燃氣及成品油管道輸送課程設(shè)計.

1、某輸氣管道工藝設(shè)計目錄重慶科技學院管道輸送技術(shù)課程設(shè)計報告學 院:石油與天然氣工程學院專業(yè)班級:油氣儲運學生姓名:學 號:設(shè)計地點（單位）： k棟801設(shè)計題目:某輸氣管道工藝設(shè)計完成日期：2015年1月10日指導教師評語：成績（五級記分制）：指導教師（簽字）：1設(shè)計總則11.1設(shè)計標準1.2設(shè)計任務參數(shù)22.1設(shè)計工程概況 2.3確定管道評估性通氣能力 34輸氣管道規(guī)格44.1天然氣的密度及相對密度4.44.2天然氣運動黏度4.3末端儲氣量計算錯誤！未定義書簽某輸氣管道工藝設(shè)計目錄某輸氣管道工藝設(shè)計目錄4.4末端最大儲氣量計算4.5管段平均直徑D計算8.4.6管段壁厚確定9.某輸氣管道工藝設(shè)

2、計目錄某輸氣管道工藝設(shè)計目錄5壓縮機選擇與布置 錯誤！未定義書簽5.1壓縮機站的確定 錯誤！未定義書簽5.2計算各站間進出站壓力錯誤！未定義書簽5.3壓縮機功率計算錯誤！未定義書簽5.4壓縮機選型 錯誤！未定義書簽,1.6.6結(jié)論6.1管道評估性通氣能力 1.66.2輸氣管道規(guī)格166.3壓縮機站數(shù)及壓縮比1.6,1.7.6.4壓縮機選型.16參考文獻某輸氣管道工藝設(shè)計設(shè)計總則1設(shè)計總則1.1設(shè)計標準本設(shè)計主要依據(jù)的是課程設(shè)計任務書提供的設(shè)計參數(shù)以及輸氣管道工程設(shè)計規(guī) 范GB50251-94進行設(shè)計計算。1.2設(shè)計原則輸氣管道工程設(shè)計應遵照下列原則：（1）輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范 GB50251-

3、2003（2）保護環(huán)境、節(jié)約能源、節(jié)約土地，處理好與鐵路、公路、河流等的相互關(guān)系;（3）采用先進技術(shù)，努力吸收國內(nèi)外新的科技成果；（5）優(yōu)化設(shè)計方案，確定經(jīng)濟合理的輸氣工藝及最佳的工藝參數(shù)。（6）在保證管線通信可靠的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低工程投資。 提高自控水平，實現(xiàn)主要安全性保護設(shè)施遠程操作。（7）以經(jīng)濟效益為中心，充分合理利用資金，減少風險投資，力爭節(jié)約基建投資, 提高經(jīng)濟效益。1某輸氣管道工藝設(shè)計設(shè)計任務參數(shù)2設(shè)計任務參數(shù)2.1設(shè)計工程概況某長距離輸氣干線，沿線地形起伏不大，海拔高度1200m。要求對該管道進行工藝設(shè)計。設(shè)計要求如下：(1) 確定管道評估性通氣能力(2) 輸

4、氣管道規(guī)格(3) 壓縮機站數(shù)及壓縮比(4) 確定壓縮機機組的功率與型號(5) 布置壓氣站2.2其他有關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)所輸天然氣組分見下表2-1:表2-1天然氣相關(guān)組分組成Mol%組成Mol%甲烷95己烷0.06乙烷1.2硫化氫0.2丙烷1.47二氧化碳0.37丁烷0.32氮1.3正戊烷0.02氦0.00(2)天然氣的溫度為27C，管道全長1080km,任務輸量為：26億方/年，起點氣源壓力為:6.2MPa；(3) 壓氣站最大工作壓力為7.5MPa，進站壓力為5.4MPa,各站自用氣系數(shù)為0.5%， 末端最低壓力2.0MPa；(4) 入站口到壓縮機入口壓損為 0.1MPa；壓縮機出口到壓縮站壓損 0.

5、2MPa2.3設(shè)計要求(1) 確定管道評估性通氣能力；(2) 輸氣管道規(guī)格；(3) 壓縮機站數(shù)及壓縮比；(4) 確定壓縮機機組的功率與型號;(5) 布置壓氣站。3確定管道評估性通氣能力任務年輸量為26億方/年。根據(jù)GB50251-2003輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范規(guī)定：輸 氣管道的設(shè)計輸送能力應按設(shè)計委托書或合同規(guī)定的年或日最大輸氣量計算，設(shè)計年工26 10 8m3350 24 3600 0.85作天數(shù)應按350d計算（350d是為冬夏平衡，同時最大輸氣量應以標態(tài)計算。）。= 101.15m3s =364140m3/h =8.7 106m3/d=3 108m3/a由上計算可得該管道通氣能力為85.9

6、8立方米每秒。4某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)5某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)4輸氣管道規(guī)格4.1天然氣的密度及相對密度(4-1)由氣體的相對分子質(zhì)量公式：得出：M =0.95 16 0.03 30 0.0147 44 0.0032 58 0.0002 72 0.0006 860.0002 34 0.0037 44 0.013 28 0.00 4 =17.53由公式得：17.5324.055= 0.729在標準狀態(tài)下，天然氣的密度與干空氣的密度之比稱為相對密度。天然氣相對密度 用符號用厶表示，則有：(4-2)式中厶氣體的相對密度:氣體的密度空氣的密度，在工程標準下，為1.206kg m3P天相對密度：二=0.

7、729/1.206=0.604P空4.2天然氣運動黏度（1）由各組分黏度計算天然氣黏度： 7yM；-L、yi . Mii（4-3）、（屮 帀）=10.60 95%16 8.77 3% 307.56 1.47%-44i代入數(shù)據(jù)得：6.97 0.32%. 586.48 0.02% 72 11.90 0.2% ，34 14.300.37%、4418.04 1.3%28=44.30 (yi 祁)=95%163%、30 1.47%. 440.32%.58i0.02%.720.2%. 340.37%. 44 1.3%.28=4.19所以按公式計算得動力黏度：i=44.30/4.19=10.57MPas (

8、2)計算天然氣運動黏度：10.57214.50mm /sP 0.7294.3末段儲量計算假設(shè)末段管徑770mm壓縮比1.3，Re =1.777 10曲du式中 qv氣體流量，m3/d厶一一氣體響度密度d輸氣管徑，cmu氣體的動力粘度，N s/m2Re =1.777 10：=114738.7 1060.604Z3770 10.57 10106某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)0.0392=0.0147 Re#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié).0.0392=0.0147 11473=0.01021001 15100 1.773pPj .式中 Ppj 氣體平均壓力Ppj2P

9、zPqPz式中 Ppj平均壓力Pq起點壓力Pz 終點壓力7某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)8某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)Ppj =|(6.2226.2 2)=4.46(MPa)#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)= 0.911001 15100 1.773 4.46 .(1)計算管徑為滿足儲氣要求，設(shè)計最大儲氣量為日輸氣量的40%即0.4 =12.24 1 08(m3/a) =3.5 106(m3 /d)= 150000(m3/ h) = 40.5(m3/s)8 、，c, c 260Vmax =0.4 Q85%2Vmax qVA RLcP2min -T。6p0T2Z2.：式中d管道內(nèi)徑,mm;R max末段起點最大壓力,

10、Pa;P2min末段終點最小壓力,Pa;#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)T 標況下的溫度(T0 = 293K)；P0 標準大氣壓(P=101325Pa);C。一一轉(zhuǎn)換系數(shù)值，取值0.03848。293A =3.14 O.038482 竿4.9 10101325 x 300 0.912 x 0.0102 漢 0.6043.5 106 101.1524.9 10，7.33 1018 23 1018IE101。22。，=698mm#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)對誤差:上式中C參數(shù)的計算公式如下:#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)9某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)乙汀C：D式中水利摩阻系

11、數(shù);Z 氣體壓縮因子;:* 氣體的相對密度;T 輸氣管道內(nèi)氣體的平均溫度，K；D管道內(nèi)徑，mmCo 轉(zhuǎn)換系數(shù)值，取值0.03848。0.0102 0.91 0.604 3002350.03848(770 10 )= 4196.39根據(jù)最優(yōu)末段長度計算公式:P 2 _p 21max2min,b2CQ2式中iz,b 最優(yōu)末段長度，mPmax 末段起點最大壓力，Pa；P2min末段終點最小壓力，Pa；由任務書知：Pmax =5.40.2 =5.2(MPa);P2min =2.0(MPa);T =273.15 + 27 =300.15(K)2 12 2 127.310 -2102 4196.39 10

12、1.152= 574012.31(m) = 574.01(km)4.4末段最大儲氣量的確定儲氣開始時，此時有：終點的最低壓力應該不低于配氣站要求的最低供氣壓力，故為已知,p1min/ p2minCl zQ（ 3-3）式中開始儲氣時末段起點的最低壓力;10某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)開始儲氣時末段終點的最低壓力。儲氣結(jié)束時，起點最高壓力應該不超過最后一個壓氣站的最大出口壓力或管路的強 度，故為已知，則有：p2max = . Plmax -Cl zQ2（ 3-4）式中儲氣結(jié)束時末段終點的最高壓力；儲氣結(jié)束時末段起點的最高壓力。Pmin 二勺卩爲.CIzQ2；22 1012 4196.39 574012.

13、31 101.155352102.40P2max = .R2nax ClZQ2 = -7.32 1012 4196.39 574012.31 101.155352102.38Ppj min -32P2mn-(5.35 106P min + Pwmin32 12*2 x10)5.35 106 2 106)4.0MPa11某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)5.352 1012P max2p2g =3嘰06 +535篇 +7,06) = 6.38MPa根據(jù)輸氣管道末段儲氣開始和結(jié)束時的平均壓力和可以算出末段輸氣管道的儲氣能力，計算公式如下:二 D24P pj max(3-5)P0#某輸氣

14、管道工藝設(shè)計總結(jié)#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)式中 T0 標況下的溫度（T0 =293K）；p0 標準大氣壓（P=101325Pa）;將數(shù)據(jù)代入（3-5）計算可得：3.14 0.772 6.38 106 -4 1064101325293300 0.91574012 =6.73 106m3#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)#某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)4.5管段的平均直徑 D的確定由于全線起伏不大（200 ），所以管段平均直徑的計算我采用的是潘漢德爾公式:qv= 1051（P： - p；）d5T5必 TL 一式中 qv 在標準狀況下（F0=O.1O1325MPa T=293K氣體流量，m3/d ；d 輸氣管內(nèi)直徑，c

15、m；Ph輸氣管計算段起點壓力(絕)，MPaPk-輸氣管計算段終點壓力（絕），MPaZ 氣體的壓縮系數(shù)；T 氣體的平均絕對溫度，K；.： 氣體的相對密度；L輸氣管計算段的長度，km,（計算段長度為輸氣管實長和局部摩阻損失當量長度之和。在無實測資料時，平原、丘陵地區(qū)取管道長度的1.031.05，山區(qū)管道取1.06 1.08作為計算長度。）8.7 10 1051-(6.22 22)d5廠0.0102 x 0.91 x 0.604 x 300 x 505 .99d=701mn取值 d=720mm4.6確定管壁厚度輸氣管線的管徑確定后，要根據(jù)其輸送壓力、管線材質(zhì)等來設(shè)計壁厚。油田油氣集 輸和外輸油、氣管

16、線可按下式計算：式中 p管線設(shè)計的工作壓力，10MPa；d管線內(nèi)徑，mm；焊縫系數(shù)：無縫鋼管 =1,縫管和螺旋焊縫鋼管 =1，旋埋弧焊鋼管=0.9；二剛性屈服極限，MPa（查表4.1材料剛性屈服極限）；F設(shè)計系數(shù)（查表4.2管線設(shè)計系數(shù)）。表4.1材料剛性屈服極限鋼管材質(zhì)優(yōu)質(zhì)碳素鋼碳素鋼A3F低合金鋼16MnAPIS-SL1020X52X60X65X70，Mpa205245235353358413448482表4.2管線設(shè)計系數(shù)管線、一工作環(huán)境野外地區(qū)居住區(qū)，油氣田站內(nèi)部、穿跨越鐵路公路小河渠（常年枯水面寬 20m輸油管線0.720.60輸氣管線0.600.50這里選用直焊縫鋼管 =1;選用A

17、PIS-SL X70 s=482MPa;因為此處為輸氣管道野外地區(qū)，取0.6。將數(shù)據(jù)代入計算管道壁厚:7.5 7502 482 0.6=9.7mm7.5 7622 482 0.6=9.9m m則管道外徑為 D1=750+9.7*2=769.4mm管道外徑為 D2=750+9.9*2=769.8mm根據(jù)國標無縫鋼管規(guī)格表選管徑規(guī)格（表4-3國標無縫鋼管規(guī)格）。綜上選擇外管徑750X10mm的管道，末端管徑 762X10mm表4-3國標無縫鋼管規(guī)格直徑厚度/mm管重/m直徑/mm厚度/mm管重/m159415.2982010199.75518.9912239.1622.6414278.262194

18、21.219208179.92526.399202.19631.5210224.41736.612268.7841.6314312.79273533.0410208199.65639.519224.38745.9210249.07852.2812298.29325539.4614347.31647.216396.14754.8918444.77862.54122010298.39970.1312357.471077.6814416.36377654.8916475.05763.87142012416.66872.814485.41981.6716553.961090.5162012475.84

19、426662.1414554.46772.3316632.87882.4618711.1992.55182012535.0210102.5914623.5480670.1316711.79781.6518799.87893.1220887.769104.53202014692.5510115.916790.7529790.1118888.658102.7820986.49115.41221083.9510127.99222016869.616308122.7118977.429137.82221192.4610152.89241299.687208140.46242016948.529157.

20、8181066.210175.09201183.688208160.19221300.969179.99241418.055壓氣站的布置與壓縮機選型5.1壓縮機站的確定沿線有氣體分出或引入的干線輸氣管的特點是管路中的流量逐段變化：在分氣的情況下，流量逐段減小；在進氣的情況下，流量逐段增大。如果計算段起點流量保持不變， 在相同管徑、壓力等條件下，有分氣點時，計算段的長度必定大于無分氣點的輸氣管計 算段的長度，而且分氣量越大（或分氣點越多），計算段越長；在進氣點時，計算段的 長度必定小于無分氣點的輸氣管計算段的長度，而且進氣量越大（或進氣點越多），計算段越短；在既有分氣點又有進氣點的情況下，計算段

21、的長度取決于分氣和進氣的共同 影響，分氣的影響使管段變長，進氣的影響使管段變短，因此，如分氣的影響超過進氣 的影響，則計算段變長，反之，則計算段變短輸氣管道末段終點配氣站的進站壓力比前面各站間管段終點低，同時，要求管道末 段又具有一定的儲氣能力，這樣，管道末段長度要比其他各站間管段長很多。同時，在 輸氣管道沿線布置壓縮機站時，工藝必須從末段開始，先決定其長度和管徑，然后再進 行其他各中間管段的計算。在進行壓氣站的布置時需要考慮的問題：1. 為充分利用地層能量可以省去首站；2. 注意末段儲氣的要求；3. 使運行壓力接近管線承壓；4. 對于初期流量較小的管線，應分期建造壓氣站。干線輸氣管上布置壓氣

22、站既要詳盡地考慮工藝問題、地理地質(zhì)問題，也要考慮經(jīng)濟 問題，甚至與其它部門相聯(lián)系的社會問題，力求做到方便于壓氣站的建設(shè)與管理，讓整 條管線發(fā)揮出最大的效益。站址不預先固定的壓氣站布置意味著僅僅根據(jù)水力條件來計 算，其結(jié)果必然是理想化的，但其優(yōu)點是便于我們了解布置壓氣站的基本方法和一般規(guī) 律。輸氣管道沿線地形較為平坦，高差不超過200m沿線又無進氣或分氣支線時，則根 據(jù)下面公式計算站間距：18某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)19某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)壓縮機站數(shù):FQ-Pz2=CQ2L-lz式中 l輸氣管全長，mn壓縮機站數(shù)，計算結(jié)果向上取整；iz末段管路長度，mi 平均站間距，mfq , B 分別為管道起

23、點壓力和終點壓力，Pa計算求得的壓氣站數(shù)，一般應向較大的方向化整。Z TC0D0.0102 0.91 0.604 3000.038482 漢 0.725= 5870.392 12 2 126.22 10 -22 1012l廠=573408.88m5870.39 101.1521080000 -574012.31573408.881 =1.88因此n=25.2計算各站間進出站壓力根據(jù)經(jīng)驗，壓氣站的設(shè)計壓比不宜太高，否則將導致管道全線的壓縮機功率增大， 同時管道的輸氣能耗及輸氣成本增大，我國的輸氣管道工程設(shè)計規(guī)范(GB 50251-2003 )建議：當采用離心式壓縮機時，壓氣站的壓比取1.21.5為宜。此外，在沒有特殊要求的情況下，管道全線所有壓氣站的設(shè)計壓比通常取同一個值。取壓縮比1.3Pz =5.3 1.6.89Mpa20某輸氣管道工藝設(shè)計總結(jié)PqpZ0 -CIQ2 二 6.892 1012 -4196.39 574012.31 101.152 =4.78MPaPzi=4.78 X 1.2=5.73