1、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:儲運學生姓名:學 號:設計地點（單位）石油科技大樓K715設計題目: 某熱油管道工藝設計（二期） 指導教師評語: _ _ _成績（五級記分制）:_ _ 指導教師（簽字）:_ _ 目錄1 總論11.1 設計依據11.2 設計原則12 工程概況22.1 管道設計參數22.2 原油物性22.3 其它參數33工藝計算43.1 采用的輸送方式43.2管道規格43.2.1平均溫度43.2.2油品密度43.2.3流量計算53.2.4油品粘度53.2.5管道內徑53.2.6管道外徑63.2.7壁厚63.3熱力計算73.3.1雷諾系數73.3.2

2、總傳熱系數83.3.3原油比熱容93.3.4加熱站布站103.3.5水力計算123.3.6計算摩阻123.4選用泵的型號133.4.1 原動機的選型143.4.2加熱設備選型143.5站場布置143.6校核動靜壓力163.6.1判斷翻越點163.6.2動水壓力校核173.6.3靜水壓力校核183.7最小輸量184設計結果20參考文獻211 總論1.1 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。1.2 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

3、，保證工程項目的高水平、高效益，確保管道安全可靠，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。2 工程概況某油田初期產量油235萬噸/年，五年后原油產量達到375萬噸/年，計劃將原油輸送到329km外的煉油廠，需要設計一條輸油管道，采用密閉輸送方式。設計要求：（1）確定二期（375萬噸/年）條件下，泵站數及熱站數；（2）二期

4、熱站、泵站的位置、翻越點校核；（3）靜水壓及動水壓校核；（4）最小輸量；（5）繪制二期工程中間站工藝流程圖（2#）1張。 2.1 管道設計參數表2.1 管道經過地區的地溫月 份123456789101112地溫568911131518131087表2.2 里程和高程表里程,km0.073147179220279329高程，m220270120227160220201 輸送壓力8，末站剩余壓頭60m，局部摩阻為沿程摩阻的1.2%計，進站溫度控制在37，最高輸送溫度68，最低輸送溫度35。2.2 原油物性表2.3某原油性質含蠟量，%瀝青質，%密度，kg/初餾點，凝固點，粘度，50，.s32.875

5、.98860.816930.58.9 該原油在20時的密度為860.81kg/，50粘度8.9mPa.s，粘溫指數0.036。2.3 其它參數 保溫層采用黃夾克，厚度40mm，土壤導熱系數1.05 W/()，埋地深度1.7m。3工藝計算3.1 采用的輸送方式 密閉輸送也叫“從泵到泵”輸送，這種輸油工藝中，中間輸油站不設供暖沖用的旁接油罐，上站來油全部直接進泵。其特點是：整條管道構成一個統一的密閉的水力系統，可充分利用上站余壓，節省能量，還可以基本中間站的輕質油蒸發損耗；但對自動化程度和全線集中監控要求較高；存在水擊問題，需要全線的水擊監測與保護。長距離輸油管道的離心泵大都采用“從泵到泵”的方式

6、。現代的管線均為密閉輸送方式，如我國近些年建成的鐵大線、東黃復線等。所以本設計的輸送方法為密閉輸送方式。3.2管道規格已知的熱油管道年輸量為350萬噸。3.2.1平均溫度（3-1）加熱站的起點,終點溫度,。3.2.2油品密度（3-2）式中 溫度t及20時的油品密度，；溫度系數，。 3.2.3流量計算（3-3）式中 G年任務質量輸量，；Q體積流量，；油品平均溫度的密度，此時；3.2.4油品粘度（3-4）式中 運動粘度；平均溫度，。3.2.5管道內徑（3-5）式中 Q體積流量，；經濟流速，。經濟流速取值范圍是12之間。假設=1.2m/s。3.2.6管道外徑查規范，根據經濟流速算出的管徑，選則377

7、×8和426×8的標準管道。（3-8）式中 D管道內徑，m；Q體積流量，m3/s；V實際流速，m/s。經濟流速的校核：當選377×8時，=當選426×8時， =所以選擇的兩種都符合設計要求。但相比較而言426×8更加符合假定經濟流速，故選用426×8規格的鋼管。3.2.7壁厚查規范，選規格為X70的管材，其最小屈服強度為485MPa,故其壁厚：（3-6）式中 t壁厚，m；P設計壓力，（取1.1倍的最高工作壓力）；Di管道外徑，m；許用壓力，；許用應力： （3-7） 式中 最小屈服強度，；K設計系數，根據規范站外管道取0.72；焊縫系數

8、，根據X70取1 因為，所以滿足假設條件。因此確定選擇426×8規格的X7鋼管。3.3熱力計算3.3.1雷諾系數由于，所以為紊流水力光滑區。因為要選取黃夾克作為保溫材料，第一層為低合金鋼管，按國標GB/T 1591-1994中，16Mn對應的是Q345，它的熱導系數：。第二層保溫層的導熱系數為。保溫材料厚度為3550mm。按要求取厚度40mm。3.3.2總傳熱系數傳熱系數（3-9）總傳熱系數式中 d管內徑，m；第i層的外徑，m；第i層的內徑，m；最外層的管外徑，m；D管徑，m。 若，D取外徑；若，D取算數平均值；若，D取內徑油流至管內壁的放熱系數，在紊流情況下比層流時大得多，通常情況

9、下大都大于.因此在紊流情況下，對總傳熱系數的影響很小，可忽略不計，而在層留情況下就必須計入。管最外層至周圍介質的放熱系數:（3-10）式中 土壤導熱系數，；管中心埋深，m；最外層的管外徑，m。在紊流情況下，1對總傳熱系數影響很小，可忽略不計。3.3.3原油比熱容原油和石油產品的比熱容通常在1.62.5KJ/(Kg.)之間.時原油的相對密度為： （3-11）式中 15時原油的相對密度；溫度系數，；溫度為20時的油品密度，原油的比熱容為： （3-12）式中 15時原油的相對密度；c比熱容，；T原油溫度，。3.3.4加熱站布站質量流量為：（3-13）式中 原油質量流量，；原油輸量，；t管道全年運行時

10、間，一年工作日為350天。確定出加熱站的出、進口溫度，即站間管段的起、終點溫度和，任務書設計要求進站溫度控制在37,出站溫度假設為68，可按冬季月平均最低溫度及全線的K值估算加熱站間距，（3-14）熱油管全場329公里，加熱站數n，在進行n的具體計算時，需要進行化整，必要時可適當調節溫度。在以上基礎上求出每個加熱站的熱負荷： （3-15）式中 加熱爐的效率，%；c原油的比熱容，J/(kg.)；G原油質量流量，kg/s；Q加熱站的熱負荷，J/s。管道周圍的自然溫度取冬季最低月平均氣溫=5KJ/s由于熱站的熱負荷過大，為了保證熱站不承受過大的負荷，所以取n=2個。則熱站間距為： （3-16）式中

11、N加熱站數，個； L輸油管道總長，m；加熱站間距，m；出站溫度為:（3-17）式中 原油質量流量，；加熱站的進站溫度，；加熱站的出站溫度，。c比熱容，加熱站間距，m；K管道總傳熱系數，；管道內徑，m。管道周圍的自然溫度，；因為55.468，所以出站溫度假設合理。3.3.5水力計算 因為管路流態是在紊流水力光滑區，且加熱站起終點流油粘度相差不超過一倍左右，故用平均溫度法計算求溫度：、時原油的密度為：故平均溫度下的運動粘度為： （3-18） 式中 溫度為平均溫度、時油品的運動黏度，； u黏溫指數，。3.3.6計算摩阻一個加熱站間的摩阻為：（3-19）總摩阻為： （3-20）全線所需總壓頭為： （3

12、-21）式中 沿線總摩阻，m；加熱站間距的摩阻，m；H全線所需要的總壓頭，m。3.4選用泵的型號 選用泵型號為250YS150×2，其流量為500，揚程為300m,轉速為2950r/min，電動機功率為800千瓦，效率為69%。平均溫度下的密度為：泵所產生的壓力為：（3-22）式中 P泵所能夠提供的壓力，；油品的密度，；H泵所提供的揚程，m；P 因為輸送壓力為8，流油本身進入泵站前就有一定壓力，所以滿足輸送壓力的要求，故所選擇的泵符合要求。3.4.1 原動機的選型 防爆型電動機，轉速為2950r/min，電動機功率為800千瓦，效率為69%。3.4.2加熱設備選型 首站選用換熱器，其

13、他加熱站選用加熱爐，其熱負荷為1095.6kJ/s，效率為80%。3.5站場布置泵站數為： （3-23）式中 N泵站數，個；H全線所需的總壓頭，m；泵站站內損失，m(取泵站內壓頭損失為);泵所提供的揚程，m。得：n個 因為要輸送的流量不能比系統的小，故向上取整，取n=2（個）采用平均法布站，其站間距為： (3-24) 式中 泵站站間距，m； L管線總長，m；泵站進口壓力控制在3080m范圍內。（1）當第二站與首站間距取147km,對應高程為Z=120m，則其進口壓力為： (3-25) (3-26) 式中 泵站進口的剩余壓頭，m；H泵站所提供的揚程，m；I水力坡降；L兩泵站的站間距，m；兩泵站間

14、的高程差，m；泵站內壓頭損失，m。得：由于其進口剩余壓頭遠遠大于80m，故不符合要求，需增大站間距。（2）取第二站與首站的站間距為179km，對應高程為Z=227m，則進口壓力為：仍不合符合要求。（3）取第二站與首站的站間距為220km，對應高程為Z=160，則進口壓力為：仍不合符合要求。（4）取第二站與首站的站間距為279km，對應高程為Z=220m，則進口壓力為： 因為進口壓力為負，所以需要在220km和279km間合適的位置建第一個泵站，假設里程為260，高程為210處建立則有：因為30<52.3<80,所以假設成立。（5）末站與首站的站間距為329，對應高程為Z=201m，

15、則剩余壓力為： 計算得末站剩余壓力遠遠大于設計要求的末站剩余壓頭60m，因此第二個泵站只需要設置兩臺泵（其中一臺備用）即可滿足要求，即基本滿足剩余壓頭為60m的要求。全線泵站布置完畢。3.6校核動靜壓力3.6.1判斷翻越點 則有翻越點存在，反之不存在。先假設沒有翻越點，則：在73km處，在147km處，在179km處，在220km處，在279km處，以上所得均小于H,故不存在翻越點，泵站布置合適。3.6.2動水壓力校核 動水壓力指油流沿管道流動過程中各點的剩余壓力。動水壓力的大小不僅取決于地形的起伏變化，而且與管道的水力坡降和泵站的運行情況有關。 校核動水壓力就是檢查管道的剩余壓力是否在管道操

16、作壓力的允許值范圍內。原油及成品油管道的最低動水壓力（一般為高點壓力）應高于0.2MPa，最高動水壓力在管道強度的允許值范圍內。動水壓力的校核:(3-27)(3-28)式中 高程為i點處的動水壓頭，m；H泵站輸出的壓頭，m；x泵站距離低點處的距離，m；，Z1低點處、泵站的高程，m；P動水壓力，Pa。動水壓力為：因為1.39>0.2，所以滿足最低動水壓高于0.2MPa的要求因為4.9<8，所以滿足管道輸送的壓力要求綜上所知：動水壓力校核符合要求。3.6.3靜水壓力校核 靜水壓力指油流停止流動后，由于地形高差產生的靜夜柱壓力。靜水壓力過高常發生在翻越點以后或某些峽谷地帶的管段。 靜水壓

17、力的校核：(3-29)式中 P靜水壓力，Pa；沿線的最大高程差，m。得：故靜水壓力校核符合要求。3.7最小輸量管道的最小輸量：(3-30)式中 管道最小輸量，kg/s；K總傳熱系數，；D管道外徑，m；L加熱站間距，m；c原油比熱容，； 管道周圍的自然溫度，；加熱站的最低進站溫度，。加熱站的最高出站溫度，；可得：4設計結果管道采用管材為426×8規格的X70鋼管；泵站數為2個，首站為3泵串聯加一臺備用泵，中間站為1臺泵工作加一臺備用泵，選用的泵型號都為250YS150×2，其最小的輸出量為83.3Kg/s。熱站數為2個，加熱設備選型：首站選用換熱器，中間站選用加熱爐，其熱負荷為2800kJ/s，效率為80%。原動機選型：防爆型電動機，轉速為2950r/min，電動機功率為800千瓦，效率為6