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1、中国石油大学（华东）本科毕业设计(论文)AY-CHI输油管道的初步设计毕业设计目录前言1第1章 工艺设计说明书21.1 工程概况21.1.1 线路基本情况简介21.1.2 输油站基本情况简介21.1.3 管道概况21.2 基本参数的选取21.2.1 设计依据21.2.2 设计原则21.2.3 设计特点31.2.4 原始数据31.2.5 温度参数的选择41.2.6 其他参数的选取51.3 最优管径的选择51.4 工艺计算说明51.4.1 概述51.4.2 确定加热站及泵站61.5 校核计算说明71.5.1 热力、水力校核71.5.2 压力越站校核81.5.3 热力越站校核81.5.4 动、静水压
2、力校核81.5.5 反输校核91.6 工艺流程91.6.1 制定和规划工艺流程原则91.6.2 各站的工艺流程91.7 设备的选取91.7.1 泵的选取91.7.2 加热炉的选取91.8 经济计算101.8.1 经济计算基本数据101.8.2 其他参数101.8.3 费用现值计算11第2章 工艺设计计算书131 确定经济管径131.1 计算条件下平均温度131.2 平均温度下原油密度131.3平均温度下输量131.4 管径的选取131.5 流态的确定131.6 总传热系数的确定141.7 确定热站数151.8 最大流量确定泵站个数171.9 不同季节、不同输量下的各项参数191.10 费用现值
3、计算232. 630.0系列管径的计算262.3 总传热系数的确定272.4 确定热站数272.5 最大流量确定泵站个数282.6 不同季节、不同输量下的各项参数31表2-5 不需要加热的夏季100%负荷下管线参数352.7 费用现值计算363. 820系列管径的计算393.3 总传热系数的确定392.4 确定热站数403.5 最大流量确定泵站个数413.6 不同季节、不同输量下的各项参数433.7 费用现值计算464. 站址调整及校核494.1 调整后的站布置494.2 最小流量下的热力校核494.3 最大输量下水力校核494.4 静水压力的校核505 设备的选取505.1 加热炉的选取50
4、5.2 首、末站油罐的选取515.3 输油泵的选取515.4 给油泵的选择515.5 各站内原动机的选择516 开泵点炉方案526.1 开泵方案526.2 点炉方案532.5 反输计算542.5.1 冬季反输运行方案542.5.2 夏季反输运行方案55第3章 结论56致谢57附录 58参考文献64前言前言“输油管初步设计”是油气储运专业毕业设计内容之一。是对油气储运专业本科毕业生综合素质和能力的一次重要培养与锻炼，也是对其专业知识学习的一次综合考验。本设计是根据设计任务书，依照国家颁发的长输管道设计有关规定进行的，整个设计有利于巩固和丰富专业知识，更能提高认识能力。设计主要内容包括：确定经济管
5、径、站址和设备选型、工艺流程设计及输油成本计算；绘制首站及中间热泵站的工艺流程图、首站的平面布置图、泵房安装图、管道的纵断面图。此外还进行了一定量的外文翻译。本设计得到张足斌老师的全面、具体的指导，此外还有刘刚老师的悉心指导，在此表示衷心的感谢。由于自己水平有限，难免存在疏漏和错误之处，希望老师和同学们多批评、指正。64第1章 工艺设计说明书第1章 工艺设计说明书1.1 工程概况1.1.1 线路基本情况简介本设计管线位于山东境内,东西走向,全长265千米，海拔最低处为2米，最高处为109米，整条管线位于平原地区，主要用于原油外输,全线采用密闭输送的方式输送，能够长期连续稳定运行，且受外界恶劣气
6、候的影响小，无噪音，尤其损耗少，对环境污染小。1.1.2 输油站基本情况简介输油站站址的确定根据本管道工程线路走向及工艺设计的要求，综合考虑沿线的地理情况，本着尽量避免将站址布置在海拔较高的地区和远离城市的人口稀少地区，以方便职工的生活，并本着“热泵合一”的原则，兼顾平原地区的均匀布站方针，采用方案如下：设立热泵站四座，即首站和三座中间站，末站一座，均匀布站。各个输油站为了安全经济输送，站内部均以先炉后泵的方式运行，每站采用圆筒形加热炉对油品进行直接加热；同时各站为了满足输量要求和考虑的泵机组的优化组合，每站均设有2台HSB202015和2台HSB202019泵，其中HSB202019一台备用
7、，由于管线沿途所区域为平原地区，且由于串联泵效率较高，调节方便且不存在超载的问题，因而各站均采用串联泵的方式运行。本设计中采用了水击超压保护，为了防止水击影响，在各出口处设立了泄压罐来泄压。1.1.3 管道概况本设计根据需要，选择外径720.0，内径704.0mm，壁厚8mm，管材为L415（X60）钢1。管线的允许承压达到6.4MPa。由于输量较大且沿线地温较高，故从经济上分析，本管道不采用保温层，只需加一层厚度为7mm的沥青防腐层即可。1.2 基本参数的选取1.2.1 设计依据本设计本设计依据设计任务书，按照中华人民共和国国家质量监督检验检疫局和中华人民共和国建设部联合发布的输油管道工程设
8、计规范、石油工业出版社出版的油气集输技术手册、商业部出版的石油库工艺设计手册及泵和泵样本，机械工业出版社出版的中小型电机产品样本、中国石化出版社出版的泵与原动机选用手册，并参照相关图纸和规范进行设计。1.2.2 设计原则1、本设计遵守国家有关法律和法规，执行有关工程设计技术规范。2、在保证安全可靠的基础上，积极采用国内外新技术、新工艺、先设备和新材料，提高输送效率。3、通过技术对比，选择最优工艺方案。4、设计中贯彻以节约能源为中心，保证安全生产，使工程建成后高效运行，并考虑环境保护的要求。总体设计时，统筹兼顾，远近结合，以近期为主。1.2.3 设计特点1、采用密闭输送工艺，降低原油损耗，节约能
9、源。2、采用变频调速器，减少动力消耗。3、全线设机械清管器，保证输油管道高效输送。4、各站均采用先炉后泵的流程，提高泵的使用效率。1.2.4 原始数据1.2.4.1 设计输量年设计输量1700万吨/年。1.2.4.2 油品物性(1)基本参数表1-1 油品物性基本参数密度 (kg/m3)凝点()反常点()初馏点()胶质、沥青质含蜡量896.13037774.9%14.9%(2)原油流变参数： , (1-1), (1-2)1.2.4.3 沿线地形高程表1-2 沿线地形高程里程(km)0256080110120130150175191高程(m)6.26.0162422.521452513.533里程
10、(km)205214220225245248.9255260265高程(m)27.2109998727.516621.2.4.4 设备(1)离心泵；(2)加热炉：4652kW，2326kW，1745kW, 814kW；(3)管道；(4)阀门：闸阀，球阀，调节阀门。1.2.4.5 其他参数(1)环境温度：夏季月平均地温20，冬季月平均地温6.5；(2)管道埋深1.5m；(3)土壤导热系数1.8。1.2.5 温度参数的选择1.2.5.1 出站油温由于原油的初馏点为77，故加热温度不宜高于77，以免发生相变影响泵的吸入性能而造成不必要的损失。此外，管道采用沥青防腐层，其最高耐热温度为70，故出站油温
11、应低于70，以免影响绝缘性而造成管道的腐蚀，而且由于管道的热变形等种种因素都决定了加热温度不宜过高。另外，本设计中输送的是高含蜡原油，其在凝点附近的粘温曲线很陡，而当温度高于凝点30-40以上时，粘度随温度变化很小。又由于含蜡原油往往在紊流状态下输送，摩阻与粘度的0.25次方成正比，提高油温对摩阻的影响很小而热损失却显著增大，故加热温度不宜过高。综合考虑以上种种因素，以及以往设计中所得经验，确定最高出站温度不宜大于60，最高不超过65。1.2.5.2 进站油温加热站的进站油温是经过经济比较而确定的。对于输送任何油品，为防止停输后凝管，同时考虑到通过提高油温来改变油品的粘度，从而提高输送的经济性
12、，故进站温度应该高于油品的凝点。对于本次设计中的输送原油，其含蜡量和胶质的含量均比较高，而对于凝点较高的含蜡原油，由于其在凝点附近的粘温曲线很陡，所以经济进站温度常常高于油品凝点3-4，并且尽量避免管道在非牛顿流体下运行。根据经验，确定最低进站温度为。由于本次设计输量大，油流温降小，故在初步计算中根据经验取进站油温，出站油温。1.2.5.3 周围介质温度对于埋地管道，一般取中心管道埋深处的最低月平均温度。是随季节和地区变化的，设计热油管道时，至少应分别按其最低月和最高月的月平均地温计算温降及热负荷。本设计中分别按夏、冬两种月平均地温进行计算。1.2.5.4 平均温度由于管道的摩阻与其流态有一定
13、的关系，当管路的流态在紊流光滑区时，可按平均温度下的油流粘度来计算站间摩阻。计算平均温度2可以采用下式： (1-4)1.2.6 其他参数的选取1.2.6.1 工作日全年按350天，每天24小时计算。1.2.6.2 油品密度根据20的油品密度按下式换算成计算温度下的密度： (1-5)式中：t下原油密度，； ； 。1.2.6.3 油品的比热容 (1-6) 1.2.6.4 沥青层的导热系数沥青层导热系数按经验一般取。1.2.6.5 管道设计参数(1)热站、泵站的站内压头损失均为15m，热泵站内压头损失30m。(2)进站压力不低于30m，出站压力不大于管道最高承受压力。1.3 最优管径的选择在设计输量
14、下，若选用较大的管径，可以降低输送时的压头损失，减少泵站数，从而减少泵站的建设费用，降低了输油的动力消耗，但同时也增加了管路的建设费用。本设计中根据国内热油输送管道的实际经验，热油管道的经济流速在1.5-2.0m/s范围内，在此基础上选择1.7m/s的流速进行初步的管径计算，然后对附近管径系列进行计算，分别算出不同系列的费用现值，根据费用现值的大小选择出最优管径。最终选定了外径720.0，壁厚8mm的管径。1.4 工艺计算说明1.4.1 概述对于易凝、高粘、高含蜡油品的管道输送，如果直接在环境温度下输送，则油品粘度大，阻力大，管道沿途摩阻损失大，导致了管道压降大，动力费用高，运行不经济，且在冬季极易凝管，发生事故。所以为了安全输送，在油品进入管道前必须采用降凝降粘措施。目前，国内外很多采用加入降凝剂或给油品加热的方法，使油品的粘度降低。本设计采用加热的方法，提高油品温度以降
