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1、目录1总论. 1 1.1设计依据及原则. 1 1.1.1 设计依据 . 1 1.1.2 设计原则 . 1 1.2 总体技术水平. 1 2设计参数. 3 3输油工艺. 4 3.1 主要工艺参数. 4 3.2 采用的输送方式. 4 4工艺计算.5 4.1输油量换算.5油品平均温度. 5 油品密度计算. 5计算流量.5油品黏度计算.6 4.2 管径规格选择. 6 4.2.1 选择管径. 6 4.2.2 选择管道壁厚. 7 4.2.3 确定管外径. 7 4.2.4 验证经济流速. 8 4.3 热力计算.8 雷诺系数.8 4.3.2 总传热系数K的确定.9 原油比热容的确定.10 导热系数. 11加热站
2、布站. 11 4.4 水力计算. 13 4.4.1 平均温度计算. 13 平均运动黏度. 13 摩阻计算. 13 5 设备选型. 14 5.1 设备选型计算. 14 5.1.1 泵的选型.14 5.1.2 原动机的选型.15 5.1.3 加热设备选型.15 5.2 站场布置.16泵站数计算1 .16 计算翻越点.18 6 泵站及管道参数校核.19 6.1 动水压的校核.19 6.2 静水压的校核.19 6.3 最小输量.20 7设计结果.21 参考文献.22 1 总论1.1 设计依据及原则 1.1.1 设计依据（1）国家的相关标准、行业的有关标准、规*；（2）相似管道的设计经验；（3）设计任务
3、书。 1.1.2 设计原则（1）严格执行现行国家、行业的有关标准、规*。（2）采用先进、实用、可靠的新工艺、新技术、新设备、新材料，建立新的管理体制，保证工程项目的高水平、高效益，确保管道安全可靠，长期平稳运行。（3）节约用地，不占或少占良田，合理布站，站线结合。站场的布置要与油区内各区块发展紧密结合。（4）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。（5）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。1.2 总体技术水平（1）采用高压长距离全密闭输送工艺。（2）采用原油变频调速工艺。（3）
4、输油管线采用先进的SCADA系统，使各站场主生产系统达到有人监护、自动控制的管理水平。既保证了正常工况时管道的平稳、高效运行，也保证了管道在异常工况时的超前保护，使故障损失降低到最小。（4）采用电路传输容量大的光纤通信。给全线实现SCADA数据传输带来可靠的传输通道，给以后实现视频传输、工业控制及多功能信息处理提供了可能。（5）在线路截断阀室设置电动紧急切断球阀，在SCADA中心控制室根据检漏分析的结果，确定管道泄漏位置，并可及时关闭相应泄漏段的电动紧急切断球阀。（6）站场配套自成系统。2设计参数地温资料：月份123456789101112地温23578810119853高程数据如下：里程（k
5、m）0.070.0140.0220.0270.0320.0高程（m）640680740710730700运行压力：7.5Mpa；末站剩余压头80m；局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计；20相对密度0.855；（T：）；50年度；粘温指数0.04；进站温度控制在39；土壤导热系数1.3W/（m.）；油品70，凝点37。3输油工艺3.1主要工艺参数（1）年输量为350万吨（2）年平均地温为（3）采用聚氨酯胶泡沫塑料3.2采用的输送方式该输油管道主要采用“从泵到泵”的输送方式，因为根据任务书中所说，这根管道为热油管道，是通过加热的方式输送，所以为了减少热损失，只能采用密闭输送，而不能采用开式输送。由于密
6、闭输送也叫“从泵到泵”输送，其特点是节省能量，还可基本消除中间站的轻质油蒸发损耗。所以综上所述，这根管道宜采用“从泵到泵”的输送方式。4工艺计算4.1输油量换算平均温度计算法（2-60）P35式中，-加油站的起点，终点温度，=油品密度计算已知：20相对密度为0.855，（T:）所以：49时油品的相对密度为0.84所以：49时油品的密度为流量计算-年输量（）；-油品平均温度下密度（）油品黏度计算式中，-温度为时油品的运动黏度，-黏温系数，将，代入上式中得：4.2管径规格选择选择管径（内径）-体积流量（）-经济流速（）经济流速取值在12之间，故取管道壁厚-管线设计的工作压力，；-管线内径，；-刚性
7、屈服极限，（查下表1）-设计系数查下表2-焊缝系数：无缝钢管-腐蚀余量：当含有腐蚀物质时，当不含腐蚀物质时,表1，各种管材的刚性屈服极限钢管材质优质碳素钢10优质碳素钢20碳素钢A3F低合金钢16MnAPIS-SL *52APIS-SL *60APIS-SL *65APIS-SL *70205245235353358413448482表2，不同地区，环境的设计系数的选择野外地区居住区，油气田站内部输油管线0.720.60输气管线0.600.50查找，工业金属管道设计规*，根据年输量及输送压力要求，在工作压力及经济方面考虑，选择低合金钢16Mn的管材，其刚性屈服极限为。所以取代入原式中得：确定管
8、道外径-管道内径，；-管道壁厚，。将代入原式得：查找，工业金属管道设计规*，得下表DN外径（mm）壁厚（mm）重量（kg）壁厚（mm）重量（kg）2002196.031.549.041.632502737.045.9210.053.593003258.062.5411.085.18根据上表：选择公称直径为300，外径为325mm，壁厚为8mm。验证经济流速根据所选择的型号；得出内径：将代入内径公式中，得：所以，经济流速在之间，所以选择的管道合理。4.3热力计算雷诺系数（1）（2）其中-临界雷诺数-对于钢管可取代入（1）式中得：由于3000，所以油品在管道内的流态为水力光滑区。总传热系数K的确定
9、选取硬质聚氨酯泡沫塑料作为保温材料，因为聚氨酯硬泡多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，常用于工业设备的保温，如储罐和管道等。第一层低合金钢，16Mn是低合金高强度结构钢，在国标中，16Mn对应的是Q345，它的热导系数为56W/(m.),第二层的导热系数为0.027W/(m.).保温层材料厚度为4050mm，假设其厚度为45mm。（1） 传热系数（1）（2）总传热系数（2）式中-管内径，m；-第i层的外径，m；-第i层的内径，m；-最外层的管外径，m；-管径，m。若，取外径；若，取算数平均值；若，取内径。油
10、流至管内壁的放热系数，在紊流情况下比层流时大得多，通常情况下大都大于W/(m)。因此在紊流情况下，对总传热系数，对总传热系数的影响很小，可忽略不计，而在层流情况下则必须计入。管最外层至周围介质的放热系数（3）式中，-土壤导热系数，W/(m)；-管中心埋深，；-最外层的管外径，。将W/(m)，代入（3）式中，得：W/(m)将W/(m)，W/(m)代入（1）式中，得：W/(m)根据W/(m)，代入（2）式中，得：W/(m)原油比热容的确定15相对密度：比热容计算公式为：（1）式中-原油比热容，KJ/(kg)；-原油15时的相对密度；-原油温度，。将，代入（1）式中，得：KJ/(kg)导热系数（1）
11、式中，-原油在时的导热系数，W/(m)；-原油温度，。将，代入（1）式中，得：W/(m)加热站布站质量流量为：（1）式中，-质量流量，；-原油输量，；-管道运行时间，350天。得：确定出加热站的出、进口温度，即站间管段的起、终点温度和后，可按冬季月平均最低温度及全线的值估算加热站间距：（2）热油管全场320公里，加热站数n：（3）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。在以上基础上可求出每个加热站的热负荷：（4）式中，-加热炉的效率，；-原油比热容，j/(kg)；-原油质量流量，kg/s；-加热站的热负荷，j/s；-管道周围的自然温度，将代入（2）式中，得：向上取整，则为将代
12、入（4）式中，得：由于热站的热负荷不小，为了保证热站不承受过大的负荷，所以取n=2个。加热站布置应为：所以加热站应在整条管线上每隔160km设置一个。出战温度确定：（5）由于，前面已经有各项数据，所以直接代入（5）式中，得：由于55.670，所以出站温度假设合理。4.4水力计算平均温度计算：平均运动黏度：摩阻计算：一个加热站的摩阻为：（1）全线总摩阻为：（2）全线所需总压头为：（3）式中，-加热站间距摩阻，；-沿线总摩阻，；-全线所需总压头，。将代入（1），（2），（3）式中，得：5设备选型5.1设备选型计算泵的选型流体机械是指流体具有的能量和机械功之间进行转化的机械设备。流体机械氛围两大类：
13、一种是利用流体的能量对机械做功，从而提供动力。另一种是通过流体机械把原动机的能量传给流体，使流体的能量提高。泵是将原动机所做的功转换为被输送流体压力能和动能的流体机械，其中输送液体介质并提高其能头的机械成为泵。选择泵机组的主要原则有：满足工艺要求；工作平稳可靠，能长时间连续运行；易于操作与维护；效率高、价格合理，能充分利用现有能源；满足防爆、防腐蚀或露天设置等使用及安装的特殊要求。计算流过泵站的流量：假设：根据设定流量，查阅离心泵选型手册可得：泵型号转速（）流量扬程（m）效率（%）功率（KW）必需汽蚀余量(m)轴功率电机功率148033593.152072658.98503.845012548
14、076744.64.9500139456787966.0则依照此标准可进行选型。在研究各项指标后，该设计选用泵型为型卧式多级离心泵，其额定扬程为456m液柱，额定流量为，转速为电动机功率为850Kw，效率为78%。每个泵站选用2台泵，另外一台备用。将代入密度公式中得：泵所产生的压力为：式中，-泵所产生的压力，pa；-油品的密度，；-泵所提供的扬程，m。将代入式中，得：因为3.76Mpa若上式成立，则翻越点存在，反之则不存在。在64km处，在70km处，在128km处，在140km处，在192km处，在220km处，在256km处，在270km处，均小于，所以不存在翻越点，泵站布置合适。6 泵站
15、及管道参数校核6.1 动水压的校核（1）最大动水压力：（2）式中，-高程为i点处的动水压头，m；-泵站输出压头，m；-泵站与低点处的距离，m；-低点处，泵站的高程，m；-动水压力，pa。将代入（1）（2）式中，得：由于最大动水压力小于7.5Mpa，故符合要求。6.2静水压力校核式中，-静水压力，pa；-沿线的最大高程差，m。将代入上式中，得：由于静水压力小于7.5Mpa，所以符合要求。6.3最小输量式中，-管道最小输量，；-总传热系数，W/(m)-管道外径，m；-加热站间距，m；-原油比热容，kj/(kg)；-管道周围自然温度，；-加热站的最低进站温度，；-加热站的最高出站温度，。将代入上式中
16、，得：7 设计结果表7.1管道设计结果管材公称直径管外径（mm）壁厚（mm）低合金钢16Mn3003258表7.2泵设计结果型号台数流量扬程（m）转速效率（%）功率（Kw）DG450-60*820500456148078850表7.3加热站设计结果热站数站间距（km）进站温度（）出站温度（）热负荷（kj/s）效率（%）21603955.64825.680表7.4热站布置结果热站1热站2里程（km）0160表7.5泵站设计结果泵站1泵站2泵站3泵站4泵站5里程（km)063126196260高程(m)640673728719726参考文献（1） 输油管道设计与管理，杨筱蘅主编，石油大学；（2） 油气管道输送技术，*其敏主编，*；（3） 泵与压缩机，钱锡俊主编，石油大学；（4） 油气储运概论，*劲军主编，石油大学；（5） 油气管道工程概论，中国管道公司主编，中国石油工业；（6） 油气地面工程设计手册第四册，石油工业；（7） 石油专用管，石油工业等。
