本科毕业设计开题报告-压气站

1选题意义及国内外研究现状1．1选题意义通过对楚雄压气站的工艺设计，学会压气站的设计思路、设计步骤、与其他各专业的联系与协调。掌握压气站工艺流程图的设计和绘制。掌握压气站主要设备与管道的计算。掌握压气站施工图的绘制方法。1．2国内外研究现状1986年8月我国第一座长输天然气管道压气站在中沧输气管道濮阳站建成投产,首次采用了燃气轮机驱动离心压缩机机组"1996年11月建成投产的鄯乌输气管道鄯善站,是我国首次采用天然气发动机驱动往复式压缩机机组的压气站"2000年11月投产的陕京管道应县压气站,是我国第一个采用变频调速电机通过增速齿轮箱驱动离心压缩机机组的压气站"2007年2月投产的西气东输管道蒲县压气站,是我国第一个投产的采用高速变频调速电机直接驱动离心压缩机机组的压气站。自20世纪50年代末以来,燃气轮机已成为中等功率到大功率范围天然气管道增压用最广泛的驱动机,较小功率的机组多采用燃气发动机驱动往复式压缩机"随着我国天然气管道的不断延伸和电力电网的开展,一些靠近电力充足地区的压气站开始以大功率电动机驱动离心压缩机作为天然气增压方式,促进了我国天然气输送工业的开展"针对易维护性!远程控制以及环保要求不断提高的现状,在供电能力较高的地区,采用电动机驱动管道压缩机的机组将会越来越多"我国天然气管道使用的压缩机组有燃气发动机驱动往复式压缩机!变频调速电机驱动往复式压缩机!变频调速电机通过增速齿轮箱驱动离心式压缩机!高速变频调速电机直接驱动离心式压缩机和燃气轮机驱动离心式压缩机等类型,用恒速高压电机通过调速行星齿轮驱动离心式压缩机的机组,以及整体式磁悬浮电驱离心压缩机组。主要研究内容2.1设计依据《输油输气管道施工验收标准》《输气管道工程设计标准》《石油天然气设计防火标准》《石油地面工程设计手册》第五册天然气长输管道工程设计《输送流体用无缝钢管》《油气设计标准》2.2原始设计参数：根据大宇国际公司提供的有关资料可知，天然气组分见下表。缅甸天然气组分及物性序号组分Mol%1C199.072C20.123C30.034iC40.015C9+0.086H2O0.017CO20.508N20.189合计100.0010水露点≤-5℃11烃露点≤-5℃12高热值1015btu/cf〔37.838MJ/m3〕首站来气120×108压气站流量〔km3/h〕进口压力〔MPa〕出口压力〔MPa〕压比进口温度〔℃〕出口温度〔℃〕计算功率〔MW〕耗气量〔km3/h〕楚雄1080.606.479.501.4715.446.613.172.3设计步骤2.3压气站的设置应符合以下要求：1)地势平缓、开阔，供电、给水、排水、生活及交通方便。2)应避开山洪、滑坡等不良工程地质地段及其他不宜设站的地方。3)与附近民房、工业企业、仓库、车站及其他公用、民用设施的安距离应符合现行国家标准GB50251-2003和GB50183-93、SY/T0048-2000的要求。拟确定站场工艺流程整流器压缩机组过滤别离器整流器压缩机组过滤别离器空冷器油气别离器空冷器油气别离器下游管道下游管道主要设备选择.1压缩机的选择天然气长输管道用压缩机主要分为离心式和往复式压缩机两种。离心式压缩机主要优点是排量大、重量轻、结构简单、占地面积小、运行效率高、流量平稳、与原动机可直接连接、维护费用少，但有调节流量范围小、易产生喘振、单级压比拟低等缺点，主要用在输气干线上。往复式压缩机主要优点是效率高、压比拟高、对进气压力的稳定性要求较低、无喘振现象，但有排量相对较小、机体笨重、结构复杂、连续运转性能不好、振动大、检修间隔时间短、维护费用高等缺点，主要用在输气支线上。根据上述特点和国内外增压机组选型经验，结合本工程的具体情况和需要，本工程推荐采用离心式压缩机。.2原动机选型中缅天然气管道所经地区为我国水电资源极为丰富的地区，具备电机驱动所需要的可靠的双回路外电源，经比选，中国境内段各压气站初步推荐全部采用电驱方案。.3机组备用方式由于本工程为单管、长距离和多用户输气，对可靠性要求很高；管道沿线均为山路，交通不便；并考虑到要保证输气管道运行的平安可靠性，结合目前的西气东输工程采用的是机组备用方式，还有陕京输气管线在投产后也在申请备机等情况，因此，综合考虑本管道采用站内机组备用方式。.4机组配置机组配置单机功率(MW)总装机功率(MW)1+11428.5别离设备的的选择天然气中的固体杂质不仅会增加管输阻力，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，而且污染环境、有害于人体。因此，在供应用户前，应除去悬浮于天然气中的固体杂质。为此，在天然气输气站场中应设置除尘设备。输气站场中的除尘设备，要求结构简单、可靠、别离效率高，不用须经常更换或清洗的部件，气流通过压降小等。目前，输配气站场中经常采用的除尘设备有：旋风除尘器、多管除尘器、过滤除尘器等。多管干式除尘器适用于气量大、压力较高、含尘粒度分布甚广的干天然气的除尘。它的除尘效率达91%～95%左右，且稳定、操作弹性大、噪音小、存压外壳磨损小。在实际处理量与设计有所差异或达不到净化要求时，可以调节多管干式除尘器内旋风子的个数或开、闭除尘器内旋风子，使之到达要求，这是多管干式除尘器的突出优越性。它的缺点是当除尘粒径大局部小于5μm时，除尘效率急剧下降，别离精度没有过滤式别离器高。过滤式别离器是使含尘气体通过过滤材料到达别离气体中粉尘的一种高效除尘设备。除尘效率达91%～99%，除尘粒径最小可达１～5μm。缺点是过滤元件需经常检查，运行费用比多管干式除尘器高。综上比照多管干式除尘器与过滤式别离器的优缺点本压气站拟采用过滤式别离器。压气站主要工艺计算.1站内管线设计管径计算由《天然气长输管道工程设计》第五册式4-3-10可得：式中d1——管子内径，m；u1——管内气体流速,m/s；q——操作条件下的气体流量，m3/d；qv——标准状况下〔P0=0.101325MPa，T0=293K〕的气体流量，m3/d；P——操作条件下气体的绝对压力，MPa；T——操作条件下气体的绝对温度，K；T0——标准状况下气体的绝对温度，K；Z——气体压缩系数，对于枯燥天然气：式中Pm——输气管内气体平均压力，MPa〔绝〕壁厚计算：由《输气管道工程设计标准》可得：式中δ——管子计算壁厚，cm；P——设计内压力，MPa；D——管子外径，cm；σv——管子的规定屈服强度最小值，MPa；F——设计系数；t——钢管的温度折减系数；ψ——焊缝系数，按以下标准制造的钢管，ψ值取1.0。.2压缩机设计1、离心式压缩机理论功率：式中N——理论功，KW；——进气压力，Mpa；——出口状态下的压力，Mpa；——压缩机排气量；——多变效率；2、压缩机实际所需功率：式中——压缩机实际所需功率；——机械效率，对大中型压缩机=0.9~0.95，对小型压缩机=0.85~0.9；——传动效率，皮带传动=0.96~0.99，齿轮传动=0.97~0.99，直联=1.0。压缩后升温计算式中——压缩机排气温度，K；——压缩机进气口温度，K；з——压缩比；对于多级压缩的情况，可根据每级压缩后中间冷却器的出口温度作为下一级的进口温度分段计算。.3平安阀门的计算与选择在计算和选择平安阀时，按以下步骤进行：1)根据工艺设计确定平安阀的泄放压力；2)根据工艺要求，确定所需要的最大泄放量；3)计算平安阀通道截面积，计算公式如下：式中A——平安阀通道截面积，cm2；G——平安阀的最大泄放量，kg/h；P1——平安阀在最大泄放量时的进口压力〔绝〕，MPa；K——流量系数，可取0.9~0.97，取K=0.9；M——气体的分子量；C——f(k)〔查图〕与气体的绝热指数k有关，对天然气k可取1.3，那么C=255；T1——平安阀进口处的绝对温度，K；Z——气体压缩系数。4)根据计算所得数据，选用等于或大于计算值的通道截面积的阀；5)根据确定的平安阀的泄放压力，选用弹簧的定压范围，使平安阀的定压在所选弹簧的定压范围之内。3预期结果1.根据任务书要求，设计出合理可行的工艺流程，设备选型，制定合理的自动控制方案，设计出符合标准可实施的设备平面布置，工艺管道平面布置和工艺管道竖面布置。2.撰写清楚、准确的说明书。3.撰写计算书，材料用料及报表。4.采用AutoCAD绘制压气站工艺流程图、设备平面布置及工艺管道平面安装图和工艺管道竖面安装图。4工作进度安排序号设计〔论文〕各阶段内容起止日期(4-16)1下达任务书第4周2开题辩论第6周3期中检查第10周4提交论文初稿第14周5修改论文及定稿第15周6论文材料归档，准备辩论第16周7论文辩论第16周5参考文献：1、李长俊：天然气管道输送.北京：石油工业出版社，2000，187-2282、刘建臣: