原油管道設(shè)計(jì)計(jì)算

1、1.5 設(shè)計(jì)依據(jù)與基礎(chǔ)參數(shù)1.5.1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)參數(shù) 1) 原油物性參數(shù)(1)原油密度所輸原油密度(g/cm)隨溫度t()的變化關(guān)系為： =-(T-20) (1-1) 式中：-20度下原油密度(kg/m)，取870 kg/m； -=1.825-0.001315； T-平均輸油溫度()，取40； 即得=870-0.68095(T-20) (1-2)(2)原油粘度由最小二乘法回歸粘溫關(guān)系如表1-11表1-11 粘溫關(guān)系回歸表溫度()706050454035粘度(mm2/s)38.461.593.6120.1152.3200Log1.5841.7891.9712.0802.1832.300取xi為T(mén)，

2、yi為logxi=300yi=11.908(xiyi)=578.225xi=15850b=-0.0202a=2.995回歸結(jié)果為log=2.995-0.0202T得原油粘度為：=102.995-0.0202T (1-3)式中：T-平均輸油溫度()；(3)原油比熱容所輸原油的比熱容為2100J/kg(4)平均輸油溫度在加熱輸送條件下，計(jì)算溫度采用平均輸油溫度T，平均輸油溫度采用加權(quán)法，按下式計(jì)算： T= (1-4)式中：TR-原油出站溫度，取60； TZ-原油進(jìn)站溫度，取30；2) 總傳熱系數(shù)由 (1-5)式中：D-管道外徑(m)； h-土壤導(dǎo)熱系數(shù)(w/m)，取0.9 w/m； -管道中心埋深

3、(m)，取1.5 m；得=2.342K= (1-6)式中：-瀝青防腐層(m)，0.006 m； -防腐層導(dǎo)熱系數(shù)(w/m)，取0.15w/m；得總傳熱系數(shù)K=2.141 (w/m)；1.5.2 其它設(shè)計(jì)參數(shù)管道全線任務(wù)輸量、最小輸量、進(jìn)出站油溫、埋深處月平均氣溫等列于表1-12設(shè)計(jì)參數(shù)表中。生產(chǎn)天數(shù)按照350天計(jì)算。表1-12 設(shè)計(jì)參數(shù)表任務(wù)輸量(×10t/a)最小輸量(×10t/a)管線里程(Km)最高出站油溫最低出站油溫埋深處月平均氣溫60034225060305.01.6 經(jīng)濟(jì)管徑的選擇1.6.1 管徑及管材的初選1)管徑選擇根據(jù)規(guī)范，輸油管道經(jīng)濟(jì)流速范圍為1.0-2

4、.5m/s，管徑計(jì)算公式如下：d= (1-7)式中：Q-額定任務(wù)輸量(m/s)； V-管內(nèi)原油經(jīng)濟(jì)流速(m/s)； d-管道內(nèi)徑(m)；根據(jù)輸量計(jì)算結(jié)果如下表1-13：表1-13 初選管徑表經(jīng)濟(jì)流速(m/s)計(jì)算結(jié)果(mm)初選管(mm)初選管(mm)初選管徑(mm)1.5432.7406.44575082)管材選用本工程采用直縫電阻焊鋼管。綜合考慮輸油系統(tǒng)的壓力、輸油泵的特性、閥門(mén)及管件的耐壓等級(jí)等綜合因素，管材選用按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的X60直縫電阻焊鋼管，局部高壓管段選用按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的X80直縫電阻焊鋼管。根據(jù)輸量的大小，本次設(shè)計(jì)提出了3種可能的管徑，分別是406.4×6.

5、4、457×7.1、508×7.9。在這里采用費(fèi)用現(xiàn)值來(lái)確定最經(jīng)濟(jì)管徑。1.6.2 費(fèi)用現(xiàn)值法確定經(jīng)濟(jì)管徑1)確定經(jīng)濟(jì)管徑的原則對(duì)某一輸量下的管路，隨著管徑的增大，基本建設(shè)中鋼材及線路工程投資增大，但壓力損失降低，泵站數(shù)減少，站場(chǎng)投資減少。而有些項(xiàng)目如道路、供水、通訊等投資不變。故總投資隨著管徑的變化必有極小值存在，而輸油能耗也在下降。其它項(xiàng)目如材料費(fèi)、折舊費(fèi)、稅金、管理及維修費(fèi)等是按照投資總額提成一定比例計(jì)算的。該費(fèi)用隨著管徑的變化與投資隨著管徑的變化趨勢(shì)相同，所以總投資與經(jīng)營(yíng)費(fèi)用的疊加總有一個(gè)與其最小值對(duì)應(yīng)。該費(fèi)用最小值的管徑為最優(yōu)管徑。2)費(fèi)用現(xiàn)值法費(fèi)用現(xiàn)值比較法簡(jiǎn)稱

6、現(xiàn)值比較法。使用該方法時(shí)，先計(jì)算各比較方案的費(fèi)用現(xiàn)值，然后進(jìn)行對(duì)比，以費(fèi)用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。費(fèi)用現(xiàn)值法的計(jì)算公式為： (1-8)式中：I-第t年的全部投資(包括固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金)； -第t年的經(jīng)營(yíng)成本； S-計(jì)算期末回收的固定資產(chǎn)余值(此處為0)； W-計(jì)算期末回收的流動(dòng)資金； N-計(jì)算期 N=16； i-行業(yè)基準(zhǔn)收益率 =12%；油氣儲(chǔ)運(yùn)企業(yè)的要素成本包括：電力費(fèi)用、工資及福利費(fèi)、修理費(fèi)、油氣損耗費(fèi)、折舊費(fèi)、利息支出、其他費(fèi)用。3)經(jīng)營(yíng)成本和流動(dòng)資金年經(jīng)營(yíng)成本燃料費(fèi)用電力費(fèi)用工資及福利費(fèi)修理費(fèi)油氣損耗費(fèi)折舊費(fèi)+其他費(fèi)用燃料費(fèi)用主要是指加熱設(shè)備(包括加熱爐和鍋爐)的燃料費(fèi)用。對(duì)于長(zhǎng)距離輸油

7、管道系統(tǒng)，燃料費(fèi)用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費(fèi)用?？筛鶕?jù)原油進(jìn)出站溫度計(jì)算，計(jì)算公式如下： SR= G Cy (TRi Tzi) nR (1-9)式中：SR -燃料費(fèi)用，元/年； ey-燃料油價(jià)格，元/噸； Cy -原油比熱，J/kg； BH-燃料油熱值，J/kg； TRi -第i加熱站的出站溫度，； TZi -第i加熱站的進(jìn)站溫度，； Ri-第i加熱站的加熱爐效率； G-管道年輸量，噸/年；nR-加熱站個(gè)數(shù)； 電力費(fèi)用是指用于支付泵的電力設(shè)備和電動(dòng)機(jī)具所消耗電能的費(fèi)用，主要是輸油泵等動(dòng)力設(shè)備的電費(fèi)。對(duì)于長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)，電力費(fèi)用主要是泵站輸油泵機(jī)組的電費(fèi)。全線的電力費(fèi)用可采用下式計(jì)算

8、： SP= (1-10)式中：SP-全線泵機(jī)組所消耗的電力費(fèi)用，元/年；H -第i泵站的揚(yáng)程，m；ed -電力價(jià)格，元/kWh；pei-第i泵站泵機(jī)組的效率；G-年輸量，噸/年；油氣損耗費(fèi)包括大罐的蒸發(fā)損耗和泄漏損失等，可按年輸量或銷售量的一定比例計(jì)算。油氣損耗費(fèi)損耗比例×年輸量(或年銷量)×油價(jià)(或氣價(jià))損耗比例一般可取為0.1%2.3%。固定資產(chǎn)形成率為85%，綜合折舊率取7.14%(綜合折舊年限為14年)，殘值為0。修理費(fèi)按固定資產(chǎn)原值的1%計(jì)算，輸油成本中其他費(fèi)用按工資總額與職工福利費(fèi)之和的2倍計(jì)算。水電設(shè)施、道路、通訊設(shè)施等費(fèi)用按線路投資與輸油站投資之和的12%計(jì)

9、算。管道建設(shè)期為2年，第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計(jì)算，固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅稅率為0。固定資產(chǎn)的30%為自有資金，70%為建設(shè)銀行貸款，貸款利率為8%。流動(dòng)資金利用擴(kuò)大指標(biāo)估算法，按流動(dòng)資金占固定資產(chǎn)原值的5%計(jì)算。4)比較方案三種管徑的計(jì)算結(jié)果如下：406.4×6.4的費(fèi)用現(xiàn)值為116209.405萬(wàn)元。457×7.1的費(fèi)用現(xiàn)值為59526.39萬(wàn)元。508×7.9的費(fèi)用現(xiàn)值為59609.1萬(wàn)元。其中457×7.1的費(fèi)用現(xiàn)值最小，采用273×7的管道進(jìn)行施工和投產(chǎn)運(yùn)行更為經(jīng)濟(jì)。1.6.3 管道壁厚選擇根據(jù)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)

10、范，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計(jì)算：= (1-11)式中：P-設(shè)計(jì)內(nèi)壓力(MPa)； D-鋼管外徑(mm)； K-設(shè)計(jì)系數(shù)，取0.72； -材料的最低屈服強(qiáng)度(MPa)； -焊縫系數(shù)，取1.0； 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為7MPa時(shí)，管道選用X60直縫電阻焊鋼管，屈服強(qiáng)度413MPa，壁厚計(jì)算結(jié)果如下表1-14：表1-14 壁厚計(jì)算表公稱直徑(mm)計(jì)算壁厚(mm)腐蝕余量(mm)實(shí)選壁厚(mm)管道外徑(mm)DN4575.37917.1457×7.11.7 輸油工程1.7.1 主要工藝1)原油密閉加熱輸送工藝 (1)加熱輸送工藝易凝易粘的油品當(dāng)其凝點(diǎn)高于管道周圍環(huán)境溫度、或在環(huán)境溫度

11、條件下油流粘度很高時(shí)，不能直接采用等溫輸送方法。油流過(guò)高的粘度使管道的壓降劇增，不經(jīng)濟(jì)也不安全。加熱輸送是目前最常用的方法。其可以降低粘度減少摩阻損失并降低管輸壓力，保證安全輸送。 (2)密閉輸送工藝泵到泵密閉輸送工藝是目前國(guó)內(nèi)外管道采用的先進(jìn)輸送工藝。對(duì)輸油系統(tǒng)壓力實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以及系統(tǒng)自動(dòng)連鎖保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)密閉輸油的前提。中間泵站設(shè)一水擊泄放罐，不設(shè)旁接油罐和緩沖罐，大幅降低各站儲(chǔ)罐的容量，節(jié)約工程投資，減少原油損耗。1.7.2 工藝計(jì)算及站場(chǎng)布置1)熱力計(jì)算熱力計(jì)算按最小輸量情況進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，設(shè)計(jì)最小輸量為0.1275m/s 即113.1kg/s.總傳熱系數(shù)由(1-6)得為2.

12、141w/m。有雷諾數(shù)判斷流態(tài)均為紊流的水力光滑區(qū)。 根據(jù)以下公式求解所需的熱站數(shù)。水力坡降i= (1-12)a= (1-13)b= (1-14)L (1-15)最終得熱站數(shù)：n (1-16)最終向上取整得熱站數(shù)n。式中：D-管道外徑(m)，取0.4712m； K-熱油管道總傳熱系數(shù)(w/m)，取2.141 w/m； C-油品比熱(KJ/Kg)，取2100 KJ/Kg；經(jīng)過(guò)計(jì)算，需要4座泵站，站間距為62.5 Km。經(jīng)過(guò)熱泵站合并和站址調(diào)整，決定設(shè)置4座熱站。熱戰(zhàn)布置情況如下表1-15：表1-15 熱站布置表站號(hào)首站2#3#4#末站里程(Km)060128193250高程(m)298025.8

13、13.276.5進(jìn)站溫度()-30303030出站溫度()59.465.463.057.3-2)水力計(jì)算根據(jù)初選的管徑、原油的任務(wù)輸量，按照列賓宗公式進(jìn)行水力計(jì)算，并判斷是否存在翻越點(diǎn)，再由管道工作承壓，選擇輸油泵后，確定全線所需要的泵站數(shù)，并通過(guò)繪制水力坡降圖優(yōu)化布站，確定站址。水力坡降：i= (1-17)管路全線能耗為：H=iL+Z+H (1-18)泵站數(shù)：N= (1-19)式中：H-任務(wù)流量下管道所需要的總壓頭(m液柱)； -任務(wù)輸量下泵站的揚(yáng)程(m液柱)； H-末站剩余壓力(m液柱)，取30m液柱； h-泵站站內(nèi)損失(m液柱)，取20m液柱；當(dāng)N不是整數(shù)，要向上取整。經(jīng)過(guò)計(jì)算，全線無(wú)翻

14、越點(diǎn)，全線需要4設(shè)置座泵站。經(jīng)過(guò)熱、泵站合并和站址調(diào)整，泵站布置情況如下表1-16表1-16 熱泵站布站表站號(hào)首站2#3#4#末站里程(Km)060128193250高程(m)298025.813.276.5進(jìn)站揚(yáng)(m)87.7176.7189.3190.8436.41出站揚(yáng)(m)739.71728.71741.31611.04-3)站場(chǎng)布置按照確定的管徑，根據(jù)進(jìn)行的水力、熱力計(jì)算結(jié)果，優(yōu)化布置站址情況見(jiàn)下面的示意圖。布站示意圖如下： 2#熱泵站(60km，80m)3#熱泵站(128 km，25.8m)勝齊輸油首站(0km，29m) 輸油末站(250km，6.5m)4#熱泵站(193km，13

15、.27m) 4)運(yùn)行參數(shù)通過(guò)選擇的管徑、結(jié)合站場(chǎng)布置情況，經(jīng)過(guò)計(jì)算確定后的三輸油管道在各年生產(chǎn)負(fù)荷下的運(yùn)行參數(shù)如下表1-17、1-18、1-19、1-20、1-21。該參數(shù)明確了熱處理原油在最小輸量、70%輸量、85%輸量、90%輸量、最大輸量下的主要生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)。該參數(shù)為理論計(jì)算結(jié)果。表1-17 最小輸量站號(hào)首站2#3#4#末站TR59.465.463.057.3-TZ-30303030H m89.9275.76101.5677.2475.4H m387.52298.36324.16299.84-開(kāi)爐全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi)-開(kāi)泵開(kāi)一臺(tái)開(kāi)兩臺(tái)開(kāi)兩臺(tái)開(kāi)兩臺(tái)-表1-18 70%輸量站號(hào)首站2#3#4#末

16、站TR51.255.253.749.8-TZ - 30 30 30 30Hsm89.37 82.51100.2670.44 76.7H dm498.26 380.11397.86368.04 -開(kāi)爐全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi) -開(kāi)泵開(kāi)兩臺(tái)開(kāi)一臺(tái)開(kāi)一臺(tái)開(kāi)一臺(tái) -表1-19 85%輸量站號(hào)首站2#3#4#末站TR45.448.147.144.4-TZ - 30 30 30 30Hsm 88.64 61.74 63.98 106.61 92.5H dm608.84 497.44 472.88 404.2 -開(kāi)爐全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi) -開(kāi)泵開(kāi)三臺(tái)開(kāi)三臺(tái)開(kāi)兩臺(tái)開(kāi)一臺(tái) -表1-20 90%輸量站號(hào)首站2#3#4#末站T

17、R44.346.345.443.0-TZ-30303030Hsm88.3760.0890.9678.9929.77H dm608.57580.28611.16514.69-開(kāi)爐全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi)-開(kāi)泵開(kāi)三臺(tái)開(kāi)三臺(tái)開(kāi)三臺(tái)開(kāi)三臺(tái)-表1-21 最大輸量站號(hào)首站2#3#4#末站TR41.343.342.640.6-TZ-30303030Hsm87.7176.7189.3190.8436.41H dm739.71728.71741.31611.04-開(kāi)爐全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi)全開(kāi)-開(kāi)泵開(kāi)三臺(tái)開(kāi)三臺(tái)開(kāi)三臺(tái)開(kāi)三臺(tái)-1.7.3 站場(chǎng)設(shè)計(jì)勝齊輸油管道工程全線共設(shè)輸油站場(chǎng)4座。其中輸油首站1座、輸油熱泵站3座、輸油末站1座。

18、輸油系統(tǒng)采用從泵到泵密閉輸送工藝流程。1)站場(chǎng)平面布置根據(jù)原油和天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范及工藝流程，進(jìn)行站場(chǎng)平面設(shè)計(jì)，做到布置合理，緊湊美觀，生產(chǎn)安全可靠，操作維修方便，同時(shí)盡可能減少土方量。2)站場(chǎng)豎面布置為了保證工藝設(shè)施的合理布置，站內(nèi)儲(chǔ)罐布置在地形平坦、地質(zhì)條件良好的地段，場(chǎng)地設(shè)計(jì)坡度按照5考慮，按50年一遇洪水頻率進(jìn)行防洪設(shè)計(jì)。3)站場(chǎng)工藝流程 (1) 勝齊輸油首站 站內(nèi)主要功能：接受來(lái)油，對(duì)來(lái)油進(jìn)行計(jì)量、儲(chǔ)存、加壓、加熱后外輸。具有站內(nèi)循環(huán)、倒罐、加藥、站內(nèi)吹掃、水擊泄放、發(fā)送清管器等功能。 (2) 2#、3#、4#熱泵站 站內(nèi)主要功能：對(duì)首站來(lái)油進(jìn)行減壓，加壓、加熱后外輸。具有站內(nèi)循

19、環(huán)、熱力越站加藥、站內(nèi)吹掃、反輸、水擊泄放、接收發(fā)送清管器等功能。 (3)勝齊輸油末站 站內(nèi)主要功能：對(duì)管線計(jì)量后輸送給用戶。具有水擊泄放、站內(nèi)循環(huán)、吹掃、接受發(fā)送清管器功能，同時(shí)具有一定的事故儲(chǔ)油能力。1.7.4 主要設(shè)備選型1)輸油泵的選型離心泵具有轉(zhuǎn)速高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能平穩(wěn)、容易操作和維修等優(yōu)點(diǎn)，因此本工程輸油泵選用中開(kāi)式多級(jí)離心泵。本工程使用的離心泵為10×14×20HSB一臺(tái)、ZS350×320兩臺(tái)、KS750250一臺(tái)。每站設(shè)置四臺(tái)輸油泵串聯(lián)工作，其中一臺(tái)為備用泵。2)加熱設(shè)備根據(jù)加熱爐選用原則以及管線運(yùn)行參數(shù)，本工程選

20、用管式加熱爐采用直接加熱方式。直接加熱方式是用加熱爐直接加熱原油，這種加熱方式具有加熱爐負(fù)荷大、升溫速度快、加熱溫度高、不需要中間傳熱介質(zhì)，設(shè)備簡(jiǎn)單、耗鋼少、投資省等優(yōu)點(diǎn)。3)罐區(qū)原油儲(chǔ)罐容量按滿輸時(shí)的三天輸量選取。根據(jù)公式：V= (1-20)式中：T-儲(chǔ)罐儲(chǔ)存油品時(shí)滿足輸送的天數(shù)，根據(jù)規(guī)范，首站為油田取3天，末 站為港口取5天； M -年輸量，600萬(wàn)噸/年； -原油密度(kg/m)； -周轉(zhuǎn)系數(shù)，取0.9；首站罐區(qū)選用4座20000 m浮頂罐。燃料油罐的選取按照10分鐘輸量來(lái)選擇。首站設(shè)1座100 m燃料油罐，同時(shí)起到卸壓的作用。4)主要設(shè)備選型表要設(shè)選型見(jiàn)表1-22表1-22 主要設(shè)備選

21、型表站號(hào)主要設(shè)備單位數(shù)量首站20000 m拱頂罐100 m燃料油罐3489KW加熱爐5000KW加熱爐10×14×20HSB 離心泵(串聯(lián))ZS350×320 離心泵(串聯(lián))KS750250離心泵(串聯(lián))12SH-6A給油泵(并聯(lián))清管器接受裝置LSM-J-300-6.4清管器發(fā)送裝置LSM-F-300-6.4座座臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)41111213112#100 m燃料油罐3489KW加熱爐5000KW加熱爐10×14×20HSB 離心泵(串聯(lián))ZS350×320 離心泵(串聯(lián))KS750250離心泵(串聯(lián))清管器接受裝置LSM-J-3

22、00-6.4清管器發(fā)送裝置LSM-F-300-6.4座臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)111121113#100 m燃料油罐3489KW加熱爐5000KW加熱爐10×14×20HSB 離心泵(串聯(lián))ZS350×320 離心泵(串聯(lián))KS750250離心泵(串聯(lián))清管器接受裝置LSM-J-300-6.4清管器發(fā)送裝置LSM-F-300-6.4座臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)11112111續(xù)表1-22 主要設(shè)備選型表末站30000 m拱頂罐100 m燃料油罐3489KW加熱爐5000KW加熱爐10×14×20HSB 離心泵(串聯(lián))ZS350×320 離心泵(串聯(lián))KS7

23、50250離心泵(串聯(lián))12SH-6A給油泵(并聯(lián))清管器接受裝置LSM-J-300-6.4清管器發(fā)送裝置LSM-F-300-6.4座座臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)臺(tái)41111213111.7.5 工況校核1)熱力校核熱力校核在最小流量下進(jìn)行。以1號(hào)站為例：第一站間，站間距60公里。假設(shè)不考慮沿程的摩擦生熱，則：b=0 (1-21) a=1.328×10-5 (1-22)aL=0.7968 =2.218 (1-23)出站溫度：60.5() (1-24)平均溫度：T=40.2() (1-25)密度=887.07kg/m；粘度=152.39×10m/s；流量0.1275m3/s；則水力坡降：

24、=3.56×10-3 (1-26)循環(huán)迭代以上的計(jì)算：a=1.328×10-5b=1.24()aL=0.7968=2.218出站溫度：59.4()平均溫度：T=39.6()密度=887.43kg/m；粘度=156.70×10m/s；流量Q20.1274 m3/s；則水力坡降：=3.58×10-3繼續(xù)迭代直至前后兩次的出站溫度差值在0.2之內(nèi)。迭代結(jié)果：59.4全站出站溫度如下表1-23：表1-23 全線進(jìn)出站溫度表站間首站2#3#4#出站溫度()59.465.463.057.3各站出站溫度均小于65，熱力校核符合要求。2)水力校核 (1) 計(jì)算水力坡降

25、以第一站間為例： 第一站間，站間距60公里。 根據(jù)已經(jīng)算出的最大輸量下的進(jìn)出站溫度，計(jì)算站間的水力坡降。T=33.8() 密度=891.15kg/m；粘度=205.23×10m/s；流量0.2226 m3/s；則水力坡降：i=8.79×10-3同理可以計(jì)算出其它站間的水力坡降，計(jì)算結(jié)果如下表1-24：表1-24 全線水力坡降表站號(hào)1#2#2#3#3#4#4#末站i0.0087660.0087070.0087290.008787站間距離(公里)60686557 (2) 進(jìn)出站壓力校核取熱泵站站內(nèi)損失30米。外輸油泵所選泵為10×14×20HSB一臺(tái)、 ZS

26、350×320兩臺(tái)、 KS750250一臺(tái)，四臺(tái)離心泵串聯(lián)，其中一臺(tái)為備用泵。給油泵所選泵為12sh-6A，三臺(tái)并聯(lián)，其中一臺(tái)為備用泵。首站進(jìn)站壓力H=87.71(m)；首站出站壓力H= H+H-30=739.71(m)；2#站進(jìn)站壓力H= H-iL-nh-Z=76.71(m)；依次計(jì)算，各站的進(jìn)、出站壓力計(jì)算結(jié)果如下表1-25；表1-25 全線各站進(jìn)出站壓力表站號(hào)1#2#3#4#末站Hs (m)87.7176.7189.3190.8436.41Hd (m)739.71728.71741.31611.04-允許最低入口壓力為0.5MPa=58.64(m)；管道工作壓力7MPa=801

27、.53(m)；每站的進(jìn)站壓力均大于58.64 m；每站的出站壓力均小于801.53m；故水力校核符合要求。1.7.6 反輸流程設(shè)計(jì)勝齊輸油管道工程設(shè)置立足站內(nèi)原油正常輸送設(shè)備。在站內(nèi)流程設(shè)計(jì)中，根據(jù)地形條件，考慮反輸流程設(shè)置。本工程由于落差不大，無(wú)翻越點(diǎn)。利用正常輸送時(shí)的管線各站輸油泵可以實(shí)現(xiàn)全線反輸。2.1 最優(yōu)管徑的確定2.1.1 判斷流態(tài)1)輸量換算由于任務(wù)書(shū)允許的最低進(jìn)站溫度取30度，最高出站溫度取60度。在加熱輸送條件下，計(jì)算溫度采用平均輸油溫度T，平均輸油溫度采用加權(quán)法，按下式計(jì)算： T= (2-1)式中：T-原油出站溫度，取60； T-原油進(jìn)站溫度，取30；得平均溫度T=40度。

28、40度下的原油按下式計(jì)算： =-(T-20) (2-2)式中：-20度下原油密度(kg/m)，取900 kg/m； -=1.825-0.001315； T -平均輸油溫度()，取40；即=900-0.6415(T-20)=887.17(kg/m)任務(wù)輸量Q=600×10000×1000/350×24×3600 =198.4(kg/s)=0.2236(m/s)2)管徑初選根據(jù)規(guī)范，輸油管道經(jīng)濟(jì)流速范圍為1.0-2.5m/s，管徑計(jì)算公式如下：d= (2-3)式中：Q-額定任務(wù)輸量(m/s)； V-管內(nèi)原油經(jīng)濟(jì)流速(m/s)，本任務(wù)中，取1.5m/s； d-

29、管道內(nèi)徑(m)；根據(jù)輸量計(jì)算結(jié)果如下表2-1：表2-1 初選管徑表經(jīng)濟(jì)流速(m/s)計(jì)算結(jié)果(mm)初選管徑(mm)初選管徑(mm)初選管徑(mm)1.5432.7406.44575083)管道壁厚的選擇根據(jù)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范，輸油管道直管段鋼管管壁厚按下式計(jì)算：= (2-4)式中：P-設(shè)計(jì)內(nèi)壓力(MPa)； D-鋼管外徑(mm)； K-設(shè)計(jì)系數(shù)，取0.72； -材料的最低屈服強(qiáng)度(MPa)； -焊縫系數(shù)，取1.0； 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為7 MPa時(shí)，管道選用X65直縫電阻焊鋼管，屈服強(qiáng)度413MPa，壁厚計(jì)算結(jié)果如下表2-2：表2-2 計(jì)算壁厚表公稱直徑(mm)DN406.4DN457DN5

30、08DN406.44.7835.3795.979考慮1mm的腐蝕余量后,實(shí)際選擇的壁厚尺寸列于表2-3:表2-3 實(shí)選管壁壁厚表公稱直徑(mm)DN406.4DN457DN508實(shí)選壁厚(mm)6.47.17.94) 平均溫度下油品粘度的確定根據(jù)任務(wù)書(shū)的油品粘溫?cái)?shù)據(jù)，T=40時(shí)，=152.3mm/s。5) 由雷諾數(shù)判斷流態(tài)雷諾數(shù)計(jì)算公式為： (2-5) (2-6) (2-7)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-4，2-5，2-6表2-4 406.4管徑下流態(tài)參數(shù)管徑流態(tài)406.411898.071681.7851627.01水力光滑區(qū)表2-5 457管徑下流態(tài)參數(shù)管徑流態(tài)45710592.771497.09972

31、079.23水力光滑區(qū)表2-6 508管徑下流態(tài)參數(shù)管徑流態(tài)5089541.951347.991096977.35水力光滑區(qū) 由上表的數(shù)據(jù)，可以分析得，雖然沿程會(huì)有層流區(qū)，但是由于層流區(qū)的長(zhǎng)度相對(duì)于整個(gè)管線長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)可以忽略。所以認(rèn)為各管徑不同輸量下，管內(nèi)原油都處于水力光滑區(qū)，以此來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，則有m=0.25，=0.0246。2.1.2 熱力計(jì)算熱力計(jì)算按照最小輸量情況計(jì)算.根據(jù)塘密輸油管道初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，設(shè)計(jì)輸油能力600萬(wàn)噸/年。生產(chǎn)負(fù)荷各年如下表2-7表2-7 各年生產(chǎn)負(fù)荷表生產(chǎn)壽命期(年)1234561516生產(chǎn)負(fù)荷(%)057708510090則設(shè)計(jì)最小輸量：Q=0.57Q

32、 =0.1275m3/s=113.1kg/s1) 總傳熱系數(shù)由： (2-8)式中：D-管道外徑(m)； h-土壤導(dǎo)熱系數(shù)(w/m)，取0.9 w/m； -管道中心埋深(m)，取1.5 m；K= (2-9)式中：-瀝青防腐層(m)，0.006 m； -防腐層導(dǎo)熱系數(shù)(w/m)，取0.15w/m；計(jì)算結(jié)果如下表2-8：表2-8 熱力參數(shù)表管道規(guī)格(mm)K406.4×6.42.5132.283457×7.12.3422.141 508×7.92.2072.0232) 熱站數(shù)的確定有雷諾數(shù)判斷流態(tài)均為紊流的水力光滑區(qū)。根據(jù)以下公式求解所需的熱站數(shù)。水力坡降：i= (2-

33、10)a= (2-11)b= (2-12)L (2-13)最終得熱站數(shù)：n (2-14)最終向上取整得熱站數(shù)n。式中：D-管道外徑(m)； K-熱油管道總傳熱系數(shù)(w/m)，取0.991 w/m； C-油品比熱(kj/kg)，取2100 kj/kg；計(jì)算結(jié)果如下表2-9表2-9 各管徑水力參數(shù)表管道規(guī)格(mm)i(m/m)a (×10)b()L(km)nnL(km)406.40.0061912.632.28766.663.75462.54570.0035613.281.25361.514.06462.55080.0021723.910.72757.864.32550.02.1.3 水

34、力計(jì)算通過(guò)水力計(jì)算來(lái)確定泵站數(shù)。計(jì)算按照最大輸量(任務(wù)輸量)來(lái)確定。根據(jù)初選的管徑、原油的任務(wù)輸量，用列賓宗公式進(jìn)行水力計(jì)算，并判斷是否存在翻越點(diǎn)，再由管道工作承壓，選擇輸油泵后，確定全線所需要的泵站數(shù)，并通過(guò)繪制水力坡降圖優(yōu)化布站，確定站址。管路全線能耗為：H=iL+Z+H (2-15)泵站數(shù)：N= (2-16)式中：H -任務(wù)流量下管道所需要的總壓頭(m液柱)； -任務(wù)輸量下泵站的揚(yáng)程(m液柱)； H-末站剩余壓力(m液柱)，取20m液柱； h-泵站站內(nèi)損失(m液柱)，取30m液柱；當(dāng)N不是整數(shù)，要向上取整。其中原油粘度由最小二乘法回歸粘溫關(guān)系如表2-10表2-10 粘溫關(guān)系回歸表溫度()

35、706050454035粘度(mm2/s)38.461.593.6120.1152.3200log1.5841.7891.9712.0802.1832.300取xi為T(mén)，yi為logxi=300yi=11.908(xiyi)=578.225xi=15850b=-0.0202a=2.995回歸結(jié)果為log=2.995-0.0202T得原油粘度為：=102.995-0.0202T (2-17)式中：T-平均輸油溫度()；經(jīng)過(guò)計(jì)算，406.4×6.4、457×7.1、508×7.9的三條線路全線均不存在翻越點(diǎn)。計(jì)算結(jié)果如表2-11表2-11 各管徑下水力參數(shù)表管道規(guī)格(

36、mm)H(m)ZH (m)Hc(m)nn406.4×6.4805.1-22.54287.56826.587457×7.1805.1-22.52472.56823.794508×7.9805.1-22.51666.56822.5632.1.4 燃料與電力費(fèi)用的計(jì)算生產(chǎn)期第1、2年，負(fù)荷為零。故S、S為零。1) 燃料費(fèi)用計(jì)算燃料費(fèi)用主要是指加熱設(shè)備(包括加熱爐和鍋爐)的燃料費(fèi)用。對(duì)于長(zhǎng)距離輸油管道系統(tǒng)，燃料費(fèi)用主要是原油加熱輸送工藝中加熱爐的燃料油費(fèi)用?？筛鶕?jù)原油進(jìn)出站溫度計(jì)算，計(jì)算公式如下：SR= G Cy (TRi Tzi) nR (2-18)式中：SR -燃料費(fèi)

37、用，元/年； ey-燃料油價(jià)格，元/噸； Cy -原油比熱，J/kg； BH-燃料油熱值，J/kg； TRi -第i加熱站的出站溫度，； TZi -第i加熱站的進(jìn)站溫度，； Ri-第i加熱站的加熱爐效率； G-管道年輸量，噸/年； nR-加熱站個(gè)數(shù)；2) 電力費(fèi)用計(jì)算電力費(fèi)用是指用于支付泵的電力設(shè)備和電動(dòng)機(jī)具所消耗電能的費(fèi)用，主要是輸油泵等動(dòng)力設(shè)備的電費(fèi)。對(duì)于長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)，電力費(fèi)用主要是泵站輸油泵機(jī)組的電費(fèi)。全線的電力費(fèi)用可采用下式計(jì)算：SP= (2-19)式中：SP-全線泵機(jī)組所消耗的電力費(fèi)用，元/年； H-第i泵站的揚(yáng)程，m； ed-電力價(jià)格，元/kWh； pei-第i泵站泵機(jī)組的效率；

38、G-年輸量，噸/年；計(jì)算結(jié)果如下表2-12、表2-13、表2-14表2-12 406.4×6.4年份負(fù)荷(%)輸量(萬(wàn)噸/年)T()SR(萬(wàn)元)SP(萬(wàn)元)35734242.3873.46660.4947042039.3807.021100.8058551036.9732.351809.8161510060036.3649.932767.29169054035.2726.242098.51表2-13 457×7.1年份負(fù)荷(%)輸量(萬(wàn)噸/年)T()SR(萬(wàn)元)SP(萬(wàn)元)35734261.22205.77575.7247042052.41948.24995.8958551

39、046.21710.251682.1161510060042.01484.412618.60169054044.61634.551964.75 表2-14 508×7.9年份負(fù)荷(%)輸量(萬(wàn)噸/年)T()SR(萬(wàn)元)SP(萬(wàn)元)35734247.761256.60618.4847042043.171144.311048.7258551039.731027.331746.2461510060037.29905.142032.39169054038.84987.552692.782.1.5 其他費(fèi)用的計(jì)算首站職工40人，中間熱泵站取25人。中間熱站或泵站取15人，末站職工40人。年經(jīng)營(yíng)

40、成本燃料費(fèi)用電力費(fèi)用工資及福利費(fèi)修理費(fèi)油氣損耗費(fèi)折舊費(fèi)+其他費(fèi)用油氣損耗費(fèi)包括大罐的蒸發(fā)損耗和泄漏損失等，可按年輸量或銷售量的一定比例計(jì)算。油氣損耗費(fèi)損耗比例×年輸量(或年銷量)×油價(jià)(或氣價(jià))損耗比例一般可取為0.1%2.3%。固定資產(chǎn)形成率為85%，綜合折舊率取7.14%(綜合折舊年限為14年)，殘值為0。 修理費(fèi)按固定資產(chǎn)原值的1%計(jì)算，輸油成本中其他費(fèi)用按工資總額與職工福利費(fèi)之和的2倍計(jì)算。水電設(shè)施、道路、通訊設(shè)施等費(fèi)用按線路投資與輸油站投資之和的12%計(jì)算。管道建設(shè)期為2年，第一年和第二年投資分別按總投資的40%、60%計(jì)算，固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅稅率為0。固定資

41、產(chǎn)的30%為自有資金，70%為建設(shè)銀行貸款，貸款利率為8%。流動(dòng)資金利用擴(kuò)大指標(biāo)估算法，按流動(dòng)資金占固定資產(chǎn)原值的5%計(jì)算。2.1.6 費(fèi)用現(xiàn)值法確定最優(yōu)管徑費(fèi)用現(xiàn)值比較法簡(jiǎn)稱現(xiàn)值比較法。使用該方法時(shí)，先計(jì)算各比較方案的費(fèi)用現(xiàn)值，然后進(jìn)行對(duì)比，以費(fèi)用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。費(fèi)用現(xiàn)值法的計(jì)算公式為： (2-20)式中：I-第t年的全部投資(包括固定資產(chǎn)和流動(dòng)資金)； -第t年的經(jīng)營(yíng)成本； S-計(jì)算期末回收的固定資產(chǎn)余值(此處為0)； W-計(jì)算期末回收的流動(dòng)資金； N-計(jì)算期 N=16； i-行業(yè)基準(zhǔn)收益率 =12%；根據(jù)輸量的大小，本次設(shè)計(jì)提出了3種可能的管徑，分別是406.4×6.4、4

42、57×7.1、508×7.9。在這里采用費(fèi)用現(xiàn)值來(lái)確定最經(jīng)濟(jì)管徑。三種管徑的經(jīng)營(yíng)成本計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-15、2-16、2-17，費(fèi)用現(xiàn)值計(jì)算結(jié)果見(jiàn)2-18，2-19，2-20 406.4×6.4的費(fèi)用現(xiàn)值為99237.57萬(wàn)元。 457×7.1的費(fèi)用現(xiàn)值為96470.73萬(wàn)元。 508×7.9的費(fèi)用現(xiàn)值為219871.6萬(wàn)元。顯然457×7.1的費(fèi)用現(xiàn)值最小，所以采用457×7.1的管道進(jìn)行施工和投產(chǎn)運(yùn)行更為經(jīng)濟(jì)。表2-15 406.4×6.4年份燃料費(fèi)用電力費(fèi)用工資及福利修理費(fèi)油氣損耗其他費(fèi)用經(jīng)營(yíng)成本1000000

43、0200000003873.46660.49820.8447.044189.51641.68632.894807.021100.80820.8447.0451451641.69962.265732.351809.81820.8447.046247.51641.611699.16649.932767.29820.8447.0473501641.613676.667649.932767.29820.8447.0473501641.613676.668649.932767.29820.8447.0473501641.613676.669649.932767.29820.8447.0473501641

44、.613676.6610649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6611649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6612649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6613649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6614649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6615649.932767.29820.8447.0473501641.613676.6616726.242098.51820.8447.04

45、66151641.612349.19表2-16 457×7.1年份燃料費(fèi)用電力費(fèi)用工資及福利修理費(fèi)油氣損耗其他費(fèi)用經(jīng)營(yíng)成本100000002000000032205.77575.72530.1419.64189.51060.28980.8941948.24995.89530.1419.651451060.210099.0351710.251682.11530.1419.66247.51060.211649.7661484.412618.60530.1419.673501060.213462.9171484.412618.60530.1419.673501060.213462.9181484.412618.60530.1419.673