输油管道设计与管理课程设计

1、课程设计成果说明书题 目： 长距离成品油管道设计计算学生姓名： 学 号： 学 院： 班 级： 指导教师： 浙江海洋学院教务处2015年 12 月 9 日26浙江海洋学院课程设计成果说明书规范要求课程设计说明书是课程设计主要成果之一。1说明书基本格式版面要求：打印时正文采用5号宋体，A4纸，页边距上、下、左、右均为2cm，行间距采用固定值20磅，页码底部居中。文中标题采用4号宋体加粗。2说明书结构及要求（1）封面（2）课程设计成绩评定表（3）任务书(指导教师下发)（4）摘要摘要要求对内容进行简短的陈述，一般不超过300字。关键词应为反映主题内容的学术词汇，一般为3-5个，且应在摘要中出现。（5）

2、目录要求层次清晰，给出标题及页次。最后一项为参考文献。（6）正文正文应按照目录所确定的顺序依次撰写，要求论述清楚、简练、通顺，插图清晰整洁。文中图、表及公式应规范地绘制和书写。（7）参考文献浙江海洋学院课程设计成绩评定表20152016学年 第 二 学期学院 班级 专业 学生姓名(学 号) 课程设计名 称输油管道设计与管理题 目长距离成品油管道设计计算指导教师评语指导教师签名： 年 月 日答辩评语及成绩答辩小组教师签名： 年 月 日浙江海洋学院课程设计任务书20 15 20 16 学年 第 二 学期 学院 班级 专业 学生姓名(学号)课程名称长距离成品油管道设计计算设计题目顺序输送管道设计完成

3、期限自 2015 年 11 月 30 日至 2015 年 12 月 7 日 共 1 周设计依据1.输油管道设计规范2.管道设计手册设计要求及主要内容1.管道的不同油品基础数据 设计输量、管线长度、油品密度、体积流量、高差。2.管径、管材、管壁厚度确定 确定设计压力3.泵的型号、组合方式4.计算不同油品任务流量下水力坡降、全线所需的总的压头、确定泵站的个数。5.确定首站汽油罐和煤油罐的体积、终点站汽油罐和煤油罐的体积。6.终点混油罐的体积。7.校核进出站的压力是否超过设计压力。8.绘制中间站的流程图。参考资料1.中国石油化工集团公司主编（或编著）：石油库设计规范，中国计划出版社，2004年出版。

4、2.杨筱衡主编：输油管道设计与管理，石油大学出版社2004.3出版。3.王松林主编：石油化工设计手册（第一、二、三、四卷），化学工业出版社，2002.1出版。4.张德姜主编: 石油化工装置工艺管道安装设计，中国石化出版社，2001.3出版。5.中国石油天然气总公司主编（或编著）：通用工程设计手册，石油大学出版社，1995.10出版。6.中国石化集团管道储运公司主编（或编著）：输油管道规程汇编，中国石化出版社，2003.2出版。7.钱锡俊主编：泵与压缩机，石油大学出版社，2003.12出版。8.刘清志主编：石油技术经济学，石油大学出版社，2004.1出版。指导教师签字日期摘 要本管线设计最大设计

5、年输量为690万吨。管道全长1555.86km，高程在18.751906.04m之间。经过计算，在里程为1492.62km存在翻越点。本设计根据经济流速来确定管径，选为610×10mm，管材选用按照API标准生产的L485CX70钢直缝电阻焊钢管。 经过水力计算，确定所需的泵站数，全线采用5个泵站，每个泵站2台泵串联使用。且根据分油点的输量和循环次数计算出每个分油点的混油量以及混油浓度。本设计中遵循在满足各种条件的情况下，工艺流程尽可能的简单，并且输油工艺本着应用先进技术的原则，进行了首站和中间站的工艺流程设计。最后绘制两张图：管道泵站分布图，中间泵站及罐区工艺流程图关键词: 管道；

6、输量；泵站；循环次数；工艺流程图：混油量 目录1.管径壁厚计算71.1年输量的确定71.2设计平均温度71.3平均温度下油品的密度71.4平均温下的体积流量：81.5管径选择81.6管道壁厚的选择82.水力计算及泵站布置92.1油品粘度计算92.2水力坡降和全线压头的计算113.泵站数计算及泵站布置123.1选泵124.建设运行成本计算165. 校核进出站压力196.混油量计算206.1首末站的油罐体积206.2分油混油计算227.中间站流程图248.参考文献251.管径壁厚计算某成品油管道是一条连续顺序输送多种成品油的管道，输送介质包括0#柴油、90#汽油、97#汽油三种油品，周转系数25，

7、设计年输送天数360天，采取起点连续进油，设计压6-10MPa。各站场进站最低压力0.3MPa，最高压力4MPa。地温取17摄氏度。站场进、出站压力通过节流阀控制。1.1年输量的确定年输量=0#柴油年输量+90#汽油年输量+97#汽油年输量年输量=502+72+116=690（万吨）1.2设计平均温度取地温17摄氏度，即T=171.3平均温度下油品的密度式中，是T温度下的油品密度 是20摄氏度下油品的密度，查课本50页表格得，20摄氏度时，柴油密度是821.3kg/m3,汽油密度是746.2kg/m3对于柴油：对于汽油： 输油管内油品的平均密度为：1.4平均温下的体积流量：1.5管径选择选取经

8、济流速分别取1.1m/s，1.3m/s,1.5m/s。管径计算公式：式中，d管道内径，m。 Q体积流量m3/s 经济流速m/s则，选取管径为508mm，559mm,610mm。1.6管道壁厚的选择根据输油管道工程设计规范，管线壁厚按下式进行计算：式中，管道壁厚，mm P设计内压MPa,此处P=10MPa D管道外径，mm 材料最低屈服强度，MPa。本设计选用钢材为L485CX70钢，其最低屈服强度为485MPa。 K设计系数，站外取0.72。 焊接系数，取1.0。则，考虑到防腐稳定等问题，管壁厚度分别取8.27mm,9.00mm，9.73mm。初选管径为508*8.50mm,559*9.00m

9、m,610*10mm钢管。汇总结果如下：管径，mm壁厚，mm规格，mm5088.27508*8.505599.00559*9.006109.73610*10.002.水力计算及泵站布置2.1油品粘度计算粘温指数方程:为温度为T0时的油品粘度。u一般在0.010.03之间，此处取0.02。则17摄氏度时，0#柴油粘度是90#汽油粘度是97#汽油粘度是管径为508*8.50mm时，有：雷诺数为：根据我国输油管道工程设计规范管壁当量粗糙度e取0.1。 则有：3000<<，油品处于水力光滑区。3000<<，油品处于水力光滑区。3000<<，油品处于水力光滑区。管径5

10、59*9.0mm时，有：雷诺数为：根据我国输油管道工程设计规范管壁当量粗糙度e取0.1。 则有：3000<<，油品处于水力光滑区。3000<<，油品处于水力光滑区。3000<<，油品处于水力光滑区。管径为610*10mm时，有：雷诺数为：根据我国输油管道工程设计规范管壁当量粗糙度e取0.1。 则有：3000<<，油品处于水力光滑区。3000<<，油品处于水力光滑区。3000<<，油品处于水力光滑区。雷诺数Re为：由于3000<<，所以油流处于水力光滑区。2.2水力坡降和全线压头的计算（1）管径为508×

11、;8.5mm时 因为油流处于水力光滑区，所以，m=0.25，=0.0246 把管道沿线的局部摩阻（按1%计算）考虑进去后，管道水力坡降为：（2）管径为559×9.00mm时 因为油流处于水力光滑区，所以，m=0.25，=0.0246 把管道沿线的局部摩阻（按1%计算）考虑进去后，管道水力坡降为： （3）管径为610×10mm时 因为油流处于水力光滑区，所以，m=0.25，=0.0246 把管道沿线的局部摩阻（按1%计算）考虑进去后，管道水力坡降为：上述总结如下：管径水力坡降508×8.5mm0.004141559×9.00mm0.002596610

12、15;10mm0.0017173.泵站数计算及泵站布置3.1选泵泵的流量取：泵的扬程取管道的设计压力:查泵的产品样品，400KD×250×2型泵的性能如下表所示。 表 400KD×250×2型泵性能参数泵型号排量Q扬程H（m）转速功率N（）效率叶轮直径（mm）轴功率电机功率400KD×250×2100028852029802300320078465/4451250347495240076.51500417470 261073.5根据泵的特性方程： （m取0.25）用最小二乘法求泵的特性方程，则，的值计算见下表。-177828520-9

13、2470560-262780495-130076100-361543470-169925210把上面表格中数据代入公式，求得：,因此单台泵的特性方程为： 利用公式，计算与实测值的相对误差，计算得相对误差见表。H计算值H实测值相对误差517.345200.00512496.104950.00222471.414700.003由表中数据可知，计算与实测值的相对误差小于2%，说明回归结果很好，符合误差要求。当多台泵串联在一起的时候，各泵流量相等，泵站的扬程等于各泵扬程之和 故可选用2台泵串联工作。3.2泵站的布置（1）管径为508×8.5mm时因为油流处于水利光滑区，则=0.0246，m=

14、0.25，i=0.004141判断翻越点桩号12345678里程（km）0161.09246.33310.77457.66617.09687.79767.77高程（m）18.7571.5147.94105.00105.23209.50481.73925.88桩号910111213141516里程（km）876.67976.061070.81183.31261.51348.81492.61555.8高程（m）803.531120.61349.61401.22017.21958.82044.51906.1由里程和高程可以看出，只有在里程为1261.52km和1492.62km处才有可能存在翻阅点。

15、由此可知没有翻越点。全线压头根据所选离心泵的特性方程，得：根据课本53页内容，泵站或加热站内压降为20m油柱，则所需泵站数为：取整后得：n=9。即泵站数为9个。泵站布置如下图所示：（2）管径为559×9.00mm时因为油流处于水利光滑区，则=0.0246，m=0.25，i=0.00260判断翻越点由里程和高程可以看出，只有在里程为1261.52km和1492.62km处才有可能存在翻阅点。由此可知没有翻越点。全线压头根据所选离心泵的特性方程，得： 根据课本53页内容，已知泵站或加热站内压降为20m油柱，则所需泵站数为：取整后得：n=5.9。即泵站数为6个。布置如下图所示：（3）管径为

16、610×10mm时 因为油流处于水利光滑区，则=0.0246，m=0.25，i=0.00172 判断翻越点 由里程和高程可以看出，只有在里程为1261.52km和1492.62km处才有可能在翻阅点。由此可知里程为1492.62km处是翻越点。全线压头根据所选离心泵的特性方程，得： 根据课本53页内容，已知泵站或加热站内压降为20m油柱，则所需泵站数为： 取整后得：n=4.6。即泵站数为5个。泵站布置如下图所示：4.建设运行成本计算电力价格：0.55元/度，燃料油价格：4500元/吨。管道建设期为1年，运行期为20年。管道建设单位长度总投资如下表，其中40为自有资金，其余为建设银行贷

17、款，利率按当前利率建设银行利率计算，流动资金按管内存油价值计算。经营成本按能源消耗（电力及燃料）的2.5倍计算。单位长度总投资种类项目年利率一、短期贷款一年以内（含一年）5.10二、中长期贷款一年至五年（含五年）5.50五年以上5.65三、住房公积金贷款五年以下3.25五年以上3.752015年建设银行贷款利率（1）管径为610×10mm，泵站数为5：折旧费线路工程部分投资估算：,（其中区域修正系数取平原地带1.0，时间修正系数取1.0）则泵站工程投资估算：,(其中时间修正系数取1.0，区域修正系数取平原地带1.0，泵末站按首站800万元，中间站500万元计算，N=5）则：项目固定投

18、产投资估算（K一般取0.9）：固定资产原值估算（固定资产原值取基建投资的90%）：折旧估算（可取6.25%）：动力费用：动力费用主要是输油泵的电费，计算为由于本次为等温输送，可知输油总费用计算为（2）管径为508×8.5mm，泵站数为9时1.折旧费线路工程部分投资估算：,（其中区域修正系数取平原地带1.0，时间修正系数取1.0）则泵站工程投资估算：,(其中时间修正系数取1.0，区域修正系数取平原地带1.0，泵末站按首站800万元，中间站500万元计算，N=9）则项目固定投产投资估算（K一般取0.9）：固定资产原值估算（固定资产原值取基建投资的90%）：折旧估算（可取6.25%）：2.

19、动力费用：动力费用主要是输油泵的电费，计算为由于本次为等温输送，可知输油总费用计算为（3）管径为559×9mm，泵站数为6时1.折旧费线路工程部分投资估算：,（其中区域修正系数取平原地带1.0，时间修正系数取1.0）则泵站工程投资估算：,(其中时间修正系数取1.0，区域修正系数取平原地带1.0，泵末站按首站800万元，中间站500万元计算，N=6）则项目固定投产投资估算（K一般取0.9）：固定资产原值估算（固定资产原值取基建投资的90%）：折旧估算（可取6.25%）：2.动力费用：动力费用主要是输油泵的电费，计算为由于本次为等温输送，可知输油总费用计算为 综上可得：经济计算表如下：管

20、径/mm总费用/万元508*8.5152632559*9122581610*1098593.4经过对比可得管径为610×10mm时，所需费用最小。所以确定最优方案选取管径为61010mm。 5. 校核进出站压力 单台泵特性方程由于一个泵站是有两台泵串联组成的所以泵站特性方程由题意知：m=0.25，n=5，A=1123.6，B=0.00050()，, ，, 从而f为：考虑管道沿线的局部摩阻（按1%计算）并换算单位得f把以上参数代入相关公式，计算工作点流量Q()把工作点流量代入泵站特性方程，得各泵站扬程首站进出站压力为：m油柱第二个泵站的进出站压力为：第三个泵站的进出站压力为：第四个泵站

21、的进出站压力为：第五个泵站的进出站压力为：可见进出站压力都没有超压，出站压力都低于4MPa（1020m油柱高）。泵站不需要进行调整位置。站址距离（KM）052374410491256进站压力(M油柱)4025162516出站压力（M油柱）1001.3986.3977.3986.3977.36.混油量计算站点进出油品量97#汽油90#汽油柴油1(0.00 18.75)11672312+19*10进油2(617.09 209.50）281883分油3(1261.52 2017.22)402572分油4(1555.86 1906.04)4829157+19*10分油6.1首末站的油罐体积一条连续顺序

22、输送的成品油管道输送能力为640万吨每年，且输送的0#柴油，90#汽油，97#汽油的输送比为123：18：29，柴油年输送量为502万吨每年, 90#汽油年输送量为72万吨每年，97#汽油年输送量为116万吨每年，且输送25批次.输送柴油的输量：输送90#汽油的输量：输送97#汽油的输量：管道横截面积：管内各平均流速分别为: 本设计中，90#汽油与97#汽油（标为AB）混油、90#汽油与柴油（标为BC）混油的紊流扩散系数分别为： 所以：首站需建的储罐容积计算为：首站分配给三种油品的罐容分别计算为： 第一站需建的储罐容积计算为：第一站分配给三种油品的罐容分别计算为： 第二站需建的储罐容积计算为：

23、第二站分配给三种油品的罐容分别计算为： 末站需建的储罐容积计算为：末站分配给三种油品的罐容分别计算为： 6.2分油混油计算第一站AB混油界面贝克莱数： 油罐的容积取： 管道的容积：系数为： 假设90#汽油中允许混入最大的97#汽油浓度为 ，97#汽油中允许混入最大的90#汽油为 ,查输油管道设计与管理函数图可知： , 得 =-0.6 =19%, , 得 =0.6 =80%此时 ，AB段不存在混油段。BC混油界面 贝克莱数： 系数为: 90#汽油中允许混入最的的0#柴油为，0#柴油中允许最大混入的90#汽油为 ，查输油管道设计与管理函数图可知： ，得 =-0.35 =32% ，得 =0.35 =

24、67%此时 ，所以BC段不存在混油段。综上，无需建混油罐.第二站 AB混油界面贝克莱数： 油罐的容积取：10000管道的容积：系数为： 假设90#汽油中允许混入最大的97汽油浓度为 ，97#汽油中允许混入的最大90#汽油为 ,查输油管道设计与管理函数图可知： , 得 =-0.3 =40% , 得 =0.3 =60%此时 ，所以AB段不存在混油段。BC混油界面 贝克莱数： 系数为 90#汽油中允许混入最的的0#柴油为 ，0#柴油中允许最大混入的90#汽油为 ，查输油管道设计与管理函数图可知： ，得 =-0.14 =43% ，得 =0.14 =55%此时 ，所以BC段不存在混油段。综上，无需建混油罐。第三站 AB混油界面贝克莱数： 终点罐的容积取： 10000管道的容积：系数为： 假设90#汽油中允许混入最大的97#油浓度为 ，97#油中允许