沙湾配气站工艺毕业设计.doc

常州大学本科生毕业设计（论文）沙湾配气站工艺毕业设计目 录目 录III1 绪论11.1 课题研究的意义11.2 国内外研究现状及发展趋势11.2.1现状：11.2.2发展趋势22 工程说明32.1 工程任务32.1.1 课题的研究目的32.1.2 课题内容32.1.3 方案的原理、特点与选择依据42.2 配气站场设计52.2.1工艺流程的确定52.2.2 配气站址的选择52.2.3 调压站安全说明62.2.4 调压站的组成及要求73工艺计算书11 3.1相关参数计算113.1.1天然气相对密度的计算113.1.2流量计算133.2管线计算143.2.1站内管线的计算143.2.2 越站管道的计算163.3 汇管的计算183.4角式节流阀的计算20 3.5 调压器的计算.21 3.6 卧式分离器的计算.233.7 安全阀的计算263.8 孔板流量计的计算304结论36参 考 文 献37致 谢381 绪论1.1 课题研究的意义改革开放以来，中国国历经80年代初期解决一次能源短缺问题的以及80年代后期解决以电力短缺为主的阶段，而在本世纪，天然气在能源结构中的地位得到快速的提升，成为了天然气的世纪。天然气作为一种优质能源，在全球范围内得到普遍的发展它清洁方便，经济，用途广泛。近年来，随着我国城市化的加剧、人民生活水平的迅速提高，对优质一次性能源的需求增大，管输天然气在很多城市已经取代罐装液化气作为城市燃气，成为城市人民生活和工业生产的一种主要能源。天然气长输管线，城市配气系统应运而生。而城市配气系统又从配气站开始，天然气在配气站内经过除尘、调压计量、添味后，然后通过各级配气管网额气体调压装置保质保量的根据用户要求直接向用户供气。配气站是必要的也是必须的。因为从输气干线末端来的气的压力是高压。如果仅仅依靠调压箱之类单独的，小型的调压装置，并不足以降压到用户使用的标准。如果没有经过配气站的调压，不仅要因此增加管道的壁厚造成不必要的经济损失，还会提高沿线附近居民，建筑物的安全的潜在威胁。况且在进入城市配气管网和长输干线一般属于两个单位，所以在配气站进行计量也是必须的 。以天然气为城市燃气不仅可以节约能源，还可以减轻城市污染，提高人民生活质量，促进工业的发展，提高产品质量和社会综合经济效益显著提高。发展城市配气，是建设现代化城市不可抵挡的趋势，对加速实现物质文明和精神文明的现代化城市具有重要意义。配气站是城市配气管网的重要一环。1.2 国内外研究现状及发展趋势1.2.1现状：当下天然气配气站噪声问题仍是一个难题随着天然气需求量的扩大，此问题也日益凸显亟待解决。配气站噪声产生原因分析：噪声按其产生的机理可分为三种:气体动力噪声；机械噪声；电磁性噪声。配气站噪声主要是天然气在工艺设备中流动产生的气体动力噪声。天然气流动产生噪声：天然气在调压、计量、分配等环节中，因节流降压或改变天然气流动形态，造成天然气在处理设备中形成涡流、搅动、与钢质管壁摩擦等，进而产生气流动力噪声。配气站的噪声主来源于汇管、调压、过滤分离等区域以及钢制弯管部位等，尤其节流降压的调压设备中尤为明显。由于配气站噪声主要是在工艺管道和设备构成的刚性封闭管道空间内产生，所以噪声主要沿管壁传播，通过空气向四周传播，噪声随距离的增加、介质的吸收、障碍物的阻挡屏蔽等。调压器噪声：调压器是配气站主要噪声源。天然气通过调节阀和调压器，相当于通过可变孔径的节流孔，因此天然气压力下降，在孔口处气流速度急剧增大。调节阀上下游的天然气压差越大，孔口处的流速也越大，可能造成的噪声也越大。孔板节流装置噪声：在孔板节流装置处，由于束流效应，同样会产生噪声，但由于孔板阀体厚度较大，噪声情况相对不突出，但在孔板内径与计量管段内径相差过大时，也会产生较大噪声。1.2.2发展趋势对噪声源重点辐射部位进行局部吸声、隔声降噪处理：部分配气站由于无法实施工艺改造，或工艺改造达不到效果时，可以对站场调压器、调压器下游直管段、汇管等噪声辐射较强的部位，采用以隔声降噪治理工艺为主的降噪措施，这是目前较为有效的噪声治理措施，即使用玻璃棉等吸声隔声材料包裹或采用玻璃棉加隔声罩进行封罩，减小噪声辐射量。配气站综合降噪治理：对产生噪声较大的调压器、汇管等采取加装组合式隔声罩降噪；对站内设备及管道系统等形成的面声源安装敞开式吸声隔声棚降噪；对站外噪声敏感点方向加装吸声隔声屏阻挡噪声传播等综合治理措施。若采取上述措施仍不能达标，则建议对整个场站进行搬迁，以避免噪声对周边居民造成干扰。站场设计时应控制好流量、流速：在设计时，如果不考虑天然气在输送过程中的流速问题，只考虑其流量是否符合要求，就容易造成当流量达到要求时，其流速过大，如红岩村站，其核算流速已接近亚音速。所以，在进行配气站站场设计时应将流量和流速两个关键控制参数进行综合考虑，作为工艺设计的前期调研应充分结合开发区、工厂等的远期用气规划，在站场征地、线路优选、设备选型等方面统筹考虑。选择具有消音功能的调压器调压设备的选型计算非常重要，在选择调压器的最大流量时，调压器的最大通过能力如下：调压器的最大流量，m3/h为单位流量，m3/h应尽量保证工作流量为(0.30.8)。过低的工作流量(0.3 Qp)有可能造成调压器的振动，增加噪声。因此建议优选噪声低或有消声功能的调压设备。优化汇气管进气管路：首先，加长调压器后端直管段，可使天然气在因为调压期的调节造成紊乱流态的直管段中逐步趋于平稳，并降低气流流速，使气流进入汇管时的扰动减小，也就降低了汇管气流噪声的产生。其次，加大汇管进气管口径，增大直管段通径，减小二者比值，使气流不至因发生太大突变，造成很大扰动，形成噪声，同时也有利于气量增加后的扩容。另外，对于处理量大的配气站，应考虑多设天然气进入汇管的通道，或设多根汇管，通过多设置进气通道，降低单通道的进气量，减少气流流速，降低高速气流进入汇管引起的喷流，减小涡流扰动，从而降低气流产生的噪声。2 工程说明2.1 工程任务2.1.1 课题的研究目的对城市配气站进行设计，通过对原始参数及地理条件的分析，确定所涉及的设备、阀、管线并选型，从而确定工艺流程，完成调压、计量、分离杂质、接收和发送清管球、添味等一系列工作。经过这一设计对这一类的调压计量站的工艺流程熟悉，对所涉及到的设备以及选择的原则更加熟识。此外，依据相关规范进行设计，满足安全要求和计量精度的要求。对天然气相关的规范更了解，且与实际相结合，有利于巩固我们大学中所学的各科的知识。2.1.2 课题内容2.1.2.1 设计参数表1设计原始参数表压力（MPa）温度（0C）流量（Nm3/d）管径（mm）备注进口低压0.4261.210489绝对压力中压0.6267.8104159绝对压力出口低压0.012.8104108四个出口中压0.156.2104159四个出口表2天然气组分组分甲烷乙烷丙烷丁烷异丁烷戊烷异戊烷己烷氢气氦气氮气二氧化碳低压摩尔分数（）0.86930.06230.02340.00720.00640.00250.00340.00270.00040.00040.00670.0153中压摩尔分数（）0.86910.06250.02330.00720.00640.00250.00340.00270.00040.00040.00660.01552.1.2.2 设计内容根据已已知地形，完成沙湾配气站工艺设计设计任务。设计内容如下：（1）确定配气站工艺流程 ； (2） 计算工艺中所涉及的管线，汇管，阀门，调压器，孔板流量计；（3）对工艺中所涉及的管线，汇管，阀门，调压器，孔板流量计进行选型；（4）之后进行施工图设计并绘制相关图纸；（5）最后完成设计说明书和计算书。2.1.2.3 拟解决的关键问题（1）工艺流程的设计与审核；（2）设备的选型；（3）管材的选择及其校核；（4）配气站工艺流程图的绘制；2.1.3 方案的原理、特点与选择依据2.1.3.1 设计原理来自干线的天然气经过清管球接收筒进入站内。首先进入调压流程，即经过分离器，汇管，调压器，温度计和流量计等。在经过调压路后，天然气进入出口计量路，最后送至用户。本设计中，天然气有低压和中压两个入口。低压入口和中压入口的天然气都采用用两级调压。2.1.3.2设计依据与规范 (1)GB50016-2006 建筑设计防火规范(2)GB50028-2006 城镇燃气设计规范(3)GB50183-2004 石油天然气工程设计防火规范(4)GB50251-2015 输气管道工程设计规范(5)GB50350-2005 油气集输设计规范(6)GB/T50103-2001 总图制图标准(7)SY/T6475-2000 石油天然气输送钢管尺寸及单位长度重量(8)SY/T 0003-2003 石油天然气工程制图标准(9)GB5749-2006 生活饮用水卫生标准 (10) SY/T6143-2004 用标准孔板流量计测量天然气流量(11) CJ274-2008 城镇燃气调压器 (12) GB16802-1997城镇燃气调压器(13) GB50160-2008石油化工企业设计防火规范(14) GB20173-2006石油天然气管道输送系统-管道阀门2.2 配气站场设计2.2.1工艺流程的确定本设计有两个进口：根据设计标准，本设计采用两级调压。从低压进口进入的天然气依次通过清管球接收装置、分离器分离杂质、汇管、调压器降压、汇管、调压器降压。其中通过调压器先将0.4Mpa降到0.15 Mpa，二次调压降至0.01Mpa，然后加臭并在各个出口进行出口计量后输送给用户。而从中压进口进入的天然气依次通过清管球接收装置、分离器分离杂质、调压器调压、汇管、调压器调压，最终将天然气由起初的0.6Mpa先降至0.4 Mpa，再降至0.15Mpa，最后加臭并且在各个出口进行出口计量后输送给用户。在拟出以上思路后画出场内配气站工艺流程图、平面图及立面安装图。图 1配气站工艺流程图2.2.2 配气站址的选择配气站应尽量避开城市繁华地段及主要道路、密集的居民楼、重要建筑物及公共运动场所，距明火或散发火花的地点不得小于 30 米。调压站与邻近建筑物应有一定的安全距离。一般情况下，要求：（1）当调压器的燃气入口压力为高压时，不应小于 12 米；（2）当调压器的燃气入口压力为中压或低压时，不应小于 6 米；（3）距离重要的公共建筑不应小于 25 米；（4）调压站与其他建筑物，构筑物的水平净距离应符合城镇燃气设计规范要求；（5）调压站应力求布置在负荷中心或接近大用户处，可选择在居民区的街坊内、广场或街头绿化带等地；（6）应遵守安全防火距离规定，还应考虑地形、地质条件、城市主导风向、面积空间及站场对当地环境的影响，附近企业对站场的影响。交通要便利，水电来源充足，水处理便利，尽可能靠近城市居民点，并位于下风口。调压站站内布置要求调压站的内部布置，要便于管理和辅助管线力求精简。本次设计的是调压计量站中的一种区域调压站。调压站应该配有泄压设施。调压站应有自然通风和采光。室内温度一般不应低于 0 摄氏度。室内采用不发火材料地面，且应采用防爆型电器设备。此外，应装有避雷装置，配有消防设施，防止火灾的发生。调压室与相邻的房间应用实体隔墙隔开，其厚度不应小于 240mm，且应两面抹灰。隔墙内不得设置烟道和通风装置。隔墙内有管道通过应采用填料密封。调压器一般安装在水平直管段上，调压器前后直管段的长度不应小于调压器阀口公称直径的 10 倍。2.2.3 调压站安全说明（1） 消防城市燃气安全保障分为两个方面，一方面是城市燃气安全事故的预防，另外一方面是城市燃气安全事故发生之后的消除。中华人民共和国消防法明确规定消防工作要坚持“预防为主，消防结合”的方针。（2）管道防腐腐蚀的主要原因是由于钢材表面接触到水，氧气，酸性物质或碱性物质而引起化学腐蚀。燃气管道按其不同的敷设方式使用不同的防腐材料。例如，室内地上敷设主要使用防锈漆和调和漆；但是埋地管道主要使用沥青涂料。此外加压时，高速气体与调压器阀口及下游管道摩擦易产生杂散电流，因此应在调压器进出口端配备绝缘法兰，以防止杂散电流流入输配管网，破坏管网中的牺牲应急保护措施。为了防止产生静电，调压站内的设备，管道必须可靠接地。接地要求按照接地装置的相关规定执行。（3）加热及保温保温材料应符合导热系数和容重小，具有一定强度，能耐一定的温度和潮湿，不腐蚀管道以及方便施工价格便宜。在严寒的冬季，敷设与土壤冰冻线以上的燃气管道温度过低会使燃气中的水蒸气，萘等杂质冻结或凝结，造成管径减小甚至堵塞，因此应在调压站采取保温及加热措施。（4）管道及球罐的设计要求调压站所建储罐应根据输配系统所需储气总容量和气体混配要求 确定；调压站的储气方式及储罐型式应根据天然气进站压力、供气规模、输配管网压力和各种储罐及其相关设备等因素，经技术经济比较后确定；确定储罐单体或单组容积时，应考虑储罐检修期间供气系统的调度平衡；储罐区周围宜设有围栅和罐区排水设施。（5）仪表，设备设置的要求天然气进出站时都需经过计量，因此在进出站管道上应设置天然气流量的指示及累计仪表，压力的指示及自动记录仪表。此外，站内应设调压装置。在调压装置的前要有压力的指示和自动记录的仪表，调压装置后要有压力和温度的指示及自动记录的仪表。天然气在经过调压装置前，必须通过分离器，除去天然气中所含的水分 。站内管道上应设有安全放散装置，放散管应引到站外，排入大气或进行再回收处理。放散管管口高度应该高出储配站建筑物 2 m 以上。站内的仪表，管道以及设备的水平间距和标高都应该便于观察，操作和维修。2.2.4 调压站的组成及要求（1）阀门阀门是天然气管道输送中不可缺少的控制设备，是用于控制管道的流通系统或压力系统内介质的流动。阀门种类繁多，但按其常用的功能即，切断或导通介质，控制流量改变介质流向，防止介质回流，控制压力或泄放压力，可以进行分类。调节阀类的作用是用于调节介质的流量，压力的参数。调节阀，节流阀和减压阀就是常见的调节类阀门。止回阀类的作用是防止管路中出现介质倒流。常用的止回阀类有止回阀。切断阀类是用来接通和截断管路内的介质，如闸阀，球阀，截止阀，蝶阀等。安全阀类的作用是防止装置中的介质压力超过规定值，对管路和设备提供超压安全保护。 球阀工作原理：具有旋转 90 度的动作，旋塞体为球体，有圆形瞳孔或通道通过其轴线，只需旋转 90 度就能关闭严密。主要特点：球阀本身结构紧凑，密封可靠，结构简单，维修方便。密封面与球面常在闭合状态，不易被介质腐蚀，又易于操作和维修。所以适用于天然气，水，溶剂和酸这些工作介质。安装要点：准备与管道连接前，必须冲洗和清除干净管道中的杂质；不应将球阀的执行结构部分作为起重的吊装点；应安装在管道的水平方向或垂直方向；安装点附近的管段不可有低垂或者承受外力的现象。适用范围：不宜用于直径太大的管道，一般用于需要快速启闭或要求阻力小的场合。 闸阀工作原理：启闭件闸板在与流体方向垂直的方向上沿阀座的密封面作升降运动，可接通或截断流体的通路，起到全开或全关的作用，不能用于调节和节流。 主要特点：介质流动方向不受限制。安装要点：安装的位置，高度，进出口方向必须符合设计要求；安装在保温管道上的各类手动阀门，手柄均不得向下；位置根据主管破裂时管道破裂尽量减少泄漏量的原则确定；对于工作压力大于1.0MPa 及在主干管上起到切断作用的阀门，安装前进行强度和严密性能试验。强度试验时，试验压力为公称压力的1.5倍，持续时间不少于5分钟，阀门壳体，填料应无渗漏为合格。严密性试验时，试验压力为公称压力的1.1 倍，持续时间符合 GB50243，闸板密封面无渗漏为合格。适用范围：介质会在闸板背面产生涡流，易引起闸板的冲蚀和振动，一般不用于节流；与截止阀相比，流动阻力小，启闭力小，密封可靠，在开关情况下首选闸阀。 节流阀工作原理：节流阀通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量。主要特点：构造较简单，便于制造和维修，成本低；调节精度不高；密封面上容易受到冲蚀，不能作为切断介质用；密封性较差。安装要点：节流阀经常需要操作，因此应安装在易于方便操作的位置上；安装时需要注意介质方向与阀体所标箭头方向保持一致。为了减轻节流口的堵塞，需精密过滤并定期更换油液，适当减小节流口前后的压差或选用抗氧化且稳定性好的油液来减少节流口的粗糙度。适用范围：节流阀特别适用于节流，通过改变通道截面积调节流量和压力。由于调压站气体的进站压力与出站压力有较大的差别，所以在调压站的越站管线上必须设计一个节流阀，来满足用户的需要以及防止爆管。角式节流阀主要有针形节流阀笼式节流阀。其中针形节流阀的阀芯呈锥状，易产生内漏。笼式节流阀由于气体不直接冲刷密封面，耐磨而且密封性能好。此外，它调节稳定，振动和噪音小，但投资高，不常用于安装在越线管道上。所以，本设计选用针形阀安装在越站管线上。为了满足较大调节范围的需要,一般要求节流阀的开度处于半开状态。因此，根据公式计算出的流通直径需要乘以2，然后按照压力等级从样本手册上选取合适规格的节流阀。本设计分别在中压和低压的越站管线上安装一个节流阀。 安全阀工作原理：在容器和管路上，当介质的压力超过安全阀的设定值时，安全阀会打开，自动排除介质的过剩压力。主要特点：安全阀的启闭件受外力作用常处于闭合状态。安装要点：安全阀出厂前应逐台调整其开启压力到用户要求的整定值；使用者在将安全阀安装到被保护的设备上时必须在安装现场重新调整。适用范围：安全阀按照结构不同可以分为全启式和微起式。微启式安全阀泄放量小，效率低，一般用于液体介质。全启式安全阀泄放量大，回座性能好，气体和液体都适用。封闭式安全阀用于易燃，易爆或者有毒介质的生产装置上。不封闭式安全阀用于用于蒸汽或者惰性介质的生产装置上。弹簧式安全阀体积小，灵敏度高而且安装位置不受限制。先导式气体安全阀适用于天然气，城市燃气系统及石油化工等企业，用于防止气体超压保护工艺设备等场合；还适用于工艺管道气体需要过量溢流的场合。安全阀是压力管道，容器和压力设备上重要的安全附件。本设计共用 5 组安全阀。其中 2 组安装在管道上，2 组安装在分离器上还有 1 组安装在球罐上。选型时 ，由操作温度和操作压力，根据公式转化成安全阀的使用温度范围和公称压力。然后，根据计算出的安全阀的定值确定弹簧的范围。由介质确定安全阀的材质和结构形式，最后根据安全阀的泄放量来计算出安全阀的喉径。天然气生产装置应该选用弹簧封闭全启式安全阀或者先导式安全阀。本设计选用密闭全启式安全阀。 止回阀工作原理：依靠介质本身流动而自动开闭阀瓣的，通常这种阀门是自动工作的。在一个方向流动的流体压力作用下，阀瓣打开流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动。主要特点：只允许一个方向的流动。安装要点：大型的止回阀应独立支撑；安装时，介质的流动方向应与止回阀上箭头的方向一致；升降式垂直瓣止回阀应安装在垂直管道上；升降式水平瓣止回阀应安装在水平管道上。适用范围：蝶式双瓣止回阀适用于高层建筑给水管网，有一定化学腐蚀性介质或安装空间有限制的管网，还算适用于污水管网。升降式静音止回阀适用于给排水工程质量高的管网和压力要求相对高的管网，而且可安装在泵的出口处，是经济实用的防水击止回阀。升降式消声止回阀适用于给排水系统，可作为吸水底阀使用，但不适用于污水管线。卧式止回阀适用于潜水，排水，排污，特别适用于污水和污泥系统。 调压阀工作原理：高压介质通过一个小孔进入相对较大的腔里，孔前后的流量发生变化，根据伯努利方程可得出小孔前后产生压差。主要特点：通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并且依靠介质本身能量保持出口压力的稳定。它是一个局部阻力可以变化的节流元件。安装要点：减压阀可垂直或水平安装，安装时应注意减压阀进出的方向；阀前应设计和安装过滤器；安装减压阀前必须对管路系统进行冲洗清理；减压阀前应设截止阀，一般安装在过滤器前，便于维修；减压阀前后如设置压力表，压力表与减压阀进口或出口保持5DN 以上；减压阀出口端宜设置软接头，便于安装维修，减压阀内部为精密组件，运输，存放和安装时应远离炽热环境（如电气焊），防止内部的橡胶过早老化。 适用范围：调压器通常安装在气源厂，储配站，输配管网和用户处。直接作用式调压器只依靠敏感元件所感受出的压力变化移动调节阀门进行调节，精确度低。而间接作用式调压器的敏感元件和传动装置是分开的，精度高。燃气储配站，区域调压站和大型用户专用调压站基本上都用间接作用式调压器。 阀门的选择步骤和依据主要根据所选阀门的用途，阀门的使用条件和操纵控制方式，工作介质的性质，对阀门流体特性的要求，安装尺寸和外形尺寸的要求，对阀门的可靠性和使用寿命的附加要求等来选择阀门。一般选取阀门要根据上面的几点依据进行以下的步骤：确定阀门在设备和装置中的用途；确定与阀门连接管道的公称通径和连接方式；确定操作阀门的方式；根据管道输送的介质，工作压力和工作温度确定所选阀门的课题和内件的材料；选择阀门的使用形式；确定阀门的类型；确定阀门的相关参数；确定所选阀门的几何参数；利用现有的资料，选择适当的阀门。（2）管线管材的选定主要是依据计算出的管径，壁厚和管道材质。燃气管道受压力级制规定，一般压力大于 0.4MPa 的燃气管道宜采用钢管，因为钢管的优越性远远高于其他材质的管材。选择管材的原则有经济性和安全性，即在满足安全要求的基础上将投资降到最低。首先选择管道的材料，本设计中采用 20 号钢，屈服强度为 245Mpa。然后，假设经济流量，有公式得到管道内径，再根据管道内径进行初选管道规格。最后，对所选的管道进行壁厚校核。（3）分离器选择分离器除尘装置时要考虑天然气中携带的杂质，输送压力和流量的稳定性。卧式分离器是根据公式计算出的直径来选择的。重力分离器气量和压力的波动对其分离效率影响不大，但净化程度不高。旋风分离器体积小，处理量大，分离效率高，适合于流量，压力波动不大和含液量不高的场合。过滤分离器分离效率高，效果好，但须定期放空清理。国外在输气干线的终点和中间分输的调压计量站常用过滤分离器。所以本设计采用卧式分离器。（4）孔板流量计燃气输配中，计量是一个很重要的环节。燃气计量主要是流量计量，包括产量、供量、销量以及购量的计量，一般多以体积计量。天然气流量计量有以下特点：流动状态直接影响流量测量的精度；天然气的组分是变化的；目前天然气流量测量应用最多的是标准孔板流量计，天然气流过流量计产生压力损失，力求减少流量计的压力损失或实现非接触式流量测量是发展方向；由于天然气可压缩，规定流量的状态；天然气是易燃易爆气体，必须采用防爆式。根据所给的原始参数以及尽可能减少调压站体积，本设计初定低压采用涡轮流量计，中压采用孔板流量计。孔板流量计主要由标准孔板节流装置、导压管、差压计、压力计和温度计等组成。取压装置包括角取压和法兰取压两种。孔板流量计的原理是当流体通过节流元件时，在节流元件前后产生压力差，压力差的大小与通过节流元件流体的流量成某一函数关系，通过测量压力差以及压力、温度就可以计算出所需的流量.根据所在管线与公式求出的孔的直径来选择孔板流量计。本设及中有两组参数不同的流量计，按照气体压力分为中压的第 1 组流量计和低压的第 2 组流量计。第 1 组流量计有4个，第 2 组流量计有4个。（5）汇管设计汇管应该考虑最大流量，现场位置，流量未来的发展，可建设性，操作和维修，减小振动，减少噪声，液体和残液的收集，政府法规，公司政策和环境影响。选择汇管，首先要比较出口面积和入口面积，而且选择面积较大一方的管道内径代入公式求得汇管的内径。或者直接取进出口中最大管径的 2 到 3 倍，得到汇管的内径。然后，初选汇管的规格，再进行壁厚校核。最后，根据公式确定封头的壁厚。选好汇管的尺寸后需要确定汇管的入口并确定汇管在地上还是地下。当入口是连接在汇管一端而不是侧面时，应该充分考虑降低干扰和噪声。本设计选择建造地上管线，可以减少成本。（6）绝缘法兰绝缘法兰是对同时具有埋地钢质管道要求的密封性能和电化腐蚀防护工程所要求的电绝缘性能的管道法兰接头的统称。它包括一对钢质法兰、两法兰间的绝缘密封件、法兰紧固件和紧固件绝缘零件以及与两片法兰已分别相焊的一对钢质短管。工作原理：利用绝缘法兰中的绝缘垫片及高强度绝缘套垫的电绝缘性能进行绝缘法兰两边的电绝缘进行工作适用范围：绝缘法兰主要应用于燃气输配管线和燃气调压、计量、存储等设备之间，其主要作用是将燃气输配管线的各段间、设备与管线间相互绝缘隔离，保护其不受化学腐蚀，延长管线和设备使用寿命。产品符合 SY/T0516-1997。（7）清管设备主要组成：清管器收发筒和盲板；清管器收发筒隔断阀；清管器 收发筒旁通平衡阀和平衡管线；连接在装置上的导向弯头；线路主阀；支座和锚固墩。主要作用：提高管道效率；测量和检查管道的凹凸变形；检查管道内部的损伤和腐蚀情况；清除严密性试验后的积液和杂质。收发筒的直径应比公称管径大1到2级。发送筒的长度一般不应小于筒径3到4倍，而接收筒的长度一般不应小于筒径的4到6倍。排污管应接在接收筒的底部。放空管应安装在接收筒的顶部。两种管道的接口都应焊装档条阻止大块物体进入，造成阻塞。收发筒的开口端是一个牙嵌式或挡圈式快速开关盲板。收送装置的主要三通后与接收筒大小头前的直管段上应设置通过指标器。收发筒上必须安装压力表，面向盲板开关操作者。（8）添臭装置天然气本身无色无味，易燃易爆，在输送和使用过程中一旦泄露很难发现。因此，在天然气中加入臭味剂。国内外城镇燃气普遍采用加四氢噻吩。天然气中意义四氢噻吩为加臭剂的用量不低于每立方米 20 毫克。添味的形式有两种：滴入式和吸收式。滴入式是将液体加臭剂以液滴或细液流的状态放入燃气管道中，在管道中蒸发后与燃气流混合。吸收式是使部分燃气进入燃气管道。本设计采用吸入式的添臭装置。（9）压力测量仪表压力表可以指示、记录压力值，并可附加报警或控制装置。选表 主要依据工艺流程对测量量程和准确度的要求，被测介质的性质，现场的环境，便于工作人员的观测等。在变化缓慢的情况下，规定被测压力的最大值选用压力表满刻度的三分之二。在波动压力的情况下，规定被测压力的最大值选用压力表满刻度的二分之一。压力开关应根据火灾，爆炸危险场所的划分和使用要求来选择。本设计中的压力表安装在管线的出口，调压器的前后等处。本设计选用 Y 型就地指示压力表。（10）温度测量仪表一般的温度测量仪表都有检测和显示两个部分。较复杂的仪表分 成两个独立的部分，中间用导线联接，如热电偶或热电阻是检测部分，而与之相配的指示和记录仪表是显示部分。按测量方式，温度测量仪表可分为接触式和非接触式两大类。测量时，其检测部分直接与被测介质相接触的为接触式温度测量仪表；非接触温度测量仪表在测量时，温度测量仪表的检测部分不必与被测介质直接接触，因此可测运动物体的温度。 双金属温度计的测量范围大，体积小，结构紧凑简单，示值清晰而且有一定的抗震性。它适用于对普通不锈钢无腐蚀作用的气体，蒸汽和液体的测量。本设计中选用 WSS402 F）测量范围是-40 到 80，分格值为2的双金属温度计，外壳公称直径为100mm。3工艺计算书3.1相关参数计算3.1.1天然气相对密度的计算表3.1天然气组分，摩尔质量，求和因子一览表组分甲烷乙烷丙烷丁烷异丁烷戊烷异戊烷己烷氢气氦气氮气二氧化碳低压摩尔分数（）0.86930.06230.02340.00720.00640.00250.00340.00270.00040.00040.00670.0153中压摩尔分数（）0.86910.06250.02330.00720.00640.00250.00340.00270.00040.00040.00660.0155摩尔质量（kg/mol）16.03430.07044.09758.12358.12372.15072.15086.1772.01594.002628.013544.010求和因子0.04360.08940.12880.17830.17030.23450.21680.2846-0.00510.00000.01730.0728天然气相对密度可按照下列公式计算： (3.1)式中：天然气的真实相对密度； 天然气的理想相对密度； 干空气在标况下的压缩因子，0.99963 天然气在标况下的压缩因子。 (3.2) (3.3) 式中：天然气j组分的摩尔因数，如表3.1所示； 天然气j组分的摩尔质量，如表3.1所示； 干空气的摩尔质量，28.9626kg/kmol； 天然气组分的总数； 天然气j组分的求和因子。（1）中压进口管线： 由公式（3.2）可求得： =0.6566 由公式（3.3）可求得：=0.9973 由公式（3.1）可求得=0.658（2）低压进口管线： 由公式（3.2）可求得 =0.6664 由公式（3.3）可求得=0.9973 由公式（3.1）可求得=0.668（3）经汇管混合后管线： 由公式（3.2）可求得 =0.6615 由公式（3.3）可求得=0.9973 由公式（3.1）可求得=0.6603.1.2流量计算 由气体状态方程 可得 : (3.4) (3.5) 前苏联气体研究对于干燥天然气压缩因子的计算公式： (3.6) 标况下，Z=0.9973 调压前中压进气管路：=0.6MPa, =0.9905 调压后中压进气管路：=0.4MPa, =0.994 低压进气管路：=0.4MPa, =0.994 低压出口管路：P4=0.01MPa，Z4=0.99991 中压出口管路：P5=0.15MPa，Z5=0.9905(1)调压前中压进气管路： Q=7.8104m3/d , Z=0.9973, T=299.15k, Z1=0.9905, T=299.15K, P=P=0.6MPa,P=0.101325MPa.由公式（3.5）可得: Q1=1.32104 m3/d 同理可得：Q2=1.98104 m3/d ，Q3=0.3104 m3/d Q4=28104 m3/d ，Q5=4.2104 m3/d(2)汇管间的管路： Pg1=P5=0.15MPa , Zg1=Z5=0.9905 由公式（3.5）可得: Qg1=4.2104 m3/d。 Q混= Q5+ Qg1=8.33104 m3/d。 Q混= Q2+ Q3=2.28104 m3/d。3.2管线计算3.2.1站内管线的计算 站内经济流速为10-20m/s， 由公式: (3.7) 得到: (3.8)式中：V-气体流速，m/s； -气体流量，m3/d； T-气体的温度，K; P-气体的压力，MPa; Z-气体的压缩系数； d-管线的内径，mm。管道壁厚的公式： (3.9)式中：-钢管的计算壁厚，mm； P-设计压力，MPa。当工作压力p01.8MPa时，P=P0+0.18； D-钢管外径，mm； -屈服强度，本设计选用20钢，=245MPa； -焊缝系数，取1.0； F-强度设计系数，本设计地区为四类地区，F=0.4； t-温度折算系数，当t120C时，t=1； C-腐蚀余量，本设计中C=1mm。（1）1号管道： Q2=1.98104m3/d ，T=299.15K ，Z2=0.994，P2=0.4MPa ,取经济流速V=15m/s。将上述数据代入公式（3.8） d=70.7mm 次高压输气管道DN80的最小壁厚为4mm，故初选894.5规格的无缝钢管。由公式（3.7）可得： V=9.5m/s 符合要求。 又因为D/149,不发生失稳，符合要求。 壁厚校核：P=0.4+0.18=0.58MPa，D=89mm，s=245MPa,F=0.4，t=1，C=1mm。将上述数据代入公式（3.9） =1.2mm4.5mm 符合要求。（2）2号管道： Q2=2.28104m3/d ，T=299.15K ，Z2=0.994 ，P2=0.4MPa ,取经济流速V=15ms。将上述数据代入公式（3.8） d=75.9mm 次高压输气管道DN80的最小壁厚为4mm，故初选894.5规格的无缝钢管。 由公式（3.7）可得： V=10.9m/s 符合要求。 又因为D/149,不发生失稳，符合要求。 壁厚校核：P=0.4+0.18=0.58MPa ，D=89mm，s=245MPa,F=0.4，t=1，C=1mm。 将上述数据代入公式（3.9） =1.3mm4.5mm 符合要求。（3）3号管道： Q2=1.98104m3/d ，T=299.15K ，Z混=Z5=0.9905，P混=0.15MPa ,取经济流速 V=15m/s。 将上述数据代入公式（3.8） d=115.3mm 次高压输气管道DN100-200的最小壁厚为4mm，故初选1084规格的无缝钢管。 由公式（3.7）可得： V=9.38m/s 符合要求。 又因为D/149,不发生失稳，符合要求。 壁厚校核：P=0.15+0.18=0.33MPa ，D=299mm ，s=245MPa ,F=0.4，t=1，C=1mm。 将上述数据代入公式（3.9） =1.23mm6mm 符合要求。（4）4号管道： Q2=4.13104m3/d ，T=299.15K ，Zg1=Z5=0.9905 ，Pg1=0.15MPa ,取经济流速V=15m/s。 将上述数据代入公式（3.8） d=166.5mm 次高压输气管道DN100-200的最小壁厚为4mm，故初选1594规格的无缝钢管。 由公式（3.7）可得： V=16.4m/s 符合要求。 又因为D/149,不发生失稳，符合要求。 壁厚校核：P=0.15+0.18=0.33MPa ，D=159mm ，s=245MPa ,F=0.4 ，t=1 ，C=1mm。 将上述数据代入公式（3.9） =1.12mm5mm 符合要求。（5）5号管道 由公式： 可得： (3.10) (3.11) 式中：d-钢管内径，m。 Q4=4.2104=1.05m3/s ，取经济流速V=15m/s。 由公式（3.10）可得： d=299mm 次高压输气管道DN200-300的最小壁厚为8mm，故初选3258规格的无缝钢管。 由公式（3.11）可得： V=12.67m/s 符合要求。 又因为D/149,不发生失稳，符合要求。 壁厚校核：P=0.01+0.18=0.19MPa ，D=325mm ，s=245MPa ,F=0.4，t=1，C=1mm。 将上述数据代入公式（3.9） =1.3mm8mm 符合要求。3.2.2 越站管道的计算（1）6号管道 Q=8.33104m3/d ，T=299.15K ，Z=Z5=0.9905 ，P=0.15MPa ,取经济流速V=15m/s。 将上述数据代入公式（3.8） d=236.47mm 次高压输气管道DN200-300的最小壁厚为6mm，故初选2736规格的无缝钢管。 由公式（3.7）可得： V=11.26m/s 符合要求。 又因为D/149,不发生失稳，符合要求。 壁厚校核：P=0.35+0.18=0.53MPa ，D=273mm ，s=245MPa , F=0.4 ，t=1 ，C=1