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1、 燃气及成品油管道设计燃气及成品油管道设计课程设计报告课程设计报告学 院: 专业班级: 学生姓名: 学 号: 设计地点（单位）： K801 设计题目: 某输气管道工艺设计 完成日期：2015 年 1 月 8 日指导教师评语: 成绩（五级记分制）: 指导教师（签字）:_目录目录1 设计总则1 1.1 设计标准1 1.2 设计原则1 2 设计任务参数.2 2.1 设计工程概况2 2.2 其他有关基础数据2 3 确定管道评估性通气能力3 4 输气管道规格4 4.1 天然气的密度及相对密度4 4.2 天然气运动黏度4 4.3 压缩因子5 4.4 雷诺数5 4.5 水力摩擦系数6 4.6 管道内径的计算
2、6 4.7 确定管壁厚度6 4.8 末段工况特点9 4.9 末段长度与管径确定9 4.10 计算末端储气量 VS11 5 压缩机站数及压缩比13 5.1 压缩机相关情况13 5.2 压缩机站数、布站位置的计算公式依据13 5.3 压缩机站数的确定14 5.4 压缩比计算15 6 确定压缩机机组的功率与型号.16 6.1 压缩机的选型16 7 布置压气站.18 7.1 压缩机的布置18 8 结论.19 8.1 管道评估性通气能力19 8.2 输气管道规格19 8.3 压缩机站数及压缩比19 8.4 压缩机选型19 参考文献201 设计总则1.1 设计标准设计标准本设计主要依据的是课程设计任务书提
3、供的设计参数以及输气管道工程设计规范GB50251-94 进行设计计算。1.2 设计原则设计原则输气管道工程设计应遵照下列原则：（1）输气管道工程设计规范GB50251-2003（2）保护环境、节约能源、节约土地，处理好与铁路、公路、河流等的相互关系；（3）采用先进技术，努力吸收国内外新的科技成果；（5）优化设计方案，确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数。（6）在保证管线通信可靠的基础上，进一步优化通信网络结构，降低工程投资。提高自控水平，实现主要安全性保护设施远程操作。（7）以经济效益为中心，充分合理利用资金，减少风险投资，力争节约基建投资，提高经济效益。2 设计任务参数2.1 设计工程概
4、况设计工程概况某长距离输气干线，沿线地形起伏不大，海拔高度 1200m。要求对该管道进行工艺设计。设计要求如下：（1）确定管道评估性通气能力（2）输气管道规格（3）压缩机站数及压缩比（4）确定压缩机机组的功率与型号（5）布置压气站2.2 其他有关基础数据其他有关基础数据所输天然气组分见下表 2-1：表 2-1 天然气相关组分组成Mol%组成Mol%甲烷95己烷1.06乙烷2.0硫化氢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）天然气的温度为 30，管道全长 1000km，任务输量为：25 亿方/年，起点气源压力为 8MPa；（3）压气站最大工作压力为 7
5、MPa，进站压力为 5.2MPa，各站自用气系数为0.5%，末端最低压力 2.0MPa；（4）入站口到压缩机入口压损为 0.15MPa；压缩机出口到压缩站压损 0.21MPa 提示：确定燃气轮机的功率公式 N0=4.00810-6k/(k-1)TZQ(m-1)/m-1)Niso 为所选燃气轮机的标况功率 Nsite= Nis0FtFmFexFin环境温度 27，Ft=0.9 海拔高度 1200，Fa=0.864进气系统压力损失修正值 Fin=0.98 排气系统压力损失修正值 Fin=0.993 确定管道评估性通气能力任务年输量为 25 亿方/年。根据GB50251-2003输气管道工程设计规范
6、规定： 输气管道的设计输送能力应按设计委托书或合同规定的年或日最大输气量计算，设计 年工作天数应按 350d 计算（350d 是为冬夏平衡，同时最大输气量应以标态计算。 ） 。smsmQ338 26.9785. 03600243501025由上计算可得该管道通气能力为 97.26 立方米每秒。4 输气管道规格4.1 天然气的密度天然气的密度及相对密度及相对密度 组成密度（kg/m）相对分子质量动力粘度组成密度（kg/m）相对分子质量动力粘度甲烷0.717416.04310.395己烷3.785486.1809.800乙烷1.355330.7008.600硫化氢1.539234.07611.67
7、0丙烷2.010244.0977.502二氧化碳1.976844.01014.023丁烷2.450058.1246.835氮1.250028.01316.671正戊烷3.453772.1516.355氦0.17864.000由气体的相对分子质量公式：(4-1)iiMy M得出:212.18%0000. 4%3 . 1013.28%37. 0010.44%2 . 0076.34%06. 1180.86%02. 0151.72%32. 0124.58%47. 1097.44%2700.30%95043.16 M由公式得：=18.212/24.055=0.757kg/m3天M M天空在标准状态下，天
8、然气的密度与干空气的密度之比称为相对密度。天然气相对密 度用符号用表示，则有：a (4-2)式中 气体的相对密度气体的密度空气的密度，在工程标准下，为 1.206a3mkg相对密度： =0.757/1.206=0.6277 天空4.2 天然气运动黏度天然气运动黏度（1）由各组分黏度计算天然气黏度： iiiiiiiMyMy (4-3) 代入数据得： 1059.440013.28%3 . 1671.16010.44%37. 0023.14076.34%2 . 0670.11180.86%06. 1800. 9151.72%2 . 0355. 6124.58%32. 0835. 6097.44%47
9、. 1502. 7700.30%0 . 2600. 8043.16%95395.10 iiiiMy2583. 40013.28%3 . 1010.44%37. 0076.34%2 . 0180.86%06. 1151.72%2 . 0124.58%32. 0097.44%47. 1700.30%0 . 2043.16%95 iiiMy所以按公式计算得动力黏度:=44.1059/4.2583=10.358MPas（2）计算天然气运动黏度:smm /683.13757. 0358.1024.3 压缩因子压缩因子由公式15. 110P113. 0100100Z式中：P天然气的绝对压力（MPa）可求得
10、：Z = 0.9044.4 雷诺数雷诺数由公式dq101.777Rv3- e式中: q气体流量；相对密度；气体动力粘度；d输气管的内径；将后面假设管径数据代入式中得 Re=9.824 10-54.5 水力摩擦系数水力摩擦系数由公式： 0.0392 e68.03R1代入公式得：=0.01154.6 管道内径的计算管道内径的计算根据公式：(4-4)207. 010038. 0033. 0207. 04 .11PqDv式中 D管道内径，mm；天然气密度，kg/m3；天然气运动黏度，mm2/s；体积流量，m3/h；vq管道在 100 米的压力降，当 P3.0MPa，取 45MPa，当100p1.4P3
11、.0 MPa,，取 35MPa。；代入数据计算内径：mmD286.68245350136683.13757. 04 .11207. 038. 0033. 0207. 04.7 确定管壁厚度确定管壁厚度输气管线的管径确定后，要根据其输送压力、管线材质等来设计壁厚。油田油气集输和外输油、气管线可按下式计算：（4-2）Fpd 2式中 p管线设计的工作压力，10MPa；d管线内径，mm；焊缝系数：无缝钢管=1，缝管和螺旋焊缝钢管=1，旋埋弧焊钢管=0.9；刚性屈服极限，MPa(查表 1)；sF设计系数（查表 2） 。表 4.2 设计系数工作环境管线野外地区居住区，油气田站内部、穿跨越铁路公路小河渠（常
12、年枯水面宽20m）输油管线0.720.60输气管线0.600.50根据设计要求，管线设计压力 P 取压气站最大工作压力 7MPa，选直焊缝钢管，选用 APIS-SL，X70，设计参数 F 取 0.60。mmFpd257. 80.64822286.6827 t2s根据国标无缝钢管规格表选管径规格（表 4-3 国标无缝钢管规格） 。综上选择管径 7209mm 的管道。表 4-3 国标无缝钢管规格直径厚度/mm管重/m直径/mm厚度/mm管重/m415.2910199.75518.9912239.1159622.6482014278.26421.218179.92526.399202.19631.5
13、210224.41736.612268.7219841.6392014312.79533.048199.65639.519224.38745.9210249.07273852.2812298.29539.4614347.31 325 647.2102016396.14优质碳素钢APIS-SL钢管材质1020碳素钢A3F低合金钢16MnX52X60X65X70，Mpas205245235353358413448482754.8918444.77862.5410298.39970.1312357.471077.6814416.36654.89122016475.05763.8712416.6687
14、2.814485.41981.67142016553.963771090.512475.84662.1414554.46772.3316632.87882.46162018711.1992.5512535.0242610102.5914623.5670.1316711.79781.6518799.87893.12182020887.769104.5314692.5548010115.916790.7790.1118888.658102.7820986.49115.412020221083.9552910127.9916869.618122.7118977.429137.82221192.466
15、3010152.892220241299.688140.4616948.529157.8181066.272010175.09201183.688160.19221300.96 820 9179.992420241418.054.8 末段工况特点末段工况特点当设计一条新的干线输气管道时，工艺计算应该从末段开始，先确定末段的长度和管径，然后再进行其他各中间管段的计算。输气管道末段，即最后一个压缩机站与城市门站之间的管段。末段与其他各站站间管段在工况上有较大的区别。对于中间站站间管段来说，其起点与终点的流量是相同的，即属于稳定流动的工况，因此可按推导公式计算。但对于输气管道末段来说，其起点流量也是和其他各管段一
