁-大线使用的宾汉姆泵是比较先进的，但对于推广而言，由于进口泵价格很昂贵，所以建议使用仿宾汉姆泵，但其性能不如宾汉姆。国外长输管道上的截断阀普遍采用球阀或平行滑板闸阀，其执行机构大部分的为电动或电气联动。压力调节阀大多采用球形阀，全关时不泄露，全开时压力小，调节性能好。安全泄压阀多采用橡胶挠性管式结构，反应迅速。我国目前使用的截断阀仍以楔式闸板阀为主，球形截断阀的密封装置有待改进。 自动化方面国外新建的输油管道均按全线集中控制设计，集中控制泵站上大都设有微机处理机或小型电子计算机，即可独立处理本站操作，也可根据中央控制室的指令去操作。中央控制室一般设有两台较大型计算机，一台用于主要的各泵站参数收集，并进行检查运算，发生“操作”指令。另一台“离线”计算机则负责制订输油计划，统计各站消耗指标，编制输油成本和各项报表。我国目前已有分泵站上运行自动控制程序，并采用微波通讯。但远距离以计算机为中心的全线自动化，尚有较大差距。 施工要求我国在机械化程度和焊接、绝缘的质量检测等方面与国外先进技术相比还都有很大差距。长输管道在我国是一门新型工业，还有很多先进性的技术、设备和管理方法等有待我们去学习和改进。目前，我国新建的管道工程都已开始采用了先进的工艺流程和设备，但我们还有很多差距，我们仍需努力。2 工艺计算部分工艺计算包括工艺计算及技术经济比较两部分。管道工艺计算的主要内容有：求解管路压能的水力计算，确定管道泵站适用的泵机组特性、所需泵站数，布置泵站并校核各站进、出站压力和沿线的压力分布是否满足要求，并为管道采用的控制和保护措施提供设计参数。提出调整、控制运行参数的措施。技术经济比较是对各个方案的总投资和输油成本进行估算，这要利用各种费用的综合指标。2.1 设计基础数据设计任务书给出的基本数据： 设计输油能力：2,000万吨/年 设计压力：8.0MPa 年操作天数：350 天 日照东明输油管道干线长度为462公里 输送介质：进口中东原油，原油物理性质见表2.1。表2.1 原油物理性质表凝 点密 度 (20)0粘度20粘度-25 856.7 kg/m325.8 mPa.s13.9mPa.s2.2 水力计算2.2.1 确定经济流速、选择管径日照东明输油管道的计算温度，取管道埋深处全年平均地温T=15； 油品在输油温度15下的密度 （2-1） 输油管道设计与管理式中： 、 温度为及时的油品密度,kg/m；原油在20时的密度20=856.7 /m3。 温度纠正系数,kg/( m3 )；=0.6984 kg/(m3 )代入数据得：= 856.7-0.6984（15-20）=860.2kg/m 油品在15时的粘度 （2-2）输油管道设计与管理取温度为0和20时两组数据,代入上式,得: u=0.031所以式（2-2）可以变为：=16.2mPas=18.8x=18.8c 确定管线的工作量工艺计算中需用体积流量，故应按计算温度下油品的密度及年输油时间进行换算。考虑到输油管维修和事故等原因，故规定年操作天数：T=350 天，则工作量为： （2-3）= =0.77 m3/s 确定管径在某一输量下，采用较大的管径，可以降低输油的摩阻损失，减少动力费用和拟建泵站数，但基本建设投资中钢管及管线工程投资增大；采用较小的管径，则反之。所以，对于某一输量而言，经济管径要由经济流速而定，在我国，对于长输管道，取经济流速V=1.02.0 m/s。所以 根据粘度，初选经济流速为v= 1.9 m/s。由公式 （2-4） 经过计算，查API标准钢管规格确定标准管径及壁厚，选定为外管径762.06.4 mm，711.06.4 mm两种管径。反算经济流速：下面就把各方案的结果以表格的形式表示出来：A 对于762.06.4mm和711.06.4 mm反算流速 与所确定的经济流速相当=2.0 m 与假设基本相当 流态计算 （2-5）式中：，长输管道设计中一般取绝对粗糙度e=0.02mm，所以，对于762.06.4mm =； 对于711.06.4 mm =两种管径的管子所处的流态见表2.2。表 2.2 流态管 径Re流 态762.06.46.974.59紊流水力光滑区711.06.47.434.22紊流水力光滑区综上，油品在以上两种管中所处的流态为均为水力光滑区。管径全线的总沿程摩阻如下：（m=0.25，=0.0246） （2-6） 输油管道设计与管理式中： Q流量，/s；运动粘度，m2/s；d管子内径，mm；L全线总长，m；i水力坡降。全线的压头损失可表示为： H=iL+Z （2-7）输油管道设计与管理式中： Z起点终点之间的高差。高差为20，所以管线的总损失见表2.3。表2.3全线压降管经（mm）高程差(m)总摩阻损失(m)762.06.4201906 711.06.4202657 2.2.2 泵站数的选择及调整 选泵流量 Q=0.77 m3/s=2772 m3/s.由石化装置用泵选用手册选泵，泵的性能参数见表2.4。表2.4泵的性能参数表 型号Q（m/h）H(m)效率(%) KSY2850-2102500=0.69(m3/s)246903000=0.83(m3/s)224883300=0.92(m3/s)21086用最小二乘法回归泵的特性曲线方程：设泵的特性曲线方程为：设= ，= ； 根据后面的计算：a=354.015; b=156.576=354.015156.576=254.9m泵站的方程为=1062.045-469.728=764.7m 泵站数的计算为了将规定输量的油品从起点输送到终点，长距离输油管道消耗的压力长达几十兆帕。为了经济、安全的完成输送任务，需要在沿线设置若干个泵站来提供压力能。各站进站压力=3080 m之间，取=50 m，站内摩阻=15 m，则泵站数为： （2-8）输油管道设计与管理式中：H任务输量下管道所需的总压头，m液柱；任务输量下泵站的扬程，m液柱；泵站站内损失，m液柱。762.06.4的管径 =2.63711.06.4的管径 =3.642.2.3 主要工艺设备选择依据的计算管道的线路基本确定后，输油管道方案的优劣主要取决于工艺设计方案的选择。工艺方案的技术经济比较有两方面内容：一是要对所选设备、工艺方案的安全性、可靠性和先进性进行技术评价；二是应用工程经济学的方法，对各种方案进行经济分析比较，评价工程投资的经济可行性，并预测投资的经济效益，最终选择方案。本设计出选两个方案进行比较和 的管线，从以上计算可得出的管线总损失相对较小，进而我们再采用年当量费用来衡量其经济性能. （2-9）式中：年当量费用 J管道工程基本建设投资 T抵偿期管线建成投产后分期收回全部投资16年限Y管道年经营费用 管线总投资762.06.4 J1=119.25462004560=251.2 万元711.06.4 J1=111.20462004560=234.3 万元 泵机组投资 J2=万元/台台/站站762.06.4 J2=143=12 万元711.06.4 J2=144=16 万元 泵站投资 J3=（万元/中间站站数）+首站投资+末站投资762.06.4 J3=1503+380+440=970 万元711.06.4 J3=1503+380+440=970 万元运行费用 K=电价格单泵功率运行时间运行泵数762.06.4 K=0.458084003=58.5 万元711.06.4 K=0.458084003=58.4 万元年当量费用 J=J1+J1+J3762.06.4 J=251.2+12+970=1233.2 万元 万元711.06.4 J=234.3+16+970=1220.3 万元 万元根据计算管线总投资，泵机组投资，泵站投资，运行费用，年当量费用，可比较出的管线经济性能良好。故应该采用此管道来设计。2.2.4泵站及管路工况校核 系统工作点的确定泵站-管道工作点是指在压力供需平衡的情况下，管道流量与泵站进、出站压力等参数之间的关系。实际工作量： 9.01410-3A = 3a=1062.045 B = 3b = 469.728 （2-10） 输油管道设计与管理式中：Q全线工作流量，；n全线泵站数；首站进站压头，取=50m；L全线管路总长，m；起终点高程差，取=20m；每个热泵站能量损失，取=15 m；单位流量的水力坡降。 代入已知数据，可得：Q =0.78m3/s0.77 m3/s 则满足任务输量。因为 泵站采取三泵串联所以 泵站提供的扬程：沿程总的水力坡降： =1.010.0246=0.0047沿程总损失： 全线提供的总扬程： 以上结果可以看出，系统工作点基本接近任务输量。同时全线总能量消耗为： 所选泵满足设计要求。在规定的输量下，液流不仅可以从高峰自流到终点，而且还有剩余能量。如不采取其他措施加以利用或消耗这部分剩余能量，则在高峰以后的管段内将发生不满流，即通过局部流速变大来消耗剩余的能量。不满流管段的压力为输送温度下油品的蒸汽压。线路上的这种高峰就称为翻越点。见日照-东明的纵断面图和水力坡降图可知不存在翻越点。 泵站站址的选择与计算确定泵站数后，就要选择泵站站址。站址的确定一方面要满足水力条件的要求，即在规定流量下泵站所提供的能量要与站间管路所消耗的能量相适应。另一方面又必须考虑工程实践上的许多要求，诸如工程地质条件是否适于建站、交通、供水、通讯、排污等方面。站址的选择必须贯彻党的一系列方针政策，如少占耕地，化废为利等。泵站布置见表2.5。表2.5泵站布置表泵站距离(km)高程(m)1020215230315640末站15460 进出站压力校核：系统工作点：Q=0.78 m3/s任务输量下泵站提供的扬程：工况水力坡降： i=0.0047由于=50m 泵站摩阻=15m所以：首站： m式中： 首站出口压力 泵站扬程 站内摩阻通过单位换算可得： 二站： m式中：第二站进站压力 第一条管道长度 第一条管道高差三站： m m 末站:： m由计算结果可知，前面各站的进站、出站压力均满足设计要求。 末站油罐容量的确定计算油罐容量： （2-11）油库设计与管理 式中： 油品的设计容量，； 油品密度，； G 油品的年周转额，t; 油罐利用系数，取=0.9； K油品的周转系数,取K=10。 取七个容积1000m3的油罐。2.2.5 强度计算 管道强度校核泵的出口最大压力为：设计压力8.0MPa地下管道是根据环向应力来决定管道厚度，再用轴向应力来校核，根据地下管道所受轴向力，应分不同情况计算决定。A.埋地管道直管段，在进入土壤一定距离后就因土壤摩擦力的积聚而不能产生轴向位移，可视为完全被嵌固，在内压作用下轴向因不能自由收缩而产生波桑应力，当温度变化时，由于管道不能伸缩还将产生温度应力。管道总的轴向应力为： （2-12） 管道及储罐强度设计 式中:：P管道内的流体压力，取所有压力的最大值，8.0Mpa； D管道直径，711mm； 管道壁厚，6.4mm； 泊松系数，对于钢材=0.3； 管道操作温度与安装温度之差； E弹性模量，可取2.05105Mpa； 管道的线性膨胀系数，可取1.2；取管道操作温度=15, 安装温度=0因为=150，所以温度应力为压变应力，取“”号，即管道许用应力的计算： （2-13）管道及储罐强度设计式中:强度设计系数，取0.72； 焊缝系数，取1.0； 钢管的最低屈服强度，取450MPa。代入数据，得： = 0.721.0450 = 324MPa 由于，=96.42MPa，满足强度设计要求。B.半无限长管道如果土段管道的一端，在内压作用和温度变化下可产生轴向位移，在靠近出土处的截面上，管道中由内压引起的轴向应力为： （2-14）管道及储罐强度设计则 所以满足强度要求。C.埋地管道，当管道壁厚与外径之比大于时，它具有足够的径向稳定性，本设计中t=6.4mm,D=711mm,则；管道有足够的径向稳定性。 环向应力 常用管线壁厚计算考虑了管路内压下的环向应力，而大口径管路还需要校核轴向应力 （2-15）管道及储罐强度设计代入数据得：管线壁厚校核 （2-16） 管道及储罐强度设计式中：C考虑油