輸油管道設(shè)計(jì)與管理課程設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)成果說(shuō)明書(shū)題 目： 長(zhǎng)距離成品油管道設(shè)計(jì)計(jì)算學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 浙江海洋學(xué)院教務(wù)處2015年 12 月 9 日26浙江海洋學(xué)院課程設(shè)計(jì)成果說(shuō)明書(shū)規(guī)范要求課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)是課程設(shè)計(jì)主要成果之一。1說(shuō)明書(shū)基本格式版面要求：打印時(shí)正文采用5號(hào)宋體，A4紙，頁(yè)邊距上、下、左、右均為2cm，行間距采用固定值20磅，頁(yè)碼底部居中。文中標(biāo)題采用4號(hào)宋體加粗。2說(shuō)明書(shū)結(jié)構(gòu)及要求（1）封面（2）課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表（3）任務(wù)書(shū)(指導(dǎo)教師下發(fā))（4）摘要摘要要求對(duì)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)短的陳述，一般不超過(guò)300字。關(guān)鍵詞應(yīng)為反映主題內(nèi)容的學(xué)術(shù)詞匯，一般為3-5個(gè)，且應(yīng)在摘要中出現(xiàn)。（5）

2、目錄要求層次清晰，給出標(biāo)題及頁(yè)次。最后一項(xiàng)為參考文獻(xiàn)。（6）正文正文應(yīng)按照目錄所確定的順序依次撰寫(xiě)，要求論述清楚、簡(jiǎn)練、通順，插圖清晰整潔。文中圖、表及公式應(yīng)規(guī)范地繪制和書(shū)寫(xiě)。（7）參考文獻(xiàn)浙江海洋學(xué)院課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表20152016學(xué)年 第 二 學(xué)期學(xué)院 班級(jí) 專(zhuān)業(yè) 學(xué)生姓名(學(xué) 號(hào)) 課程設(shè)計(jì)名 稱(chēng)輸油管道設(shè)計(jì)與管理題 目長(zhǎng)距離成品油管道設(shè)計(jì)計(jì)算指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日答辯評(píng)語(yǔ)及成績(jī)答辯小組教師簽名： 年 月 日浙江海洋學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)20 15 20 16 學(xué)年 第 二 學(xué)期 學(xué)院 班級(jí) 專(zhuān)業(yè) 學(xué)生姓名(學(xué)號(hào))課程名稱(chēng)長(zhǎng)距離成品油管道設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)題目順序輸送管道設(shè)計(jì)完成

3、期限自 2015 年 11 月 30 日至 2015 年 12 月 7 日 共 1 周設(shè)計(jì)依據(jù)1.輸油管道設(shè)計(jì)規(guī)范2.管道設(shè)計(jì)手冊(cè)設(shè)計(jì)要求及主要內(nèi)容1.管道的不同油品基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)輸量、管線長(zhǎng)度、油品密度、體積流量、高差。2.管徑、管材、管壁厚度確定 確定設(shè)計(jì)壓力3.泵的型號(hào)、組合方式4.計(jì)算不同油品任務(wù)流量下水力坡降、全線所需的總的壓頭、確定泵站的個(gè)數(shù)。5.確定首站汽油罐和煤油罐的體積、終點(diǎn)站汽油罐和煤油罐的體積。6.終點(diǎn)混油罐的體積。7.校核進(jìn)出站的壓力是否超過(guò)設(shè)計(jì)壓力。8.繪制中間站的流程圖。參考資料1.中國(guó)石油化工集團(tuán)公司主編（或編著）：石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范，中國(guó)計(jì)劃出版社，2004年出版。

4、2.楊筱衡主編：輸油管道設(shè)計(jì)與管理，石油大學(xué)出版社2004.3出版。3.王松林主編：石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè)（第一、二、三、四卷），化學(xué)工業(yè)出版社，2002.1出版。4.張德姜主編: 石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)，中國(guó)石化出版社，2001.3出版。5.中國(guó)石油天然氣總公司主編（或編著）：通用工程設(shè)計(jì)手冊(cè)，石油大學(xué)出版社，1995.10出版。6.中國(guó)石化集團(tuán)管道儲(chǔ)運(yùn)公司主編（或編著）：輸油管道規(guī)程匯編，中國(guó)石化出版社，2003.2出版。7.錢(qián)錫俊主編：泵與壓縮機(jī)，石油大學(xué)出版社，2003.12出版。8.劉清志主編：石油技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)，石油大學(xué)出版社，2004.1出版。指導(dǎo)教師簽字日期摘 要本管線設(shè)計(jì)最大設(shè)計(jì)

5、年輸量為690萬(wàn)噸。管道全長(zhǎng)1555.86km，高程在18.751906.04m之間。經(jīng)過(guò)計(jì)算，在里程為1492.62km存在翻越點(diǎn)。本設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速來(lái)確定管徑，選為61010mm，管材選用按照API標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的L485CX70鋼直縫電阻焊鋼管。 經(jīng)過(guò)水力計(jì)算，確定所需的泵站數(shù)，全線采用5個(gè)泵站，每個(gè)泵站2臺(tái)泵串聯(lián)使用。且根據(jù)分油點(diǎn)的輸量和循環(huán)次數(shù)計(jì)算出每個(gè)分油點(diǎn)的混油量以及混油濃度。本設(shè)計(jì)中遵循在滿足各種條件的情況下，工藝流程盡可能的簡(jiǎn)單，并且輸油工藝本著應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的原則，進(jìn)行了首站和中間站的工藝流程設(shè)計(jì)。最后繪制兩張圖：管道泵站分布圖，中間泵站及罐區(qū)工藝流程圖關(guān)鍵詞: 管道；輸量；泵站；

6、循環(huán)次數(shù)；工藝流程圖：混油量 目錄1.管徑壁厚計(jì)算71.1年輸量的確定71.2設(shè)計(jì)平均溫度71.3平均溫度下油品的密度71.4平均溫下的體積流量：81.5管徑選擇81.6管道壁厚的選擇82.水力計(jì)算及泵站布置92.1油品粘度計(jì)算92.2水力坡降和全線壓頭的計(jì)算113.泵站數(shù)計(jì)算及泵站布置123.1選泵124.建設(shè)運(yùn)行成本計(jì)算165. 校核進(jìn)出站壓力196.混油量計(jì)算206.1首末站的油罐體積206.2分油混油計(jì)算227.中間站流程圖248.參考文獻(xiàn)251.管徑壁厚計(jì)算某成品油管道是一條連續(xù)順序輸送多種成品油的管道，輸送介質(zhì)包括0#柴油、90#汽油、97#汽油三種油品，周轉(zhuǎn)系數(shù)25，設(shè)計(jì)年輸送天

7、數(shù)360天，采取起點(diǎn)連續(xù)進(jìn)油，設(shè)計(jì)壓6-10MPa。各站場(chǎng)進(jìn)站最低壓力0.3MPa，最高壓力4MPa。地溫取17攝氏度。站場(chǎng)進(jìn)、出站壓力通過(guò)節(jié)流閥控制。1.1年輸量的確定年輸量=0#柴油年輸量+90#汽油年輸量+97#汽油年輸量年輸量=502+72+116=690（萬(wàn)噸）1.2設(shè)計(jì)平均溫度取地溫17攝氏度，即T=171.3平均溫度下油品的密度式中，是T溫度下的油品密度 是20攝氏度下油品的密度，查課本50頁(yè)表格得，20攝氏度時(shí)，柴油密度是821.3kg/m3,汽油密度是746.2kg/m3對(duì)于柴油：對(duì)于汽油： 輸油管內(nèi)油品的平均密度為：1.4平均溫下的體積流量：1.5管徑選擇選取經(jīng)濟(jì)流速分別取

8、1.1m/s，1.3m/s,1.5m/s。管徑計(jì)算公式：式中，d管道內(nèi)徑，m。 Q體積流量m3/s 經(jīng)濟(jì)流速m/s則，選取管徑為508mm，559mm,610mm。1.6管道壁厚的選擇根據(jù)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范，管線壁厚按下式進(jìn)行計(jì)算：式中，管道壁厚，mm P設(shè)計(jì)內(nèi)壓MPa,此處P=10MPa D管道外徑，mm 材料最低屈服強(qiáng)度，MPa。本設(shè)計(jì)選用鋼材為L(zhǎng)485CX70鋼，其最低屈服強(qiáng)度為485MPa。 K設(shè)計(jì)系數(shù)，站外取0.72。 焊接系數(shù)，取1.0。則，考慮到防腐穩(wěn)定等問(wèn)題，管壁厚度分別取8.27mm,9.00mm，9.73mm。初選管徑為508*8.50mm,559*9.00mm,610*

9、10mm鋼管。匯總結(jié)果如下：管徑，mm壁厚，mm規(guī)格，mm5088.27508*8.505599.00559*9.006109.73610*10.002.水力計(jì)算及泵站布置2.1油品粘度計(jì)算粘溫指數(shù)方程:為溫度為T(mén)0時(shí)的油品粘度。u一般在0.010.03之間，此處取0.02。則17攝氏度時(shí)，0#柴油粘度是90#汽油粘度是97#汽油粘度是管徑為508*8.50mm時(shí)，有：雷諾數(shù)為：根據(jù)我國(guó)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范管壁當(dāng)量粗糙度e取0.1。 則有：3000，油品處于水力光滑區(qū)。3000，油品處于水力光滑區(qū)。3000，油品處于水力光滑區(qū)。管徑559*9.0mm時(shí)，有：雷諾數(shù)為：根據(jù)我國(guó)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)

10、范管壁當(dāng)量粗糙度e取0.1。 則有：3000，油品處于水力光滑區(qū)。3000，油品處于水力光滑區(qū)。3000，油品處于水力光滑區(qū)。管徑為610*10mm時(shí)，有：雷諾數(shù)為：根據(jù)我國(guó)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范管壁當(dāng)量粗糙度e取0.1。 則有：3000，油品處于水力光滑區(qū)。3000，油品處于水力光滑區(qū)。3000，油品處于水力光滑區(qū)。雷諾數(shù)Re為：由于3000，所以油流處于水力光滑區(qū)。2.2水力坡降和全線壓頭的計(jì)算（1）管徑為5088.5mm時(shí) 因?yàn)橛土魈幱谒饣瑓^(qū)，所以，m=0.25，=0.0246 把管道沿線的局部摩阻（按1%計(jì)算）考慮進(jìn)去后，管道水力坡降為：（2）管徑為5599.00mm時(shí) 因?yàn)橛土魈幱?/p>

11、水力光滑區(qū)，所以，m=0.25，=0.0246 把管道沿線的局部摩阻（按1%計(jì)算）考慮進(jìn)去后，管道水力坡降為： （3）管徑為61010mm時(shí) 因?yàn)橛土魈幱谒饣瑓^(qū)，所以，m=0.25，=0.0246 把管道沿線的局部摩阻（按1%計(jì)算）考慮進(jìn)去后，管道水力坡降為：上述總結(jié)如下：管徑水力坡降5088.5mm0.0041415599.00mm0.00259661010mm0.0017173.泵站數(shù)計(jì)算及泵站布置3.1選泵泵的流量?。罕玫膿P(yáng)程取管道的設(shè)計(jì)壓力:查泵的產(chǎn)品樣品，400KD2502型泵的性能如下表所示。 表 400KD2502型泵性能參數(shù)泵型號(hào)排量Q揚(yáng)程H（m）轉(zhuǎn)速功率N（）效率葉輪直徑

12、（mm）軸功率電機(jī)功率400KD2502100028852029802300320078465/4451250347495240076.51500417470 261073.5根據(jù)泵的特性方程： （m取0.25）用最小二乘法求泵的特性方程，則，的值計(jì)算見(jiàn)下表。-177828520-92470560-262780495-130076100-361543470-169925210把上面表格中數(shù)據(jù)代入公式，求得：,因此單臺(tái)泵的特性方程為： 利用公式，計(jì)算與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差，計(jì)算得相對(duì)誤差見(jiàn)表。H計(jì)算值H實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差517.345200.00512496.104950.00222471.414700

13、.003由表中數(shù)據(jù)可知，計(jì)算與實(shí)測(cè)值的相對(duì)誤差小于2%，說(shuō)明回歸結(jié)果很好，符合誤差要求。當(dāng)多臺(tái)泵串聯(lián)在一起的時(shí)候，各泵流量相等，泵站的揚(yáng)程等于各泵揚(yáng)程之和 故可選用2臺(tái)泵串聯(lián)工作。3.2泵站的布置（1）管徑為5088.5mm時(shí)因?yàn)橛土魈幱谒饣瑓^(qū)，則=0.0246，m=0.25，i=0.004141判斷翻越點(diǎn)樁號(hào)12345678里程（km）0161.09246.33310.77457.66617.09687.79767.77高程（m）18.7571.5147.94105.00105.23209.50481.73925.88樁號(hào)910111213141516里程（km）876.67976.06

14、1070.81183.31261.51348.81492.61555.8高程（m）803.531120.61349.61401.22017.21958.82044.51906.1由里程和高程可以看出，只有在里程為1261.52km和1492.62km處才有可能存在翻閱點(diǎn)。由此可知沒(méi)有翻越點(diǎn)。全線壓頭根據(jù)所選離心泵的特性方程，得：根據(jù)課本53頁(yè)內(nèi)容，泵站或加熱站內(nèi)壓降為20m油柱，則所需泵站數(shù)為：取整后得：n=9。即泵站數(shù)為9個(gè)。泵站布置如下圖所示：（2）管徑為5599.00mm時(shí)因?yàn)橛土魈幱谒饣瑓^(qū)，則=0.0246，m=0.25，i=0.00260判斷翻越點(diǎn)由里程和高程可以看出，只有在里程

15、為1261.52km和1492.62km處才有可能存在翻閱點(diǎn)。由此可知沒(méi)有翻越點(diǎn)。全線壓頭根據(jù)所選離心泵的特性方程，得： 根據(jù)課本53頁(yè)內(nèi)容，已知泵站或加熱站內(nèi)壓降為20m油柱，則所需泵站數(shù)為：取整后得：n=5.9。即泵站數(shù)為6個(gè)。布置如下圖所示：（3）管徑為61010mm時(shí) 因?yàn)橛土魈幱谒饣瑓^(qū)，則=0.0246，m=0.25，i=0.00172 判斷翻越點(diǎn) 由里程和高程可以看出，只有在里程為1261.52km和1492.62km處才有可能在翻閱點(diǎn)。由此可知里程為1492.62km處是翻越點(diǎn)。全線壓頭根據(jù)所選離心泵的特性方程，得： 根據(jù)課本53頁(yè)內(nèi)容，已知泵站或加熱站內(nèi)壓降為20m油柱，則

16、所需泵站數(shù)為： 取整后得：n=4.6。即泵站數(shù)為5個(gè)。泵站布置如下圖所示：4.建設(shè)運(yùn)行成本計(jì)算電力價(jià)格：0.55元/度，燃料油價(jià)格：4500元/噸。管道建設(shè)期為1年，運(yùn)行期為20年。管道建設(shè)單位長(zhǎng)度總投資如下表，其中40為自有資金，其余為建設(shè)銀行貸款，利率按當(dāng)前利率建設(shè)銀行利率計(jì)算，流動(dòng)資金按管內(nèi)存油價(jià)值計(jì)算。經(jīng)營(yíng)成本按能源消耗（電力及燃料）的2.5倍計(jì)算。單位長(zhǎng)度總投資種類(lèi)項(xiàng)目年利率一、短期貸款一年以?xún)?nèi)（含一年）5.10二、中長(zhǎng)期貸款一年至五年（含五年）5.50五年以上5.65三、住房公積金貸款五年以下3.25五年以上3.752015年建設(shè)銀行貸款利率（1）管徑為61010mm，泵站數(shù)為5：

17、折舊費(fèi)線路工程部分投資估算：,（其中區(qū)域修正系數(shù)取平原地帶1.0，時(shí)間修正系數(shù)取1.0）則泵站工程投資估算：,(其中時(shí)間修正系數(shù)取1.0，區(qū)域修正系數(shù)取平原地帶1.0，泵末站按首站800萬(wàn)元，中間站500萬(wàn)元計(jì)算，N=5）則：項(xiàng)目固定投產(chǎn)投資估算（K一般取0.9）：固定資產(chǎn)原值估算（固定資產(chǎn)原值取基建投資的90%）：折舊估算（可取6.25%）：動(dòng)力費(fèi)用：動(dòng)力費(fèi)用主要是輸油泵的電費(fèi)，計(jì)算為由于本次為等溫輸送，可知輸油總費(fèi)用計(jì)算為（2）管徑為5088.5mm，泵站數(shù)為9時(shí)1.折舊費(fèi)線路工程部分投資估算：,（其中區(qū)域修正系數(shù)取平原地帶1.0，時(shí)間修正系數(shù)取1.0）則泵站工程投資估算：,(其中時(shí)間修正

18、系數(shù)取1.0，區(qū)域修正系數(shù)取平原地帶1.0，泵末站按首站800萬(wàn)元，中間站500萬(wàn)元計(jì)算，N=9）則項(xiàng)目固定投產(chǎn)投資估算（K一般取0.9）：固定資產(chǎn)原值估算（固定資產(chǎn)原值取基建投資的90%）：折舊估算（可取6.25%）：2.動(dòng)力費(fèi)用：動(dòng)力費(fèi)用主要是輸油泵的電費(fèi)，計(jì)算為由于本次為等溫輸送，可知輸油總費(fèi)用計(jì)算為（3）管徑為5599mm，泵站數(shù)為6時(shí)1.折舊費(fèi)線路工程部分投資估算：,（其中區(qū)域修正系數(shù)取平原地帶1.0，時(shí)間修正系數(shù)取1.0）則泵站工程投資估算：,(其中時(shí)間修正系數(shù)取1.0，區(qū)域修正系數(shù)取平原地帶1.0，泵末站按首站800萬(wàn)元，中間站500萬(wàn)元計(jì)算，N=6）則項(xiàng)目固定投產(chǎn)投資估算（K一

19、般取0.9）：固定資產(chǎn)原值估算（固定資產(chǎn)原值取基建投資的90%）：折舊估算（可取6.25%）：2.動(dòng)力費(fèi)用：動(dòng)力費(fèi)用主要是輸油泵的電費(fèi)，計(jì)算為由于本次為等溫輸送，可知輸油總費(fèi)用計(jì)算為 綜上可得：經(jīng)濟(jì)計(jì)算表如下：管徑/mm總費(fèi)用/萬(wàn)元508*8.5152632559*9122581610*1098593.4經(jīng)過(guò)對(duì)比可得管徑為61010mm時(shí)，所需費(fèi)用最小。所以確定最優(yōu)方案選取管徑為61010mm。 5. 校核進(jìn)出站壓力 單臺(tái)泵特性方程由于一個(gè)泵站是有兩臺(tái)泵串聯(lián)組成的所以泵站特性方程由題意知：m=0.25，n=5，A=1123.6，B=0.00050()，, ，, 從而f為：考慮管道沿線的局部摩阻

20、（按1%計(jì)算）并換算單位得f把以上參數(shù)代入相關(guān)公式，計(jì)算工作點(diǎn)流量Q()把工作點(diǎn)流量代入泵站特性方程，得各泵站揚(yáng)程首站進(jìn)出站壓力為：m油柱第二個(gè)泵站的進(jìn)出站壓力為：第三個(gè)泵站的進(jìn)出站壓力為：第四個(gè)泵站的進(jìn)出站壓力為：第五個(gè)泵站的進(jìn)出站壓力為：可見(jiàn)進(jìn)出站壓力都沒(méi)有超壓，出站壓力都低于4MPa（1020m油柱高）。泵站不需要進(jìn)行調(diào)整位置。站址距離（KM）052374410491256進(jìn)站壓力(M油柱)4025162516出站壓力（M油柱）1001.3986.3977.3986.3977.36.混油量計(jì)算站點(diǎn)進(jìn)出油品量97#汽油90#汽油柴油1(0.00 18.75)11672312+19*10進(jìn)油

21、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首末站的油罐體積一條連續(xù)順序輸送的成品油管道輸送能力為640萬(wàn)噸每年，且輸送的0#柴油，90#汽油，97#汽油的輸送比為123：18：29，柴油年輸送量為502萬(wàn)噸每年, 90#汽油年輸送量為72萬(wàn)噸每年，97#汽油年輸送量為116萬(wàn)噸每年，且輸送25批次.輸送柴油的輸量：輸送90#汽油的輸量：輸送97#汽油的輸量：管道橫截面積：管內(nèi)各平均流速分別為: 本設(shè)計(jì)中，90#汽油與97#汽油（標(biāo)為AB）混油、90#汽油與柴油（標(biāo)為

22、BC）混油的紊流擴(kuò)散系數(shù)分別為： 所以：首站需建的儲(chǔ)罐容積計(jì)算為：首站分配給三種油品的罐容分別計(jì)算為： 第一站需建的儲(chǔ)罐容積計(jì)算為：第一站分配給三種油品的罐容分別計(jì)算為： 第二站需建的儲(chǔ)罐容積計(jì)算為：第二站分配給三種油品的罐容分別計(jì)算為： 末站需建的儲(chǔ)罐容積計(jì)算為：末站分配給三種油品的罐容分別計(jì)算為： 6.2分油混油計(jì)算第一站AB混油界面貝克萊數(shù)： 油罐的容積取： 管道的容積：系數(shù)為： 假設(shè)90#汽油中允許混入最大的97#汽油濃度為 ，97#汽油中允許混入最大的90#汽油為 ,查輸油管道設(shè)計(jì)與管理函數(shù)圖可知： , 得 =-0.6 =19%, , 得 =0.6 =80%此時(shí) ，AB段不存在混油段

23、。BC混油界面 貝克萊數(shù)： 系數(shù)為: 90#汽油中允許混入最的的0#柴油為，0#柴油中允許最大混入的90#汽油為 ，查輸油管道設(shè)計(jì)與管理函數(shù)圖可知： ，得 =-0.35 =32% ，得 =0.35 =67%此時(shí) ，所以BC段不存在混油段。綜上，無(wú)需建混油罐.第二站 AB混油界面貝克萊數(shù)： 油罐的容積?。?0000管道的容積：系數(shù)為： 假設(shè)90#汽油中允許混入最大的97汽油濃度為 ，97#汽油中允許混入的最大90#汽油為 ,查輸油管道設(shè)計(jì)與管理函數(shù)圖可知： , 得 =-0.3 =40% , 得 =0.3 =60%此時(shí) ，所以AB段不存在混油段。BC混油界面 貝克萊數(shù)： 系數(shù)為 90#汽油中允許混入最的的0#柴油為 ，0#柴油中允許最大混入的90#汽油為 ，查輸油管道設(shè)計(jì)與管理函數(shù)圖可知： ，得 =-0.14 =43% ，得 =0.14 =55%此時(shí) ，所以BC段不存在混油段。綜上，無(wú)需建混油罐。第三站 AB混油界面貝克萊數(shù)： 終點(diǎn)罐的容積取： 10000管道的容積：系數(shù)為： 假設(shè)90#汽油中允許混入最大的97#油濃度為 ，97#油中允許混入的最大90#汽油為 ,查輸油管道設(shè)計(jì)