天然气长输管道设计

1、本 科 毕 业 设 计（论文）题 目：雪城-西苇天然气管道工程初步设计 学生姓名：学 号：专业班级：指导教师： 2012 年 6 月 3 日摘要雪城-西苇天然气管道工程初步设计是根据设计任务书提供的原始数据，跟据输气管道工程设计规范以及相关设计规范的要求，进行初步设计计算。设计过程中，首先以一种设计压力、管径、钢材材质、有无内涂层、压比进行初步计算，然后编程计算不同管径、压比、有无内涂层等情况下的方案，经比较后确定最优方案。得出的最优方案进行重新布站，进行校核计算和设备选型。本工程全长2150km，沿线共设两处分输站。工程计划分期投产，一期输气量40×108Nm3/a，二期输气量60

2、×108Nm3/a投产启输量10×108Nm3/a。工程建设包括全线各站场、全线管道工程、自控、电力、通信、防腐及阴极保护等基础配套工程。管道全线采用SCADA自动控制系统，全线的运行操作由调度中心完成。输气干线防腐以三层PE防腐为主，同时以阴极保护为辅的防腐蚀控制，站内以牺牲阳极保护为主。关键词：输气管道；设计计算；最优计算；工艺站场ABSTRACTXue Yu to Wei Cheng natural gas pipeline project preliminary design is based on the initial data provided by desi

3、gn assignment, and in accordance with the requirements of code for design of transmission pipeline engineering or other design specification, carry through preliminary design calculation. In the design process, firstly and approximately calculate one design pressure, one diameter, one steel material

4、 with internal coating, and then get calculating results of different diameter, wall thickness, with or without internal coating by program calculation, finally obtain the optimal scheme. According to the optimal scheme, accomplish check calculation and equipment selection.This project full length i

5、s 2011 km, a total of two sub-transmission supply natural gas to the market along the pipeline. It is a phased construction plan, first stage throughput is 40×108Nm3/a, and the eventually throughput is 60×108Nm3/a. the initial stage throughput is 10×108Nm3/a. This project construction

6、 include the basic construction of all station and pipeline, the controlled phase matching, power, communications, anti-corrosion and cathode protection and other initial matching project. Pipeline full range of computer control systems used to monitor the core of the control and data acquisition SC

7、ADA control system, a full range of running operations completed by the dispatch center. Gas transmission pipeline corrosion in three layers PE coating anti-corrosion dominated, and cathodic protection as the auxiliary corrosion control, while the expense of anode corrosion control supplemented in g

8、as station.Keywords: Gas transmission pipeline; design calculation; optimal scheme; process station目录第1章 前言11.1 工程的提出11.2 工程设计依据11.3 工程的设计意义1第2章 设计概述32.1 设计依据32.1.1 设计原则32.1.2 管道设计规范和要求32.2 长输管道设计原始资料42.2.1天然气管道设计输量42.2.2 天然气组成42.2.3 工艺计算参数42.2.4 设计要求42.2.5 主要设计任务42.3 工程概况42.4 小结5第3章 输气管道工艺计算说明63.1

9、天然气的物性计算63.1.1 天然气的平均分子质量、密度、相对密度63.1.2 天然气压缩因子的计算63.1.3 天然气的粘度83.1.4 定压摩尔热容93.2 管道日输气能力93.3 管道水力计算93.3.1雷诺数的计算93.3.2 水力摩阻系数的计算103.4 输气管道流量计算基本公式103.5 末段储气计算103.6 输气管热力计算113.6.1 管线温度分布113.6.2 平均温度123.7 小结12第4章 站场工艺134.1输气管道工程站场种类及名称134.1.1 概述134.1.2 各站场功能及流程134.2 输气站的主要功能144.2.1 分离除尘144.2.2 清管144.2.

10、3 调压计量154.2.4 安全泄放164.3 站址选择174.3.1 基本要求174.3.2 工程地质、水文地质的要求174.3.3 勘察要求174.3.4 站址选择步骤174.4 站场工艺设备选型184.4.1 多管除尘器设计184.4.2 压缩机的选型和配置204.4.3 驱动机选择和比较214.5 小结21第5章 线路工程225.1线路所处位置及沿线自然条件状况225.1.1 线路的选择和要求225.1.2 线路选择的注意事项225.1.3 沿线自认条件状况225.1.4 沿线地区等级划分225.2 管道敷设235.2.1 管道的敷设方式235.5.2 水下穿越管线235.2.3 管路

11、辅助设施245.3 清管与试压245.4 阀门与法兰的作用255.4.1 阀门的种类及选用255.4.2 法兰的作用265.5 小结26第6章 自动控制、通讯及防腐276.1 概述276.1.1 说明276.1.2 仪表及系统设备选型原则276.2 SCADA系统276.3 仪表检测、控制系统276.4 流量计量系统286.5 输气管道的防腐与防护286.6 小结28第7章 工艺计算书297.1 基本参数计算297.2 方案优选297.2.1 设定计算方案297.2.2 方案示例计算297.2.3 站场工艺计算337.3 站间距调整，重新布站367.4 管线应力校核377.5 除尘器的设计计算

12、387.6 截断阀室的计算407.7 各期投产方案的确定407.8 软件仿真417.9 小结42结论43致谢44参考文献45附录46第1章 前言1.1 工程的提出二十一世纪以来，我国天然气市场进入快速发展阶段，天然气消费量以每年两位数增长。天然气作为一种清洁能源，其重要性已被提至一个新的战略高度。因此，提高天然气在能源消费中的比重是坚持可持续发展战略、调整能源结构、保护生态环境的重要举措。天然气长输管线作为一种重要的运输方式被广泛用于天然气运输行业。目前页岩气开采技术的巨大发展为天然气长输管道建设提供了有力的保证。本工程的主要内容是雪城到西苇天然气管道工程初步设计。工程的提出是为了解决下游能源

13、紧张的缘故，同时促进起源地经济的发展。工程设计任务是为西苇解决城市空气紧张的现状。工程分两期完工。一期该工程计划供气40×108Nm3/a，二期工程计划供气60×108Nm3/a。1.2 工程设计依据本设计主要以输气管道设计与管理、干线输气管道实用工艺计算方法、输气管道工程设计规范、天然气长输管道工程设计、石油天然气工程设计防火规范、气田集气工程设计规范、石油天然气工程初步设计内容规范第二部分：管道工程、油气集输、油田油气集输设计技术手册、干线输气管道优化设计、石油天然气工业输送钢管交货技术条件B级钢管、石油天然气工程制图标准等作为设计依据，结合设计任务书给出计算过程。本设

14、计根据实用工艺计算方法给出的计算方法初步确立计算方案，再通过选择不同管径、压比、有无内涂层等确定不同组合的方案，算的费用现值法比较后选择最优方案，最后再根据相关规范和实际情况校核应力、末段储气等是否满足条件，最终确定一个最优设计方案。此工程的初步设计是在工程项目确定后，根据设计任务书的要求，结合实际条件所做的具体实施方案。它是安排建设项目和组织施工的主要依据，是工程顺利完成的关键。1.3 工程的设计意义该工程能能够解决下游城市用气紧张的状况，同时，天然气作为清洁能源，能降低城市的污染，适应社会发展的需要。另外，通过此次工程设计，我们可以初步了解到天然气长输管道工程设计的基本步骤和基本方法。按照

15、相关任务要求，依据相关规范，通过合理计算方法，最终确定设计方案。而深度设计应满足投资包干、招标承包、材料与设备订货、土地征购和施工设备等要求，并编制施工图和总概算等。天然气长输管道建设不只是某个部门某个单位的工作，它需要相关各部门协调工作，管道设计、管道建设、管道运营等。其中涉及自动控制系统、防腐工程、通讯系统、电力系统、消防系统等。只有在设计中综合考虑，根据实际情况，参照相关规定以及实践经验，才能更好的完成设计任务。61第2章 设计概述第2章 设计概述2.1 设计依据2.1.1 设计原则（1）贯彻国家有关法规和方针政策，遵循行业及地方有关标准、规范和政策，并参照国际上相关的先进标准及规范。（

16、2）确定本建设项目的技术水平及自动化水平，工程应结合国情采用可靠的新技术、新工艺、新设备、新结构和新的管理体制。（3）工程设计本着一次规划，分期实施的原则，做到工程建设近、远期相结合，尽可能利用现有的设施，提高经济效益，节省投资。（4）采用先进技术，努力吸收国内外新的科技成果，应优先采用国内成熟的技术。（5）优化设计方案，确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数。（6）本设计还应符合国家现行有关强制性标准的规定。2.1.2 管道设计规范和要求输气管道设计与管理（李玉星、姚光镇主编，中国石油大学出版社）；干线输气管道实用工艺计算方法（苗承武、蔡春知、陈祖则编著，石油工业出版社）；输气管道工程设计规

17、范（GB50251-2003）；天然气长输管道工程设计（中国石油天然气总公司主编，石油大学出版社）；石油天然气工程设计防火规范（GB50183-2004）；气田集气工程设计规范（SY/T 0010-96）；石油天然气工程初步设计内容规范：管道工程（SY/T 0082.2-2006）；油气集输（冯叔初主编，石油大学出版社）；油田油气集输设计技术手册（上下册，石油工业出版社）；干线输气管道优化设计（李波、朱华锋、李建新，石油大学（北京）；石油天然气工业输送钢管交货技术条件B级钢管（中华人民共和国国家标准）；石油天然气工程制图标准（中华人民共和国石油天然气行业标准，国家经济贸易委员会发布）；2.2

18、长输管道设计原始资料2.2.1天然气管道设计输量设计输气能力：一期设计输量40×108Nm3/a，二期输量60×108Nm3/a，投产启输量为10×108Nm3/a。2.2.2 天然气组成表2-1 天然气的组成组分N2CO2CH4C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5C6Mol%1.41.293210.40.50.20.10.22.2.3 工艺计算参数设计年输送天数：350天；管道埋深处地温：夏季 25，冬季 6，年平均地温：15；首站进站压力：5.0MPa（表压）；进站温度20；末站出站压力：1.5MPa（表压）；设计末端调峰能力为20%设计输量。2.2.4

19、设计要求全线要求采用等强度设计，优选管径、站数、以及管道内涂层。2.2.5 主要设计任务1）、完成输气管道的工艺计算，确定出站压力，压缩机站数目，管径与壁后的选取，站场设备的计算与选取，涂层优化，管线调峰能力计算以及技术经济分析；2）、完成各站场的工艺流程设计、设备选型与平面布置；3）、完成首站平面布置图；4）、完成压缩机站工艺流程图；5）、完成清管器安装图。2.3 工程概况雪城-西苇输气管道起始于雪城盆地某气体处理厂的输气首站，末站位于西苇市门站内，管道全长2150km。全线共设工艺站场6座：输气首站、两个中间清管站、两个分输站（分输量各占输量的20%，位于950km和1600km处）、末站

20、。全线拟建13座压气站，输气首站、11座中间压气站和输气末站。其中中间两个分输站和压气站合并。全线设置90座截断阀室，使管线在事故工况下紧急切断事故管段，以减少天然气的泄漏，减少环境的污染，并提供管道维修使用。输气管道干线采用等强度设计，末端储气为设计输量的20%左右，经过优选，末端管径采用660mm，壁厚10.3mm，得到的最优末段长度为253km，首站到第六站采用762mm，壁厚11.9mm的管线，第六站到第七站之间的管线采用813，壁厚28.6mm的管线，第七站到第十站采用管径是711mm，壁厚11.1mm 的管线，第十站到第十一站采用813mm，壁厚为25.4mm的管线，第十一站到十二

21、站采用610mm，壁厚为9.5mm的管线，第十二站到第十三站采用610mm，壁厚为14.3mm的管线。整条管线材质采用X70钢。输气干线和支线采用涂层和阴极保护联合保护的方法，外涂层采用三层PE，内涂层采用环氧树脂，热煨弯头外防腐采用无溶剂环氧涂料加热收缩带，补口选用无溶剂液体双组份环氧涂料加热收缩补口带。站场采用牺牲阳极保护方法。管线运行管理采用SCADA控制系统，管线通讯系统主信道为光缆，并与输气管线同沟敷设，管线辅助系统和公用设施尽力依托现有设施，管线设置维修队、抢修队各一个，巡线队若干。2.4 小结本章主要介绍了设计所参照的规范、书目、以及设计所需的原始数据和设计任务。 第3章 输气管

22、道工艺计算说明第3章 输气管道工艺计算说明3.1 天然气的物性计算3.1.1 天然气的平均分子质量、密度、相对密度（1）计算平均分子量1 （3-1）式中： 平均分子量，kg/kmol； 第i组分的分子量，kg/kmol； 第i组分的百分含量，%。（2）平均密及相对密度a)平均密度 （3-2）式中： 平均密度，kg/m3； 第i组分的密度，kg/m3； 第i组分的百分含量，%。b)相对密度 （3-3）式中： 相对密度； 平均密度，kg/m3； 空气密度，kg/m3。3.1.2 天然气压缩因子的计算（1）视临界压力和视临界温度 (3-4) (3-5)式中： 第i组分的临界压力，MPa； 第i组分的

23、临界温度，K；第i组分的百分含量，%。（2）对比压力和对比温度 (3-6) (3-7)式中：平均压力，MPa；平均温度，K。（3）平均压力 (3-8) (3-9) (3-10) (3-11)式中：、压缩机进、出口压力，进、出站压力，MPa； 、管线连接压力损失，冷却系统压力损失，MPa； 、除尘装置压力损失，平均压力，MPa，压比；（4）压缩因子 (3-12)由于Pr和Tr的数值不同，A、B、C、D系数取值也不相同，根据公式（3-12），计算得出Z值（见表3-1）。表3-1 压缩因子相关方程式Pr范围Tr范围相关方程式0.21.21.051.21.2+1.41.4+2.02.0+3.0Pr(1

24、.6643Tr-2.2114)-0.3647Tr+1.4385Pr(0.5222Tr-0.8511)-0.0364Tr+1.0490Pr(0.1391Tr-0.2988)+0.0007Tr+0.9969Pr(0.0295Tr-0.0825)+0.0009Tr+0.9967>1.22.81.051.21.2+1.41.4+2.02.0+3.0Pr(-1.3570Tr+1.4942)+4.6315Tr-4.7009Pr(0.1717Tr-0.3232)+0.5869Tr+0.1229Pr(0.0984Tr-0.2053)+0.0621Tr+0.8580Pr(0.0211Tr-0.0527)+

25、0.0127Tr+0.9549>2.85.41.051.21.2+1.41.4+2.02.0+3.0Pr(-0.3278Tr+0.4752)+1.8223Tr-1.9036Pr(-0.2521Tr+0.3871)+1.6087Tr-1.6635Pr(-0.0284Tr+0.0625)+0.4714Tr-0.0011Pr(0.0041Tr+0.0039)+0.0607Tr+0.79273.1.3 天然气的粘度根据粘度的计算公式： (3-13)已知天然气所处的压力、温度条件下的密度和标准状态下的相对密度，可求出所处条件下的天然气的粘度：式中： (3-14) (3-15) (3-16)为天然气

26、粘度，MPa/s；天然气的温度，K。3.1.4 定压摩尔热容根据干线输气管道实用工艺计算方法中的定压摩尔比热的计算公式，对甲烷含量在85%以上的天然气，其平均定压比热可按下式确定： (3-17)式中：天然气的定压摩尔比热，KJ/(kg·K)；1.695；1.838×10-3；1.96×106 ；天然气的平均压力，MPa；天然气的平均温度，K。3.2 管道日输气能力根据输气干线设计规模Q=60×108Nm3/a，投产启输量为Qq=10×108Nm3/a来换算输气干线每日输气能力，输气天数定为350d。 (3-18)式中： 输气管的任务输量，108

27、m3/a；干线输气管日输气能力，106m3/d。3.3 管道水力计算输气管道的水力摩阻系数的计算首先需要计算雷诺数。3.3.1雷诺数的计算雷诺数可按以下公式计算： (3-19)式中：雷诺数； 管内径，m； 空气的密度，kg/m3； 气体的动力粘度，N·s/m2； 工程标准状况下的输气管流量，m3/s。3.3.2 水力摩阻系数的计算水力摩阻系数 宜按下式计算： (3-20)式中：雷诺数； 管内径，m； 水力摩阻系数； 钢管内壁等效绝对粗糙度，mm。3.4 输气管道流量计算基本公式假设：管线全长为L，起点压力为PQ，终点压力为PZ所求得输气管流量关系式为：即：h<200m时 (3-

28、21)式中：气体在工程标准状况下的流量，m3/d； 输气管道计算段的起点压力（绝），MPa； 输气管道计算段的终点压力（绝），MPa； 输气管道内径，m； 水力摩阻系数； 气体的压缩因子； 气体的相对密度； 输气管道内气体的平均温度，K； 输气管道计算段的长度，km。3.5 末段储气计算开始储气时，起点和终点压力都为最低值，即P1min和P2min，其平均压力为： (3-22)式中：储气开始时的平均压力，MPa； 储气开始时起点的最小压力，MPa； 储气开始时终点的最小压力，MPa。储气终了时，起点和终点压力都是最高值，即P1max和P2max，其平均压力为： (3-23)式中：储气结束时的平

29、均压力，MPa； 储气结束时起点的最大压力，MPa； 储气结束时终点的最大压力，MPa。初期能力为： (3-24)式中：输气管的储气能力，m3； 管段管道的内径，m； 气体的压缩因子； 管段管道的平均温度，K； 标况下的温度，T0=293K； 标况下的压力0.101325MPa； 该段管道长度，m。3.6 输气管热力计算3.6.1 管线温度分布 (3-25) (3-26)式中： 输气管任意一点的温度，； 管道埋深处土壤温度，； 计算段起点的天然气温度，即天然气出站温度，； 焦耳汤姆逊效应系数，/MPa； 计算段起点压力（绝），MPa； 计算段终点压力（绝），MPa； 计算段长度，m； 总传热系

30、数，； 输气管外径，m； 气体的质量流量，kg/s； 气体定压比热容，J/(kg·)。3.6.2 平均温度 (3-27)式中：管道周围土壤自然温度，； 管道的起点温度，； 计算管段长度，m。3.7 小结本章主要介绍了本毕业设计计算得具体流程，以及所用的公式。第4章 站场工艺第4章 站场工艺4.1输气管道工程站场种类及名称4.1.1 概述输气站4是输气管道工程中各类工艺站场的总称，主要功能包括增压、除尘净化、调压、计量、清管、冷却等。按它们在输气管道中的位置分别为：输气首站、输气末站和中间站（中间站又分为压气站、气体接收站、气体分输站、清管分输站等）三大类型。按功能又可分为：压气站、清

31、管分输站、调压计量站和配气站等。4.1.2 各站场功能及流程（1）输气首站输气首站位于输气管道的起点。一般具有增压、分离除尘、计量、清管器发送等功能。本输气管道工程首站接受气体为井来气。主要流程：接收井来气，经气质检测、计量、分离除尘、增压后输往下一站。发送清管器，事故工况下维修和正常检修时的放空、排污等。（2）输气末站输气末站位于输气管道的终点。一般具有分离除尘、调压、计量、清官器接收及配气功能。主要流程：接受上游来气，经净化处理、调压计量后送往城市门站。接受清管器，事故工况下维修和正常检修时的放空、排污等。（3）输气中间站输气中间站是位于输气管道首站和末站之间的站场。一般分为压气站、气体接

32、收站、气体分输站、清管分输站等几种类型。本工程中，中间站场只有气体分输站和清管分输站两种类型，但仍将各种站场作一下说明。 压气站。压气站是输气管道的接力站，主要功能是给管输气体增压。压气站通常和其他站合并，除具有增压功能之外，还应具有清管功能，与支线连接的压气站还应具有调压计量的功能。一般可按站间距110200km布站。主要流程：输气站场压气站一般为离心式压缩机站，它的流程由输气工艺、机组控制和辅助系统三部分组成。输气工艺部分除分离除尘、计量、增压等主要过程外，还包括越站旁通、清管器收发、安全放空和管路紧急截断等流程。机组控制部分有启动、超压保护、防喘振循环管路等。辅助系统包括密封油、润滑油、

33、启动气、仪表控制、燃料气供给、自动控制冷却及消防等系统。 气体接收站。它是在输气管道沿线，为接受输气支线来气而设计的站场。一般具有分离除尘、调压、计量和清管器收发等功能。本工程中没有气体接收站。 气体分输站。它是在输气管道沿线，为分输气体至城市门站而设计的站场。一般具有分离除尘、调压、计量、清管器收发、配气等功能。主要流程：从干线上分输部分气体，经分离除尘、调压、计量后送往城市门站，用旋风分离器对气体除尘。接收清管器，事故工况下维修和正常检修时的放空、排污等。 清管分输站。清管分输站应尽量与其他的输送站场相结合，无合适的站场可结合时，可根据具体情况设中间清管分输站。一般清管分输站可按80100

34、km间隔考虑设置。主要流程：设有清管器接收和发送装置，正常工艺气体走清管装置旁通，清管时气体走清管装置，然后经旋风分离器后送往下一站。分输气体经调压计量后送往城市门站。越站旁通阀及进出口主阀采用线路紧急截断阀，使其有线路截断阀室的作用。4.2 输气站的主要功能4.2.1 分离除尘为了保证进入输气管道的气体的气质要求，在一些站场要设置分离装置，分离其中携带的岩屑粉尘、管内铁屑和腐蚀产物，其除尘设备多采用重力式分离器、旋风分离器、多管除尘器、过滤分离器等。本工程采用旋风分离器和过滤分离器两种型号。大流量站场的气体除尘器可以经过汇管采取并联安装来满足处理要求。在设计分离器台数时，应按分离器的最小处理

35、能力来设计计算安排，以保证当一台分离器检修时余下的分离器的最大处理能力仍能满足站场的处理要求。选择分离除尘装置时，需考虑天然气携带的杂质成分，在满足输出的气质要求的前提下，应力求结构简单，分离效果好，气流压力损失小，不需要经常更换和清洗部件。4.2.2 清管输气管线在施工过程中积存下来的污物和管道投产运行时所积存下来的腐蚀产物，都是影响气质、降低输气能力，堵塞仪表、影响计量精度和加剧管线内部腐蚀的主要因素。因此，管线投产前和运行过程中应适时进行清管作业。清管系统组成包括清管器收发装置、清管器、管道探测器以及清管器通过指示器（1）清管器收发装置清管器收发装置包括收发筒、快开盲板、工艺管线、全通径

36、阀门以及装卸工具等。其中清管器收发筒及其快开盲板是收发装置的主要构成部分。收发筒：收发筒的筒体直径一般比主管大12级，以便清管器的放入和取出。发送筒的长度应能满足最长清管器或检测器的需要，一般不应小于筒径的34倍；接收筒的长度应更长些，因为它需要容纳不许进入排污管的大块清除物和先后连续发入管道的两个或更多的清管器，其长度一般不小于管径的46倍。接收筒上的排污管开口应开在筒体的底部并最好为两个，放空管、出气管应开在筒体的顶部，并且排污口、放空管和出气口还必须焊装挡条以阻止大块物体进入。快速开关盲板：快速开关盲板上应有防自松安全装置。（2）清管器：清管器的种类有清管球、皮碗清管器和清管刷等。在本工

37、程中采用清管球。（3）清管器探测仪器：为了掌握清管器在管道中的运行情况，以及遇阻或损坏时能迅速找到它的位置，清管器应配备一套探测定为仪器。清管探测仪器一般只在管道工程检查、首次清管，以及某些生产性试验等对管道情况不明或试验装置性能不够可靠的情况下使用。（4）清管器通过指示器：能指明清管器是否进站或出站。（5）污物排放及放空：清管器作业排除的污物应集中处理，不得随意排放。本工程中设有排污罐，对污物集中处理。清管装置中设两处放空，紧急放空和手动放空。4.2.3 调压计量（1）输入和输出支线与干线的连接点应保持稳定的输入和输出压力，并规定其波动范围以利于对支线和干线输送过程中的控制。输气站内调压设计

38、中应符合输气工艺设计要求并应满足开、停工和检修的需要。本工程调压主要满足城市门站压力要求。（2）调压装置应设置在气源来气压力不稳定且需要控制进站压力的管线上、分输气和配气管线上以及需要对气体流量进行控制和调节的计量装置之前的管段上。（3）输入与输出干线的气体及站内自耗气必须计量。这些气量是交接业务和进行整个输气系统控制和调节的依据。（4）气体计量装置应设置在输气干线上、分输气干线上和配气管线上以及站内的自耗气管线上。工程中应尽量采用计量撬块，计量撬块能够省掉设备调试这一环节，能够有效保证施工质量和进度，在本工程中分输气干线上均采用计量撬快。（5）当计量装置之前安装有调压装置时，计量装置前的直管

39、段设计应符合国家有关标准的规定。（6）测量天然气体积流量的流量计有差压式、容积式、速度式等几种流量计。大流量下，现在一般采用超声波流量计。本工程中采用超声波流量计。差压式流量计是根据气体流经节流件时在其前后发生的差压来测量气体流量的，它由节流装置和差压计两部分组成，主要用于大流量的输气管道上。常用的容积式流量计多为转子流量计，一般用于小流量计量，如自耗气管道上。超声波流量计是根据声速在管道中沿气体流动方向和逆气体流动方向产生的时间差进行测量的，测量过程由流量计算机进行信号采集、处理，并进行数据计算、输出。超声波流量计具有精度高、能耗少、维修少的优良特性，尤其适用于大口径流量测量。4.2.4 安

40、全泄放（1）根据输气管道工程设计规范中的规定，输气站应设置安全泄放设备。（2）安全阀定压及泄压放空管直径应按以下要求计算：安全阀定压应等于或小于受压设备和容器的设计压力。安全阀泄放管直径应按下列要求设定：a. 单个安全阀的泄压管直径应按背压不大于该阀泄放压力的10%来确定，但不应小于安全阀的出口管径。b. 连接多个安全阀的泄放管直径，应按所有安全阀同时泄放时产生的背压不大于其中任何一个安全阀的泄放压力的10%来确定，且泄放管截面积不应小于各安全阀泄放支管截面积之和。（3）安全泄放设施的设置要求输气站应在进站截断阀上游和出站截断阀下游设置泄压放空装置。根据输气管道站场的特点，放空管应能迅速放空输

41、气干线两截断阀之间管段内的气体，放空管的直径通常取干线直径的1/31/2，而且放空阀应与放空管等径。输气站存在超压可能的受压设备和容器应按现行的安全规程的规定设置安全阀。安全阀泄放的气体可引入同级压力放空管线。 站内高、低压放空气体不得以同一管线输到放空竖管，必须按压力等级分别设置放空管，并应直接与火炬或放空竖管连通。（4）放空竖管（火炬）设置原则及位置选择6： 设置原则：a. 放空气体应经放空竖管排入大气。放空量小于1.2万的放空竖管可不点火排放；放空量为1.21.4万时，对放空的天然气宜点火燃烧。放空时应符合环境保护和防火安全要求。b. 放空竖管应设置在不致发生火灾危险和危害居民健康的地方

42、。高度应比附近建筑物高出2m以上，且总高度不应小于10m。c. 放空竖管的直径应满足最大放空量的要求。d. 严禁在放空竖管顶端装设弯管。放空竖管应有稳管加固措施。e. 放空竖管底部弯管和相连接的水平放空引出管必须埋地；弯管前的水平埋设设直管段必须进行锚固。 位置选择。放空竖管（或火炬）宜布置在站场生产区最小风频的上风向，并且布置在站场外地势较高处。4.3 站址选择4.3.1 基本要求（1）位置。输气站站址的设置应符合线路走向和输气工艺设计的要求，并考虑交通、供电、给排水、通信、生活等条件；与附近工业企业、仓库、火车站及其他公用设施的安全距离必须符合现行石油天然气工程设计防火规范7中的有关规定。

43、（2）占地面积。所选站址应使站内各建筑物之间能留有符合防火安全规定的间距，考虑适应站场发展的预留地。输气站平面布置图应符合国家现行标准中的规定。（3）地形条件。选择的站址应地势开阔、平缓，以利于场地排水和放空位置选择，尽量减小平整场地的土石方工程量。4.3.2 工程地质、水文地质的要求（1）应避开易发山洪、滑坡等不良工程地质段以及其他不宜建站的地段。（2）遇到湿陷性黄土分布地区，站址应尽量避开或选在湿陷量较小的地段。（3）地下水位较低，土壤腐蚀性小的地段。（4）地耐力不小于150KPa的地段。4.3.3 勘察要求（1）站场地形图比例（1：200）（1：500）。（2）站场测量系统应与管线测量系

44、统一致。（3）测量范围，应具体考虑为总图布置方案留有余地（特殊地区建站可视现场的具体情况，确定测量范围和地形比例）。4.3.4 站址选择步骤（1）先在总流向确定的范围内的地形图上（1：50000或1：10000）初选几处作为站址。（2）组织各有关专业的负责人（总图、水、电、土建、地质、测量）以及生产单位的负责人进行现场踏勘。（3）站址确定以后应进行地质勘察和测量工作。4.4 站场工艺设备选型4.4.1 多管除尘器设计天然气中的固体杂质不仅会增加管输阻力，降低管道的生产效率，影响设备、阀门和仪表的正常运转，使其磨损加速、使用寿命缩短。因此，对管输天然气中的固体杂质必须除去。为此，在天然气输气站场

45、中应设置分离除尘设备。输气站场中的除尘设备，要求有结构简单、可靠，分离效率高，不用经常更换或清洗部件，气流通过压降小等特点。目前，输气站场中经常使用的除尘设备有：旋风分离器、多管旋风分离器、重力分离器和过滤分离器等。因设计中采用多管分离器，故主要介绍该分离除尘器。多管除尘器是一种广泛适用于输气站场的高效除尘设备，它适用于气量大，压力较高，含尘粒度分布广的干天然气的除尘。它的除尘效率高（达91%99%以上）而稳定、操作弹性大、噪音小、承压外壳磨损小。（1）旋风子轴向进气速度。根据实验，天然气压力在1.02.0MPa之间，对100mm旋风子，一般最适宜的旋风子轴向进气速度可控制在下列范围：直筒型旋

46、风子：124m/s;圆锥旋风子：1220m/s。若天然气压力在24MPa之间或更高，为防止压降过大，则应选用上述范围的低限，或可再低一些，如1012m/s。（2）旋风子个数N。旋风子个数N可根据处理量来确定，即 (4-1) (4-2)式中：操作条件下气体的流量，m3/s； 旋风子轴向进气速度，m/s； 一个旋风子的轴向进气面积，m2； 旋风子外管直径，m； 旋风子内管直径，m； 旋风子导向叶片数，一般n=8； 旋风子导向叶片进气口端部的厚度，m，=0.005m。（3）多管除尘器直径的确定。根据公式（4-1）算出所需旋风子个数N，从天然气长输管道工程设计表4-3-1算出排管的圈数n，而后得出最外

47、圈旋风子中心圆最小直径 ，于是多管除尘器的最小内径便为： (4-3)根据算出的D值，在按容器标准规格圆整，并具体画出排管图，若不宜凑成标准尺寸，则可选大一级直径，而在除尘器进口管附近不排管。（4）多管除尘器高度的确定。一般进气室高度（旋风子进气口到上管板的距离） 在可能条件下力求大些，至少应为，且不小于700mm排气室高度（上管板到封头焊缝的距离） 可取，且不小于600mm灰斗高度（旋风子底板以下的除尘器直筒部分高度） 需视排灰周期长短而定，一般可按除尘器直径大小取7001000mm。（5）多管除尘器的进、出口管。除尘器的进出口管直径按公式: (4-4) (4-5)式中： 进口管直径，m； 出

48、口管直径，m； 进口管内的气体流速，m/s； 出口管内的气体流速，m/s；进出管的流速一般取较小值，这样有利于进气均匀分配，推荐进出口气体流速一般为1015m/s。（6）多管除尘器处理量的计算。在选定旋风子轴向进气速度 后，多管除尘器的处理量qv可按下式计算： (4-6)式中：标准状况下气体流量，m3/s； 操作条件下气体绝对压力，MPa； 操作条件下气体绝对温度，K； 气体压缩因子。（7）多管除尘器总压降按下式计算： (4-7)式中：多管除尘器总压降，MPa； 操作条件下的气体密度，Kg/m3； 旋风子轴向进气速度，m/s； 重力加速度，m/s2； 阻力系数。4.4.2 压缩机的选型和配置压

49、缩机是提升管输气体压力的重要设备，是管道输送的心脏，输气系统安全可靠运行有赖于机组的性能。按工作原理，输气管上应用的压缩机主要有体积型的活塞式往复压缩机和速度型的离心式压缩机。由于干线输气管的管径和流量较大，以及离心压缩机本身的优点，使得离心式压缩机在输气干线上占有绝对优势。（1）活塞式往复压缩机优点：效率高（90%以上），流量压比变化范围大。工况易于调节，流量调节方便，流量变化对效率影响小。机组对环境适应力强，可全天候运转。缺点：机组排气量小，装机功率在2200kV以下范围内适用。结构复杂，体积庞大，维护工作量大，活动部件及辅助设备多，部件更换频繁。（2）离心式压缩机优点：排气量大，排气连续均匀，工作平稳，无流量脉冲现象。结构紧凑，尺寸小，重量轻，占地面积小。连续运行时间可达4000小时以上，摩擦部件件少，维护工作量小。有较完善的自动监测、保护及调节装置，易于实现自动控制。缺点：效率较低，压比小，高效工作区