长输管道工艺课程设计
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
长输管道工艺课程设计
第8组
一.问题分析
任务A：西部原油常温输送管道设计
管线长度：1950km 设计输量：2000×104 t/a（0.761m3/s）
玉门分输：200×104 t/a （0.685m3/s） 设计压力：8.0MPa 最低允许进站压力：0.2MPa，首站进站压力：0.2MPa 地温：
22.5024 42.7454
81.1884
36.4974 25.4064
555.4564
出站水头 878.2731 918.5031 880.4362 892.5193 882.8024
916.9454 937.1884
846.4974
801.8064 920.4564
375.4564
设阀情况 无 无 无 无 无
813mm管径泵站布置表
泵站里程 290 486 638 692 782 988 1189 1369 1419 1661
1786
1950
冬季运行 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开
三台大泵 三台大泵
全开
减压站
减压 减压180m
813管径水力坡降图
3500 3000 2500 2000 1500 1000
2.绘制纵断面图
管道纵断面图
高程
3000 2500 2000 1500 1000
500 0 0
里程线
500
1000
1500
2000
2500
里程
四.确定备选方案
经济流速选取范围：1.5-2.0m/s
确定管道内径 确定管道壁厚
Q v πd2 4
δ
pD
2σFET
确定三种管径备选方案
其中：选取X70型钢，许用应 力约493MPa；F为地区等级， 取0.72
泵站数
20 15 11
泵站单价
60000000 60000000 60000000
经济总成本
3110610000 3098547000 2962209000
十.翻越点的确定
3000
2500 高 程 ， 2000 水 力 1500 坡 降 （ 1000 m ）
500
0 0
813管径翻越点确定
高程 夏季水力坡降 冬季水力坡降 高程 夏季水力坡降 冬季水力坡降
1580
1680 2280 2040 1880 1539
进站水头 23.76 41.462 57.056 39.254 63.804 46.376
41.297
69.397 95.306 25.45
732 25.768
出站水头 515.65 670.132 785.726 767.924 539.584 811.685
七.确定每个泵站出站的扬程
• 由公式 H d1 H s1 H c hm
• Hd1—首站出站压头，m； • Hs1—首站进站压头，m； • Hc—泵站扬程，m； • hm—站内摩阻（30m）得泵站出站
所给出的扬程。
泵站扬程Hc-站内摩阻30m 三大一小
分输前 854.7831m
分输后 895.0505m
671.237
834.706 460.146 920.5
142 920.211
设阀情况 减压阀 减压阀
进、出站减压 阀
减压站
开泵情况 两大一小
三大 三大 三大 两大 三大
两大一小
三大 一大一小
最经济管径冬季泵站数据
地名 管道起点（）
98站 128.5zhan
尾亚 157站
198站
清水镇 二十里堡
老军寨
唐家场子 陈家河减压站
813mm管径冬季各种数据
里程 290 481 638
692 782
988
1189 1369
1419
1661 1786
高程 800 650 750 1320 1730
1550 1580
1680
2280 2040
1880
进站水头 23.49 63.72 25.6531 37.7362 28.0193
•
L——管道Βιβλιοθήκη Baidu长度，1950km；
•
m——不同规格钢材单位长度的质量，kg/m；
•
N——泵站数，个；
•
c1——X70钢材单价，取6000元/吨；
•
c2——泵站单价，取6000万元/个。
管道外 径
0.711 0.762 0.813
管重（kg/m)
163.3 187.91 196.77
管材总价格
1910610000.00 2198547000.00 2302209000.00
最经济管径夏季泵站数据
地名 管道起点（0km）
98站 128.5zhan
尾亚 157站 198站
清水镇 二十里堡 老军寨 唐家场子 陈家河减压站 终点（末站）
813mm管径夏季各种数据
里程 290 481 638 692 782 988
1189 1369 1419 1661 1786 1950
高程 800 650 750 1320 1730 1550
注： 0.00314是夏季经济流速为1.5 m/s分输前水利坡降 0.00431是夏季经济流速为1.75 m/s分输前水利坡降 0.00605是夏季经济流速为2.0 m/s分输前水利坡降 0.00261是夏季经济流速为1.5 m/s分输后水利坡降 0.00359是夏季经济流速为1.75 m/s分输后水利坡降 0.00503是夏季经济流速为2.0 m/s分输后水利坡降
500
1000
1500
2000
2500
里程（Km）
结论：分输前不存在翻越点，分输后存在翻越点，为（1704,2700）
十一.校核、调整
• 原因：夏季原油粘度减小，水力摩阻随之大幅减小，如果夏季再按冬季的方 式输油，进出站压力将会超压。
• 解决方法 • ①改变泵的组合方式（首选）
本设计冬季采用“三大一小”的泵组合方式，使得夏季可以适当关停部分泵 减小扬程，以保证进出站不超压。 • ②变换站址 当改变泵的组合方式无法满足要求时，可以利用线性插值的方法适当变换站 址以满足压力要求，变换之后还要再计算冬季的情况，只有冬、夏季都满足 时方案才可行。 • ③设阀调节 即节流调节。在一些站内设置进口调节阀和出口调节阀，这些阀在并非全年 都开着，只在夏季等容易超压的一两个月内保持开启状态即可。此种调节方 式不经济。 • ④变频调节 变频调节的原理是改变频率使得泵转速得到调节，进而调节泵的特性。根据 所查资料，目前变频调节有两种方法：一种是手动调整，就是通过变频器外 接手操器来调整频率。另一种就是通过PLC，根据设定参数自动调节。
系列2：水力坡降线
系列1 系列2
2500
762mm管径泵站布置表
里程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
15(末站)
泵站里程 290 419 542 645 697 772 938 1023 1194 1352 1409 1596 1662 1699
1760
1960
冬季运行 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开
冬季平均地温3℃ 对应原油粘度128mPa·s 夏季平均地温22℃ 对应原油粘度22mPa·s
二.总体设计思路
• 本组总体采用冬季初算，夏季校核调整的思路。
• 选取X70钢材，根据经济流速法确定三种管径 确定方案 • 编程计算各管径水力摩阻，进而确定泵站
比选
• 根据钢管单价和泵站价格进行经济性比选，费 用最低者为最优方案
调整
• 根据比选产生的最优方案，进行夏季进出站压 力和动静水头的校核
三.前期准备
1.泵特性曲线拟合 小泵： H=147.75-0.000077Q2-m 大泵： H=325.31-0.000078Q2-m
设计输量下，分输前两台小泵并联可以提供约126m的扬程， 一台大泵可以提供约252m的扬程。分输后，两台小泵并联可以 提供约130m的扬程，一台大泵可以提供约265m的扬程。
939.36m，根据拟合出的泵特性曲线方程， 确定冬季“三大一小”的泵组合方式，即 两台小泵并联后与三台大泵串联。
六.确定水力坡降
注： 0.00505是冬季经济流速为1.5 m/s分输前水利坡降 0.00693是冬季经济流速为1.75 m/s分输前水利坡降 0.00972是冬季经济流速为2.0 m/s分输前水利坡降 0.00420是冬季济流速为1.5 m/s分输后水利坡降 0.00577是冬季经济流速为1.75 m/s分输后水利坡降 0.00809是冬季经济流速为2.0 m/s分输后水利坡降
方案编号 1 2 3
外径(mm) 813 762 711
内径(mm) 793 742 693
流速(m/s) 1.54 1.74 2.01
五.确定泵站组合方式
• （1）按照冬季地温3°计算 原油动力粘度为128mPa·s，运动粘度为
128 10 3 1.47 10 4 868 .8
• （2）选取泵组合方式 设计压力为8MPa，换算成油柱高度为
八.确定泵站数并布置泵站
• 进站压力范围为0.2MPa-0.8MPa，换算成油柱高度为 23.48-93.96m。因为冬天水力坡降线斜率较大，故以 满足冬季最低进站压力要求，进行初步布站。当某点 剩余压力进入压力范围时，则应在此设立泵站。并且 出站水头应小于939.36m。
• 以此类方法初步布站。若终站压力较大，可使用减压 阀或减压站。
冬季运行 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开
三台大泵 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开
两台大泵 减压站 全开
减压 减压400m
711mm管径泵站布置图
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0 0
500
1000
1500
2000
系列1：高程线
无 无
无
无 无
无
开泵情况 全开 全开 全开 全开
全开
全开
全开
全开
三台大泵
全开
终点（末站）
1950 1539
27.6564
922.0994
无
水头线
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0 0
813管径水力坡降线
里程线 夏季 冬季
500
1000
1500
2000
2500
里程
• 注：泵站的设立可能在所给数据两点之间。
• 初步布站结果如下页。
里程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
19 20（末站）
711mm管径泵站布置表
泵站里程 290 381 475 568 638 681 734 792 923 993 1058 1192 1314 1381 1418 1580 1657 1695 1760 1814 1950
全开
全开 三台大泵
全开 两台大泵
减压站
减压
减压100m
762管径泵站布置图
3500 3000 2500 2000 1500 1000
500 0 0
500 1000 1500 2000 2500
系列1：高程线
系列2：水力坡降线
系列1 系列2
里程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
减压站
11(末站)
500 0 0
500 1000 1500 2000 2500
系列1：高程线
系列2：水力坡降线
系列1 系列2
九.根据经济性比选最优方案
• 当三种比选方案都依次进行完上述过程后，初步计算每种方案的总成 本，最低者为最优方案，计算公式如下：
• 式中： M L m c1 N c2
•
M——每种方案总成本，单位：元；
第8组
一.问题分析
任务A：西部原油常温输送管道设计
管线长度：1950km 设计输量：2000×104 t/a（0.761m3/s）
玉门分输：200×104 t/a （0.685m3/s） 设计压力：8.0MPa 最低允许进站压力：0.2MPa，首站进站压力：0.2MPa 地温：
22.5024 42.7454
81.1884
36.4974 25.4064
555.4564
出站水头 878.2731 918.5031 880.4362 892.5193 882.8024
916.9454 937.1884
846.4974
801.8064 920.4564
375.4564
设阀情况 无 无 无 无 无
813mm管径泵站布置表
泵站里程 290 486 638 692 782 988 1189 1369 1419 1661
1786
1950
冬季运行 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开
三台大泵 三台大泵
全开
减压站
减压 减压180m
813管径水力坡降图
3500 3000 2500 2000 1500 1000
2.绘制纵断面图
管道纵断面图
高程
3000 2500 2000 1500 1000
500 0 0
里程线
500
1000
1500
2000
2500
里程
四.确定备选方案
经济流速选取范围：1.5-2.0m/s
确定管道内径 确定管道壁厚
Q v πd2 4
δ
pD
2σFET
确定三种管径备选方案
其中：选取X70型钢，许用应 力约493MPa；F为地区等级， 取0.72
泵站数
20 15 11
泵站单价
60000000 60000000 60000000
经济总成本
3110610000 3098547000 2962209000
十.翻越点的确定
3000
2500 高 程 ， 2000 水 力 1500 坡 降 （ 1000 m ）
500
0 0
813管径翻越点确定
高程 夏季水力坡降 冬季水力坡降 高程 夏季水力坡降 冬季水力坡降
1580
1680 2280 2040 1880 1539
进站水头 23.76 41.462 57.056 39.254 63.804 46.376
41.297
69.397 95.306 25.45
732 25.768
出站水头 515.65 670.132 785.726 767.924 539.584 811.685
七.确定每个泵站出站的扬程
• 由公式 H d1 H s1 H c hm
• Hd1—首站出站压头，m； • Hs1—首站进站压头，m； • Hc—泵站扬程，m； • hm—站内摩阻（30m）得泵站出站
所给出的扬程。
泵站扬程Hc-站内摩阻30m 三大一小
分输前 854.7831m
分输后 895.0505m
671.237
834.706 460.146 920.5
142 920.211
设阀情况 减压阀 减压阀
进、出站减压 阀
减压站
开泵情况 两大一小
三大 三大 三大 两大 三大
两大一小
三大 一大一小
最经济管径冬季泵站数据
地名 管道起点（）
98站 128.5zhan
尾亚 157站
198站
清水镇 二十里堡
老军寨
唐家场子 陈家河减压站
813mm管径冬季各种数据
里程 290 481 638
692 782
988
1189 1369
1419
1661 1786
高程 800 650 750 1320 1730
1550 1580
1680
2280 2040
1880
进站水头 23.49 63.72 25.6531 37.7362 28.0193
•
L——管道Βιβλιοθήκη Baidu长度，1950km；
•
m——不同规格钢材单位长度的质量，kg/m；
•
N——泵站数，个；
•
c1——X70钢材单价，取6000元/吨；
•
c2——泵站单价，取6000万元/个。
管道外 径
0.711 0.762 0.813
管重（kg/m)
163.3 187.91 196.77
管材总价格
1910610000.00 2198547000.00 2302209000.00
最经济管径夏季泵站数据
地名 管道起点（0km）
98站 128.5zhan
尾亚 157站 198站
清水镇 二十里堡 老军寨 唐家场子 陈家河减压站 终点（末站）
813mm管径夏季各种数据
里程 290 481 638 692 782 988
1189 1369 1419 1661 1786 1950
高程 800 650 750 1320 1730 1550
注： 0.00314是夏季经济流速为1.5 m/s分输前水利坡降 0.00431是夏季经济流速为1.75 m/s分输前水利坡降 0.00605是夏季经济流速为2.0 m/s分输前水利坡降 0.00261是夏季经济流速为1.5 m/s分输后水利坡降 0.00359是夏季经济流速为1.75 m/s分输后水利坡降 0.00503是夏季经济流速为2.0 m/s分输后水利坡降
500
1000
1500
2000
2500
里程（Km）
结论：分输前不存在翻越点，分输后存在翻越点，为（1704,2700）
十一.校核、调整
• 原因：夏季原油粘度减小，水力摩阻随之大幅减小，如果夏季再按冬季的方 式输油，进出站压力将会超压。
• 解决方法 • ①改变泵的组合方式（首选）
本设计冬季采用“三大一小”的泵组合方式，使得夏季可以适当关停部分泵 减小扬程，以保证进出站不超压。 • ②变换站址 当改变泵的组合方式无法满足要求时，可以利用线性插值的方法适当变换站 址以满足压力要求，变换之后还要再计算冬季的情况，只有冬、夏季都满足 时方案才可行。 • ③设阀调节 即节流调节。在一些站内设置进口调节阀和出口调节阀，这些阀在并非全年 都开着，只在夏季等容易超压的一两个月内保持开启状态即可。此种调节方 式不经济。 • ④变频调节 变频调节的原理是改变频率使得泵转速得到调节，进而调节泵的特性。根据 所查资料，目前变频调节有两种方法：一种是手动调整，就是通过变频器外 接手操器来调整频率。另一种就是通过PLC，根据设定参数自动调节。
系列2：水力坡降线
系列1 系列2
2500
762mm管径泵站布置表
里程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
15(末站)
泵站里程 290 419 542 645 697 772 938 1023 1194 1352 1409 1596 1662 1699
1760
1960
冬季运行 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开
冬季平均地温3℃ 对应原油粘度128mPa·s 夏季平均地温22℃ 对应原油粘度22mPa·s
二.总体设计思路
• 本组总体采用冬季初算，夏季校核调整的思路。
• 选取X70钢材，根据经济流速法确定三种管径 确定方案 • 编程计算各管径水力摩阻，进而确定泵站
比选
• 根据钢管单价和泵站价格进行经济性比选，费 用最低者为最优方案
调整
• 根据比选产生的最优方案，进行夏季进出站压 力和动静水头的校核
三.前期准备
1.泵特性曲线拟合 小泵： H=147.75-0.000077Q2-m 大泵： H=325.31-0.000078Q2-m
设计输量下，分输前两台小泵并联可以提供约126m的扬程， 一台大泵可以提供约252m的扬程。分输后，两台小泵并联可以 提供约130m的扬程，一台大泵可以提供约265m的扬程。
939.36m，根据拟合出的泵特性曲线方程， 确定冬季“三大一小”的泵组合方式，即 两台小泵并联后与三台大泵串联。
六.确定水力坡降
注： 0.00505是冬季经济流速为1.5 m/s分输前水利坡降 0.00693是冬季经济流速为1.75 m/s分输前水利坡降 0.00972是冬季经济流速为2.0 m/s分输前水利坡降 0.00420是冬季济流速为1.5 m/s分输后水利坡降 0.00577是冬季经济流速为1.75 m/s分输后水利坡降 0.00809是冬季经济流速为2.0 m/s分输后水利坡降
方案编号 1 2 3
外径(mm) 813 762 711
内径(mm) 793 742 693
流速(m/s) 1.54 1.74 2.01
五.确定泵站组合方式
• （1）按照冬季地温3°计算 原油动力粘度为128mPa·s，运动粘度为
128 10 3 1.47 10 4 868 .8
• （2）选取泵组合方式 设计压力为8MPa，换算成油柱高度为
八.确定泵站数并布置泵站
• 进站压力范围为0.2MPa-0.8MPa，换算成油柱高度为 23.48-93.96m。因为冬天水力坡降线斜率较大，故以 满足冬季最低进站压力要求，进行初步布站。当某点 剩余压力进入压力范围时，则应在此设立泵站。并且 出站水头应小于939.36m。
• 以此类方法初步布站。若终站压力较大，可使用减压 阀或减压站。
冬季运行 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开
三台大泵 全开 全开 全开 全开 全开 全开 全开
两台大泵 减压站 全开
减压 减压400m
711mm管径泵站布置图
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0 0
500
1000
1500
2000
系列1：高程线
无 无
无
无 无
无
开泵情况 全开 全开 全开 全开
全开
全开
全开
全开
三台大泵
全开
终点（末站）
1950 1539
27.6564
922.0994
无
水头线
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
0 0
813管径水力坡降线
里程线 夏季 冬季
500
1000
1500
2000
2500
里程
• 注：泵站的设立可能在所给数据两点之间。
• 初步布站结果如下页。
里程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
19 20（末站）
711mm管径泵站布置表
泵站里程 290 381 475 568 638 681 734 792 923 993 1058 1192 1314 1381 1418 1580 1657 1695 1760 1814 1950
全开
全开 三台大泵
全开 两台大泵
减压站
减压
减压100m
762管径泵站布置图
3500 3000 2500 2000 1500 1000
500 0 0
500 1000 1500 2000 2500
系列1：高程线
系列2：水力坡降线
系列1 系列2
里程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
减压站
11(末站)
500 0 0
500 1000 1500 2000 2500
系列1：高程线
系列2：水力坡降线
系列1 系列2
九.根据经济性比选最优方案
• 当三种比选方案都依次进行完上述过程后，初步计算每种方案的总成 本，最低者为最优方案，计算公式如下：
• 式中： M L m c1 N c2
•
M——每种方案总成本，单位：元；