长输管道设计.docx
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长输管道设计
长输管道工艺课程设计报告
题目
长距离成品油管道工艺方案设计计算
第一章任务书
一、题目
长距离成品油管道工艺方案设计计算
五、基础数据
1、管道基础数据
1.1设计输量
XX成品油管道是一条连续顺序输送多种成品油的管道,设计输送能力(560+组号*30)×104t/a,输送介质包括0#柴油、90#汽油、95#汽油三种油品,均按照每年25批次输送。
设计年输送天数350天,采取起点连续进油,各分输点均匀连续分输下载的方式,设计压力10MPa。
各站场进站最低压力0。
3MPa,最高压力4MPa。
地温取17摄氏度。
站场进、出站压力通过节流阀控制。
1.2输送下载量
省份
序号
名称
进出油品量×104t/a
备注
Σ
汽油90#
汽油95#
柴油0#
广东
1
茂名
560+组号*30
126+组号*10
72+组号*10
362+组号*10
进油
广西
2
玉林
41
7
4
30
下载分输
3
贵港
47
8
4
35
下载分输
4
黎塘
21
4
2
15
下载分输
5
柳州
81
15
6
60
下载分输
6
河池
29
4
2
23
下载分输
贵州
8
都匀
30
7
3
20
下载分输
9
贵阳
75
20
15
40
下载分输
10
安顺
32
8
4
20
下载分输
11
晴隆
3
1
1
1
下载分输
12
盘县
17
4
2
11
下载分输
云南
13
曲靖
43
8
5
30
下载分输
14
昆东
92
20
12
60
下载分输
15
长坡
49+组号*30
20+组号*10
12+组号*10
17+组号*10
下载分输
1.3沿线地形
序
号
站场
名称
里程
(km)
高程
(m)
1
茂名
0。
00
18.75
2
玉林
161.09
71.51
3
贵港
246.33
47。
94
4
黎塘
310.77
105.00
5
柳州
457.66
105。
23
6
河池
617.09
209.50
7
陆桥
687.79
481。
73
8
下司
767。
77
925。
88
9
都匀
876.67
803.53
10
贵阳
976。
06
1120.60
11
安顺
1070。
87
1349。
61
12
晴隆
1183.37
1401.2
13
盘县
1261。
52
2017.22
14
曲靖
1348.84
1958.78
15
秧田冲
1492。
62
2044。
50
16
长坡
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
0。
4890
95#
0。
7544
0.7135
0.5932
0。
4884
柴油
0#
0.8421
0.8267
6。
080
3.452
3、经济评价参数
电力价格:
0。
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。
6
219
788937。
6
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)
汽油
90#(15.6℃)
733。
9
—4。
4
730。
0943
729。
7
90#(37.8℃)
713。
9
17。
8
729。
3139
95#(15。
6℃)
754。
4
-4.4
750.7136
739。
8
95#(37。
8℃)
713.5
17.8
728。
9231
柴油
0#(15.6℃)
842。
1
—4.4
838。
924
839。
2
0#(37。
8℃)
826。
7
17。
8
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。
计算结果如下:
品种
ρ20(kg/m3)
t-20(℃)
ρ17(kg/m3)
汽油
90#
729.7
-3
732.3
95#
739。
8
—3
742。
4
柴油
0#
839。
2
—3
841。
4
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。
计算结果如下:
油品
υ37.8(mm2/s)
υ15.6(mm2/s)
u(1/℃)
υ17(mm2/s)
90#汽油
0.4890
0.5941
0。
00877
0.5868
95#汽油
0。
4884
0.5932
0.00876
0。
5859
0#柴油
3。
452
6。
080
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
计算结果如下:
名称
质量流量
质量流量(kg/s)
体积流量(m3/s)
(×104t/a)
汽油90#
汽油95#
柴油0#
汽油90#
汽油95#
柴油0#
汽油90#
汽油95#
柴油0#
Σ
茂名
166
112
402
54。
89
37。
04
132.94
0。
07496
0.04989
0。
15799
0.28284
玉林
7
4
30
2。
31
1。
32
9。
92
0.00316
0.00178
0。
01179
0。
01673
贵港
8
4
35
2.65
1。
32
11.57
0.00361
0.00178
0。
01376
0.01915
黎塘
4
2
15
1.32
0。
66
4.96
0.00181
0.00089
0。
0059
0。
00860
柳州
15
6
60
4。
96
1.98
19。
84
0。
00677
0.00267
0。
02358
0。
03302
河池
4
2
23
1.32
0.66
7。
61
0。
00181
0.00089
0.00904
0。
01174
都匀
7
3
20
2.31
0。
99
6.61
0.00316
0.00134
0.00786
0。
01236
贵阳
20
15
40
6。
61
4.96
13。
23
0。
00903
0.00668
0.01572
0。
03143
安顺
8
4
20
2。
65
1.32
6.61
0。
00361
0。
00178
0。
00786
0。
01325
晴隆
1
1
1
0。
33
0。
33
0。
33
0.00045
0.00045
0.00039
0。
00129
盘县
4
2
11
1.32
0.66
3.64
0。
00181
0.00089
0.00432
0.00702
曲靖
8
5
30
2.65
1。
65
9。
92
0.00361
0。
00223
0。
01179
0。
01763
昆东
20
12
60
6。
61
3.97
19。
84
0.00903
0.00535
0.02358
0。
03796
长坡
60
52
57
19。
84
17.20
18。
85
0.02709
0。
02316
0。
02240
0。
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)
油品
汽油90#
汽油95#
柴油0#
Σ
茂名—玉林
0。
07496
0。
04989
0。
15799
0.28284
玉林—贵港
0。
07180
0。
04811
0。
14620
0.26611
贵港-黎塘
0.06819
0.04633
0。
13244
0.24696
黎塘-柳州
0.06638
0。
04544
0.12654
0。
23836
柳州—河池
0.05961
0。
04277
0。
10296
0.20534
河池—都匀
0.05780
0.04188
0.09392
0.19360
都匀—贵阳
0.05464
0。
04054
0。
08606
0。
18124
贵阳—安顺
0。
04561
0.03386
0。
07034
0。
14981
安顺—晴隆
0.04200
0。
03208
0.06248
0。
13656
晴隆-盘县
0。
04155
0.03163
0。
06209
0。
13527
盘县—曲靖
0。
03974
0.03074
0.05777
0。
12825
曲靖-昆东
0。
03613
0。
02851
0.04598
0.11062
昆东—长坡
0。
02710
0。
02316
0。
02240
0。
07266
1。
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。
计算结果如下:
管段
内径(mm)
计算流速(m/s)
茂名—玉林
425.20000
1。
991913977
玉林—贵港
425.20000
1。
874086697
贵港—黎塘
425.20000
1.739223831
黎塘-柳州
425.20000
1.678658784
柳州—河池
425.20000
1。
446117174
河池—都匀
341.40000
2.114925825
都匀-贵阳
341.40000
1.979904752
贵阳—安顺
341.40000
1.63656233
安顺—晴隆
341。
40000
1.491818865
晴隆—盘县
341.40000
1。
47772686
盘县—曲靖
285.70000
2.000585556
曲靖-昆东
285。
70000
1。
725579695
昆东—长坡
285。
70000
1。
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:
管段
内径(mm)
外径(mm)
屈服应力(MPa)
茂名—玉林
425。
2
457
199。
6
玉林—贵港
贵港—黎塘
黎塘—柳州
柳州—河池
河池—都匀
341。
4
355。
6
347。
81
都匀—贵阳
贵阳—安顺
安顺—晴隆
晴隆—盘县
盘县—曲靖
285。
7
323.9
117.76
曲靖—昆东
昆东—长坡
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,
管段
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
茂名—玉林
425.20000
0。
267254249
0.307070497
0。
005010791
0.006987691
玉林—贵港
425。
20000
0。
25114039
0.288555952
0.004494095
0.006267143
贵港—黎塘
425。
20000
0。
232668405
0.267331962
0.003931685
0.005482846
黎塘-柳州
425.20000
0.224414965
0.257848903
0.003690871
0。
005147025
柳州-河池
425.20000
0.192580267
0.221271387
0。
002823962
0。
003938095
河池-都匀
341.40000
0.18118266
0。
208175734
0.007199604
0.010040052
都匀—贵阳
341.40000
0.169392031
0。
194628506
0。
006399812
0.00892472
贵阳-安顺
341。
40000
0。
13991546
0.160760437
0。
004580042
0。
006386999
安顺—晴隆
341.40000
0。
127338789
0。
14631006
0。
003884058
0.00541643
晴隆—盘县
341。
40000
0。
126159726
0。
144955337
0.003821341
0。
005328969
盘县—曲靖
285.70000
0。
11947837
0。
137278575
0.008096342
0。
011290578
曲靖—昆东
285。
70000
0。
102578469
0。
117860882
0.006199847
0。
008645862
昆东-长坡
285。
70000
0。
066420541
0。
07631605
0。
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。
管段
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
茂名—玉林
0。
005010791
0。
006987691
161。
09
52。
76
1178.407148
859.9483964
玉林—贵港
0.004494095
0。
006267143
85。
24
—23.57
510.641262
359。
5066441
贵港-黎塘
0。
003931685
0。
005482846
64.44
57.06
410。
3746252
310.4177829
黎塘—柳州
0。
003690871
0。
005147025
146。
89
0。
23
756。
2765167
542.3821092
柳州—河池
0.002823962
0。
003938095
159。
43
104。
27
732。
1205553
554。
4942855
河池—陆桥
0.007199604
0.010040052
70。
7
272.23
982.0617001
781.242005
陆桥-下司
0。
007199604
0。
010040052
79.98
444。
15
1247。
153386
1019.97433
下司—都匀
0.007199604
0。
010040052
108.9
—122。
35
971.0116992
661。
686879
都匀-贵阳
0。
006399812
0。
00892472
99.39
317.07
1204。
097881
953。
1473123
贵阳—安顺
0。
004580042
0.006386999
94。
81
229。
01
834.5613828
663。
2438099
安顺—晴隆
0.003884058
0.00541643
112。
5
51.59
660.9383612
488.5465787
晴隆—盘县
0.003821341
0.005328969
78.15
616.02
1032.478899
914.6578024
盘县-曲靖
0。
008096342
0.011290578
87.32
—58.44
927.4533073
648。
5325528
曲靖—昆东
0。
006199847
0.008645862
143。
78
85。
72
1328.822063
977.1339414
昆东—长坡
0.002897756
0.004041003
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:
品种
密度(t/m3)
压力限制(MPa)对应油柱高度(m)
4
0.3
10
汽油
90#
0。
732638739
557。
113955
41.78354662
1392.784887
95#
0.751820721
542.8997287
40。
71747965
1357.249322
柴油
0#
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 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: 名称 里程(km) 高程(m) 选泵情况 单泵扬程(m) 所用泵台数 茂名 0 18.75 3用1备 250 3 1 80.5 45。 11 2用1备 300 2 玉林 161。 09 71。 51 2用1备 250 2 贵港 246.33 47。 94 2用1备 200 2 黎塘 310。 77 105.00 3用1备 250 3 柳州 457。 66 105.23 3用1备 300 3 河池 617.09 209。 50 3用1备 300 3 陆桥 687。 79 481。 73 2用1备 250 2 2 727。 78 703。 81 3用1备 250 3 下司 767。 77 925。 88 3用1备 300 3 都匀 876.67 803。 53 2用1备 300 2 3 926.37 962.07 2用1备 300 2 贵阳 976。 06 1120.60 3用1备 300 3 安顺 1070.87 1349。 61 3用1备 250 3 晴隆 1183.37 1401。 20 3用1备 300 3 盘县 1261。 52 2017。 22 3用1备 300 3 曲靖 1348.84 1958.78 2用1备 300 2 4 1420.73 2001.64 3用1备 250 3 秧田冲/昆东 1492.62 2044.50 — 0 0 长坡 1555.86 1906.04 — -
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