1、目 錄1 緒論51.1 背景及設計意義51.2 國外清管技術現狀61.3 國內清管技術現狀71.4 設計內容72 設計說明書82.1 設計依據82.1.1 設計資料82.1.2 設計規范82.2 工藝流程設計82.2.1 工藝流程概述82.2.2 工藝流程設計原則92.2.3 戰場布置92.3 主要工藝設備選型92.3.1 管道內徑計算92.3.2 管道壁厚計算102.3.3 分離設備112.3.4 閥門的選型172.3.5 匯管選型182.3.6 流量計選型192.3.7 溫度測量儀表選型202.3.8 壓力測量儀表選型202.4 自動控制系統202.4.1 設計原則202.4.2 自動控制

2、系統及方案212.5 站場防腐222.5.1 站場露空管道和設備的防腐222.5.2 站場內埋地管道的防腐222.6 站場防雷232.7 供水供電232.7.1 供水232.7.2 供電232.8 排污242.9 站內管道安裝242.10 引進的設備243 計算說明書263.1 天然氣分子質量m263.2 天然氣的壓縮系數z263.3 天然氣的相對密度263.4 天然氣操作條件下的密度273.5 天然氣在操作條件下的粘度273.6 分離器的設計計算283.7 管道選型及管徑計算293.7.1 管道選型293.7.2 管徑計算303.8 管道壁厚計算313.9 速度校核323.10 收發球筒的設

3、計333.10.1清管器接收筒結構設計343.10.2清管器發送筒結構設計343.11 匯管的選型343.11.1 匯管管徑計算343.11.2 匯管壁厚的計算353.12 流量計的選型353.12.1 流量計的類型353.12.2 流量計選型結果373.13 閥門類型選擇373.13.1 選擇閥門的依據373.13.2 閥門的類型373.13.3 選閥結果404 結論41謝辭42參考文獻43附錄441 緒論 清管站作為輸氣管道中的重要組成部分，其設計對天然氣長距離輸送具有重要的意義。其主要作用包括: (1)清管以提高管道的輸送效率(2)測量和檢查管道是否周向變形,如凹凸變形(3)從內部檢查管

4、道金屬是否損傷,如腐蝕等,(4)對新建管道在其進行嚴密性試驗后,清除積液以及雜質。清管的主要設備包括：(1)清管器收發筒和盲板；(2)清管器收發筒隔斷閥；(3)清管器收發筒旁通平衡閥和平衡管線；(4)連接在裝置上的導向彎頭；(5)線路主閥；(6)錨固墩和支座。此外，還包括清管器通過指示器、放空閥、放空管和清管器接收筒排污閥、排污管道以及壓力表等。本論文對中貴管線中西吉清管站的站址確定、確定工藝流程圖和工藝管道平面布置圖，進行站內設備的選型及計算、確定自動控制方案等進行說明和計算。1.1 背景及設計意義我國隨著國民經濟的快速發展對能源的需求量越來越大。就像其他發達國家一樣，我國必然會經歷一場能源

5、結構的改變，即以煤為主逐步轉向以石油、天然氣為主。2004年我國政府制定以“優化結構、提高效率、重視環保、保障供應、開發西部”為核心的新能源戰略目標，要求增加天然氣在能源構成中的比例。與此同時，我國也加快了天然氣勘探開發力度，2008年完成的新一輪全國石油、天然氣資源評估結果顯示我國天然氣遠景資源量56萬億立方米，地質資源量35萬億立方米，可采資源量22萬億立方米，在世界上名列前茅。我國已經進入天然氣快速發展的歷史時期。除了本國天然氣生產外，我國還將從國外引進大量的天然氣。中衛-貴陽聯絡線工程的建設，主要承擔把中亞天然氣輸往沿線市場和進一步輸往廣東市場，并把進口中亞氣、塔里木、長慶和川渝等四大

6、氣源以及西氣東輸系統、陜京線系統、川渝管網及中緬等干線系統相連，以增強管網調配的靈活性和供氣的安全保障。對充分發揮西部進口天然氣大通道的作用、進一步完善全國天然氣骨干管網和滿足西南地區大幅度增長的天然氣需求，均具有重要意義。中衛-貴陽聯絡線干線起于中衛，終于貴陽末站，沿線途經甘肅、陜西、四川、重慶、貴州等省市。基于此，確定市場研究范圍為管道沿線途徑的甘肅天水、隴南，陜西漢中，四川、重慶和貴州。根據可研報告，2008年，沿線市場共消費天然氣156.5108m3，占全國消費總量的20%左右。隨著天然氣工業的進一步發展，天然氣需求仍將快速增長。預測2010年沿線市場的天然氣需求量200.45108m

7、3,2015年338.68108m3，2020年397.12108 m3。2010年2020年年均增長速度為7.0%。沿線市場的天然氣需求主要集中四川、重慶兩個省市。2015年，四川和重慶的天然氣需求量分別超過200108 m3和100108 m3，分別達到209.56108 m3、109.03108 m3，分別占沿線市場需求總量的61.9%、32.2%。市場天然氣需求結構以天然氣化工為主，其次是城市燃氣和工業燃料，天然氣發電較少。2015年，天然氣化工、城市燃氣和工業燃料行業的天然氣需求量分別為148.24108 m3、93.82108 m3 和89.15108 m3，占沿線市場需求總量的比

8、例分別為43.8%、27.7%和26.3%。根據市場需求預測和供應安排，在不考慮本工程補充供應時，預計2011年沿線市場供需缺口49.7108 m3；2015年供需缺口106.8108 m3；2020年供需缺口50.1108 m3。1.2 國外清管技術現狀世界上用清管器進行水力清管源于1885年,第一次使一條小口徑接近報廢的原油管道恢復正常工作。軟質清管器在60年代源于美國,之后被日本采用而發展，目前產品又返銷美國。隨著科學技術不斷進步與發展,目前該項技術已遠遠超出“清除垢物”的概念。在管線建設中進行管內加工、清除焊瘤、打磨內壁、管內涂襯；投產前進行掃線、管徑檢查、試壓, 輸送過程中進行清垢、

9、隔離、及管內檢測（包括變形、壁厚、漏點和清管器運行狀態等）； 管道維修中進行清垢、涂襯和照相作業等,都屬于清管技術之范疇。70年代末投產運行的阿拉斯加原油管道,從施工、投產到運行都廣泛應用了清管技術。管線試壓前用空氣驅動軟質清管器,推動甲醇來清除管內冰塊, 應用lbcc-2型隔離清管器,排除管道內的空氣,以保證水壓試驗的安全。該清管器帶有音響, 并可帶跟蹤發射器以便于尋找。在該管道投產時,應用兩個隔離清管器以隔離空氣與氮氣、氮氣與原油,使油流避免與空氣接觸,控制油流速度,確保管道運行的安全。在管道正常運行時,投放大型的綜合檢測清管器。它分為3節,長2.5m,總重2.5t ,裝有發電、變送、記錄

10、和微型計算機等高端裝置。它可測出管道的沉陷、管徑的變形以及管內的壓力、溫度及彎曲度等參數, 并且有較高的解析能力,在一定范圍內代表著國際清管的技術水平。在管內進行錄相、軟質清管器的發展,以及隨之發展起來的管道塑料薄膜內涂襯等技術方面,當前日本處于世界領先地位。1987年美國amf公司在我國任京輸油管線上進行管道內腐蝕情況檢測的表演。對60km以上的管道能很準確測出腐蝕等級及其部位,也屬當前國際先進水平。1.3 國內清管技術現狀60年代初的清管技術,就在我國的第一條原油長輸管道上初步應用,但由于多種原因,之后發展的很慢。70年代末, 除了石油管道相關部門開展清管技術研究外,還有油田、軍內系統、一

11、機部等部門也相繼開展研究。清管技術已經在我國輸油、輸氣、供排水管道,成品油以及液化氣管道上應用。東北輸油管理局1980年召開了軟質清管器清管技術在原油長輸管道中應用的技術鑒定會。1982北戴河對159供水管清管成功,是一條廢棄的管線重新運行。管道科學研究院研制的清管器跟蹤儀，曾獲得河北省優秀科研產品獎，在生產實踐中已然得到廣泛應用。1984年后勤部營房設計院召開了成品油清管技術鑒定會。1985年石油部管道勘察設計院召開了機械清管器及封堵技術鑒定會。管道科學研究院開展了清管專用裝備分流器（通稱清管道岔）的研究,在完成小管徑樣機后,開始了較大管徑的研制, 進而達到系列化。管道科學研究院還把清管技術

12、應用于北京石油液化氣管道上,首次用清管器（不是橡皮球）對最小內徑79mm管線長距離清掃并且取得成功,獲得良好社會和經濟效益。同時,向國家專利局申請了“軟質可載清管器”專利。并與航天部合作開展了管內檢測技術的研究。應用航天技術以及電子計算機技術,對管內壓力、溫度, 管內變形及清管器運行加速度等參數進行測量。此項即將進行工業性試驗。1.4 設計內容西吉清管站工藝流程設計，主要設計內容：(1) 查閱資料，了解清管站設計的最新方法與技術。(2) 確定主要設備包括管線、匯管、控制閥、閥門、超壓保護和計量儀表等的選型。(3) 確定清管站流程和設計參數；(4) 畫出清管站站的工藝流程圖、平面布置圖和平面安裝

13、圖； (5) 寫出設計說明書、計算書。2 設計說明書2.1 設計依據2.1.1 設計資料中貴管道供氣能力為，西吉清管站進站壓力為。設計溫度： 氣質：表2.1 所輸天然氣氣質分析表組分甲烷乙烷丙烷正丁烷異丁烷正戊烷異戊烷己烷氮氣co2體積%94.872.350.310.030.050.030.010.031.660.662.1.2 設計規范（1）輸氣管道工程設計規范（gb50251-2003）（2）氣田集氣工程設計規范（sy/t0010-1996）（3）輸送流體用無縫鋼管（gb/t8163-1999）（4）石油天然氣站內工藝管道工程施工及驗收規范（sy0420-2000）（5）天然氣長輸管道工程

14、設計（6）石油天然氣工程設計防火規范（gb50183-2004）（7）石油天然氣制圖標準（sy/t0003-2003）（8）石油地面工程設計文件編制規程（sy/t0009-1993）（9）鋼制對焊管件規范（sy-t0510-1998）（10）輸油輸氣管道線路工程施工及驗收規范（sy0401-1998）2.2 工藝流程設計2.2.1 工藝流程概述西吉清管站工藝流程：（1）管線清管時接收上游來氣，經旋風分離器除塵后輸送至下游；（2）無需清管時，來氣經越站旁通直接進入下游；（3）清管器接收與發送；（4）事故狀態及維修時的放空和排污；工藝管道儀表流程圖見附錄1：西吉清管站工藝流程圖。2.2.2 工藝流

15、程設計原則（1）嚴格執行國家及行業的有關標準、規范。工程設計及建設過程中應充分的考慮qhse因素，優化設計和施工。（2）為提高工程質量以及輸配水平，盡量采用成熟可靠、先進、實用的技術。（3）站址選擇應在遵循城市規劃要求的前提下，盡量節約工程投資。（4）方便管理，便于維修。（5）在滿足安全和工藝技術要求的情況下，力爭節約投資，提高經濟效應。（6）工程設計中應盡量采用國產材料和設備，以節約工程費用。（7）根據用氣規模，考慮今后的發展，本設計應留有適當的余地。2.2.3 戰場布置1）地理位置 西吉清管站位于寧夏固原市西吉縣玉橋鎮團莊村，距西吉縣約53km，距甘肅省靜寧縣約12km。2）總平面布置 西

16、吉清管站站內設置工藝設備區、清管區和設備間等。清管區布置于工藝設備區西側，便于進線。在西吉清管站北側新建圍墻設置1 處1.5m 寬小門，便于緊急情況下人員盡快疏散。本清管站平面布置圖見附錄2：西吉清管站平面布置圖。3) 西吉清管站豎向布置所在地地勢平坦，豎向布置采用連續平坡方式，場地坡度為0.5%，地面雨水通過排水明溝集中收集后排放。2.3 主要工藝設備選型2.3.1 管道內徑計算1）站內管徑的選擇，先采用以下公式進行計算： (2.1)式中： 管子內徑， m ；管內氣體流速， m/s；操作條件下的氣體流量，；標準狀況下的氣體流量，；操作條件下氣體的絕對壓力，；操作條件下氣體的絕對溫度，；標準狀

17、況下氣體的絕對溫度，；氣體壓縮系數； (2.2)式中： 輸氣管內氣體平均壓力，（絕）。當管道沿線的相對高差在h或=200m時，管線流量計算根據氣田集氣工程設計規范sy/t0010-96，可得： (2.3)式中： qv管線計算流量，m3/d；d管線內徑，cm；p1管線起點壓力（絕對壓力），mpa；p2管線終點壓力（絕對壓力），mpa；氣體的相對密度（對空氣）；z氣體在計算管段平均壓力下的壓縮因子；t氣體的平均熱力學溫度，k；l管線計算長度，km。 站內氣體流速：1020m/s。2.3.2 管道壁厚計算 根據輸氣管道工程設計規范gb50251-2003 的有關規定，鋼管的壁厚與其設計壓力、鋼管的外

18、徑、鋼管的強度等級、強度設計的系數及溫度的折減系數有關，鋼管壁厚按下式計算： (2.4)式中： 焊縫系數，取1.0； 鋼管的計算壁厚，mm； p 設計壓力，mpa； s 鋼管最小屈服強度，mpa； d 鋼管外徑，mm； f 強度設計系數，站場管道設計系數均取0.4； t 溫度的折減系數，當溫度小于120，溫度折減系數取1.0。2.3.3 分離設備（一） 分離器的類型為了保證輸氣管道的首站、中間站、調壓計量站、配氣站、清管站等場所輸出的氣體含塵不超過規定的要求，應該在這些場所安裝分離除塵器。分離器的種類很多，最常見的分離器有旋風分離器、循環分離器、重力分離器和分離過濾器等。選擇分離器裝置時，必需

19、考慮天然氣所攜帶的雜質的成分，輸送壓力以及流量的穩定性，氣體波動幅度等因素，在輸出的氣質滿足要求的條件下，應該力求其結構簡單，分離效果好，氣流壓力損失效小，不需要經常更換和清洗設備部件。(1) 重力式分離器帶有液滴和固體顆粒的氣流進入分離器后，由于氣流的突然減速，并同時改變氣流的流動方向，在慣性、離心力和重力的綜合作用下，可以對大量的液滴及固體顆粒進行初級分離。之后氣流進入分離器的沉降分離階段，在此階段直徑較小的液、固顆粒在自身的重力作用下從氣體中分離。為了增進沉降分離的效果，有些分離器在結構上增加了“百葉窗”式導流板等，用來促進液體的凝聚和沉降。另外還在分離器上部設有捕霧器或分離頭，用來除去

20、霧狀液體和固體微粒。在分離器下部應該有足夠的儲液容積，并且設有液位檢測計和排液裝置。圖3.1 重力式分離器結構原理圖(2) 旋風式分離器高速旋轉的氣流絕大部分都沿器壁自圓筒體，呈螺旋狀由上向下向圓錐體的底部運動，形成下降的外旋含塵氣流，在強烈的旋轉過程中產生的離心力就會將密度遠遠大于氣體的顆粒甩向器壁，顆粒要是跟器壁接觸，便會失去其慣性力而靠進口速度的動量以及自身的重力沿壁面下落進入集灰斗。旋轉下降的氣流到達圓錐體的底部后，沿著分離器的軸心部位轉而向上。形成上升的內旋型氣流，并通過分離器的排氣管排出。旋風分離器具有的優點是結構簡單，體積較小，不需要特殊的附屬設備，造價較低，阻力中等，器內沒有運

21、動的部件，操作維修方便等。旋風除塵器一般用于除去515微米以上的顆粒。除塵效率可達到80以上，近年來經過改進后的特制旋風分離器，其除塵效率可達到95以上。旋風除塵器的缺點是分離顆粒直徑小于5微米的效率不高。圖3.2 旋風分離器結構示意圖(3) 過濾式分離器過濾式分離器是一種分成兩級的壓力容器。第一級裝有可以更換的玻璃纖維模壓濾芯(管狀)，第二級分離室是裝有金屬絲網(或葉片式)的高效的液體分離裝置。儲液罐也分成兩個獨立的分離室，以防止兩級間的氣體流串。液面計、液位控制器和排污必須獨立配管。圖3.3 過濾式分離器結構原理示意圖玻璃纖維過濾元件是屬于深(厚)層過濾的一種。氣體中的固體顆粒和液滴在流過

22、過濾層彎彎曲曲的通道時，不斷得與玻璃纖維發生碰撞。每次的碰撞都要消耗其動能，當動能消耗到一定值時，所有大于或等于1m的固體顆粒就會粘附在玻璃纖維的過濾層中，停留在玻璃纖維中的固體顆粒的粒徑隨著過濾層的深度而逐漸減小。而氣體中的液滴也會逐漸的集聚成較大的液滴，據perry設備公司介紹，這是由于玻璃纖維與粘接劑(酚甲醛)之間存在有電化學相容性(compatibility)，為微小液滴聚結成大液滴提供了有利的條件。一般說來，隨著氣體中更多的液滴被分離，液滴因其表面有相互吸引的作用而凝聚和結合成大的液滴，當這些集聚起來的液滴比進入過濾層前增大100200倍時，其自身重力與氣體通過過濾層的摩擦阻力使這些

23、液滴流出過濾層，進入濾芯的中心，從而被帶進容器的第二級。由于液滴具有這樣大的尺寸，所以它們能夠迅速地被二級分離裝置分離出，排到容器的底部，通過排液管進入儲液罐。這種過濾元件不是根據一定的流量和流速來達到對氣體脫除微粒的目的，因此該種過濾分離器的操作彈性范圍大，在50負荷時仍然能夠達到滿意的分離效果。而且這種深層過濾所脫除的固體顆粒和液滴的粒徑，要比離心式、重力式以及表層過濾器小許多倍。只是玻璃纖維過濾元件還須進行處理，使液滴不能浸潤纖維，從而讓分離出的液體以液珠的形式附著在過濾元件上。否則，當玻璃纖維浸濕之后，靜電力要下降。氣體經過過濾元件后，進入不銹鋼金屬絲網除霧器，從而進一步脫除微小液滴，

24、來達到高的脫除效率。其作用是基于帶有霧沫或霧滴的氣體，以一定的流速所產生的慣性作用，不斷地與金屬表面發生碰撞，由于液體的表面張力而在金屬絲網上聚結成較大的液滴，當聚集到其本身重力遠遠超過氣體上升的速度力與液體表面張力的合力時，液體就離開金屬絲網而自由沉降。因此當氣體速度明顯地降低時，就不能產生必要的慣性作用，其結果將會導致氣體的霧沫漂浮在空間，而不是撞擊金屬絲網，于是得不到分離。如果氣體的速度過高，那么聚集在金屬絲網上的液滴是不易脫落的，液體便會充滿金屬絲網，當氣體通過金屬絲網時又會重新被帶入到氣體中。由于除霧器是氣、液兩相以一定的流動速度而得到分離的方法，所以不管操作壓力多大，設計的除霧元件

25、均能夠保持一個相當穩定的壓力降。在最大流速時，其壓力降大約為l00mm水柱。(4) 循環式分離器循環式分離器是屬于旋風分離器的一種形式。眾所周知，旋風分離器是利用分離器產生的離心力從氣體中除去粒子的設備。從進氣口進入的氣體沿著圓筒壁旋轉下降，向著圓錐的頂點流動。然后又從圓錐的頂點逆轉軸向流動的方向，依靠逐漸擴大的螺旋線上升，最后由排氣管排出去。因為氣流先下降后又上升，所以這種旋風分離器稱之為回流式。在氣流旋轉下降和旋轉上升的過程中，沿著分離器的外螺旋到內螺旋，夾帶在氣流中的粒子受到離心力的作用而甩到壁上。粒子所受到的離心力比重力要大得多。例如，小直徑高阻力旋風分離器的離心力比其重力大2500倍

26、。大直徑低阻力最少也要大5倍。它的入口速度一般是1030m/s，壓力降一般在10200mm水柱的范圍，正常條件下，它能收集大于20m的粒子。圖3.4 循環分離器原理示意圖常用的旋風分離器經過改進以后發展成循環分離器，它分兩個有效的分離段。第一段，所有自由液滴以及大部分夾帶在氣體中的液體依靠離心力使其甩出。第二段，夾帶在氣體中的少量液體采用加大離心力的方法使其甩出。這種分離器又叫做內流式循環分離器，此處的內流即向心流，指的是全部氣流流向中央，如同在旋渦中心那樣。流體通過切向的接管進入分離器，氣流沿著入口室旋轉，之后流體沿著光滑的套筒與外殼之間下移進入旋流室。液體憑借離心作用被甩到旋流室壁上。仍在

27、旋轉的氣體經過折流檔板向管中心會聚，其速度增加后進入排氣管。此時還殘存在快速氣旋中的液體甩向排氣管的內壁，并沿著內壁被氣體掃向氣體出口。然后這個液體連同總氣量約10的氣體支流，通過管壁上的空隙被吸出，進入循環管線后由擋板的中心孔返回進入旋流室。其吸力來自于旋渦中心的低壓區。從循環管線進來的液體以及側流氣體進人旋流室以后，立即與快速旋轉著的氣體相混合，液體再次被拋向管壁，此時已經脫液的主氣流繼續向上，越過縫口從排氣管排出。(5) 組合的離心式分離器夾帶有液滴的氣體進入分離器后首先進行一級分離，經旋流發生器產生離心力，將液滴甩向器壁并且在器壁處積聚。液滴在其重力作用和氣體向下運動的帶動下，流入一級

28、儲液室，然后氣體沿環形空間向上流，進入螺道后進入二級分離。氣體經螺道產生高速旋流，并將剩余的液沫有效地脫除。分離出的液沫在器壁處積聚并且下流至二級儲液室。液體中夾帶著的微量氣體經過文丘里伯努利管嘴返回氣體出口管。這種分離器的分離效率為99，能夠在較寬的操作壓力和流量范圍內進行有效地分離。氣液兩相沒有反向流動，可防止液體的再飛散。一、二級分離出的液體分段積聚和排出，避免了因兩級的壓差而產生的液體串流飛濺。這種分離器體積小、重量輕，比其它常用分離器減少重量75，減少直徑50。組合離心式分離器的優點是:結構緊湊，分離效率高、彈性范圍大，能較好滿足現場使用的要求。缺點是結構復雜，制造較難。(6) 多管

29、式旋風分離器多管旋風分離器是由若干個并聯的旋風分離器單元（旋風子）組成的分離設備。它可以由一般的分離器單元或直流型旋風分離器單元組成，這些單元被有機的組合在一個殼體內，有總的進氣管、排氣管。其原理與旋風分離器基本相同。多管分離器的優點是：一般適用于氣量大、壓力較高、含顆粒度分布甚廣的干天然氣的分離。它的分離效率可以達到91%95%左右，分離效率比較穩定，操作彈性大，噪音小，存壓外殼磨損小。當實際處理量與設計有所差別或者達不到凈化要求時，可以調節多管干式分離器內旋風子工作的個數或開、閉分離器內旋風子，使之達到要求，這是多管干式分離器的突出優越性。它的缺點是當分離粒徑大部分小于5m時，分離效率急劇

30、下降，分離精度沒有過濾式分離器高。選擇分離設備時應根據本清管站實際情況。首先，中貴輸氣管道西吉段氣體中雜質主要是固體雜質，不適于使用組合離心式分離器，其次，固體雜質的直徑大約為5-15m，不適宜使用重力式分離器和循環分離器。再次，管道輸氣量在不同季節和每天的不同時間段差異較大，使用旋風式分離器不能時刻滿足除塵的要求。最后，西吉站為中間清管站，不必要將5m以下的雜質除盡，使用過濾式分離器經濟性差。所以，本清管站采用旋風分離器和過濾分離器相結合的方式。(二) 本清管站選用類型天然氣中的固體雜質不但會增加管輸阻力，影響設備、閥門以及儀表的正常運轉，使其磨損速度加快、使用壽命縮短，而且還污染環境、有害

31、于人體。因此，在供給用戶前，應除去懸浮于天然氣中的固體雜質。為提高分離效率和精度，本清管站采用旋風分離器和過濾分離器相結合的方式。2.3.4 閥門的選型 站場內所選用的各種閥門除滿足其功能要求外，還具有密封性能好，使用壽命長，操作維護方便，價格便宜的特點。1）球閥 進出清管器收發筒的dn1000 球閥選用全通徑全焊接閥門，地面安裝，其它性能同線路截斷閥。站內埋地球閥選用全焊接結構。地上dn400 以上閥門采用焊接連接，dn400 及dn400 以下為法蘭連接形式。同時，作為預留閥門使用的焊接連接閥門，為了便于以后預留裝置的安裝和投產，預留端仍然采用法蘭連接，并配以相應的盲板和法蘭。 站場內需要

32、進行流程切換的閥門設備有電動執行機構，進出站的esd 閥和干線閥室內的球閥設備有氣液聯動的執行機構，此類球閥還應該滿足以下要求：a、左、右扭矩限位器應該與閥門以及執行機構的類型保持一致；b、應裝有開、關操作的限位開關；c、閥門應裝有閥位指示器，以確定閥門的位置。2）止回閥 壓氣站所需止回閥選用無沖擊、壓降小、流通能力大、密封性能好的軸流式止回閥。3）放空和排污用閥 放空和排污系統應具有節流和截止的功能，故二者均采用雙閥結構。節流用閥主要選用節流截止放空閥、旋塞閥和節流截止排污閥，實現截止功能主要采用球閥。其中，節流截止放空閥同時具有節流與截止作用，節流部位與密封面分開，減小了氣流對密封面的沖刷

33、,密封面易于更換，可保持泄漏量為零。在用于實現截斷功能的閥門中，旋塞閥采用壓力平衡式以及旋塞為倒v 字型的結構形式，由于無閥門腔積液的問題，特別適合于站場的設備或裝置排污系統的截斷與關閉。4）安全閥 安全閥有彈簧式以及先導式，與彈簧式安全閥相比較，先導式安全閥改粗彈簧可以直接感應壓力為壓力傳感器（先導器）的感測壓力，大大的提高了壓力感測的靈敏度。同時，它能夠在超過整定壓力非常小的范圍內進行泄壓排放，克服了傳統的彈簧式安全閥動作精度差，動作后閥芯的不易復位，關閉不嚴等問題，但由于多了一個壓力感測環節（先導器），故制作要求較高。2.3.5 匯管選型匯管的設計應充分考慮以下因素：最大流量、現場位置、

34、流量未來的發展、可建設性、操作和維護、政府法規、環境影響、減少震動、減少噪聲等。第一步:確定匯管的尺寸，根據經驗匯管的截面積一般為進口或出口截面積的1.5倍，也可以更大。匯管壁厚按管壁計算方法決定。第二步:確定匯管的入口并決定匯管應該是在地下還是在地上。當入口是連接在匯管的一端而不是側面時，應充分考慮降低干擾和噪聲。進口或者出口面積計算： (2.5)式中： a進出口面積mm2； d管道內徑，mm； 圓周率。根據經驗有匯管的截面積應為管道進口面積或者出口面積總和的1.5倍。由第一強度理論得匯管的壁厚計算公式： (2.6)式中： p 設計壓力，mpa ； d 匯管外徑； 焊縫系數，無縫=1； 鋼管

35、的最小屈服強度，mpa，=s本集氣站選用的是屈服強度 c腐蝕系數； c =0.0mm（輕微腐蝕）。2.3.6 流量計選型 (一) 流量計量系統的的設置原則1) 流量計量系統要滿足國家天然氣計量系統技術要求gb18603-2001；2) 計量系統的準確度應達到1%，流量計的精確度在qtqmax 范圍內應優于0.5%。發熱量測量系統的不確定度應小于1%；3) 分輸貿易交接計量的流量計口徑選擇不大于dn400；4) 應保證在發生事故的情況下可以安全地操作。在緊急情況發生時可以安全地關閉計量系統；5) 計量系統應避免脈動流和振動；6) 流量計量系統計量支路不應有旁通。在一般的情況下流量計量支路應設為一

36、用一備；7) 流量計上下游直管段內徑與測量管段內徑應相同；8) 每條計量支路應至少需要安裝一臺上游截斷閥和一臺下游截斷閥；9) 計量系統任何外圍設備的設計都不能影響計量過程；10) 每臺流量支路均設置流量計算機，進行瞬時流量和累計流量計算，也可進行熱量的計算（根據氣相色譜分析儀提供的組分）；11) 計量管路按最大流速20 m/s 進行計算；12) 計量系統具有遠程自診斷功能；13) 流量計量系統，主要有過濾分離器、流量計前后切斷閥、流量計、溫度和壓力檢測儀表，流量計算機等；14) 計量系統推薦采用整體組裝方式進行供貨，安裝采用露天安裝方式；15) 遵循股份公司天然氣站場計量標準化設計成果要求。

37、(二) 流量測量儀表 采用氣體超聲流量計對天然氣進行貿易交接計量，流量計準確度等級為 0.5 級。氣體超聲流量計配流量變送器，將流量計檢測值轉換為電子信號，傳輸到配套的流量計算機上。同時在流量計算機上輸入壓力、溫度和氣體組份等信號，組成流量計量回路，并通過相應的標準進行流量計算、顯示、存儲與貿易結算管理。站內自用氣流量總計量采用氣體渦街流量計。對于進入橇裝系統的氣體總計量，按信號遠傳儀表選型設計，其流量信號將進入站控系統，進行顯示、存儲與計量管理。2.3.7 溫度測量儀表選型采用雙金屬溫度計作為就地溫度檢測儀表。雙金屬溫度計的準確度等級為 1.0 級。在清管站用的溫度檢測儀表，采用一體化智能溫

38、度變送器（檢測元件為pt100 的鉑熱電阻）。溫度變送器的輸出信號為420madc（hart 通信協議），24vdc，二線制。2.3.8 壓力測量儀表選型 采用彈簧管式不銹鋼壓力表作為就地壓力檢測儀表，其準確度等級為 1.5 級。遠傳壓力/差壓信號采用智能型壓力/差壓變送器，用于流量壓力補償的變送器采用絕對壓力變送器。變送器的壓力測量元件建議采用電容式，其標準測量范圍內的測量準確度等級為0.075，輸出信號為420madc（hart 通信協議），24vdc，二線制。2.4 自動控制系統2.4.1 設計原則1）嚴格遵守國家的法律法規，執行國家及行業最新版本或國際上公認的、最新版本的標準及規范；2

39、）儀表與自動控制系統將自動、連續地監視和控制管道的運行，保證人身、管道、設備安全；3）在保證安全的前提下，確保為下游用戶連續供氣；4）滿足環境保護的要求；5）使管道以最低的運行成本、最優的工況正常運行；6）在技術先進和經濟合理的前提下，盡可能地提高計量系統的準確度。貿易交接的流量計在qtqmax 范圍內的精確度達到0.5%；7）采用的設備、系統及材料應是技術先進、性能價格比高，能滿足所處環境和工藝條件，在工業應用中被證明是成熟的產品；8) 計量系統和站場壓力控制系統采用整體組裝方式設計。2.4.2 自動控制系統及方案 本清管站將納入油氣調度控制中心（即北京調度控制中心和廊坊備用調度控制中心）統

40、一設置和管理。在清管站設置rtu系統，完成站場和閥室工藝設備的控制和運行參數檢測，并通過廣域網的方式將各站控系統、rtu 連接起來。在調度控制中心授權的狀況下，站控和rtu 才能夠對本站的工藝設備進行控制。(一) 站控制系統 在清管站設置站控制系統（scs），站控制系統完成站內的計量、調壓、流程切換等控制。(二) 站控制系統的功能1）接受以及執行調度控制中心的控制命令，進行控制和調整設定值，并且能夠獨立工作；2）過程變量的巡回檢測和數據的處理；3）向調度控制中心上傳數據以及報警信息；4）可以提供工藝站場的一些參數，如運行狀態、工藝的流程、動態數據的畫面或者是圖形顯示，報警、存儲、記錄以及打印；

41、5）壓力以及流量的控制；6）故障的自診斷，并且把信息傳輸到地區公司和管理處；7）監視站場變電和配電系統的狀態；8）監視工藝站場和站控制室火災、可燃氣體泄漏等安全狀況。(三) 站控制系統操作方式 調度控制中心控制：通常，根據調度控制中心下達的啟/停命令，壓力/流量設定值等，站控系統自動完成具體的操作。亦可切換到對各單體設備進行控制。 站控制：啟/停命令，壓力/流量設定值等由站操作員通過操作員工作站發布，由站控制系統自動完成。調度控制中心對站的自動控制進行監視。 就地控制：在現場對各種設備進行手動控制。調度控制中心對其進行監視。(四) 站控系統與調度控制中心之間的通信方式 站控制系統與北京調度控制

42、中心設一主一備的通信信道。通信介質為光纜和衛星，光纜信道為主信道；衛星為備用信道。各站控制系統與廊坊備用調度控制中心設一主一備的通信信道，主備通信信道均采用光纜信道。站控制系統與調度控制中心的通信速率為128kbps，為保障傳輸數據的正確性，誤碼率要低于10-6。(五) 數據通信系統 站控制系統的數據通信設備采用的是冗余的通信服務器 rci。它基于iec60870-5-104 協議，可以實現中心和站場之間的逢變則可變為報通信方式。站場內的通信服務器rci 向下可以直接與站場內設備進行數據通信，向上可以與調度控制中心主通信服務器mrci 與實時數據庫進行數據的通信。這種通信結構的特點：1）支持“

43、逢變則報”通信方式；2）減少通信數據量，降低通信系統負荷；3）整合站控數據，減輕中心與站控數據處理的負擔；4）站場判斷數據是否需要上傳，調度控制中心有足夠的資源等待接收相應的數據 ；5）減少實時服務器負荷；6）具備遠程診斷功能；7）減少維護和調度人員的工作負荷。2.5 站場防腐2.5.1 站場露空管道和設備的防腐 站內露空設備、管道采用涂裝防腐涂料的方案防腐。用于露空管道及設備的防腐涂料，應滿足國標gb/t21447-2008鋼質管道外腐蝕控制關于架空管道外防腐層的要求，應具有與金屬表面良好的粘結力、防水防大氣腐蝕、耐紫外線老化、耐候性好，同時應具有良好的裝飾性。 根據本工程工藝站場具有分布地

44、域廣，具有紫外光強烈、溫差大、風沙大的特點。推薦采用耐侯性、裝飾性、自潔性和使用壽命優良的氟碳涂料，涂層結構和配套方案為：環氧富鋅底漆（不低于80m）環氧云鐵防銹中間漆（不低于140m）氟碳面漆（不低于100m），涂層干膜總厚度應320m。2.5.2 站場內埋地管道的防腐1）對管徑規格集中，累計長度相對較長的dn200 的管道，在預制條件允許時盡可能采用三層pe 加強級外防腐層（如：與站外線路管道、放空管等管徑一致的管道）。三層pe 防腐管道補口采用聚乙烯熱收縮帶。2）對規格多不適合在作業線上預制的短或小口徑管道以及彎頭，采用無溶劑液體環氧涂料再外纏繞聚乙烯膠粘帶的復合結構防腐，以提高抗水汽滲

45、透和保證防腐層的完整性。3）對于站場（閥室）內的閥門（包括氣液聯動閥）及異構件埋地部位的防腐采用粘彈體防腐膠帶+配套的聚丙烯防腐膠帶結構。4）站內立管出入土部位，從地下100mm 至地面以上200mm 范圍內采用帶配套底漆的特加強級聚乙烯膠粘帶進行防腐，再在管道出入地面上下各200mm 管段防腐層表面用。2.6 站場防雷 本工程除工藝裝置區為第二類建筑物外，其余輔助用房均按第三類建筑物考慮：1) 防直擊雷：有爆炸危險的露天布置的鋼質密閉設備、容器等，必須設防雷接地。當其壁厚不小于4 mm 時，可不裝設接閃器，但應接地，且接地點不應少于兩處；兩接地點間距離不宜大于30 m，沖擊接地電阻不應大于3

46、0；當其壁厚小于4 mm 時，應設避雷針（線）保護。2) 防雷電感應：平行敷設的管道、構架和電纜金屬外皮等長金屬物，其距小于100 mm時應采用金屬線跨接，跨接點的間距不應大于30 m；交叉凈距小于100 mm 時，其交叉處也應跨接。鋁箔纏帶進行防護。2.7 供水供電2.7.1 供水 該站用水主要是設備場地沖洗水，每季度一次，13.0m/次，因本站為無人值守站，僅有一季度一次的生產用水要求，且用水量小，故采用罐車拉運的方式解決。2.7.2 供電經計算，清管站負荷22.7kw，年用電量0.19kwh。供電方案：從站場外10kv架空線路t接。 變電所及配電所：設置桿上變壓器10/0.4kv30kv

47、a 臺，另外戶內設置1 個配電箱。2.8 排污 站內排污為手動排污，手動排污采用雙閥，上游為球閥，下游為閥套式排污閥，便于操作、維修與更換。 站內所有污物集中排入排污罐，排污罐的體積大于旋風除塵器、過濾器、清管接收器筒的納污容積之和。2.9 站內管道安裝1）站內管道敷設 站內管線敷設本著統一規劃、分區設置、合理布局、安全可靠、整齊美觀、方便維修、緊湊布置減少占地的原則。 站內管線敷設采取地上敷設和埋地敷設相結合的方式，站內管線敷設以地上敷設為主。地面管線低墩敷設，匯氣管道盡可能地上安裝。要求埋地管線落在實土上，特殊土壤地區要求對基礎和回填土進行處理。2）管道安裝 本工程站場所采用的鋼管種類較多

48、，在工藝站場的用管選擇中，應對照各種鋼管所對應的使用壓力等級，嚴格按照設計標注的用管壓力等級和鋼管鋼級、類型、尺寸進行配管。3）管件 應仔細核對不同管件所對應使用的用管壓力等級，防止出現將低壓力等級的管件使用在高承壓的管道系統上，工藝管線開口接管均采用凸臺。4）閥門、管線支撐和墩架 閥門6的均帶有閥門支架，支架直接坐落在閥墩上；對沒有支架的閥門，在附近的水平管線上設管支架支撐；對于有較長懸空段的地上管線，應設置管墩，防止其由于自身重力下沉拉損地上設備，閥門支架、管支架、管墩上需設置聚氨酯絕緣墊板。當埋地管道與設備基礎、支墩水平距離較近時，開挖管溝與制作設備基礎、支墩、工藝安裝，應合理安排相互間

49、的施工順序，以確保基礎和支墩的穩定。2.10 引進的設備1)清管器接收筒用快開盲板pn10 mpa dn1100 1臺 2)清管器發球筒用快開盲板pn10 mpa dn1100 1臺 3)氣液聯動球閥 class600 40 2套 4)電動球閥 class600 40 2套 class600 36 2套5)手動旋塞閥 class600 14 2個 class600 8 1個6) 先導式安全閥 class150 46 1個7)電動強制密封球閥 class600 6 2個3 計算說明書 本次設計主要任務是對站內設備、閥類及管線進行計算和選型。設計中所選設備及管線材質（特殊件除外）均采用x80鋼，屈

50、服強度555mpa 。3.1 天然氣分子質量m 已經天然氣中組分i 的摩爾組成yi （或者體積組成），以及各組分的分子質量則由下式可求得天然氣分子質量m： (3.1)表3.1 天然氣氣質指標 單位：kg/mol t=293 k組分甲烷乙烷丙烷正丁烷異丁烷正戊烷異戊烷己烷氮氣co2體積%94.872.350.310.030.050.030.010.031.660.66分子量16.04330.07044.09758.12458.12472.15172.15186.17228.01344.009 15.220+0.707+0.137+0.017+0.029+0.022+0.007+0.026+0.4

51、65+0.290 =16.92 kg/mol3.2 天然氣的壓縮系數z 對于干燥天然氣，由以下公式可得z： (3.2) 式中：輸氣管內氣體平均壓力，（絕）。在操作壓力p為8.51mpa，操作溫度t為20時，天然氣壓縮系數z=0.835。3.3 天然氣的相對密度 由下式可計算出天然氣的相對密度，其中m空為空氣的分子質量，一般取28.97 kg/mol (3.3)3.4 天然氣操作條件下的密度取空氣密度為空=1.205，標準狀況下天然氣的密度： （3.4）所以在操作壓力p=8.51mpa，操作溫度293k條件下，根據氣體狀態方程得： （3.5） = =70.7式中： 操作條件下的密度，；標況下溫度

52、，取t0=293k；p0標況下壓力，取p0=0.101325mpa；p 操作壓力，mpa；t 操作溫度，k；z 操作條件下的壓縮系數。3.5 天然氣在操作條件下的粘度依據天然氣集輸工程圖1-4（第19頁）查得天然氣在大氣壓力下和20條件下的粘度0為0.0106mpas。天然氣的相對密度=0.584，相對密度在0.50.9范圍內，可用經驗公式結算天然氣臨界值： =4.643mpa =195.8k在天然氣混合物中視對比壓力 （3.6a）視對比溫度 （3.6b）由，查天然氣集輸工程20頁表1-5得=1.22=0.0129 mpas。該種組分天然氣在8.51mpa時的工作粘度0.0129 mpas。3.6 分離器的設計計算 由于本站采用旋風式分離器，故根據天然氣管道輸送第204頁式(7-8)得到旋風式分離器操作狀態下流量計算公式： (3.7)式中 ： q 操作條件下氣體流量，m3/s；q0標準狀況（p0 =0.101325mpa, t0 =293.15k）下氣體流量，m3/s；p0標準狀況下氣體的絕對壓力，mpa；t 操作條件下氣體的絕對溫度，k；z 氣體壓縮系數；t0標準狀況下氣體的絕對溫度，k；p 操作條件下氣體的絕對壓力，mpa。 根據天然氣集輸工程第103