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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 输油管道的初步设计前言 1 第 1 章 工艺设计说明书 2 1. 工程概况及设计原就 2 2. 设计原始数据 2 3. 基本设计参数的选取 5 第 2 章 工艺设计运算书 8 1. 经济管径的确定 8 2. 热力运算 10 3. 水力运算 12 4. 反输运算 18 5. 主要设备选型 20第 3 章 工艺流程设计 22 1. 工艺流程设计 22 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2. 阴极爱护运算 22 3. 方案的经济性分析 23 第 4 章 结论 31 参考文
2、献 32 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文前 言毕业设计是本科学习的最终一个环节,也是较为重要的一个环节; 它要求将所学到的专业学问综合运用,以到达融会贯穿; 本次设计是进行输油管道的初步设计; 主要内容包括: 由经济流速确定经济管径, 然后由最小输量确定加热站数以及由最大输量确定泵站数,结合沿线特点进行加热站和泵站的布置,最终进行经济性运算,确定项目的内部收益率以及净现值等;本次设计在 安家容 老师的指导下完成;由于本人水平有限,缺乏现场 学问,所以难免存在疏漏和错误之处
3、,期望老师批判、指正;第一章 工艺说明书1 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文1. 工程概况及设计原就1. 1 工程概况输油管道全长 400km,设计输油才能为280 万 t/a ;全线地势起伏不大,无翻越点;管道选取L290 螺旋缝埋弧焊钢管,其最大答应承压为6.96Mpa;管道进行埋地铺设 , 其中心埋深为 1.6m;全线采纳 “ 从泵到泵”的密闭输送方式和先炉后泵的工艺流程,共设四座热泵站含末站;首站和中间站设出站调剂阀,自动调剂各站的出站压 力,并实施水击超前爱护,
4、末站设减压装置; 为防止管线因腐蚀而发生破坏,各站设阴极爱护站一座 ;1. 2 设计原就 本设计在满意安全生产及输量要求的前提下,力求满意以下原就:1在遵守国家设计相关标准的前提下,挑选最优工艺运行方案;2在保证安全牢靠的基础上,尽量采纳新技术、新工艺,以节能降耗,提高经济效益;3输油站的工艺流程与所采纳的输油方式相适应,且便于事故的处理 与抢修;4留意爱护环境,少占耕地,节约投资;5总体设计时,统筹兼顾,远近结合,以近期为主;2. 设计原始数据 2. 1 管道的设计输量1最大设计输量: 280 万 t/a 最小设计输量: 190 万 t/a 2运行期各年生产负荷各年输量与最大输量的比率如下表
5、:年份1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 生产负荷 %70 80 90 100 100 100 100 100 100 100 100 90 80 70 3管道的设计压力为6.4Mpa 2 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文2. 2 沿线地势及管道特点1管道总长 400km 2沿线里程、高程里程km0 40 80 120 160 200 240 高程 m 2000 2195 2058 2005 2022 2025 2115 里程km280 320
6、 360 400 高程 m 1998 1990 1978 1953 3管道中心埋深: 1.6m 管中心埋深处年最低月平均低温:2管中心埋深处夏季月平均低温:20土壤导热系数 0.555w/m .保温层厚度: 35mm 保温层导热系数 0.035w/m .2. 3 原油性质1密度:20=846kg/ m 3含蜡量: 14.5% 胶质、沥青质含量: 7.71% 4初馏点 :70 比热: 2.1kJ/kg 燃油热值:4.18 10 kJ/kg 凝点: 272在不同测量温度下的流变性:测温流变方程0.643牛顿流体温度范畴内27 2 . 2430 . 5499.29 .06410.495531 0.1
7、847.076933 0.0685.0 890的粘温方程35 0.0256.lg2 . 4890 .0309 T40 .0.017945 .0. 01413 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文50 的单位为0.lg1. 8090 .0148 T011655 0.的单位为 mPa.s;009860 .0.0084.注:表中Pa, 的单位为 1/s ,2. 4 设备选型1常用加热炉的型号:814kw、1745 kw、2326 kw、3489 kw、4625 kw、5815 kw
8、2有关输油泵特性参阅相关泵特性资料2. 5 经济评判参数1线路工程投资指标万元/km 355 457 559 管径 273.1 323.9 不保温管60.4 77.4 85.6 106 140 保温层修正系数: 1.10 2输油站工程投资指标A万元 / 座设计输量 240260 万吨 / 年外输首站末站中间热泵站中间泵站中间热站2000 900 1300 900 700 输油站工程投资指标A万元 / 座设计输量 300350 万吨 / 年外输首站 末站 中间热泵站 中间泵站 中间热站2500 1000 1600 1100 800 3原油价格: 2000 元/吨 电价 0.50 元/度 运价 0
9、24 元/吨.千米4流淌资金按管道存油的价值运算,为工商银行贷款,年利率为 10.98%;5输油站人员编制流淌资金的 30%为自有资金, 70%首、末站各 40 人,中间热泵站 25 人,中间热站或泵站 15 人;职工工资按每人 1500 元/ 月运算,福利费按投资总额的 14%运算;4 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文6固定资产原值按总固定资产投资的85%运算,管道折旧年限生产期取 1 年,综合折旧率取 7.14%,残值为 0,修理费按折旧的 30%运算;7输油成本中的其
10、他费用按工资总额与福利费之和的 2 倍运算;8输油损耗按最大输量的 0.35%运算;9营业税率取 3%,城市建设爱护税按营业税的 业税的 3%运算;10行业基准收益率为 12%;3. 基本设计参数的选取 3. 1 温度参数7%运算,训练附加税按营确定加热站的进、 出站温度时, 需要考虑三个方面的因素; 第一是油品的粘温特性和其他物理性质,其次是管道的停输时间、 热胀、和温度应力等安全因素,第三是经济比较,使总的能消耗用最低; 3.1.1 出站油温 TR 考虑到原油和重油中难免含水,故其加热温度一般不超过 100 ;由 于站内设有“ 先炉后泵” 流程,就其加热温度不应高于输送原油的初馏点,以免影
11、响泵的吸入;另外,当温度高于凝点3040 以上时,粘度随温度的变化较小;更由于热含蜡原油管道常运行在水力光滑区,摩阻与粘度的 0.25 次方成正比,提高油温对摩阻的影响较小,而热缺失却显著增大,故加热温度不宜过高;管道采纳聚氨酯泡沫防腐保温层其适用范畴为-60 120,油温高低不会对其性质产生明显的影响;结合以上因素, 确定出站温度为 TR=60;3.1.2 进站油温 TZ 加热站的进站油温主要取决于经济比较,对于凝点较高的含蜡原油, 由于在凝点邻近粘温曲线很陡,故其经济进站温度常略高于凝点 35;由输送原油的粘温特性知,温度低于 5 35时,粘度随温度变化很大,名师归纳总结 - - - -
12、- - -第 7 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文适当提高出站油温会使摩阻大大降低,故综合考虑,确定进站油温为TZ=36; 3.1.3 四周介质温度 T0 的确定对于埋地管线, 取管道埋深处的年最低月的平均低温作为设计地温,即取 T0=2; 3.1.4 依据输油管道工程设计标准规定, 我国长输管道平均温度运算采用加权平均温度: Tpj= 1 TR+ 2 TZ ;3 3本设计中 Tpj= 1 TR+ 2 TZ = 1 60+ 2 36=44 ;3 3 3 33. 2 原油密度任一温度下的密度由20时的油品密度确定:t20(
13、t20)kg/m3式中t,20:分别为温度为t 和 20 下的油品密度,:温度系数 ,1. 8250.00131520;3. 3 运算输量以设计任务书给出的最大输量作为工艺运算时的依据,任务书给的是年设计输量 10 t/a 运算时,必需将其换算成运算温度下的体积流量 4 Q m 3 /h或 m 3 /s ;考虑到管道修理及事故等因素,经过多年的实践证明, 一年给出15d 的富有量,故运算时输油时间应按 350d8400h运算,即:7 7Q G 10m /h 或 Q G 10 m 3 /s 8400 8400 36004式中 G:年任务质量流量,10 t/a Q:体积流量, m 3 /h 或 m
14、 3 /s :运算温度下的油品密度,kg/ m 36 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文7 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文其次章 工艺设计运算书1. 经济管径的确定1.1 基本参数的确定1.1.1 运算温度取出站油温 TR=60 进站油温 TZ=36就 Tpj=1 TR+ 32 TZ = 31 60+ 32 36=4431.1.2 油品密度就已知 20时
15、油品密度20846/m3m31 .8250. 00131520=1.825-0.001315 846=0.71251 4420 Tpj20 8460 . 712514420 829 kg/1.1.3 油品粘度T=40时,40102.4890.03094017.91 mPa.s45101.8090.01484513.90mPa.sT=40时,线性插值得:T=44时,4417 . 9117 . 9113 . 90414 . 702 mPa. s5444414 . 70210317 . 7351062 m /s448291.2 经济管径的选取1.2.1 任务输量qm350G10792. 59kg/s
16、 .0 112m 3 /s 243600Q44G7 102807 1084003600829840036008 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文1.2.2 取经济流速为: v =1.80 m/s 由Q1d2v得:d4Q340 .1120. 281 m281 mm4v. 1421.80查 API 标准钢管部分规格,确定管外径为 323.9mm;1.2.3 运算壁厚1选用 L290 螺旋缝埋弧焊钢管,其最低屈服强度为290Mpa;由Ks,其中 K=0.72,=1.0, 得:管
17、道的许用应力为:=0.2 1.0 290=208.8Mpa 2管道的设计压力为6.4Mpa;由minPD 得:2管道答应的最小壁厚为:min6 4.3239.4 .96mm22088.由于原油具有腐蚀性,故取1mm的腐蚀裕量;查API 标准钢管部分规格,确定壁厚为 6.4mm;故最终确定的经济管径为323 9.6 4.;3运算管道最大承压P2208.86.416. 96MPa3239.4反算流速v4Q3.40. 11221. 473m/sd21420 .3111Revd1. 4730.31112. 4810417. 7351063000Re54 10 , 故管道运行在水力光滑区;9 名师归纳总
18、结 - - - - - - -第 11 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文2. 热力运算2.1 运算输量qm19010762.83kg/s /m .C350243600Q62.830. 0758m3/s8292.2 运算热油管的总传热系数K 管外敷设保温层,且管道中心埋深为1.6m;由公式2Dwln2h t2t2 h t21得:DwDw式中t:土壤的导热系数,t0 .555 Wth:管道中心埋深ht16.mW/m2 CD w323 .9235393.9 mm0. 3939m2=0 . 3939ln220. 55521.62
19、1=1.0121 .60 .39390.3939忽视油流至管内壁的对流换热系数以及管壁的导热系数就KDw0212ln1121ln0.11 .0121. 3939Dw3939故KD0. 0350.323902Dw0 . 18850. 4785W/m .C.18850. 39392.3 运算水力坡降管道运行在水力光滑区,故由列宾宗公式iQ2mmm得:d5 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文i0. 02460 .07581.750 . 17.735106.0254 .481
20、0331114. 752.4 确定加热站数由轴向温降公式TRT0b=eal得:0. 39394 . 488106TZT0b式中a =KDw0 .47853.142qmc10362. 832 .1b=q mi6584.4810398.64 .ca21.1034. 48810加热站间距lR1lnT RT0b4.1106ln6024. 658133.17kmaT ZT0b4883624. 658全线总长为 400km,故所需的加热站数为:即初步确定全线共设nL4003lR为:Rl133.333 个加热站,且等间距布置;站间距l RL400133. 33kmn32.5 运算出站油温T R1 T010b
21、 TZ T0b eal24.6583624. 658故取TR4 e.4886133.331036060;T R160,即出站油温为3. 水力运算3.1 运算最大输量下的出站油温TR1TR 1: 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文就取TR060Tpj=1TR0+2Tz=160+236=44333344829kg/m3q m92.59kg/sQ92.590. 11163 m/s829v3 .40 .111621.468m/s1420 .31114417. 9117.911
22、3. 90414. 702mPa.s54414. 70210317.7351062 m /s829Revd1 .4680 .31112 .5810417. 7351063000Re54 10 , 故管道运行在水力光滑区;i0.02460.1116.1750.17. 7351060.258. 8161033111.475a0. 47853. 1420.39393.046106故92.5921.103b2.8 .8161039.8613.5111033 .04610TR 1213 . 5136213 .513 e. 046106133.3310 346 3.T R 1T R046 . 36013
23、. 7,TR 1与TR 0相差较大;2TR 2Tpj=1TR1+2T z=146.3+236=39.43333 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文39 .48460 .7125139.420832kg/m3sqm92. 59kg/sQ92.590 .1113 m3/s832v340.111321.464m/s. 1420. 311139 .410.2489.0030939 .418. 687mPas18.687103Pa39.418. 68710322. 460106
24、2 m /s832Revd1 .4640 .31112 .02810422.4601063000Re54 10 , 故管道运行在水力光滑区;i0.02460.11131. 7522.4601060.259. 3081030 .31114.75a0 . 47853 . 1420 . 39393 . 04610692 . 592 1.3 10b2.9 .3081039.8614.2611033 .04610故TR 1214 . 2636214 . 263 e.046106133.3310345 . 9T R 2T R 145 9.46 .3.0 41.0故取T R459.,即最大输量下的出站油温为
25、45.9 ;3. 2 基本参数的确定Tpj当TR+T RZ459.45.9+36=,TZ36时:12 3T=1 3239.333 13 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文39 .38460 .7125139.320832kg/m33Pasqm92. 59kg/sQ92.590 .1113 m3/s832v340.111321.464m/s. 1420. 311139 .3102. 489.0030939 3.18. 820mPas18.8201039 .318. 82010
26、322.6211062 m /s832Revd1 .4640 .31112 .01310422.6211061033000Re54 10 , 故管道运行在水力光滑区;i0.02460.1113.17522.6211060. 259.3250 . 3111.4753. 3 选泵3.3.1 输油主泵考虑到输量要求400 .64m / 3h与管道承压6.96MPa,挑选泵的型号为:D160-120 6 型;其中 3 台并联, 1 台备用;依据型谱图,用最小二乘法回来出单级泵输送清水时的泵特性曲线为:H143.095326.46 Q1. 75由于输送介质为原油, 鉴于粘度对泵特性曲线的影响, 查美国水
27、力协会标准 1983确定换算系数为:kH1kQ0 .94k1故所选泵输送原油时的泵特性曲线为:H143. 095935.60Q1. 75 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文3.3.2 给油泵考虑到输量要求400. 64m / 3h与输油主泵的吸入特性15.1 m,选用给油泵的型号为: CZ150-500 型 A 系列 2 台并联,其中 1 台备用泵特性曲线为:H106.881153. 85Q1.753.4 确定泵站数1站内缺失:泵站内缺失取为15m 液柱;加热站内缺失
28、取为12.26液柱 0.1Mpa;2 全线摩阻为:1 .01 iLZ1.019. 3251034001031953200037203.m3站内 3 台 D160-120 5 型泵并联,其泵特性曲线为:当QN0 .H715.394339.83 Q1. 75. 830 .1 1113.75622. 31m1113m3/s时:H715.394339故泵站数1.01 iLZ33720.361.Hchm622. 3115即全线共设 6 座泵站;首站 3 台 D160-120 6 型泵并联,其泵特性曲线为:H858.475207.80Q1. 75其余各站 3 台 D160-120 5 型泵并联;3.5 站
29、址确定在管道纵断面图上进行布站; 站址依次为:首站0km,2000m260km,# # #2126.5m3 133.33km,2022.33m4 200km,2025m5 266.66km,#2037.02m6 330km,1984m 末站 330km,1984m其中,首站、3 、#5 、末站为热泵站,其余各站为泵站;# 15 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 34 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中国石油高校远程网络训练本科毕业设计论文3.6 校核3.6.1 出站温度校核:由于加热站等间距布置,故其出站温度不变,为 45.9,满意要求;3.6.2 进、出站压力校核1首站进站压力由给油泵供应, 给油泵入口压力取为10m,压头缺失取为 20m;故H s 110106.881153. 850. 1113.1752072. 13m30m出站压力:mH d172.13858 .475207.800 .11131.7512.2615791.6
限制150内