天然氣長(zhǎng)輸管道課程設(shè)計(jì)2

1、天然氣長(zhǎng)輸管道課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的中原油田至河北滄州輸氣管線：（1）管線全長(zhǎng)800千米，年輸氣量為7108/a（此流量為常溫常壓下的流量）；（2）以全線埋深1.45m處年平均地溫14.7作為輸氣管道計(jì)算溫度，最低氣溫：-5。平均溫度=273+14.7=287.7k；（3）各站自用系數(shù)（1-m）=0.6 %；（4）沿線無(wú)分輸氣體；（5）管道全線設(shè)計(jì)壓力6.0mpa，氣源進(jìn)站壓力5.0mpa，進(jìn)配氣站壓力1.8 mpa（最高可到4.0mpa），站壓比宜為1.21.5，站間距不宜小于100km；（6）城市用氣月、日、時(shí)不均衡系數(shù)均為1.09；（7）年輸送天數(shù)350天；（8）管道平均總傳

2、熱系數(shù)：取1.75w/m2.；（9）管內(nèi)壁粗糙度：取30m；（10）地震基本烈度：67度；（11）天然氣容積成分(%)：ch4 c2h6 c3h8 c4h10 co2 n289.6 5.0 3.5 1.2 0.5 0.20二、設(shè)計(jì)任務(wù)要求完成本工程的基本設(shè)計(jì)文件，包括：說(shuō)明書，計(jì)算書，線路走向圖，站場(chǎng)平面布置圖及工藝流程圖；論文撰寫要符合一般學(xué)術(shù)論文的寫作規(guī)范，具備學(xué)術(shù)性、科學(xué)性和創(chuàng)造性等特點(diǎn)。應(yīng)語(yǔ)言流暢、準(zhǔn)確，層次清晰、文字詳略得當(dāng)、論點(diǎn)清楚、論據(jù)準(zhǔn)確、中心突出、材料翔實(shí)、論證完整、嚴(yán)密，并有獨(dú)立的觀點(diǎn)和見解。要求：1、 達(dá)到一定的設(shè)計(jì)深度要求；2、 初步掌握主要設(shè)備的選型；3、 熟悉并熟練

3、應(yīng)用常用工程制圖軟件；4、 熟悉儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)程序步驟；5、 掌握儲(chǔ)運(yùn)項(xiàng)目常用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；6、 熟悉并掌握天然氣長(zhǎng)輸管路工藝的計(jì)算方法；7、 掌握長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)的工藝流程圖和平面布置圖；8、 初步掌握站場(chǎng)管線安裝設(shè)計(jì)；9、 通過(guò)與實(shí)際工程項(xiàng)目的結(jié)合，加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)。10、書寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。設(shè)計(jì)流程：1、根據(jù)天然氣的組成計(jì)算物理性質(zhì)、熱力性質(zhì)和燃燒性質(zhì)；2、根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速法或壓差法確定管道直徑，本設(shè)計(jì)全程采用統(tǒng)一管徑，并選取幾組相應(yīng)的壁厚參數(shù)；3、用不固定站址法布站：首先確定根據(jù)儲(chǔ)氣量要求確定末段管道長(zhǎng)度，根據(jù)升壓比、流量進(jìn)行壓縮機(jī)選型，并用最小二乘法計(jì)算壓縮機(jī)特性系數(shù)，確定平均站間距，得到壓

4、縮機(jī)站數(shù)，并取整；4、計(jì)算管道壁厚；5、對(duì)幾種運(yùn)輸方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較；6、對(duì)管道進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性等校核。三、主要參考文獻(xiàn)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)1 姚光鎮(zhèn)主編輸氣管道設(shè)計(jì)與管理東營(yíng)：石油大學(xué)出版社1991.62 天然氣長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)，石油大學(xué)出版社（以下簡(jiǎn)稱手冊(cè)）3 馮叔初等油氣集輸東營(yíng)：石油大學(xué)出版社2002.74 王志昌主編輸氣管道工程北京：石油工業(yè)出版社199745 李長(zhǎng)俊主編天然氣管道輸送北京：石油工業(yè)出版社2000116 王樹立等，輸氣管道設(shè)計(jì)與管理，北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2006.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范 gb50251-2003石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范 gb50183-2004原油

5、和天然氣輸送管道穿跨越工程設(shè)計(jì)規(guī)范 穿越工程sy/t0015.1-98輸油（氣）埋地鋼質(zhì)管道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 sy/t0450-2004石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件 第1部分：a級(jí)鋼管gb/t9711.1-1997石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件 第2部分：b級(jí)鋼管gb/t9711.2-1999石油天然氣工業(yè)輸送鋼管交貨技術(shù)條件第3部分：c級(jí)鋼管gbt 9711.3-2005管道干線標(biāo)記設(shè)置技術(shù)規(guī)定 sy/t6064-94中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法 主席令第70號(hào)（2002）中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法 主席令第22號(hào)（1989）中華人民共和國(guó)水土保持法 主席令第49號(hào)（1991）石油天然氣管道

6、保護(hù)條例 國(guó)務(wù)院（2001）碳鋼藥皮電弧焊焊條 aws.a5.1低合金鋼藥皮電弧焊焊條 aws.a5.5碳鋼藥芯電弧焊焊絲 aws.a5.20低合金鋼藥芯電弧焊焊絲 aws.a5.29管道下向焊接工藝規(guī)程 sy/t4071-93石油地面工程設(shè)計(jì)文件編制規(guī)程 sy0009-2004石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn) sy/t0003-2003施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)輸油輸氣管道線路工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 sy0401-1998石油和天然氣管道穿越工程施工及驗(yàn)收規(guī)范 sy/t4079-1995石油天然氣金屬管道焊接工藝評(píng)定 sy/t0452-2002鋼質(zhì)管道焊接及驗(yàn)收 sy/t4103-1995石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫超

7、聲波探傷及質(zhì)量分級(jí)sy4065-93石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫射線照相及質(zhì)量分級(jí) sy4056-93管道防腐層補(bǔ)口絕緣密封性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) sy/t0074-93石油建設(shè)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 輸油輸氣管道線路工程sy/t0429-2000石油建設(shè)工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 管道穿跨越工程 sy/t 4104-95四、工藝計(jì)算4.1天然氣物性參數(shù)各組分物性參數(shù)具體數(shù)據(jù)可參考輸氣管道設(shè)計(jì)與管理表2-3或設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-2-3及表2-2-4。（此處按照設(shè)計(jì)手冊(cè)計(jì)算）4.1.1天然氣平均分子量1、平均分子量 =16.04389.6%+30.075.0%+44.0973.5%+58.1241.2%+44.010.

8、5%+28.01340.2%=18.395 其中 平均分子量； 第i組分的分子量； 第i組分的摩爾組成；或參閱輸氣管道設(shè)計(jì)與管理公式2-74.1.2天然氣臨界溫度壓力、對(duì)比溫度壓力1、視臨界壓力視臨界溫度=4.544*89.6%+4.816*5%+4.194*3.5%+3.747*1.2%+7.29*0.5%+3.349*0.2%=4.547mpa =190.55*89.6%+305.43*5%+369.82*3.5%+425.16*1.2%+304.19*0.5%+126.1*0.2%=205.849k其中 、分別為第i組分的臨界溫度和臨界壓力； 第i組的摩爾組成；2、對(duì)比壓力r對(duì)比溫度 p

9、r=64.607=1.319 =287.7205.823=1.398 其中 p平均壓力； t平均溫度；4.1.3天然氣粘度參閱輸氣管道設(shè)計(jì)與管理公式2-70，可得常壓下混合氣體的動(dòng)力粘度。溫度和壓力對(duì)粘度的影響可以參，照公式2-69和圖2-3計(jì)算得出；或者參照設(shè)計(jì)手冊(cè)p107頁(yè)內(nèi)容。此處按照天然氣長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)p107頁(yè)計(jì)算。（即油氣集輸p101頁(yè)）=(iyimi0.5)/ (yimi0.5)= 1.028e-05 毫帕秒式中天然氣粘度，毫帕秒； ii組分的動(dòng)力粘度 mii組分的相對(duì)分子量 yii組分的摩爾分?jǐn)?shù)4.1.4定壓摩爾比熱容cp參閱油氣集輸中有關(guān)定壓摩爾比熱容的計(jì)算公式如下天然氣的

10、定壓比熱容與其組成、壓力、溫度有關(guān)，可按下式計(jì)算：(此處按照油氣集輸p103頁(yè)（2-23）式計(jì)算) = 2.1504千焦/（摩爾k）cp=13.19+0.092t-6.24*10-5t的二次方+(1.915*1011mg p的1.124)/t的5.08次方= 43 (此處為書上公式)其中 天然氣的定壓摩爾比熱，千焦/（摩爾k）； 天然氣的溫度； 壓力，帕；或參閱輸氣管道設(shè)計(jì)與管理公式2-97、2-98，表2-12.4.1.5混合氣體的密度（1）混合密度可參考輸氣管道設(shè)計(jì)與管理公式2-65 =(16.043*89.6%+30.07*5.0%+44.097*3.5%+58.124*1.2%+44.

11、01*0.5%+28.0134*0.2% )/( 22.363*89.6%+22.182*5%+21.89*3.5%+21.421*1.2%+22.262*0.5%+22.403*0.2%)= 0.823867kg/立方米式中：i組分的百分含量； i組分的摩爾分?jǐn)?shù)； i組分的摩爾體積。 （2）相對(duì)密度可參考輸氣管道設(shè)計(jì)與管理公式2-66 =(16.04389.6%+30.075.0%+44.0973.5%+58.1241.2%+44.010.5%+28.01340.2%) /28.964=0.635 式中：i組分的摩爾質(zhì)量； i組分的摩爾分?jǐn)?shù)； ma空氣摩爾質(zhì)量。（3）壓縮因子計(jì)算方法1：可參

12、考設(shè)計(jì)手冊(cè)2-2-9、2-2-10，可由表2-2-6查表得出或查圖2-2-2求得壓縮系數(shù)，或者查閱輸氣管道設(shè)計(jì)與管理圖2-1： 對(duì)比壓力 對(duì)比溫度 式中： 臨界壓力； 臨界溫度 ； 組分的摩爾分?jǐn)?shù) ； %組分的摩爾質(zhì)量； 組分的臨界壓力； 組分的臨界溫度。 計(jì)算方法2：壓縮因子也可其他由經(jīng)驗(yàn)公式求得，其他公式可參考輸氣（石油大學(xué)版）1-181-19或設(shè)計(jì)手冊(cè)2-2-92-2-14 （p59） 查表、查圖或通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出 =0.83494.1.6 天然氣的熱導(dǎo)率參閱輸氣管道設(shè)計(jì)與管理公式2-116和表2-14、2-15等相關(guān)公式；參閱設(shè)計(jì)手冊(cè)p113頁(yè)4.1.7 天然氣的熱值、華白數(shù)、燃燒

13、勢(shì)、爆炸極限參閱輸氣管道設(shè)計(jì)與管理第二章第六節(jié)，或者參閱設(shè)計(jì)手冊(cè)p101頁(yè)相關(guān)內(nèi)容計(jì)算。華白數(shù) ws=hs/0.5=37916.202/0.6350.5=47581.482 千焦/立方米此處按照輸氣管道設(shè)計(jì)與管理54頁(yè)計(jì)算h的0次方=yihi的0次方=32829*89.6%+69759*5%+99264*3.5%+128269*1.2%+0*0.5%+0*0.2%=37916.202 （大熱值）=35807*89.6%+63727*5%+91223*3.5%+118577*1.2%+0*0.5%+0*0.2%=39885.151 （小熱值）h=h的0次方/z=37916.202/0.837=4

14、5300=39885.151/0.837=47652.51式中 hi的0次方-i組分的理想狀態(tài)下的熱值，千焦/立方米；h的0次方-理想狀態(tài)下混合氣體的熱值。千焦/立方米；z-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃?xì)獾膲嚎s因子。4.2管徑的確定根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速，可求得管道內(nèi)徑d，查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)p203-226頁(yè)，或查閱gb9711.3-2005，可參考輸油管道設(shè)計(jì)與管理附錄1，可選取兩種尺寸相近的管道，并選取相應(yīng)壁厚。 經(jīng)濟(jì)流速：長(zhǎng)輸管道經(jīng)濟(jì)流速是37m/s；場(chǎng)站內(nèi)的架空管道流速范圍為1530m/s，這個(gè)數(shù)據(jù)的出處是dl/t 5174-2003 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)電廠設(shè)計(jì)規(guī)定。站內(nèi)管道小于2公斤壓力的1015m，大于的，可以做

15、到1530m，但在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般天然氣站場(chǎng)流速按812m/s控制。流量 q=gz/t=7*108*0.8349/350*24*3600=19.326直徑 d=(4q/v)0.5=（4*16.64/3.14*30）0.5=0.90584.3水力計(jì)算1）根據(jù)4.2選取的管徑分別計(jì)算混合氣體雷諾數(shù)，可由輸氣公式4-17、手冊(cè)公式（2-4-6）求得。2）計(jì)算出雷諾數(shù)后，判斷流體流動(dòng)狀態(tài)，然后再由水力摩阻系數(shù)相關(guān)公式（2-4-9）（2-4-11）確定摩阻系數(shù)。3）部分有關(guān)公式如下1、雷諾數(shù)可按下式計(jì)算： 又有 所以 (此處改為1.536)=1.534*19.326*0.635/0.9364*1.028

16、59*10-5=1.9545*106 其中 雷諾數(shù)； 工程標(biāo)況下的體積流量，； 空氣的密度，取； 工程標(biāo)況下的密度，； 天然氣對(duì)空氣的相對(duì)密度； 輸氣管的內(nèi)徑， 天然氣的粘度，根據(jù)雷諾數(shù)可判斷天然氣的流態(tài) （1） re2000 層流； （2） re3000 紊流； 工作區(qū)可按以下兩個(gè)臨界雷諾數(shù)公式來(lái)判斷： =59.7/(2*30*10-3/936.4)8/7=3.701*106 =11/(2*30*10-3/936.4)1.5=2.145*107其中 館內(nèi)壁的當(dāng)量粗糙度，mm 當(dāng) re 為水力光滑區(qū)； 當(dāng) re 為阻力平方區(qū)；2、水力摩阻系數(shù)（1）層流區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算 =0.3164/re

17、0.25=0.3164/(1.9545*106)0.25=8.46*10-3（2）臨界過(guò)渡區(qū)的摩阻系數(shù)按下式計(jì)算 （3）紊流區(qū)摩阻系數(shù)按下式計(jì)算 或其他經(jīng)驗(yàn)公式4.4布站計(jì)算4.4.1 站間管道特性公式 由輸氣公式6-9改寫為 ： 式中pq最高操作壓力， pa； pz進(jìn)口壓力， pa； l管線長(zhǎng)度 ， m； q氣體流量 ， m3/s。其中系數(shù)c由下列算得 式中摩阻系數(shù)； 壓縮因子； 天然氣相對(duì)密度； 溫度； 取0.03848 d管道直徑(內(nèi)徑)，m； 4.4.2布站計(jì)算1、不固定站址法2、首先參考輸氣管道設(shè)計(jì)與管理p187頁(yè)內(nèi)容確定末段儲(chǔ)氣管道的長(zhǎng)度，再參照第五節(jié) 壓氣站布置，按照中間分集氣、

18、不考慮地形起伏高差的壓氣站布置方法進(jìn)行布站。（1）確定管道末端儲(chǔ)氣長(zhǎng)度l1：確定設(shè)計(jì)要求的儲(chǔ)氣能力vs，取日最大用氣量的10%。小時(shí)最大用氣量的計(jì)算： =q計(jì)算流量（nm3/h）；qy年用氣量（nm3/a）；k1月高峰系數(shù)k2月高峰系數(shù)k3月高峰系數(shù) 預(yù)定末段管道長(zhǎng)度l，確定p1max、p2min； 根據(jù)4.3介紹的相關(guān)摩擦阻力系數(shù)計(jì)算公式，代入公式 計(jì)算系數(shù)c； 根據(jù)管道特性方程，改寫為p1min=，和p2max=，計(jì)算p2max、p1min；取p1max=5.5、p2min=2 計(jì)算平均壓力pcpmin和pcpmax，pcpmin= pcpmax= 計(jì)算管道末段儲(chǔ)氣能力vs，并與要求的儲(chǔ)氣

19、能力vs相比較，如差別超過(guò)10%，重新預(yù)定末段管道長(zhǎng)度l，重復(fù)-步驟，直到相互接近為止。利用管道末段儲(chǔ)氣是在夜間用氣低峰時(shí)，燃?xì)鈨?chǔ)存在管道中，這時(shí)管內(nèi)壓力增高，白天用氣高峰時(shí)，再將管內(nèi)儲(chǔ)存的燃?xì)馑统觥＿@是平衡小時(shí)不均勻用氣的有效辦法。末段儲(chǔ)氣能力暫采用穩(wěn)定流動(dòng)法做近似計(jì)算分析，參考天然氣長(zhǎng)輸管道工程設(shè)計(jì)計(jì)算公式如下：式中： vs 末段儲(chǔ)氣能力，（m3）；d 末段管線管徑，（m）；pmmax 末段儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)平均壓力，（pa）；pmmin 末段儲(chǔ)氣開始時(shí)平均壓力，（pa）；p0 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下壓力，10132.5pa；t0 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，293.15k；t 末段儲(chǔ)氣時(shí)平均溫度，（k）；z 末段儲(chǔ)氣壓

20、縮系數(shù)；lz 末段管線長(zhǎng)度，（m）；qv 輸氣流量，（m3/s）；p1max 末段儲(chǔ)氣終了時(shí)的起點(diǎn)壓力，（pa）；p1min 末段儲(chǔ)氣開始時(shí)的起點(diǎn)壓力，（pa）；p2max 末段儲(chǔ)氣終了時(shí)的終點(diǎn)壓力，（pa）；p2min 末段儲(chǔ)氣開始時(shí)的終點(diǎn)壓力，（pa）； 摩阻系數(shù)； 天然氣相對(duì)密度；c0.03848。例： 取p1max=5.5mpa,p2min=2.0mpa, 取lz=10km時(shí)p1min= =20002499.7pap2max=5499090.3pa計(jì)算平均壓力 pcpmin= =2.0013 mpapcpmax=5.4988mpa管道容積v=m3儲(chǔ)氣能力vs= =2.376105m3

21、滿足要求。（2）確定平均站間距確定平均站間距a=5.49 b=4.23 式中：q首站出站流量q，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)取q=1.1q0=28.71.1=31.57m3/s，（q0為任務(wù)輸量） 其中公式中（3）確定壓氣站數(shù) ，結(jié)果向上取整5.（4）壓縮機(jī)的選型壓縮機(jī)選型應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）壓縮機(jī)組的選型和臺(tái)數(shù)，應(yīng)根據(jù)壓氣站的總流量，總壓比，出戰(zhàn)壓力，氣質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。（2）壓氣站選用離心式壓縮機(jī)，單機(jī)級(jí)壓縮的壓比可在1.2-1.5。（3）統(tǒng)一壓氣站內(nèi)的壓縮機(jī)組，宜采用一機(jī)型，并有一臺(tái)備用。（4）壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)選型，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)啬茉垂┙o情況，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。（5）在本設(shè)計(jì)中由于輸送的

22、是天然氣，所以選擇燃?xì)廨啓C(jī)，取采方便穩(wěn)定較少其他設(shè)備投資。參考gb50251-20036.6節(jié)，輸氣第七章 第一節(jié)，壓縮機(jī)與驅(qū)動(dòng)機(jī)選用手冊(cè)p2421壓縮機(jī)根據(jù)管道的輸量和各站的壓力比及組合方式由經(jīng)驗(yàn)選擇壓縮機(jī)的型號(hào)。壓縮機(jī)的有關(guān)參數(shù): 型號(hào)rfb-36型離心壓縮機(jī)； 功率25094kw ； 壓比1.2； 排量8.3m3/s ； 壓力3.88mpa； 進(jìn)口溫度t140； 出口溫度t2140； 外型尺寸(mm) 270017002800 四臺(tái)并聯(lián)使用。(2)由設(shè)計(jì)流量的關(guān)系,故一臺(tái)壓縮機(jī)即可 由公式11 取壓縮機(jī)的多變效率為=0.9，氣體的絕熱指數(shù)=1.4 由式 得 =1.5 又由 得 代入公式

23、得 其中 g= 得 取壓氣機(jī)特性系數(shù)為a.b 當(dāng)=5.875時(shí) =1.0067； 當(dāng)q=4.755時(shí) =1.0082；當(dāng)q=4.563時(shí) =1.0086；當(dāng)q=4.159時(shí) =1.0094；當(dāng)q=4.000時(shí) =1.0098；當(dāng)q=3.988時(shí) =1.0098。2特性方程計(jì)算（1）測(cè)點(diǎn)計(jì)算表3-1特性方程測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)tab3-1 the measuring point data of characteristic equation測(cè)點(diǎn)123456q5.8754.7754.5664.1594.0003.988e1.00671.00821.00861.00941.00981.0098 =34.516+

24、22.610+20.845+17.297+16.000+15.904 =127.172 =1.0134+1.0164+1.0171+1.0191+1.0200+1.0200 =6.106 =1191.33+511.21+434.65+299.20+256.00+252.94 =2945.33 =131.53=3041.47 a =5.49 = =6.02 （2）離心壓縮機(jī)特性方程 b =4.233驅(qū)動(dòng)機(jī)選取功率 與離心式壓縮機(jī)相匹配的燃?xì)廨啓C(jī)的參數(shù)： 型號(hào): ； 功率: 25094； 重量: 。4.5 管道壁厚計(jì)算管材與壁厚是密切相關(guān)的，選用合適的管材，既可以滿足安全生產(chǎn)的需要，又可以減少鋼材

25、消耗量、減少運(yùn)輸量、降低工程造價(jià)。原則：滿足工藝和安全要求；考慮管網(wǎng)將來(lái)有升壓的余地。管道壁厚按下式計(jì)算： 查表api可以選965.0mm管徑式中： 鋼管計(jì)算壁厚，cm；a管材最低屈服極限，mpa；p設(shè)計(jì)工作壓力，mpa(a)；d管道外徑，cm焊縫系數(shù)，采用符合gb/t9711.1-1997標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，1；t溫度折減系數(shù)，溫度120oc時(shí)，t=1；f設(shè)計(jì)系數(shù)：一級(jí)地區(qū)，f=0.72；二級(jí)地區(qū)，f=0.6三級(jí)地區(qū)，f=0.5 ；四級(jí)地區(qū)，f=0.4這里取三級(jí)地區(qū)。某些鋼管的強(qiáng)度計(jì)算參數(shù)見下表表1-2 鋼管的強(qiáng)度計(jì)算參數(shù)設(shè)計(jì)系數(shù)一級(jí)地區(qū)：0.72二級(jí)地區(qū)：0.6三級(jí)地區(qū)：0.5四級(jí)地區(qū)：0.4安裝

26、溫度環(huán)境溫度運(yùn)行溫度鋼管埋深處地溫，年平均14.7鋼管最低屈服強(qiáng)度l360 s360mpal415 s415mpal450 s450mpal485 s485mpa用鋼量按下式計(jì)算： m =0.0246615l（d-）l 鋼管長(zhǎng)度，m； d鋼管外徑，mm；鋼管計(jì)算壁厚，mm4.6 方案比較和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)計(jì)算多組管徑、壁厚、壓縮比的組合，選擇其中經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的方案。可按以下公式列表計(jì)算，或利用教材p191公式進(jìn)行計(jì)算：年當(dāng)量費(fèi)用按下式計(jì)算 式中 ： s年當(dāng)量費(fèi)用；j總投資或建設(shè)費(fèi)用；t抵償期； y年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用。管線投資 j1=管長(zhǎng)價(jià)格 ； （萬(wàn)元） 機(jī)組投資 j2=萬(wàn)元/臺(tái)臺(tái)數(shù)站數(shù)運(yùn)行費(fèi)用 y=年供氣量氣

27、天然氣價(jià)格臺(tái)數(shù)； （萬(wàn)元）壓氣站費(fèi)用 j3=中間站投資+首站投資+末站投資；（萬(wàn)元）總投資 j=j1+j2+j3。 （萬(wàn)元）4.7校核計(jì)算4.7.1輸氣管熱力計(jì)算參考gb502513.3.3節(jié)內(nèi)容，手冊(cè)第二章第五節(jié)內(nèi)容，輸氣第五章，或教材第八章。（1 ） 管道溫度分布管道沿線任一點(diǎn)的溫度分布公式如下： （2）管道平均溫度：管道的平均溫度計(jì)算公式如下： =289.6k=16.6以上兩式中 kg/m3其中 管道的總傳熱系數(shù)， 管道的內(nèi)徑，m 氣體的質(zhì)量流量，k 距輸氣管起點(diǎn)距離x處的溫度，k；輸氣管道的平均溫度，k； 輸氣管起點(diǎn)處溫度,k； 管道埋深處低溫,k；、輸氣管道計(jì)算管段的起點(diǎn)、終點(diǎn)壓力，

28、pa；4.7.2管道強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核1） 當(dāng)量應(yīng)力校核4.7.1 當(dāng)量應(yīng)力校核1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)核算管道的強(qiáng)度設(shè)計(jì)包括壁厚設(shè)計(jì)、管材選擇和應(yīng)力校核計(jì)算。許用應(yīng)力按下式計(jì)算： =0.51.0413=206.5mpa式中：-輸氣鋼管的許用應(yīng)力（mpa）焊縫系數(shù)，取1.0s管材最低屈服強(qiáng)度（mpa），f-設(shè)計(jì)系數(shù)，環(huán)向應(yīng)力核算由內(nèi)壓產(chǎn)生的環(huán)向應(yīng)力按下式計(jì)算： mpa式中：h管段鋼管的環(huán)向應(yīng)力（mpa）p-設(shè)計(jì)內(nèi)壓力（mpa）d-鋼管內(nèi)徑（mm）-鋼管壁厚（mm）2、 軸向應(yīng)力核算1）當(dāng)管段的軸向變形受約束時(shí)： =35.82mpa2）當(dāng)管段的軸向變形不受約束時(shí)：=81.85mpa式中：a管段鋼管的軸向應(yīng)力（

29、mpa）es-鋼材的彈性模量，取2.06105（mpa）-鋼材的線膨脹系數(shù)，取1.210-5m/(m.)t1-管道安裝閉合時(shí)環(huán)境溫度（），取14.7t2-管道內(nèi)輸送介質(zhì)的溫度（），取20-鋼材的泊松比，取0.3經(jīng)計(jì)算，鋼管：a=89.2mpa=206.5mpa；因此，管線由溫差和內(nèi)壓產(chǎn)生的軸向應(yīng)力滿足要求。2）輸氣管道的徑向穩(wěn)定性校核（參閱設(shè)計(jì)手冊(cè)第三章p174）（一）徑向穩(wěn)定驗(yàn)算（1）管道的剛性（2）徑向穩(wěn)定驗(yàn)算管道的徑向穩(wěn)定性應(yīng)按無(wú)內(nèi)壓狀態(tài)校核： x 0.03 d=0.030.9364=0.02809md =0.003078m=3.078mm m4/m x 鋼管水平方向最大變形量(m)；d

30、m鋼管平均直徑(m)；w作用在單位管長(zhǎng)上的總豎向荷載(n/m)；z鋼管變形滯后系數(shù)，宜取1.5；k基床系數(shù)，取0.103；e管材彈性模量(n/m2)；i單位管長(zhǎng)截面慣性矩(m4/m)；n鋼管公稱壁厚(m)；es土壤變形模量(n/m2)，取2.8106。由于管道穿越公路時(shí)均有套管保護(hù)，所以作用在管道上的總豎向荷載僅考慮土壤的重力，可假設(shè)管道最大埋深為2m。4.7.3 輸氣管道疲勞性能校核由于儲(chǔ)氣管網(wǎng)系統(tǒng)的特殊工況，導(dǎo)致了系統(tǒng)的壓力頻繁波動(dòng)，可能對(duì)管道強(qiáng)度產(chǎn)生影響。但是，在gb50251-2003輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范以及有關(guān)的手冊(cè)中，并沒有對(duì)此提出要求，設(shè)計(jì)難以定量分析?？蓞⒖約h/t 3041-

31、2002石油化工管道柔性設(shè)計(jì)規(guī)范中表5.0.2的有關(guān)數(shù)據(jù)加以說(shuō)明。管道設(shè)計(jì)壽命按30年計(jì)，年運(yùn)行365天，最大總壓力循環(huán)次數(shù)為10500次，許用應(yīng)力范圍減小系數(shù)取f=0.9，利用下式校核管道壁厚。a=fs式中： 鋼管計(jì)算壁厚，cm；f應(yīng)力降低系數(shù)， f =0.9；s管材最低屈服極限，mpa；p設(shè)計(jì)工作壓力，mpa(a)；d管道外徑，cm焊縫系數(shù)，采用符合gb/t9711.1-1997標(biāo)準(zhǔn)的鋼管，1；t溫度折減系數(shù)，溫度120oc時(shí)，t=1；f設(shè)計(jì)系數(shù)4.7.4抗震設(shè)計(jì)按照輸油（氣）鋼質(zhì)管道抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定（gb 0450-2004和gb18306-2001），對(duì)位于設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度大于或

32、等于0.2g地區(qū)的管道，應(yīng)進(jìn)行抗拉伸和抗壓縮校核。或參閱天然氣工程手冊(cè)p310。（1） 地震波作用下所產(chǎn)生的最大軸向應(yīng)變 = 0.0002 其中：最大地面速度，m/s；c波的傳播速度，即場(chǎng)地剪切波速，m/s： 人工填土: 136 m/ s ; 淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土: 155 m/ s ; 粗砂: 174 m/ s ; 中細(xì)砂:182 m/ s ; 粗礫砂: 188 m/ s ; 中風(fēng)化玄武巖: 456 m/ s ; 微風(fēng)化玄武巖: 826 m/ s。max地震波引起的最大管道軸向應(yīng)變。（2 ）操作條件下的管道軸向應(yīng)變 = 其中：-鋼材的線膨脹系數(shù)，取1.210-5m/(m.)t1-管道安裝閉合時(shí)環(huán)境

33、溫度（），取14.7t2-管道內(nèi)輸送介質(zhì)的溫度（），取20-鋼材的泊松比，取0.3 操作條件下管道的軸向應(yīng)變；被土壤摩擦力嵌固的管段在操作條件下的應(yīng)力，mpa； h由內(nèi)壓引起的管道環(huán)向應(yīng)力，mpa；p管道內(nèi)壓，mpa；n管子公稱壁厚，mm；d管子內(nèi)徑，mm；e鋼材的彈性模量，209gpa；（3） 管道抗震動(dòng)校核 式中：maxt，maxc 地震波引起的最大軸向拉、壓應(yīng)變； 操作條件下管道的軸向應(yīng)變；tv，cv埋地管道抗振動(dòng)的軸向容許拉伸、壓縮應(yīng)變。（4） 埋地管道抗振的軸向容許應(yīng)變?nèi)菰S壓縮應(yīng)變可按下式計(jì)算： =0.5189 % 式中： 管子壁厚，mm；dh管子外徑，mm；容許拉伸應(yīng)變tv0.9%

34、。五、施工及安裝說(shuō)明5.1設(shè)計(jì)的工藝要求(1) 工藝規(guī)定具體可參考gb50251-94輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范3.1(2) 工藝設(shè)計(jì)具體可參考gb50251-94輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范3.25.2 線路5.2.1線路選擇原則 具體可參考gb502514.15.2.2地區(qū)等級(jí)劃分 具體可參考gb502514.25.2.3線路勘察 參閱手冊(cè)第三章 線路 第一節(jié) 線路選擇與勘察5.2.4 管道敷設(shè)參閱gb502514.3，手冊(cè)第三章 線路 第五節(jié) 管道敷設(shè)5.2.5 截?cái)嚅y的設(shè)置參閱gb502514.4，手冊(cè)第三章 線路 第五節(jié) 管道敷設(shè)5.5.6 線路構(gòu)筑物參閱gb502514.5，手冊(cè)第三章 線路 第

35、五節(jié) 管道敷設(shè)5.5.7 標(biāo)志參閱gb502514.6，手冊(cè)第三章 線路 第五節(jié) 管道敷設(shè)5.5.8 鋼管及附屬材料的選用參閱手冊(cè)第三章 線路 第七節(jié) ，gb5025155.3 輸氣站場(chǎng)5.3.1 壓氣站參閱手冊(cè)第四章 站場(chǎng) 第二節(jié) ，典型工藝流程圖見第一節(jié)5.3.2調(diào)壓及計(jì)量參考gb50251-20036.2節(jié)輸氣站內(nèi)調(diào)壓，計(jì)量工藝設(shè)計(jì)應(yīng)符合輸氣工藝設(shè)計(jì)要求，并應(yīng)滿足開、停工和檢修的需要。調(diào)壓裝置應(yīng)設(shè)置在氣源氣壓不穩(wěn)定，且需要控制進(jìn)氣站壓力的管線上，分輸氣機(jī)配氣管線上一級(jí)需要對(duì)氣體流量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的計(jì)量裝置之前的管段上。氣體計(jì)量裝置，應(yīng)設(shè)置在輸氣干線的進(jìn)氣管線上，分輸氣機(jī)配氣管線上以及站場(chǎng)自耗管線上。5.3.3 清管參考gb50251-20036.3節(jié)5.3.4壓氣機(jī)組的布置和廠房設(shè)計(jì)原則參考gb50251-20036.4節(jié)壓氣機(jī)組布置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）壓氣機(jī)組應(yīng)根據(jù)工作環(huán)境及對(duì)機(jī)組的要求不只在露天或廠房?jī)?nèi)。在高寒地區(qū)或風(fēng)