本设计根据课程设计任务书的设计要求并根据《油气地面工程设计手册》，《石油专 用管》等相关设计手册及规范进行设计分别对输油管线所釆用输送方式，管道规格及 选材，加热设备的选型，泵机组的选型及泵站、热站的布置位置进行设计并进行校验 关键词：热油 管道 工艺设计ABSTRACTAccording to the design of curriculum design task design requirements according to theM oil and gas surface engineering design handbook”,” special oil tube” and other related design manual and design specifications- On the way of conveying pipeline, pipeline specifications and material, heating equipment selection, the selection of pump and pumping station, heat station to the layout design and testing.Keywords： Hot oil; pipeline; process design目录摘要 1ABSTRACT 21设计参数 51.1管道设计参数 51.1.1原油物性 51.1.2其它参数 51.2主要工艺参数 51.2.1设计输量 51.2.2其他有关基础数据 51.3工程概况 52工艺计算 62.1采用的输送方式 62.2管道规格 62.2.1平均温度 62.2.2油品密度 62.2.3流量计算 62.2.4油品粘度 62.2.5管道内径 72.2.6 壁厚 72.2.7管道外径 82.2.8验证经济流速 82.3热力计算 92.3.1雷诺系数 92.3.2总传热系数 92.3.3原油比热容 102.3.4加热站布站 102.4水力计算 122.4.1计算摩阻 122.4.2选用泵的型号 122.4.3站场布置 132.5校核动静压力 142.5.1判断翻越点 142.5.2动水压力校核 142.5.3静水压力校核 152.6最小输量 153设计结果 17参考文献 181设计参数1.1管道设计参数最大运行压力7.0MPa,末站剩余压头40m,局部摩阻为沿程摩阻的1.2%,进站温度控制在39C,最高输送温度68C,最低输送温度35Co1.1.1原油物性20C相对密度0.875, 50C粘度lO.OmPa.s,粘温指数0.037。
1.1.2其它参数保温层采用黄夹克，厚度40mm, 土壤导热系数1.2 W/(m • C)1.2主要工艺参数121设计输量年输量为200万吨1.2.2其他有关基础数据(1) 保温层(黄夹克)40mm；(2) 管道埋地深1.3m；(3) 管道埋深处平均地温：2 + 4.5 + 6 + 7 + 8 + 8.5 +10 + 11 + 8 + 7 + 5 + 3.5 厶 小\二 =6.7( C)12年输送天数：1.3工程概况350 天某油田计划铺设一条290公里、年输量为200万吨的热油管道，管线经过区域地势 起伏较大(里程和高程见表)表1.1地温数据月份123456789101112地温C24.56788.510118753.5表1.2高程里程表里程(km )0.060.0110.0150.0210.0290.0高程(m )2803703304003854112工艺计算2.1采用的输送方式密闭输送也叫“从泵到泵”输送，这种输油工艺中，中间输油站不设供暖冲用的旁 接油罐，上站来油全部直接进泵其特点是：整条管道构成一个统一的密闭的水力系统, 可充分利用上站余压，节省能量，还可以基本中间站的轻质油蒸发损耗；但对自动化程 度和全线集中监控要求较高；存在水击问题，需要全线的水击监测与保护。
长距离输油 管道的离心泵大都采用“从泵到泵”的方式现代的管线均为密闭输送方式，如我国近些年建成的铁大线、东黄复线等所以本设计的输送方法为密闭输送方式2.2管道规格已知的热油管道年输量为200万吨G = 2.0xl02 万吨 / 年2.2.1平均温度TrTz—加热站的起点，终点温度，C1 2T. =-x68 + -x35-46C 刃3 32.2.2油品密度Pt =020 - （—20）温度tC及20C时的油品密度，kg/m3；二•温度系数；^ = 1.825-0.001315x875 = 0.6744Kg/（m3 • C）% = 875 一 0.6744 x （46 一 20）二 857 Kg / /5（）= 875 一 0.6744 x （50 一 20） = 854 Kg / m3GxlCVpx 8400x36002.2.3流量计算——2OOX17——=0.08/7? Is857x8400x3600G・・年任务质量输量，Q-体积流量，Z ；P-油品平均温度的密度，Kg/m.2.2.4油品粘度%-运动粘度; 元-粘温指数;10x10-3 % 严 0珈(46-50) =13.6x10—6 加2 /$8542.2.5管道内径V 7UVQ-体积流量，能丨s ； 八•经济流速，mis。
经济流速取值范围是卜2之间假设v=1.2m/sI 4x0,08V3.14X1.2=0.291m226壁厚心旦+ CP・・管线设计的工作压力，MpaD-管线内径，mm化•焊缝系数；无缝钢管0 = 1直缝管和螺旋焊缝钢管0 = 1螺旋埋弧焊钢管0 = ・96―刚性屈服极限，Mpa（查表1.3）表1.3钢管材质优质碳素钢碳素钢A3F低合金钢16MnAPIS-SL1020X52X60X65X706, Mpa205245235353358413448482F-设计系数（查表1.4）表1.4管线野外地区居住区，油气口站内部、穿跨越铁路公路 小河渠（常年枯水面宽W20m）输油管线0.720.60输气管线0.600.50 C-腐蚀余量，根据所输介质腐蚀性大小取值，当所输油、气中不含腐蚀性物质时00,当所输油、气中含腐蚀性物质时C=0.5〜1.0mm 乂 7.0x291 n “2x353x0.72x12.2.7管道外径D = d + 23〃一管道内径，mm； 力■■管道壁厚，mmD = 291+ 2x4.0 = 299.0/71/;?表1.5mmkg/m喉哼mmZ/rnkg/mmm* Vmmmm1.I.22.2.2.3.4.4.S.&7.u4.I.3.1.29.」l.5. —122222369381571 3 s 4 8 1 8 3 & 4 6 6 3 5 4 9 7 2 61 84 413079 43.3.04.5.6.&9.3.9.8O.6Z & &5. 11^^33337根据上表选择公称宜径为300,外径为325mm,壁厚为8nwi。
2.2.8验证经济流速根据选择管道，内径t/ = 325-2x8 = 309mm 腔尹“ 309V 7VV V 3.14Vv = 1」mis经济流速满足在1~2之间，所以，选择的管道0325x8符合 2.3热力计算231雷诺系数二 242504x0.08ndv3J4x0.309xl3.6xl0-6因为：24250 > 3000 ,所以成紊流状态选取黃夹克作为保温材料，第一层低合金钢管，16Mn是低合金高强度结构钢，是 一个旧的牌号，旧的国标号是GB/T 159M988o在现在的新国标GBfT 1591-1994中， 16Mn对应的是Q345,它的热导系数：56W/(mC) 0第二层保温层的导热系数为 0,027W/(m-C) o保温材料厚度为40〜50mm假设取厚度为40mmo2.3.2总传热系数传热系数了 - 1L 1 \ Di 1+ 工 In +ax7td 2 观 d{ a?兀D*总传热系数K = KL7rDd・■管内径，m；―第i层的外径，m；4 “第i层的内径,m；2-•最外层的管外径，D—管径，mo若D取外径；若严％ D取算数平均值；若D取 内径油流至管内壁的放热系数0,在紊流情况下比层流时大得多，通常情况下大都大于100W*加C) •因此在紊流情况下，少对总传热系数的影响很小，可忽略不计，而在层留情况下就必须计入。
管最外层至周围介质的放热系数勺2Aa2 = 二Dw ln[土壤导热系数，W/(mC)； 勺-管中心埋深,m；最外层的管外径，m 2人 2x1.2门“一「2x1.3 / 2x1.3 2~-0.405ln[ +」( )-1]0.405 V 0.405二 2.3W/OC)L —+ + —!—0.3250.4052x3.14x561 0.309 + 2x3.14x0.027 0.325 + 2.3x3.14x0.405ax7td 2 兀入 dj a27rDw=0.61K = KlttD = 0.61x3.14x 0.325 = 0.622.3.3原油比热容原油和石油产品的比热容通常在1.6~2.5KJ/(Kg.C)之间.15C时原油的相对密度为：J15 二 do _g(/_20)4 _ 1000df-1ST时原油的相对密度；温度系数，kg/(z7?3-C)；00-温度为2(TC时的油品密度，kg/m3875-0.6744x(15-20) ^Q8781000原油的比热容为：C = (1.687 + 3.39x10*)咼-151时原油的相对密度;C —比热容，kJ l(kg・ C)；了一原油温度，C。
得：C = /I x (1.687 + 3.39x10_3x46) = 1.97[V / 伙 g・ C)] a/0.8782.3.4加热站布站质量流量为：「_Gg,=7确定出加热站的出、进口温度，即站间管段的起、终点温度厶和卩后，可按冬季月平均最低温度及全线的K值估算加热站间距S , 5=空111^^兀DK Tz-Tq热油管全场290公里，加热站数n, n — L] Lr在进行n的具体计算时，需要进行化整，必要时可适当调节温度在以上基础上课求出每个加热站的热负荷：q — G[C(Tr -T]〃-加热炉的效率，%；c-原油的比热容,J/(kg.C)；G-原油质量流量，kg/s；Q-加热站的热负荷，J/so管道周围的白然温度;2 + 4.5 + 6 + 7 + 8 + 8.5 + 10 + 11 + 8 + 7 + 5 + 3.51。