1、重慶科技學院管道輸送工藝課程設計報告學 院:石油與天然氣工程學院 專業班級學生姓名：學 號: 設計地點（單位）重慶科技學院設計題目：某輸氣管道工藝設計完成日期：年1月3日指導教師評語：成績（五級記分制）：指導教師（簽字）目錄1 設計總論設計依據及原則 本設計主要根據設計任務書，查詢相關的國家標準和規范，以布置合理的長距離輸 氣干線。設計依據（1）國家的相關標準、行業的相關標準、規范；（2）相似管道的設計經驗（3）設計任務書設計原則（1）嚴格執行現行國家、行業的有關標準、規范。（2）采用先進、實用、可靠的新工藝、新技術、新設備、新材料，建立新的管理體制， 保證工程項目的高水平、高效益，確保管道安

2、全可靠，長期平穩運行。（3）節約用地，不占或少占良田，合理布站，站線結合。站場的布置要與油區內各區塊發展緊密結合。（4）在保證管線通信可靠的基礎上，進一步優化通信網絡結構，降低工程投資。提高 自控水平，實現主要安全性保護設施遠程操作。（5）以經濟效益為中心，充分合理利用資金，減少風險投資，力爭節約基建投資，提 高經濟效益。總體技術水平（1）采用高壓長距離全密閉輸送工藝；（2） 輸氣管線采用先進的SCADA系統，使各站場主生產系統達到有人監護、 1自動 控制的管理水平。既保證了正常工況時管道的平穩、高效運行，也保證了管 道在異常 工況時的超前保護，使故障損失降低到最小。（3）采用電路傳輸容量大的

3、光纖通信。給全線實現 SCADA數據傳輸帶來可 靠的傳輸 通道，給以后實現視頻傳輸、工業控制及多功能信息處理提供了可能。（4）在線路截斷閥室設置電動緊急切斷球閥，在 SCADA中心控制室根據檢 漏分析的 結果，確定管道泄漏位置，并可及時關閉相應泄漏段的電動緊急切斷球 閥。（ 5）站場配套自成系統。（ 6）采用固化時間短、防腐性能優異的環氧粉末作為管道外防腐層。2設計參數（1）所輸天然氣的組分見下表表組成Mol%組成Mol%甲烷己烷乙烷硫化氫丙烷二氧化碳異丁烷氮正丁烷氦異戊烷氫正戊烷氬（2）天然氣的溫度為42C，管道長度為1675km任務輸量（起點流量）為：億方/年，氣源起點壓力為：6MPa。（

4、3） 壓氣站最大工作壓力為，進站壓力為，各站自用氣系數為末端最低壓力（4）入站口到壓縮機入口壓損為，壓縮機出口到壓縮站壓損。3工藝計算管道規格有氣體的相對分子質量公式：M=yiMi()M=16X %-80X %+44X %-58X %+58< +28X %+72X %+T2X %£6X %-B4X %+44X %+28X %+4X %+X %+4(X %=天然氣密度及相對密度由公式的：=kg/m324.055()相對密度天然氣運動粘度(1) 由各組分粘度計算天然氣粘度()i% 一斫yr； M i按公式帶入數據得動力粘度:(2) 計算天然氣運動粘度()任務年輸量為億方/年。管道內

5、徑的計算 輸氣管線的管徑確定后，要根據其輸送壓力、管線材質等來設計壁厚。 油田油氣集輸和外輸油、氣管線可按下式計算：根據公式:1 1.4 0.2070.0330.39qvP0.2°7100()kg m3 ； mm2 s ；7式中一為天然氣標準密度，為天然氣運動粘度， qv 為天然氣在該管段內的流量，Pl00 管道在100米的壓力降，當P 3.5 MPa， P00 取 35KPa 3 。所以，從起點到進氣點的管道管徑：D11 1.4* 16.740.207 * 9.540.033* 600.38 * 45MPaR00 取 45 KPa，當-0.207546mmPh(Db 2 )2 sF

6、式中Ph 管線設計的工作壓力，MpaDh 管線管徑，DH = DB+2 , DB為管道內徑do，mm s 剛性屈服極限，Mpa查表設計系數（查表）工作環境管線表剛性屈服極限鋼管材質優質碳素鋼碳素鋼A3F低合金鋼16MnAPIS-SL1020X52X60X65X70s，Mpa205245235353358413448482表設計系數野外地區居住區，油氣田站內部、穿跨越鐵路公路小河渠（常年枯水面寬w 20m）輸油管線輸氣管線根據設計要求，選用APIS-SL X70 s=482;因為是輸氣管線F=。 分別帶入管徑，求得：Ph DhPh (Db 2 )_ 6 (546 2 1)_2 482 0.6Dh

7、1 = D b1 +2 1 =546+根據國標無縫鋼管規格表選管徑規格：表國標無縫鋼管規格表直徑厚度管重/米直徑厚度管重/米15948201051261421949208596107128142735102086971081232551461671881220109121014377616714201281491610162012426614716818918201210144806167188209202014101652971882092210222016630818922102472082420169181020820822924末段長度和管徑確定當設計一條新的干線輸氣管道時，工藝計算應

8、該從末段開始，先確定末段的長度和管徑，然后再進行其他各中間管段的計算。輸氣管道末段的計算與其他各段的區別是： 應該考慮末段既能輸氣，又能儲 氣的特點，也就是說，在末段的計算中除了要考慮與整條輸氣管道一致的輸氣能力，還必須考慮儲氣能力，最理想的是使末段能代替為消除晝夜用氣不均衡所需 的全部容積的儲氣罐。計算輸氣管道末段長度和直徑時，應考慮以下三個條件 ：（1）當用氣處于低峰時（夜間），輸氣管道末段應能積存全部多余的氣體，如 條件不允許，可考慮部分滿足；當用氣處于高峰時（白天），應能放出全部積存 的氣體。（2）輸氣管道末段的起點壓力，即最后一個壓縮機站的出口壓力不應高于壓縮 機站最大工作壓力，并且

9、應在鋼管強度的允許范圍之內。（3）末段的終點壓力不應低于城市配氣管網的最小允許壓力。16KM,內徑 d=580mm根據有關資料查的經驗值，末段儲氣能力為輸氣量的25%-30%已知末段儲氣能力為7=5萬m3/d通過假設數據求出末段輸氣管道的儲氣能力 Vs,當Vs接近要求的末段儲 氣能力的時候，假設成立。若不符合要求則重新假設。1.天然氣壓縮因子的計算有很多方法這里選擇比較精確的一個壓縮因子公式：()100100 0.113( p*10)15其中p為管道設計壓力，6MPa帶入數據 求得Z=2.水力摩阻系數的計算：前蘇聯天然氣研究所近期公式0.067（空）0.2其中D取管道末段管徑D580mm，e取

10、帶入公式得 =3.參數C：C cZdT5()其中G=帶入數據的C=17593計算管道末段儲氣量儲氣開始時，終點的最低壓力P2min應不低于配氣站要求的最低壓力，故P2min為，計算末段起點最低壓力 P1min。P1min P2minClzQ2()其中 P2min=, C=17593 LZ=16km Q=5.18 106m3/d 帶入公式得 P1min=儲氣結束時，起點最高壓力應不超過最后一個壓氣站或管路的強度，故 Rmax為已知，則:其中Rmax=5MPa,帶入公式得 P2max=儲氣開始時的平均壓力：Ppjmin2(P i1 min3P2minRminR )2min()帶入以上數據的Ppjm

11、in =儲氣結束是的平均壓力：帶入上述數據得Ppjmax=。根據輸氣管道末段儲氣開始和結束時的平均壓力Ppj min和Ppj max可求得末段輸氣管的儲氣能力為：DPpj maxP)Ppj min To i1 zTZ()式中R-工程標準狀況下的壓力，R=101325PaTo-工程標準狀況下的溫度，To=293K帶入相關數據得Vs萬m3/d。通過假設的管道長度和管徑計算出的儲氣量接近要求的儲氣量，所以假設成立。 所以，末段長度為16km,管道規格為580*12.4輸氣管道沿線布站相關工藝計算壓縮機相關概況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；

12、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，貝U計算段 變長，反之，則計算段變短。沿線有進氣點的水平輸氣管，設輸氣管計算段的起點流量為q ,內徑為DB，起點和終點壓力為 R P2 ,沿

13、線有若干進氣點，各進氣點的進氣量為 qi， q2, ，qn，各進氣點之間的管段長度為li，I2,.Ini，這種有進氣 點的輸氣管的特點是流量逐段增加，在計算段的長度 I必定小于無進氣點的輸 氣管計算段的長度。壓縮機站數、布站位置的計算公式依據6輸氣管計算段的長度n(q qi)2 i可按下面的水平輸氣管基本公式的變換形式進行計R式中R, P2 輸氣管計算段起點和終點壓力，Mpa R2n1 2 2 2 2-qli (qi qi) I2 (q qi q2)b (q q) Ini(Ki i式中KZ2T 5iO5.ii32DBB也可按整理變形后的下列公式計算:2 2R B i2nIii i-q Ii (

14、q qi) I2 - (qqiq? -qn JnK63 j各進氣點的進氣量，10 m d1 計算段的長度，km天然氣相對密度 水力摩阻系數如不考慮進氣分氣影響，計算段長度為：! 嚴/仙纟、P2 P2 qZT壓縮機站數、布站位置的計算除去末段儲氣段16K m給剩下的1659Km的管道長度進行壓縮機布置。天然 氣氣源壓力為6Mpa,不需加壓，故設計時在起點不設壓縮機由已知數據0.0107，Z=，首先假設壓縮比1.46 5設計壓力R = MPa，求出進站壓力P2 = = MPa1.4(1)第1站壓縮機布置情況第1站距離起點的長度計算:2 522222.45 8.99201.8km105.113 0.

15、558 .64.645.16 0.57 0.0107 0.89 315第1站壓縮機布置在距離起點的位置(2) 第2站壓縮機布置情況第2站到首站的長度計算：不考慮進氣影響，計算段長度為:第2站壓縮機布置在距離起點的位置(3) 第3站壓縮機布置情況第3站到首站的長度計算：不考慮進氣影響，計算段長度為:2 522222.45 23.4840.4km22.45 34.61617.9km105.113 0.558 '96.45.16 0.57 0.0107 0.89 315第3站壓縮機布置在距離第二站的位置(4) 第4站壓縮機布置情況第4站距離首站的長度計算:不考慮進氣影響，計算段長度為:|41

16、05.113 0.5582.5 彳112 7.8625.16 0.57 0.0107 0.89 315第4站壓縮機布置在距離首站的位置因為除去已經計算的，和末端16k m的儲氣長度，管段上還有需要布站。但是 ， 所以可以不需增加布置站。綜上，此輸氣干線共需布置4個壓縮機站。壓縮比計算由布站位置分布可知，第2站與末站的距離為，根據管段長度公式，已知、D b、q、P1、T ,求P2，進而可知壓縮比校核壓縮比：2 522|(105.113Db.)2 PP2qZT壓縮比為：根據經驗，壓氣站的設計壓比不宜太高，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計

17、規范(GB50251-94 ) 了建議：當采用離心式壓縮機時，壓氣站的壓比取為宜。此外, 在沒有特殊要求的情況下，管道全線所有壓氣站的設計壓比通常取同一個值。在本設計中，取壓縮比 為，最后通過校核壓縮比 為，符合規范，故設計合理。壓縮機的選擇壓縮機的選型壓縮機選型應注意以下幾點：(1) 壓縮機組的選型和臺數，應根據壓氣站的總流量，總壓比，出戰壓力， 氣質等參數進行技術經濟比較后確定。(2) 壓氣站選用離心式壓縮機，單機級壓縮的壓比可在。(3) 統一壓氣站內的壓縮機組，宜采用一機型，并有一臺備用（4）壓縮機的原動機選型，應結合當地能源供給情況，進行技術經濟比較 后確定。（5）在本設計中由于輸送的

18、是天然氣，所以選擇燃氣輪機，取采方便穩定 較少其他設備投資。根據管道的輸量和各站的壓力比及組合方式由經驗選擇壓縮機的型號壓縮機的有關參數 :型號RFB-36型離心壓縮機；功率 25094Kw ；壓比；排量 s ； 壓力；進口溫度Ti<40C； 出口溫度T2V140C；外型尺寸（mm） 2700 X 1700X 2800四臺并聯使用。5布置壓氣站在輸氣管道的設計中，很重要的一個工作就是如何把壓氣站沿線布置好，盡量少的站數，布置合理，還能完成數量的任務。利用管道末段儲氣是在夜間用氣低峰時，燃氣儲存在管道中，這時管內壓力增高，白天用氣高峰時，再將管內儲存的燃氣送出。這是平衡小時不均勻用氣的有效辦法。末段儲氣能力暫采用穩定流動法做近似計算分析確定平均站間距確定平均站間距A= B=1010L'