輸油管道設計與管理第六課

任何技術方案（包括管道設計、不同的技術措施等）都必須經過詳細的技術經濟分析。輸油管道在設計中會遇到各種各樣的方案對比問題，其中最主要的也是直接關系到輸油管道總投資和安全經濟輸油的是管道的總體方案?？傮w方案的主要內容之一是根據(jù)設計任務書規(guī)定的所輸油品的性質和輸量，確定出管道的直徑、工作壓力和泵站數(shù)。為了完成某一給定的輸油任務，有若干方案可供選擇?？刹捎每趶酱蟊谜緮?shù)少的方案，也可以采用口徑小泵站數(shù)多的方案。前者初始投資大，但年運行費用小；后者初始投資小，而年運行費用大。何者為最優(yōu)方案，這就需要根據(jù)技術經濟的基本原理，結合管道所處的經濟環(huán)境進行分析、評價和決策，確定出最終方案。第四節(jié)等溫輸油管道設計方案的技術經濟比較以華東原油管網為例，華東管網擔負勝利和中原油田的原油外輸任務。該管網由東黃線、東黃復線、東辛線（2條）、東臨線（2條）、濮臨線、臨滄線、臨濟線、魯寧線和中洛線組成，總外輸能力7100萬噸/年，而這兩個油田的原油產量最高時約為3800萬噸/年，去掉油田內部消耗，實際外輸量不到3500萬噸/年，管網的平均利用率只有49%，某些管道不得不靠降凝劑和正反輸維持運行，造成人力、物力和財力的極大浪費以及設備的大量閑置。75年開始修建的川—滬輸氣管道更是一個典型的例子。原計劃修建一條φ1020、長1800km的輸氣管道，把四川的天然氣經武漢輸?shù)缴虾＃媱澼敋?00億m3/年，但由于氣源不落實而被迫下馬。當時，四川的天然氣只能滿足本省需要，75年會戰(zhàn)，76年開始修公路，79年完成了四川境內的管道鋪設和長江穿越工程，耗資數(shù)億元。由于管道利用率低，投資浪費嚴重，所以經濟效益不好，且有些管道屬于重復建設項目。這些都是過去不重視長輸管道技術經濟分析，不重視可行性研究而造成的后果，而這些先天不足的項目，改造起來也很困難。等溫輸油管道設計方案的經濟比較

在進行方案的技術經濟比較時，通常是根據(jù)規(guī)定的輸

量，按照經濟流速取定幾種管徑方案進行水力（熱力）

計算，求出各方案所需的泵站數(shù)（熱站數(shù)），然后計算

出各管徑方案所對應的經濟指標，對經濟指標進行對

比，確定出經濟方案。

一、經濟評價指標的選擇

對一項管道工程進行經濟評價，評價指標很多，較常用的有內部收益率、凈現(xiàn)值、費用現(xiàn)值、投資回收期和輸油成本等，在進行方案比較時，多用費用現(xiàn)值。這里重點介紹用費用現(xiàn)值的計算方法，其他的評價指標將在儲運工程經濟中介紹。

費用現(xiàn)值(presentvalueofcost)比較法簡稱現(xiàn)值比較法。使用該方法時，先計算各比較方案的費用現(xiàn)值（PC），然后進行對比，以費用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。費用現(xiàn)值的表達式為：式中：I──年全部投資(包括固定資產投資和流動資金)；C’──年經營成本；SV──計算期末回收的固定資產余值，一般取0；W──計算期末回收的流動資金；N──計算期；i──石油行業(yè)財務基準收益率iC。分項類比估算法是將管道項目分為10個分項，利用各分項的綜合指標進行估算，也是利用已建管道項目的投資統(tǒng)計資料來估算新建項目的投資。這10個分項的綜合指標分別為：

①線路工程綜合指標②輸油(氣)站工程綜合指標③輸電線路綜合指標④通訊工程綜合指標⑤公路工程綜合指標⑥鐵路工程綜合指標⑦管理處綜合指標⑧維修隊綜合指標⑨其他工程估算指標⑩其他費用估算指標輸油成本的計算這10項中，主要是線路工程和輸油站工程部分。進行初步估算時，其他部分可按線路工程和輸油站工程占總投資的比例來匡算。線路工程投資采用下式計算：

IL=LKDKSKt

式中：IL──線路工程投資額，萬元；

L──線路總長(不包括特大河流的穿跨越長度)，千米；

KD──線路工程綜合指標，萬元/千米；

KS──線路工程區(qū)域修正系數(shù)；

Kt──時間修正系數(shù)。

輸油站工程投資采用下式計算：式中：IS──輸油站工程投資額，萬元；

N──輸油站個數(shù)；

Kn──輸油站工程綜合指標，萬元/座。

KS取值：平原地帶取1.00，水田地帶取1.05，戈壁灘取1.08，丘陵地帶取1.10，泥沼地帶取1.15，一般山區(qū)取1.20。如果跨越幾種類型的地帶，可采用分段計算。

Kt取值：應根據(jù)綜合指標考慮的因素視具體情況而定。確定Kt時主要應考慮綜合指標制定時依據(jù)的是哪一年的物價和價格指數(shù)。KD取值：采用上式估算線路工程投資時，KD的取值相當重要?？蓞⒖肌堕L距離輸油管道工程建設投資估算指標》取值。該綜合指標包括了管材、防腐、運輸、安裝、管溝土石方、一般穿跨越及管線附屬工程投資，但不包括特大型河流的穿跨越。Kn取值：可參考《長距離輸油管道工程建設投資估算指標》取值。輸油站包括熱泵站(heatedpumpstation)、泵站(pumpstation)、加熱站(heaterstation)、首站(originalstationofoilpipeline)和末站(terminalstationofoilpipeline)，這些站的投資指標是不同的，所以，采用的是求和計算。該綜合指標中未給出加熱站的投資指標，可按熱泵站投資指標的40%計算。固定資產原值(originalvalueoffixedassets)固定資產原值F0＝KF×(固定資產投資＋固定資產投資方向調節(jié)稅＋建設期借款利息)

運行方案的經濟性還包括能耗費用S。對于熱油管道，能耗費用包括動力費用Sp

和燃料費用SR

輸油成本＝(折舊費用＋燃料費用＋動力費用)/（0.8～0.9）單位周轉量輸油成本＝年總輸油成本/（年輸量×運距）二、影響輸油成本的因素

對于一條新設計的管道，當線路起、終點及線路走向、所輸油品及輸量已定（即

Z、L、Q、

已定）時，影響費用現(xiàn)值的因素為管材（[

]）、管徑D、管壁厚度（

）及主要設備型號（Hc）等。這些因素不是互相獨立的，而是互相聯(lián)系的、互相影響的，它們必須滿足：

在上面兩式中：

Z、L、Q、

、Hc、

H1S、

hc、

已

定，

和m為參數(shù)，未知數(shù)有n、Hc

、D

、

、[

]。這

五個未知數(shù)將影響管道的投資和能耗費等，因而會影響

方案的經濟性（費用現(xiàn)值）。

在五個未知數(shù)中，先看管材的許用應力[

]。目前我國可供長輸管道選擇的管材不多，一般采用16Mn合金鋼或

API5L鋼管，因而在經濟比較中可以認為是定值，即按

管材一定考慮。

其余含有四個未知數(shù)，它們由上面兩個方程聯(lián)系起來，所以獨立變量最多只有兩個。由第二式知，管材一定時，Hc是D、

的函數(shù)，而由第一式知，n是D、Hc的函數(shù)，所以可選

、D為獨立變量（決策變量），Hc、n為相關變量，這樣我們只需分析D和

對費用現(xiàn)值的影響。對于長輸管道，靠增加壁厚提高工作壓力一般是不經濟的。而且對于一定直徑的鋼管，其壁厚可供選擇的范圍也不大，一般只有二三種，因此影響最大的因素是管徑D。三、費用現(xiàn)值與管徑的關系

根據(jù)費用現(xiàn)值的計算公式，費用現(xiàn)值與

投

資和經營成本有關，而經營成本主要取決于動

力費。投資主要是線路投資和泵站投資，線路投資隨管徑的增大而增大，而泵站投資隨管徑

的增大而減小（如下頁圖所示），故存在一個投資最小的管徑D，動力費用隨管徑的增大而減小，因而費用現(xiàn)值必然存

在極小點，即存在使費用現(xiàn)值最小的管徑D。緒論例如設計一條長距離熱油管道，首先要確定采用多大的口徑最好。為了完成某一輸量，往往可以采用多種管徑(Pipediameter)方案。費用管徑投資綜合費用運行費用最優(yōu)管徑采用大口徑管道可以降低運行費用(Operatingcost)，但投資(investment)較大；采用小口徑管道雖然投資少(但管徑太小時投資不一定小)，但運行時的能耗費用大，到底應采用多大口徑的管道，需要通過對各種管徑方案進行技術經濟分析后確定。四、經濟流速與經濟輸量

由上面的分析可知：對于一個輸量，必存在著一個最優(yōu)管徑，換句話說，對于一個管徑必存在一個經濟流量或經濟流速。根據(jù)大量的計算結果及設計、運行實踐，可總結出不同油品的經濟流速。由于各國國情不同，其設備、材料價格、工程費用、燃料及動力價格也不同，因而各國的經濟流速也不同。動力價格低的國家經濟流速高。我國原油管道（Dg300~700）的經濟流速為1.5～2.0m/s，成品油管道一般為2m/s左右。各種直徑輸油管道的經濟輸量見下表。

不同直徑輸油管道的經濟輸量及工作壓力范圍1、根據(jù)經濟流速初選管徑2、根據(jù)上述初選的管徑選擇2個相鄰的管徑，分別作方案設計計算，分別求出對應的費用現(xiàn)值。

3、比較兩個管徑方案的費用現(xiàn)值，若小管徑的費用現(xiàn)值小，則應向管徑減小的方向計算，直到費用現(xiàn)值增大為止；若大管徑的費用現(xiàn)值小，則應向管徑增大的方向計算，直到費用現(xiàn)值增大為止。

4、根據(jù)實際情況確定推薦方案。主要考慮設備、管材的來源，輸量和粘度的變化趨勢等。

五、經濟設計方案的確定(1)輸油量（包括分油量或加油量）；

(2)管道起終點，分油或加油點；

(3)可供選擇的管材規(guī)格；

(4)可供選擇的輸油泵、原動機型號和性能；

(5)

所輸油品物性；

(6)

沿線氣象及地溫資料。

六、設計計算的基本步驟1、基礎數(shù)據(jù)和原始資料的收集①

選擇泵機組型號及組合方式，根據(jù)經濟流速初選一個管徑；

②

由泵站工作壓力確定管材及壁厚、管內徑；

③

計算任務輸量下的水力坡降，判斷翻越點，確定計算長度；

④

計算全線所需壓頭，確定泵站數(shù)；

⑤

計算對應管徑方案的費用現(xiàn)值；

⑥

判斷是否得到最優(yōu)管徑方案，若已得到，轉⑦；否則，根據(jù)費用現(xiàn)值隨管徑的變化趨勢選擇下一個應計算的管徑方案，轉②；