管道输送工艺课程设计

重庆科技学院《管道输送工艺》课程设计报告学院:石油与天然气工程学院专业班级:储运2009级2班学生姓名:学号:设计地点（单位）__________设计题目:某热油管道工艺设计完成日期： 2012 年 12 月 30 日指导教师评语：成绩（五级记分制）:______ _________指导教师（签字）:________ ________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 概况 (2)2.1 管道设计参数 (2)2.2 原油物性 (2)2.3 其它参数 (2)2.4工程概况 (2)3工艺计算 (3)3.1 采用的输送方式 (3)3.2管道规格 (3)3.3加热炉的类型及功率 (3)3.4 泵组及原动机选型 (3)3.4.1 确定泵的型号 (3)3.4.2 原动机的选型 (4)3.5站场布置 (5)3.5.1热站位置 (5)3.5.2泵站位置 (8)3.6校核动静压力 (10)3.7 最小输量 (10)4 设计结果 (11)参考文献 (12)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、规范；（2）相似管道的设计经验；（3）设计任务书。

1.1.2 设计原则（1）严格执行现行国家、行业的有关标准、规范。

（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 总体技术水平采用高压长距离全密闭输送工艺，整体工艺达到国内较为先进的工艺设计水平。

2 概况2.1 管道设计参数最大运行压力8.0MPa，末站剩余压头80m，局部摩阻为沿程摩阻的1.1%，进站温度控制在38℃，最高输送温度67℃，最低输送温度35℃。

埋地深度1.8m。

2.2 原油物性20℃相对密度0.868，50℃粘度8.9mPa s ，粘温指数为0.038。

2.3 其它参数管道埋深处年平均地温：表2-1 管道经过区域低温2.4工程概况某油田计划铺设一条150公里、年输量为180万吨的热油管道，管线经过区域地势起伏较大（里程和高程见表）。

年输送天数：350天表2-2 高程数据3工艺计算3.1 采用的输送方式原油管道输送根据管道与泵的连接方式可分为开式输送和密闭输送。

由于现代的管线均为密闭输送方式，故本设计也使用密闭输送。

密闭输送也叫“从泵到泵”输送，这种输油工艺中，中间输油站不设供暖冲用的旁接油罐，上站来油全部直接进泵。

其特点是：整条管道构成一个统一的密闭的水力系统，可充分利用上站余压，节省能量，还可以基本中间站的轻质油蒸发损耗；但对自动化程度和全线集中监控要求较高；存在水击问题，需要全线的水击监测与保护。

3.2管道规格根据一期工程所算的结果,可知管道材料为X70,工程直径为DN505,内径d=465mm,壁厚为6.5mm。

3.3加热炉的类型及功率首站选用加热炉，其他加热站选用换热器，其热负荷为1095.6kJ/s，效率为80%。

3.4 泵组及原动机选型输油泵和原动机是泵站的核心设备，直接影响到管道的安全、经济运行，必须做好选型、安装和运行维护工作。

3.4.1 确定泵的型号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：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：7cp 1084003600G Q ρ⨯=⨯⨯ （3.1）cp 200=--20ρρξ（T ） （3.2） 20=1.825-0.001315ξρ（3.3） 由相关数据可得出：3=1.825-0.0013158580.697kg/(m )ξ⨯≈ ℃3cp =858-0.697.-20867.3kg/m ρ⨯≈（667）733180100.687m /2473.2m /h 86784003600Q s ⨯=≈=⨯⨯假设31.1 1.12473.22720.5m /Q Q h =⨯=⨯=设，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DSK450-550型输油泵，该泵吸入口径为240mm ，输送常温水时的性能为额定扬程550m 液柱，额定流量4503/m h ，吸程3.5m ，转速为2980r/min 。

电动机功率为1000千瓦，效率为73%。

每个泵站选用7台，其中一台为备用，进行并联连接。

3.4.2 原动机的选型输油泵的原动机应根据泵的性能参数、原动机的特点、能源供应情况、管道自控及调节方式等因素决定。

由相关资料可知，电动机在输油管道上应用最多。

它比柴油机廉价、轻便、体积小，维护管理方便，工作平稳，便于自动控制，防爆安全性能好。

泵站使用电动机需要相应的供配电系统支持。

电源较远或电力供应不足，要新建电厂来供电时，原动机的选用需进行经济比较。

综合以上因素，选择防爆型电动机作为该设计中使用的原动机。

其转速为2980r/min ，电动机功率为1000千瓦，效率为73%。

3.5站场布置3.5.1热站位置由于该设计中热油管道的年输量为180万吨，所以：4180(10/a)G =原油和石油产品的比热容通常在1.6~2.5/()kJ kg C ⋅︒之间，近似计算时可取2.1/()kJ kg C ⋅︒。

即c=2.1/()kJ kg C ⋅︒管道采取保温措施，保温层选取用黄夹克，第一层低合金钢管，在新国标GB/T 1591-1994中，16Mn 对应的是Q345，热导系数为)/(56C m W ⋅。

第二层聚氨酯硬质保温层的热导系数可取0.04/()W m C ⋅︒。

保温材料厚度为35mm 。

首先确定传热系数： w i i i L D d D d K παπλπα211ln 2111+∑+=（3.4）总传热系数：LK K Dπ= （3.5） 其中 d ——管内径，m ； i D ——第i 层的外径，m ； i d ——第i 层的内径，m ； w D ——最外层的管外径，m ； D ——管径，m 。

最外层管径d+d +d 2=465 6.5352541.5w D mm =⨯++⨯=厚保温，即542w D mm ≈原油在管路中的流态按照雷诺数来划分，进而判断该设计中热油管道里的流动状态：e 4R d Qυ=π （3.6） pj u(50T )50 eυυ--= （3.7）如果在加热站间起终点温度下的油流黏度相差不超过一倍，且管路流态是在紊流光滑区，则可按起终点平均温度下的油流黏度来计算一个加热站间摩阻。

先确定加热间油流的平均温度pj T ，用加权平均法：1233pj R Z T T T =+ (3.8)式中 ,R Z T T ——加热站间的起点、终点温度，C ︒。

由相关数据可得：12693546.333pj T C =⨯+⨯=︒3508580.697(5020)837.1/kg m ρ=-⨯-≈则该平均温度下的运动粘度：30.034(46.350)528.910 1.2110(/)837.1e m s υ----⨯=≈⨯故有：e 540.687R 1555423.140.465 1.2110-⨯=≈⨯⨯⨯因为：1555423000>，所以为紊流状态。

在紊流状态下，1α对总传热系数的影响很小，可以忽略。

管最外层至周围介质的放热系数2α，可以近似由下式计算：]1)2(2ln[222-+=wt w t w tD hD h D λα (3.9)式中t λ——土壤导热系数，)/(C m W ⋅；t h ——管中心埋深，m ；w D ——最外层的管外径，m 。

故2 2.61/()W m C α===⋅︒ 根据以上数据，得出：110.50710.5421ln ln 2 3.14560.4722 3.140.040.507 2.61 3.140.542L K =++⨯⨯⨯⨯⨯⨯2.034/()W m C =⋅︒从而：22.0341.37/()3.140.472K W m C ==⋅︒⨯在长距离的输油管道中，所输油品的温度一般接近于埋深处的土壤温度。

确定设计条件下的年平均温度。

从地温资料可知：0(3456789119864)80T 6.671212+++++++++++==≈℃由苏霍夫公式可知：R m K DL /G c 00T T (T T )e R Z =+-（π）（3.10）进站温度控制在39℃，即z T 39=℃ 此时的质量流量为：7m 18010G =59.5kg /s 360035024⨯=⨯⨯根据1lnT T T T DK C G L z R R --=π （3.11） 假设出站温度为70℃，则有59.5210070 6.67ln =41375m 3.140.472 1.3739 6.67R L ⨯-=⨯⨯-相关数据代入公式（3-10），算出此状态下：..0.47241375/59.52100T 6.67(39 6.67)e 70R ⨯⨯⨯⨯=+-≈（137314）℃设热油管全长为L ，则加热站数n ，则：/R n L L =150******** 3.6n =÷≈取近似值4n ≈，即化为较大整数，则系统的输量将大于任务输量将大于任务输量Q 。

可采取措施以减少泵站提供的压力能或增加管路的摩阻损失。

在以上基础上可求出每个加热站的热负荷：m G c T Q η∆= （3.12）式中T ∆——加热站进出站原油温度之 η——加热炉的效率，%； c ——原油的比热容，J/(kg.℃)； m G ——原油质量流量，kg/s ；Q ——加热站的热负荷，J/s 。

故加热站的热负荷为：6m ()59.52100(7039)4.8410/0.8R Z G c T T Q J s η-⨯⨯-==≈⨯3.5.2泵站位置泵站数为：cH Hn = （3.13） 管道所需总压头为：m H 1.01Z R R h h h =+++∆ （3.14）R mmpjm R L d Q h --=521υβ（3.15）1R R nh h =（3.16） 式中 n ——泵站数，个；H ——全线所需的总压头，m ；c H ——泵所提供的扬程，m 。