輸油管道初步設計畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ）式中： μ—原油的動力粘度，PS 總傳熱系數K管道散熱的傳遞過程由三部分組成：（1）油流至管壁的放熱（2）管壁、瀝青防腐層的熱傳導（3）管外壁周圍土壤的傳熱總傳熱系數的計算公式為： =+∑㏑+ （24） = （25）式中 Di，Di+1—鋼管、瀝青防腐層的內徑和外徑，m； λi—導熱系數，w/（m?℃）； Dw—管道最外圍的直徑，m； α1—油流至管內壁的放熱系數，w/（m2?℃）； α2—管壁至土壤放熱系數，w/（m2?℃）； λt—土壤導熱系數，w/（m?℃）； ht—管中心埋深，m。 最優管徑的選擇在規定輸量下，若選用較大的管徑，可降低輸送壓力，減少泵站數，從而減少了泵站的建設費用，降低了輸油的動力消耗，但同時也增加了管路的建設費用。根據目前國內加熱輸油管道的實際經驗，～。經過計算，最終選定為外管徑φ813。4．工藝計算說明對于高含蠟及易凝易粘油品的管道輸送，當其凝點高于管道周圍環境的溫度，或在環境溫度下油流粘度很高時，不能直接在環境溫度下等溫輸送。油流過高的粘度使管道阻力變大，管道沿途摩阻損失變大，導致了管道壓降劇增，動力費用高，在工程上難以實現或運行不經濟，且在冬季極易凝管，發生事故，所以在油品進入管道前必須采取降凝降粘措施。目前國內外很多采用加入降凝劑或給油品加熱輸送的辦法。加熱輸送時，油品溫度升高，粘度降低，減少從而達到輸送目的。本管線設計采用加熱的辦法，降低油品的粘度，減少摩阻損失，降低管輸壓力，節約動力消耗，或使關內最低油溫維持在凝點以上，保證安全輸送。但也增加了熱能消耗以及加熱設備的費用。熱油管道不同于等溫輸送的特點是它存在摩阻損失和熱能損失兩種能量損失，在設計和管理工作中，要正確處理這兩種能量的供求平衡關系；這兩種能量損失多少又是互相影響的，其中散熱損失起了確定性作用。摩阻損失的大小決定了油品的粘度，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低，管子的散熱損失往往占能量損失的主導地位。熱油沿管路流動時，溫度不斷降低，粘度不斷增大，水力坡降也不斷變化。計算熱油管道的摩阻時，必須考慮管路沿線的溫降情況及油品的粘溫特性。因此設計管路時，必須先進行熱力計算，然后進行水力計算，此外，熱油管的摩阻損失應按一個加熱站間距來計算。全線摩阻為各站間摩阻和。 熱力計算埋地不保溫管線的散熱傳遞過程是由三部分組成的，即油流至管壁的放熱，瀝青絕緣層的熱傳導和管外壁至周圍土壤的傳熱，由于本設計中所輸介質的要求不高，而且管徑和輸量較大，油流到管壁的溫降比較小，故管壁到油流的散熱可以忽略不計。而總傳熱系數主要取決于管外壁至土壤的放熱系數，值在紊流狀態下對傳熱系數值的影響可忽略。計算中周圍介質的溫度取最冷月土壤的平均溫度，以加權平均溫度作為油品的物性計算溫度。由于設計流量較大，據經驗，將進站溫度取為T=30℃，出站溫度取為T=60℃。在最小輸量下求得加熱站數。（1）流態判斷 （26） （27） ε=式中 Q—體積流量，m3/s；， ν—運動粘度；d—內徑，m； e—管內壁絕對粗糙度，m。 經計算3000﹤Remin﹤Remax﹤Re1，所以各流量下流態均處于水力光滑區（2）加熱站數確定在最小輸量下進行熱力計算來確定加熱站數。加熱站間距LR的確定： LR=㏑ （28）式中 : = ， b=， T0—管道埋深處年最低月平均地溫 取1℃ G—原油的質量流量 ㎏/s C—油品比熱 KJ/kg℃ KJ/kg℃ i—水力坡降β,m—由流態確定，因為處于水力光滑區m=,β= Q—體積流量 m3/s加熱站數 NR= 水力計算最大輸量下求泵站數，首先反算出站油溫，經過計算，℃。由粘溫關系得出粘度等數據，為以后計算打好基礎。為了便于計算和校核，本設計中將局部摩阻歸入一個加熱站的站內摩阻，而忽略了站外管道的局部摩阻損失。(1)確定出站油溫不能忽略摩擦熱的影響，用迭代法計算最大輸量下的出站油溫TR TR=T0+b+(TZT0b)eal （2 9） i=β （210）式中 β、m—由流態確定，水力光滑區：m=，β=；Q—體積流量，m3/s。(2) 管道沿程摩阻 H總=+△Z （211） 式中 ： △Z—起終點高差，m； (3) 判斷有無翻越點經判斷，全程無翻越點。(4) 泵的選型及泵站數的確定 因為流量較小，沿線地勢較平坦，且從經濟角度考慮并聯效率高，便于自動控制優化運行，所以選用并聯方式泵。選型并根據設計任務書中的已知條件， 202019HSB泵： 串聯泵 ， 額定流量 Q=2500 m/h ， 額定效率=。202015HSB泵： 串聯泵 ， 額定流量Q=2500 m/h ， 額定效率=。 計算管道全線摩阻確定站內泵的個數：H總=+△Z 式中 △Z—起終點高差，m；確定泵站數 Np= （212） 站址確定以節省投資和方便管理。若管道初期的輸量較低時，所需加熱站數多，泵站數少。到后期任務輸量增大時，所需的加熱站數減少，泵站數增多。設計時應考慮到不同時期的不同輸量的特點，按最低輸量做熱力計算，布置加熱站，待輸量增大后該為熱泵站。站址的確定除根據工藝設計要求外，還需按照地形、地址、文化、氣象、給水、排水、供電和交通運輸等條件，并結合施工、生產、環境保護，以及職工生活等方面綜合考慮，并且滿足：（1）進站油溫為30℃； （2）根據進站油溫經過反算出的出站油溫應低于管道允許的最高出站油溫； （3）進站壓力應滿足泵的吸入性能；（4）出站壓力不超過管線承壓能力最終確定站址如下表24：表24 布站情況表站號123站類型熱泵站熱站末站里程（km）0110220高程(m)2835886．校核計算說明 熱力、水力校核由于對站址的綜合考慮，使熱站、泵站的站址均有所調整，因此必須進行熱力、水力校核。求得站址改變后的進出站溫度，進出站壓力壓力，加熱站負荷等以確保管線的安全運行。 進出站溫度校核在不同輸量下固定進站油溫來反算出站油溫，校核所得出站油溫應低于初餾點。 進出站壓力校核不同輸量下，利用反算出的出站油溫，得出水力坡降，進而得出進出站壓力，進站壓力太低會使吸入不正常，太高則容易引起出口超壓，并要考慮為今后的調節留有余地。故首站，中間站一般布置在動水壓頭在3080m的地方。各站進站壓力只要滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過最大承壓，出站溫度低于最高出站溫度，就可以合格。 壓力越站校核當突然發生意外事故，如某中間站遇到斷電、事故或檢修時，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小，從而導致沿程摩阻減小，為了節約動力費用，可以進行中間站的壓力越站，以充分利用有效的能量。從縱斷面圖上判定壓力越站最困難的站，并對其的進出站壓力進行確定以滿足要求，對于壓力越站而言，其所具有的困難主要是地形起伏的影響及加熱站間距的影響。壓力越站的計算目的是計算出壓力越站時需要的最小輸量，并根據此輸量計算越站時所需壓力，并校核其是否超壓。 熱力越站校核當輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時，或由于夏季地溫升高，沿程散熱減小 動、靜水壓力校核（1）動水壓力校核動水壓力是指油流沿管道流動過程中各點的剩余壓力，即管道縱斷面線與水力坡降線之間的垂直高度，動水壓力的變化不僅取決于地形的變化，而且與管道的水力坡降和泵站的運行情況有關，從縱斷面圖上可以看出，動水壓力滿足輸送要求。（2）靜水壓力校核靜水壓力是指油流停止流動后，由地形高差產生的靜液柱壓力，由縱斷面圖可知動水壓力也滿足輸送要求。 反輸運行參數的確定當油田來油不足時，由于流量小，溫降快導致進站油溫過低或者由于停輸等原因，甚至出現凝管現象，需進行反輸。由于反輸是非正常工況，浪費能量，故要求反輸量越小越好。為了防止浪費，反輸量應該越小越好，但相應地增加了加熱爐的熱負荷，在設計中，根據實際情況的最小輸量為反輸輸量。本設計取管線可能的最小輸量為反輸輸量。由具體計算可知，可以滿足反輸條件。經過一系列的校核，選擇的站址滿足要求。反輸泵可充分利用現有的設備，經校核滿足熱力、水力及壓力越站要求；末站反輸泵不宜過大，經計算知可選用并聯泵,泵參數的選取見后計算書。7. 站內工藝流程的設計輸油站的工藝流程是指油品在站內的流動過程，實際上是由站內管道、器件、閥門所組成的，并與其他輸油設備相連的輸油系統。該系統決定了油品在站內可能流動的方向、輸油站的性質和所能承擔的任務。1）制定和規劃工藝流程要考慮以下的要求：（1）滿足輸送工藝及生產環節的要求。輸油站的主要操作包括：①來油與計量；②正輸；③反輸；④越站輸送，包括全越站、壓力越站、熱力越站；⑤收發清管器；⑥站內循環或倒罐；⑦停輸再啟動。（2）便于事故處理和維修。（3）采用先進技術及設備，提高輸油水平。（4）流程盡量簡單，盡可能少用閥門、管件，力求減少管道及其長度，充分發揮設備性能，節約投資，減少經營費用。2）輸油站工藝流程： （1）首站 接受來油、計量、站內循環或倒罐，正輸、向來油處反輸、加熱、收發清管器等操作。（2）中間站 正輸、反輸，越站，收發清管器。（3）末站 接受來油，正輸、反輸，收發清管器，站內循環，外輸，倒罐等操作。3) 流程簡介：（1）來油計量