CNG加气站计算书

1、计算书项 目 名 称：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1、设备选型1）压缩机：按照在进口压力为 1.2 MPa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 1.8 m3/min 的压缩机，在压缩机的进口压力为 1.2 MPa 时的排气量为 1.86012=1296 Nm3/h. 两用一备。进气 压力 MPa出口压 力MPa单台公称 流量3Nm/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 ）1.2251.

2、81296两用一 备22031430844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 2203Nm3/h ，选用一台处理量为 2500Nm3/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： 2203101236000.51m3。 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 1 立方米。5）储气井为了满足 CNG燃料汽车加气的需要，需要设置 CNG储气井，公称工作压力为 25MPa，最高工作压力为 25MPa，选用储气井 4口，单口井水容

3、积分别为高压 3 立方 米一口，中压 6 立方米一口，低压 4.5 立方米两口。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，三路连接储气井，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）调压撬设计为一路，最大通过流量为 2000Nm3/h ”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 。

4、4 Q P0 Z管径采用公式： d 1000P1 3600d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=1.2 MPa，流量为 2203Nm3/h ：4 2203 0.1 154.7mm4 1296 0.1 14 1296 0.1 0.8519.7mm25.6mmd 10004） 出压缩机总管管径（压缩机充气顺序控制盘）P1=20 MPa，流量为 2203Nm3/h设计选用 D89 的管道。设计选用 D57 的管道。设计选

5、用 D32 的管道。4 2203 0.1 0.85d 1000d 1000Pc=4.584MPa，临界温度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=0.853）出压缩机支管管径： P1=20 MPa，流量为 1296Nm3/h 根据天然气的成分计算出天然气的临界压力为2）进压缩机支管管径： P1=1.2 MPa，流量为 1296Nm3/hTc=193.25K。在压力为 20MPa,温度为 20时4 Q P ZP1 3600 10003.14 5 (20 0.1) 36004 Q P Z4

6、Q P0 Z 1000P1 3600 3.14 5 (20 0.1) 36004 Q P0 Z 1000P1 3600 3.14 20 (1.2 0.1) 3600d 1000 4 Q P0 Z 1000 42.0mmP1 3600 3.14 20 (1.2 0.1) 3600设计选用 D32 的管道。5） 充气顺序控制盘加气机管管径： P1=20 MPa，流量为 2203Nm3/h ：d 10004 Q P0 ZP1 360010004 2203 0.1 0.853.14 5 (20 0.1) 3600 25.6mm设计选用 3 根 D22 的管道。6） 压缩机收集罐管管径： P1=4.0

7、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=0.94d 10004 Q P0 ZP1 36001000 4 500 0.1 0.943.14 5 (4 0.1) 3600 28.5mm设计选用 D57 的管道。3、管道壁厚计算：压缩机前管道的工作压力为 1.2MPa，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

8、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 t s D0/6 时，PD0t s 2 tEj PY管道的设计厚度（ 2）=计算厚度（ 或 t s）+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 ） t s 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

9、137 MPa）D 0 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： 管道的设计厚度（ 2）=计算厚度（ 或 t s）+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）当 p0.4 t时：pDi2 t P管道的有效厚度（ 4）管道应力计算： 1 pc（Di 4） t24强度试验校核： 2 pT（Di 4） pD02（ t pY）=3.54 mm27.5 382 （137 1 27.5 0.4）设计厚度（腐蚀裕量取 0mm）： 2 3.54 0

10、3.54 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 MPaPc0.4 t 计算压力 Pc27.5 MPa0.4 t0.4137154.8 MPa 计算厚度： ptDi 27.5 26 =2.91 mm2 t p 2 137 1 27.5设计厚度（腐蚀裕量取 0mm）： 2 2.91 0 2.91 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 : 4 6（ 1-0.125 ）-0 5.25mm管道应力计算： 1 p

11、c(Di 4) 27.5 (26 5.25)2 4 2 5.25=82.16 MPa137 MPa 强度试验校核： 2 pt(Di 4) 1.5 27.5 (26 5.25)2 4 2 5.25123.2 MPapD02( t pY)4.5 452 (137 1 4.5 0.4)=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 MPaPc0.4 t 计算压力 Pc4.5 MPa0.4 t0.4137154.8 MPa 计算厚度： ptDi 4.5 38=

12、0.63 mm2 t p 2 137 1 4.5设计厚度(腐蚀裕量取 0mm)：20.63 00.63mm 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 )-0 3.06mm 管道应力计算： 1 pc(Di 4) 4.5 (38 3.06)2 4 2 3.06=30.16 MPa137 MPa强度试验校核： 2 pt(Di 4)1.5 4.5 (38 3.06)2 4 2 3.0645.2 MPapD027.5 25.4t s t 0 =2.37 mm2( t

13、 pY) 2 (137 1 27.5 0.4)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 MPaPc0.4 t 计算压力 Pc27.5 MPa0.4 t0.4137154.8 MPa计算厚度： ptDi 27.5 19.3 =2.16 mm2 t p 2 137 1 27.5设计厚度（腐蚀裕量取 0mm）： 2 2.16 02.16 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

14、为 3.05mm，有效厚度为 : 43.05 （ 1-0.125 ） -0 2.67mm管道应力计算：1pc(Di4) 27.5 (19.3 2.67)2 4 2 2.67=113.6 MPa137 MPa强度试验校核：2pt (Di 4) 1.5 27.5 (19.3 2.67)242 2.67170.4 MPat stpD0 =1.18 mm2( t pY) 2 (137 1 27.5 0.4)设计厚度（腐蚀裕量取 0mm）： 2 1.18 0 1.18 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 MPaPc0.4 t 计算压力 Pc27.5 MPa0.4 t0.4137154.8 MPa 计算厚度： ptDi 27.5 8.5 =0.95 mm2 t p 2 137 1 27.5 设计厚度(腐蚀裕量取 0mm)：20.9500.95 mm 名义厚度(壁厚负偏差为 12.5%)：30.95/ (1-0.125 ) 1.09 mm。设计最终选取 D12.7