油气储存技术与管理课程设计某小型油库设计——泵房工艺设计计算.doc

重庆科技学院油气储存技术与管理课程设计报告 学 院:_石油与天然气工程学院_ 专业班级:油气储运班学生姓名: 学 号: 设计地点（单位）_ _ 设计题目:_某小型油库设计泵房工艺设计计算 完成日期： 2011 年 7 月 1 日 指导教师评语: _ _ _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 摘要油库设计与管理是一门技术要求很高的学科，它是油气储运工程的一个主干学科。通过油库设计与管理课程设计可以了解油库的一些相关知识并且学会油库的布置，为以后的工作打下良好的基础。此次课程设计，我们小组的任务是进行泵房工艺设计计算。其主要内容包含了真空系统、放空系统、输油系统设计，真空泵、离心泵的选型和校核，并绘制出泵房工艺流程图和泵房安装图。关键词：泵房、真空系统、放空系统、输油系统、真空泵、离心泵 目录摘要11 基本资料与数据22 设计泵房工艺流程42.1 输油系统52.2 真空系统52.3 放空系统63 本次泵房工艺设计相关计算73.1 输油管道管径的选取73.2 油罐的选取83.3 鹤管数的确定93.4 离心泵的选型和校核103.4.1 离心泵的选型103.4.2 确定泵的安装高度133.4.3 汽阻校核133.5 真空泵的选型与校核153.5.1 真空泵的选型153.5.2 扫舱校核174 泵房工艺流程图和泵房安装图204.1泵房设计相关规定204.2 泵房工艺系统204.3 泵房工艺流程图214.4 泵房安装图215 课程设计总结22参考文献231 基本资料与数据某市油库属三级民用商业油库，主要经营种类为车用汽油（90#，93#）、轻柴、农柴以及润滑油，汽、柴油主要是汽车发出，兼给过往车辆加油。该库总面积为300193.5=58050m2，其中储油区占40%为23345m2，其中包括桶装仓库400m2；辅助生产区占7.5%为4365m2；公路收油区占17%为10048m2；公路发油区占24%为13502m2。由于该油库离市区较近，所以本库附属的生活区加行设计。该库库址位于该市郊区的一个荒坡上（山坡地形见地形图），且周围200m内无大型厂矿企业，油库南面有一条二级公路从库前经过。本油库所经营的成品油总容量为82000m3（包括润滑油部分），所周转量为5.2万吨，该油库区的自然环境情况：主导风向：西北风年平均气温：16 最冷月平均气温：6 最热月平均气温：27日最低气温：-2 最高气温：41当地大气压：759mmHg年平均降雨量：1500mm 地下最低动水位：-6m 最高动水位：-2.2m各规格油品的容量及年销量油品名称规格容重（T/m3）所销售量(T/年)车 汽90#0.7221750093#0.72517500轻 柴0#0.8410000农 柴20#0.875000各个油品在任务输量下的压头油品种类90#汽油93#汽油轻柴农柴4848484817.3417.3416.7216.54（以中液位，为准）2 设计泵房工艺流程轻油装卸系统是由输油系统、真空系统、放空系统三部分组成的，如图1所示。图1 轻油装卸系统2.1 输油系统 输油系统的作用在于输转油罐车与储油罐内的油品。它包括装卸油鹤管、集油管、输油管和输油泵等。2.2 真空系统我们小组所设计的泵房为轻油泵房，轻油泵房大多数采用离心泵。由于离心泵启动前需要预先灌泵，因此在本卸油泵房设置了一套真空系统。真空系统的作用如下： 使离心泵和吸入管路充满所输油品； 抽吸油罐车底油； 当夏季气温高时，可利用真空卸油造成虹吸。真空系统由真空泵、真空罐、气水分离器和管路系统组成，如图2所示。图2 泵房真空系统 本泵房真空系统采用水环式真空泵以获得所需真空度。为了保证真空泵内形成水环和循环冷却，在真空泵的排出管线上串装一个气水分离器，在这里留下真空泵排出废气中所夹带的水滴，并可将它们再送回真空泵去。为了保证真空泵的操作平稳可靠和防止油品进入真空泵，在真空泵的吸入管线上设置真空罐。真空系统的全部工作是通过真空罐来完成的。真空系统的所有真空管线都汇集在真空罐上。真空罐连通离心泵，是为了抽净泵和它的吸入管线中的空气，使它们充满油品，进行灌泵（工作时，真空泵首先将真空罐抽至一定真空度后，打开真空管线上的阀门，即可将离心泵和它的吸入管线中的空气抽入真空罐内，同时油罐车中的油品在大气压的作用下便进入离心泵和它的吸入系统）；连通鹤管与扫舱管是为了造成虹吸和抽吸底油；真空罐上接装的进气管，是为了放空真空罐时通大气用的。真空罐底部闸阀可使罐内的油品排放到放空罐或离心泵的吸入管中，使在卸油的同时将真空罐内油品输至储油罐中。2.3 放空系统泵房设计应考虑放空系统。设置放空系统的目的是：当用一根管线输送几种油品时防止混油，或输送含蜡和粘滞油而未采用热伴随管时，防止出现凝结事故。放空系统由放空罐和管路系统组成。放空罐的数量应根据油库中储存油品品种和牌号确定，每一种牌号至少有一个放空罐。罐的容积按需要放空的管路的容积决定，一般取为管路容积的1.5倍。放空罐应设置在较低的位置，通常埋入土中，以保证直流。罐的高度要尽量小，以便不埋入过深和便于输油时抽出，而且罐要能承受一定的土压力。与放空罐连接的管线，必须有一定的坡度坡向放空罐，并且应深入放空管底，以利抽出油品和减少静电聚集。3 本次泵房工艺设计相关计算 3.1 输油管道管径的选取表1 不同粘度油品在管路中的经济流速粘度经济流速（m/s）运动粘度,10-6(m2/s)条件粘度，BY吸入管路排出管路12121.52.5228241.3228724101.21.57214610201.11.2146438206011.1438977601200.81由表1油品性质，可以得到本油库各油品的经济流速。表2 各油品的经济流速和运动粘度油品种类粘度经济流速（m/s）运动粘度,10-6(m2/s)吸入管路排出管路90#车汽0.751.52.593#车汽0.751.52.50#轻柴8.51.32.020#农柴8.51.32.090#车汽管径的选取：由公式可计算出输油管道的管径大小，已知流量Q=48m/h。则：吸入管线的管径：=0.106m排出管线的管径：=0.082m吸入管线管径选DN125mm无缝钢管。 排出管线管径选DN80mm无缝钢管。93#车汽管径的选取：已知流量Q=48m/h。则：吸入管线的管径：=0.106m排出管线的管径：=0.082m吸入管线管径选DN125mm无缝钢管。 排出管线管径选DN80mm无缝钢管。0#轻柴管径的选取：已知流量Q=48m/h。则：吸入管线的管径：=0.114m排出管线的管径：=0.092m吸入管线管径选DN125mm无缝钢管。 排出管线管径选DN100mm无缝钢管。20#农柴管径的选取：已知流量Q=48m/h。则：吸入管线的管径：=0.114m排出管线的管径：=0.092m吸入管线管径选DN125mm无缝钢管。 排出管线管径选DN100mm无缝钢管。3.2 油罐的选取由油库设计规范推荐的油罐容量的计算公式，可得各种油品的储存容量；计算公式： Vs=G/k （3-1） 其中：Vs某种油品的设计容量，； G该种油品的年周转量，t； 该种油品的密度，t/； k 该种油品的周转系数，k取8计算； 有关利用系数，对轻油取0.95，粘油取0.85。计算：以90#车汽为例，由式（3-1）得 Vs=G/k=17500/8 0.722 0.95=3189.24根据油库设计可以选用2个2000内浮顶油罐。表3 其余各种油品计算结果油品名称密度T/m3年周转量T周转系数油罐利用系数计算容量m3设计油罐90#车汽0.7221750080.953189.242000m 293#车汽0.7251750080.953176.042000m 20#轻柴0.841000080.951566.421000m 220#农柴0.87500080.95756.2500m 2油库级别的确定：表4 石油库的等级划分等级石油库总容量TV（m3）等级石油库总容量TV（m3）一级100000TV四级1000TV10000二级30000TV100000五级TV1000三级10000TV30000由上述计算可得：V=4000+4000+2000+1000=11000，则10000V30000根据中华人民共和国国家标准石油库设计规范规定，本油库属于三级油库。90#车汽：应选择2个2000m的内浮顶油罐，罐高14837mm，中液位高7418.5mm。93#车汽：应选择2个2000m的内浮顶油罐，罐高14837mm，中液位高7418.5mm。0#轻柴：应选择2个1000m的拱顶油罐，罐高11857mm，中液位高5928.5mm。20#农柴： 应选择2个500m的拱顶油罐，罐高9794mm，中液位高4897mm。3.3 鹤管数的确定计算公式： n= （3-2）式中， n公路发油鹤管数；G公路散装某油品的年发油量，t；B季节不均匀系数，B=1.5-2；K发油不均匀系数，K=1.5-3；m油库每年工作天数，m=360d；Q单只鹤管的工作流量，轻油Q=50m/h；t平均每天的工作时数，一般取t=7h；该种油品的密度，。 由（3-2）计算公式可得90#车汽： n= =0.7790#车汽： n= =0.770#轻柴： n= =0.3820#农柴： n= =0.18计算结果见下表所示：表5 鹤管数计算结果油品种类年收油量（t/年）计算结果鹤管数90#车汽175000.77190#车汽175000.7710#轻柴100000.38120#农柴50000.1813.4 离心泵的选型和校核3.4.1 离心泵的选型泵的杨程可根据管径及油品的粘度、输送的流量，距离及高差算出。其算式为 （3-3）式中： H泵所需的扬程，m；i每米管路的阻力损失，也称水力坡降，m/m； L输油管的计算长度，m；输油管路终点与起点的高差，m。 我们组泵房的设计数据为：泵房离汽车灌油鹤管距离为15m，鹤管长度为14m，且每种油品只有一根鹤管，故不再设集油管。鹤管管径与输油管道一致都为DN125。泵房内油品的吸入管道长度为7.5m。泵房离油罐区的距离为100m，90#车汽、93#车汽、0#轻柴、20#农柴其余部分排出管道的长度分别为21m、18.3m、15.6m、12.9m。则各油品吸入管路、排出管路的长度分别为：90#车汽：吸入管路：15+14+7.5=36.5m；排出管路：100+21=121m。93#车汽：吸入管路：15+14+7.5=36.5m；排出管路：100+18.3=118.3m。0#轻柴：吸入管路：15+14+7.5=36.5m；排出管路：100+15.6=115.6m。20#农柴：吸入管路：15+14+7.5=36.5m；排出管路：100+12.9=112.9m。求取阻力损失，以90#车汽吸入管路为例：流量，粘度， 管壁相对粗糙度：，=1.087m/s雷诺数： 由此可知，Re1ReRe2,流态为混合摩擦区。 可求得：=0.0231 所以： 所以：=0.0111436.5=0.406693#车汽与90#车汽流态一样，都属于混合摩擦区，吸入管、排出管求法同上。再以0#轻柴吸入管路为例： 流量，粘度，管壁相对粗糙度：，=1.087m/s雷诺数：由此可知，3000ReRe1,流态为水力光滑区。 可求得：=0.028 所以： 所以：=0.013536.5=0.49320#农柴与0# 轻柴流态一样，都属于水力光滑区，吸入管、排出管求法同上。通过计算，可得到每种油品的管路阻力损失的表格，如下表所示。采用下表计算：已知各油品的流量均为Q=48m/h。油品管别内径d，m流速（m/s）雷诺数沿程摩阻系数水力坡降计算长度（m）管路阻力损失，m90#车汽吸入管0.1251.0871811670.02310.0111436.50.4066排出管0.082.6542830860.02530.11412113.79493#车汽吸入管0.1251.0871811670.02310.0111436.50.4066排出管0.082.6542830860.02530.114118.313.4860# 轻柴吸入管0.1251.087159580.0280.013536.50.493排出管0.11.70200000.02670.040115.64.62420#农柴吸入管0.1251.087159580.0280.013536.50.493排出管0.11.70200000.02670.040112.94.516表6 计算表管路的阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失两部分。因为吸入管路、排出管路的长度较长，局部阻力损失所占的比例甚小，因此不逐一计算，而将沿程阻力损失增加5%即可：h = 1.05 。油罐车底部标高为Z1=1.1m，储油罐地面标高为20m，90#车汽、93#车汽、0#轻柴、20#农柴油罐的中液位高度分别为7.418m，7.418m，5.928m，4.897m。所以，90#车汽：选择泵的扬程H=1.05（ i 吸L吸 + i出L出）+ =1.05（0.4066+13.794）+（7.418+20-1.1） =41.23m 93#车汽：选择泵的扬程H=1.05（ i 吸L吸 + i出L出）+ =1.05（0.4066+13.486）+（7.418+20-1.1） =40.905m 0# 轻柴：选择泵的扬程H=1.05（ i 吸L吸 + i出L出）+ =1.05（0.493+4.624）+（5.928+20-1.1） =30.2m20#农柴：选择泵的扬程H=1.05（ i 吸L吸 + i出L出）+ =1.05（0.493+4.516）+（4.897+20-1.1） =29.056m表7 GY、GUY型泵性能参数型号流量（m3/h）扬程(m)转速(r/min)效率(%)电机功率(KW)汽蚀余量(m)80GY2580GYU255026290068.75.5380GY3280GYU325032290067.27.5380GY5080GYU505050290063.115380GY8080GYU80508029005722380GY12580GYU12550125290049453根据GY、GYU型管道油泵性能参数表，可进行选泵。90#车汽选80GY50或80GYU50型油泵；93#车汽选80GY50或80GYU50型油泵；0# 轻柴选80GY32或80GYU32型油泵；20#农柴选80GY32或80GYU32型油泵。泵房内的备用泵应满足所有油品输送流量及扬程的要求，则应选择80GY50或80GYU50型油泵。3.4.2 确定泵的安装高度泵的安装高度设计： （3-4） 式中，Zg泵的安装高度，m； 当地大气压，Pa； 油品在计算温度下的饱和蒸汽压，Pa； 油品在计算温度下的密度，kg/m； 油泵样本查得的允许汽蚀余量，m； 吸入管路摩阻，m。在常温时，车汽的饱和蒸汽压=，柴油的饱和蒸汽压可忽略不计。 90#车汽： 93#车汽： 0# 轻柴： 20#农柴： 备用泵的最高安装高度为油罐车最低液面以上5.44米，在这个高度以下泵就不会发生汽蚀现象。3.4.3 汽阻校核汽阻断流发生的条件：夏季温度较高时，卸油系统中某一点的剩余压力等于或小于输送温度下油品的蒸汽压时，油品在该点就要汽化，并形成汽袋隔阻断流即发生汽阻断流。避免汽阻断流的措施：1 设计上：改变鹤管形式或降低鹤管高度；加大汽阻点之前的管径；在保证泵到装卸区安全距离的前提下，将泵向着罐车方向移近缩短吸入管路长度；2 操作上：对罐车淋水降温或夜间卸车； 调节泵出口阀流量；采用压力卸油 确定泵发生的汽蚀点、液位以及泵的流量，计算汽蚀的剩余压力： （3-5） 式中， 发生汽蚀点的剩余压力，m； 当地大气压，Pa； 计算点与油罐车液面的标高差，m； 从油罐车到计算点之间管线的摩阻，m； V计算点的流速，m/s。对各油品管路泵吸入口处进行汽蚀校核： 90#车汽： 8.31m=(饱和蒸汽压)93#车汽： 8.288m=(饱和蒸汽压)0# 轻柴： 2.94m0 (饱和蒸汽压忽略不计)20#农柴： 2.938m0 (饱和蒸汽压忽略不计)通过校核计算，各种油品泵吸入口处的剩余压力大于对应油品的饱和蒸汽压，因此不会发生汽蚀、汽阻现象。3.5 真空泵的选型与校核3.5.1 真空泵的选型真空泵的选择，应满足工艺要求的真空度和抽气速率。真空泵由引油和扫舱的水力计算确定，抽气速率根据真空系统容积（设备和管线）、抽气时间、系统的起始压力及经历某时间后的压力，按下式计算： （3-6） 式中： 真空系统的抽气速率，m3/min； V真空系统的容积，m3； t抽气时间，min； P1系统开始抽气时的绝对压力，Pa； P2系统经历t时间后的绝对压力，Pa。真空泵样本上给出的抽气速率数值在标准状态下（即大气压力为760mmHg，温度为0），用装在真空泵出口的气体流量计测得的瞬时流量，所以要将业务要求的真空系统抽气速率换算成标准状态下的抽气速率。 （3-7）式中： Tb标准状态下的温度，； Pb标准状态下的压力，Pa； 其他符号意义同前。将油引上时，离心泵进口处绝对压强为 （3-8）式中：P1当地大气压力，取=1105Pa，Pa； 油品密度，Kg/m； h最大引油高度，m。本泵房内，各种油品真空管道的吸入钢管长度为41m（内径为125mm），真空皮龙（内钢丝胶管）长16m（内径100mm），最大引油高度为4m（包括油品流动时的摩阻）。抽气时间取t=5min，操作温度为16。90#车汽：将油引上时，离心泵进口处绝对压强为：即所需真空泵的真空度为7229.84（136009.8）=0.212mHg 平均压力该离心泵吸入管总容积为真空系统的抽气速率为=换算成标准状况下的抽气速率93#车汽：将油引上时，离心泵进口处绝对压强为：即所需真空泵的真空度为7259.84（136009.8）=0.213mHg 平均压力该离心泵吸入管总容积为真空系统的抽气速率为=换算成标准状况下的抽气速率0# 轻柴：将油引上时，离心泵进口处绝对压强为：即所需真空泵的真空度为8409.84（136009.8）=0.247mHg 平均压力该离心泵吸入管总容积为真空系统的抽气速率为=换算成标准状况下的抽气速率20#农柴：将油引上时，离心泵进口处绝对压强为：即所需真空泵的真空度为8709.84（136009.8）=0.256mHg 平均压力该离心泵吸入管总容积为真空系统的抽气速率为=换算成标准状况下的抽气速率根据以上计算结果，从泵样本上查得以上几种油品均可选用SZ-1型水环式真空泵(304mmHg柱，抽气量0.4m/min)满足要求，配带电机型号为JQ2-41-4。3.5.2 扫舱校核我们组所设计的泵房所用的真空罐为2m。轻油罐车为50t，底油高度10cm，底油量为0.7m，最大引油高度为4m（包括油品流动时的摩阻），扫舱时间为5min，操作温度为16。扫舱速率 （3-9）式中，扫舱速率，m/min； 考虑吸入空气而引入的附加系数，=1.5； 一辆油罐车的底油，取0.7m； 扫舱时间，t=5min。真空罐内的真空度 （3-10）标准状况下的扫气速率 （3-11）当地大气压等于标准大气压=Pa校核：根据引油计算选择的真空泵在真空度下的扫舱速率不小于。90#车汽：扫舱速率 =1.50.75=0.21 m/min真空罐内的真空度 =47229.8=2.83Pa标准状况下的扫气速率 所选真空泵的最大排气量为0.4 0.1428，满足要求。93#车汽：扫舱速率 =1.50.75=0.21 m/min真空罐内的真空度 =47259.8=2.84Pa标准状况下的扫气速率 所选真空泵的最大排气量为0.40.143，满足要求。0# 轻柴：扫舱速率 =1.50.75=0.21 m/min真空罐内的真空度 =48409.8=3.29Pa标准状况下的扫气速率 所选真空泵的最大排气量为0.40.134，满足要求。20#农柴：扫舱速率 =1.50.75=0.21 m/min真空罐内的真空度 =48709.8=3.41Pa标准状况下的扫气速率 所选真空泵的最大排气量为0.40.131，满足要求。4 泵房工艺流程图和泵房安装图4.1泵房设计相关规定 油泵站宜采用地上式。其建筑形式应根据输送介质的特点、运行条件及当地气象条件等综合考虑确定，可采用房间式（ 泵房）、棚式（ 泵棚）， 亦可采用露天式。 泵房（棚）的设置应符合下列规定： 泵房应设外开门，且不宜少于两个，其中一个应能满足泵房内最大设备进出需要。建筑面积小于60时可设一个外开门。 泵房和泵棚的净空不应低于3.5m。 输油泵的设置，应符合下列规定： 输送有特殊要求的油品时，应设专用输油泵和备用泵。 连续输送同一种油品的油泵，当同时操作的油泵不多于3 台时，可设一台备用泵； 当同时操作的油泵多于3 台时， 备用泵不应多于2 台。 经常操作但不连续运转的油泵不宜单独设置备用泵，可与输送性质相近油品的油泵互为备用或共设一台备用泵。 不经常操作的油泵，不应设置备用油泵。 用于离心泵灌泵和抽吸运油容器底油的泵可采用容积泵。 油泵站的油气排放管的设置应符合下列规定： 管口应设在泵房（ 棚） 外。 管口应高出周围地坪4m 及以上。 设在泵房（ 棚） 顶面上方的油气排放管， 其管口应高出泵房（ 棚）顶面1.5m 及以上。 管口与配电间门、窗的水平路径不应小于5m。 管口应装设阻火器。 油泵机组的布置应符合下列规定： 油泵机组单排布置时，原动机端部至墙（柱）的净距，不宜小于1.5m。 相邻油泵机组机座之间的净距，不应小于较大油泵机组机座宽度的1.5 倍。 油品装卸区不设集中油泵站时， 油泵可设置于铁路装卸栈桥或汽车油罐车装卸站台之下，但油泵四周应是开敞的，且油泵基础顶面不应低于周围地坪。4.2 泵房工艺系统泵房工艺流程应根据油库业务，分别满足收油、发油（包括用泵发油和自流发油）、输转、倒罐、放空以及油罐车、船舱和放空罐的底油清扫等要求。泵房