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43
14
昆东
92
长坡
49+组号*30
20+组号*10
12+组号*10
17+组号*10
1.3沿线地形
序
号
站场
里程
(km)
高程
(m)
0。
00
18.75
161.09
71.51
246.33
47。
94
310.77
105.00
457.66
105。
617.09
209.50
陆桥
687.79
481。
73
下司
767。
77
925。
88
876.67
803.53
976。
06
1120.60
1070。
87
1349。
61
1183.37
1401.2
1261。
52
2017.22
1348.84
1958.78
秧田冲
1492。
62
2044。
50
16
1555.86
1906.04
2、油品物性
3、
品种
密度(t/m3)
粘度(mm2/s)
15.6℃
37。
8℃
15。
6℃
37.8℃
汽油
90#
0.7339
0.7139
0.5941
4890
95#
7544
0.7135
0.5932
4884
柴油
0#
0.8421
0.8267
6。
080
3.452
3、经济评价参数
电力价格:
55元/度,燃料油价格:
4500元/吨.
管道建设期为1年,运行期为20年.管道建设单位长度总投资如下表,其中40%为自有资金,其余为建设银行贷款,利率按当前利率建设银行利率计算,流动资金按管内存油价值计算。
经营成本按能源消耗(电力及燃料)的2.5倍计算。
单位长度总投资表:
管径(mm)
单位长度总投资(元/公里)
168
569685。
219
788937。
273
1048264
323
1250478
355
1381952
406
1682296
457
1887041
508
2126729
559
2324545
610
2666440
660
2859853
711
3387005
813
4050866
914
5453485
1016
7531240
1210
10120136
第二章计算说明书
一、设计思路
首先根据经济流速或经济输量的范围,初步选定管径和壁厚,确定管材;
计算任务输量下的水力坡降,判断翻越点,确定管道计算长度;
计算全线所需压头,确定泵站数,布置泵站;
计算混油长度;
根据技术经济指标计算基建投资及输油成本等费用;
综合比较差额净现值和差额内部收益率等指标,并考虑管道的可能发展情况,选出最佳方案.
二、设计内容
1.确定管径、壁厚、管材
1.1计算温度
取管道埋深处全年平均低温作为计算温度,地温为17℃,计算温度取17℃.按此温度计算油品的粘度和密度.
1.2油品密度
已知20℃时油品的密度,按下式转换成计算温度17℃时的密度。
·
·
(1)
式中ρt、ρ20—-温度为t℃及20℃时的油品密度,kg/m³
(2)
根据15.6℃和37.8℃时各油品的密度计算20℃时各油品的密度(以90#汽油为例):
将15.6℃和37.8℃时90#汽油的密度分别带入公式
(1)并算出相应的ρ20,对算得的两个ρ20取平均值。
计算结果如下:
品种
ρt(kg/m3)
t-20(℃)
ρ20(kg/m3)
ρ20平均值(kg/m3)
90#(15.6℃)
733。
—4。
730。
0943
729。
90#(37.8℃)
713。
17。
3139
95#(15。
6℃)
754。
-4.4
750.7136
739。
95#(37。
8℃)
713.5
17.8
728。
9231
0#(15.6℃)
842。
—4.4
838。
924
839。
0#(37。
826。
839.534
根据各油品20℃时的密度计算17℃时的油品密度(以90#汽油为例):
将15。
6℃(或37。
8℃)时90#汽油的密度带入公式
(2)可算出相应的ρ17,即计算温度下的油品密度。
ρ17(kg/m3)
90#
729.7
-3
732.3
95#
—3
742。
841。
1.3油品粘度
油品运动粘度的计算方法:
(3)
式中υt、υ0——温度为t、t0时油品的运动粘度,㎡/s
u——粘温指数,1/℃
根据及15.6℃和37.8℃时各油品的粘度计算粘温指数u。
将计算出的粘温指数带入公式(3)计算17℃时各油品运动粘度。
油品
υ37.8(mm2/s)
υ15.6(mm2/s)
u(1/℃)
υ17(mm2/s)
90#汽油
0.4890
00877
0.5868
95#汽油
0.00876
5859
0#柴油
3。
452
0.02550
5。
8667
1。
4体积流量
已知各油品的质量流量和密度,计算油品在设计温度下的体积流量,输送天数按350天计算。
以茂名站90#汽油为例,0。
07496
质量流量
质量流量(kg/s)
体积流量(m3/s)
(×
104t/a)
汽油90#
柴油0#
汽油95#
166
112
402
54。
89
04
132.94
0.04989
15799
0.28284
2。
31
9。
0.00316
0.00178
01179
01673
2.65
11.57
0.00361
01376
0.01915
1.32
66
4.96
0.00181
0.00089
0059
00860
4。
96
1.98
19。
84
00677
0.00267
02358
03302
0.66
7。
00181
0.00904
01174
2.31
99
6.61
0.00134
0.00786
01236
13。
00903
0.00668
0.01572
03143
65
00361
00178
00786
01325
33
0.00045
0.00039
00129
3.64
0.00432
0.00702
00223
01763
3.97
0.00903
0.00535
0.02358
03796
57
17.20
18。
85
0.02709
02316
02240
07266
各段管道的体积流量如下:
如玉林-贵港管道的体积流量,则为茂名的体积流量减去玉林分输的体积流量。
管段
管段流量(m3/s)
茂名—玉林
04989
玉林—贵港
07180
04811
14620
0.26611
贵港-黎塘
0.06819
0.04633
13244
0.24696
黎塘-柳州
0.06638
04544
0.12654
23836
柳州—河池
0.05961
04277
10296
0.20534
河池—都匀
0.05780
0.04188
0.09392
0.19360
都匀—贵阳
0.05464
04054
08606
18124
贵阳—安顺
04561
0.03386
07034
14981
安顺—晴隆
0.04200
03208
0.06248
13656
晴隆-盘县
04155
0.03163
06209
13527
盘县—曲靖
03974
0.03074
0.05777
12825
曲靖-昆东
03613
02851
0.04598
0.11062
昆东—长坡
02710
02316
02240
07266
5确定管径、壁厚
设初始经济流速为2。
0m/s,根据选取管径,根据经济流速范围1。
5~3。
2m/s进行变管径设计。
以方案一为例,对于茂名-玉林管段,,查《API标准钢管规格》选取管内径为425。
2mm,以这一管内径计算下游各管段内油品流速,发现在河池—都匀段管道流速降为1.36344m/s,明显小于1。
5m/s,故在此管段进行变径。
变径后继续利用经济流速2。
0m/s计算管段内油品的流速,重复上述计算,最终算得该管线需在河池、盘县处进行变径处理。
内径(mm)
计算流速(m/s)
425.20000
991913977
874086697
贵港—黎塘
1.739223831
1.678658784
446117174
341.40000
2.114925825
都匀-贵阳
1.979904752
1.63656233
341。
40000
1.491818865
晴隆—盘县
47772686
285.70000
2.000585556
285。
70000
725579695
133451363
1.6确定管材
已知设计压力为10MPa,根据公式:
(5),
其中,F取0。
72,E取1,T取1。
屈服应力的计算(以方案一茂名-玉林段为例):
计算结果如下:
外径(mm)
屈服应力(MPa)
425。
199。
黎塘—柳州
355。
347。
323.9
117.76
曲靖—昆东
根据输油管道设计规范GB—50253-2003,取L360(X52)管材。
2、水力计算及布站
2.1计算水力坡降
(7)
90#汽油和95#汽油粘度差别不大,所以可以用90号汽油代替95号汽油校核,以管道内输送0#柴油和输送90#汽油分别计算水力坡降,假设输送的都是柴油进行设计、假设输送的都输90#汽油进行校核,保证泵站运行中既不超压也不欠压。
输送柴油和90#汽油的输量如下表所示:
以0#柴油为例,其处于水力光滑区,m=0。
25,𝜷
=0。
0246,
管内径(mm)
柴油流量m/s
汽油流量m/s
水力坡降i
90#汽油
0#柴油
267254249
0.307070497
005010791
0.006987691
20000
25114039
0.288555952
0.004494095
0.006267143
232668405
0.267331962
0.003931685
0.005482846
0.224414965
0.257848903
0.003690871
005147025
柳州-河池
0.192580267
0.221271387
002823962
003938095
河池-都匀
0.18118266
208175734
0.007199604
0.010040052
0.169392031
194628506
006399812
0.00892472
贵阳-安顺
13991546
0.160760437
004580042
006386999
127338789
14631006
003884058
0.00541643
126159726
144955337
0.003821341
005328969
11947837
137278575
0.008096342
011290578
102578469
117860882
0.006199847
008645862
昆东-长坡
066420541
07631605
002897756
0.004041003
2.2布站
沿线压头总损失为,按上式计算沿线压头损失,并标记出有可能出现翻越点的位置。
由表知,有四处管段压能损失较大,可能会出现翻越点。
i(90#汽油)
i(0#柴油)
△L/km
△Z/m
柴油压能损失H/m
汽油压能损失
006987691
161。
09
52。
76
1178.407148
859.9483964
006267143
85。
24
—23.57
510.641262
359。
5066441
003931685
005482846
64.44
57.06
410。
3746252
310.4177829
003690871
146。
756。
2765167
542.3821092
0.002823962
159。
104。
27
732。
1205553
554。
4942855
河池—陆桥
70。
272.23
982.0617001
781.242005
陆桥-下司
007199604
010040052
79.98
444。
1247。
153386
1019.97433
下司—都匀
108.9
—122。
971.0116992
661。
686879
00892472
99.39
317.07
1204。
097881
953。
1473123
0.006386999
94。
229。
01
834.5613828
663。
2438099
0.003884058
112。
51.59
660.9383612
488.5465787
0.005328969
78.15
616.02
1032.478899
914.6578024
盘县-曲靖
008096342
0.011290578
87.32
—58.44
927.4533073
648。
5325528
006199847
0.008645862
143。
78
72
1328.822063
977.1339414
0.002897756
63.24
-138.46
117.0930181
44.79407856
根据上表中的柴油压能损失来设置泵站。
根据题目中给出的已知条件,设计压力是10MPa,故出站压力不可以超过10MPa;
另外,进站压力不低于0。
3MPa,不高于4MPa。
根据公式
可以换算出此压力下对应的水头(m),如下表所示:
压力限制(MPa)对应油柱高度(m)
0.3
732638739
557。
113955
41.78354662
1392.784887
0.751820721
542.8997287
40。
71747965
1357.249322
0.841128829
485.2565402
36.39424051
1213。
14135
以茂名—玉林段为例:
根据判断翻越点,对每段进行泵站布置。
因为设计压力是10MPa,茂名首站出站压力最高是10MPa,即1392m(汽油)或1213m(柴油)的水头。
使用MATLAB编程:
茂名—玉林的里程—高程曲线函数:
y1=0。
32752x+18.75(0〈x〈161.09)
(1)
茂名-玉林的水力坡降线函数:
y2q=1392—5。
01x(0〈x〈161。
09)
(2)
y2c=1213-6。
99x(0<
x<
161.09)(3)
函数
(1)与函数
(2)(3)的交点分别是:
(149.24km,69.63m)(139。
28km,64。
36m)
所以在茂名站的出站压力不足以提供足够的能头,茂名-玉林站之间必须布置一个泵站,将该泵站设于茂名-玉林段中点处,命名为1号站。
根据水力坡降函数及纵断面线,可在茂名站设置四台泵(三用一备)。
同理可得各泵站的布置如下表:
里程(km)
高程(m)
选泵情况
单泵扬程(m)
所用泵台数
3用1备
250
80.5
45。
2用1备
300
71。
51
200
310。
457。
105.23
209。
687。
79
727。
703。
803。
53
926.37
962.07
1070.87
1401。
2017。
22
1420.73
2001.64
秧田冲/昆东
1492.62
2044.50
—
-
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