长输管道课程设计计算书
长距离输送管道工程知识讲解及计算实例
长距离输送管道第一节长距离输送管道的界定及施工程序一、长距离油气输送管道的界定：1、长距离输油管道：将原油从油田区域内输送到油田区域外，中间需经过加热、加压才能完成原油输送的管线。
2、长距离输气管道：将天然气从管线首站输送到城市或工矿企业一级调压计量站的管线。
该类管道长度均超过25km。
由于距离长、管径大，无论是在平原、丘陵或山区敷设，有时还要穿跨越河流、山谷，穿越公路和铁路，因而施工比较复杂。
3、《长距离输送管道工程》定额的适用范围：(1)位于厂矿、油田(区域边界线以外)、气田(天然气处理厂、输气首站以外)、油库所属区域以外，且距离在25km以上的输油、输气管道。
(2)自水源地至厂矿(城市)第一个储水池之间10km以上钢质输水管道，自煤气制气厂至城市第一个配气站10km以上的煤气输送管道。
(3)河流、公路、铁路、光缆、电缆和其他障碍物的穿跨越工程。
(4)位于油气田区域内，管径>529mm的油、气、水输送管道。
中石油管道局是国家计委规定的，进行长距离输送管道工程施工的专业化队伍。
目前，各油田的建设队伍也在投标，相继加入到长输管道的施工中，比如：西气东输工程等。
利用长距离输送管道来输送油和气，是一种即经济又合理的输送方式。
与其他运输方式相比，不仅运输量大，而且成本低。
例如：建设一条管径为Φ720mm 的输油管道，年输送原油2000万吨，相当于利用油槽车在一条单轨铁路上的年运输量；从经济效益上看，与新建铁路的建设相比可减少一半，工期可减少三分之一，且输油效率高，输油管理成本低，竣工后的管道几乎很少占有土地，因此，长距离管道已成为石油和天然气的主要输送途径。
二、长距离输送管道工程施工：长距离管道施工基本工序：1、线路交桩：交桩前建设单位和设计单位共同将线路走向向对方政府及有关部门汇报，取得同意；同时施工单位在交桩前应充分熟悉图纸及有关图纸。
线路交桩是在设计人员完成详细勘察阶段，其成果已得到建设单位认可，设计人员向施工单位进行交桩。
长输蒸汽管网管道壁厚、跨距及保温计算
计算书编号：（JS）2014190S-100-101-1专业：外管建设单位: 工程名称：工程号：主项号：100主项名：设计阶段：施工图共页计算：年月日校对：年月日审核：年月日审定：年月日目录、DN200管道 .......................1. 管道壁厚计算....................................................................2. 管道厚度计算....................................................................3. 荷重计算........................................................................4. 跨距计算........................................................................1. 管道壁厚计算1. 已知条件（1） 蒸汽参数操作参数： P=1.6MPa （表压），t=300 ℃ （2） 外径 D0=φ273 材质 20#2. 壁厚计算（ 1） 设计参数：按 P=1.8MPa （表压），t=320 ℃ （2） 计算公式采用动力管道手册 P557 计算公式：1）对于 D D 0i ≤1.7（或直管计算壁厚小于管子外径的 1/6 时）。
承受内压的动力管道理论计算壁厚应按下式计算：式中： δ —管道计算壁厚，P —设计压力， P=1.8Mpa ； D 0—管道外径， D 0=273mm ；[ σ ]t —钢管在设计温度 t=320 ℃下的许用应力， Mpa ；查表得 [ σ ]t=97.4MPa—焊接弯头系数，采用双面焊接有坡口对接焊缝 100%无损检测， =1Y —系数，对于 t ≤ 482℃钢管， Y=0.41.8 273故 2.50mm2 97.4 1 2 1.8 0.42）管道设计壁厚 ssCC C 1 C 2式中： s —管道设计壁厚， mm ；δ—管道计算壁厚 ， mm ；C —管道壁厚附加量， mm ；C 1—管道壁厚负偏差附加量， mm ； C 1=A 1δ其中 A 1—管道壁厚负偏差系数，根据管道壁厚允许偏差按表选用 管道壁厚负偏差系数、 DN250管道PD 02[ ]t 2PY1）查表，当壁厚允许偏差为-12.5%时，A1=0.200 。
天然气长输管道课程设计2
天然气长输管道课程设计一、设计任务本设计所设计地中原油田至河北沧州输气管线：(1)管线全长800千M，年输气量为7X108 m3/a (此流量为常温常压下地流量P0 =0.101325MPa,T = 293K )；(2)以全线埋深1.45m处年平均地温14.7 C作为输气管道计算温度，最低气温：- 5C .平均温度丁功=273+14.7=287.7K ;(3)各站自用系数(1-M ) =0.6 % ;(4)沿线无分输气体；(5)管道全线设计压力 6.0Mpa，气源进站压力 5.0Mpa，进配气站压力 1.8 Mpa(最高可到4.0Mpa)，站压比宜为1.2~1.5，站间距不宜小于100km ;(6)城市用气月、日、时不均衡系数均为 1.09;(7)年输送天数350天；(8)管道平均总传热系数：取1.75W/m2. C；(9)管内壁粗糙度：取30^m;(10)地震基本烈度：6—7度；(11)天然气容积成分(％):CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N289.6 5.0 3.5 1.2 0.5 0.20二、设计任务要求完成本工程地基本设计文件，包括：说明书，计算书，线路走向图，站场平面布置图及工艺流程图；论文撰写要符合一般学术论文地写作规范，具备学术性、科学性和创造性等特点.应语言流畅、准确，层次清晰、文字详略得当、论点清楚、论据准确、中心突出、材料翔实、论证完整、严密，并有独立地观点和见解要求：1、达到一定地设计深度要求；2、初步掌握主要设备地选型；3、熟悉并熟练应用常用工程制图软件；4、熟悉储运工程设计程序步骤；5、掌握储运工程常用标准规范；6、熟悉并掌握天然气长输管路工艺地计算方法；7、掌握长输管道站场地工艺流程图和平面布置图；8、初步掌握站场管线安装设计；9、通过与实际工程工程地结合，加深对所学知识地理解和认识.10、书写设计说明书.设计流程：1、根据天然气地组成计算物理性质、热力性质和燃烧性质；2、根据经济流速法或压差法确定管道直径，本设计全程采用统一管径，并选取几组相应地壁厚参数；3、用不固定站址法布站：首先确定根据储气量要求确定末段管道长度，根据升压比、流量进行压缩机选型，并用最小二乘法计算压缩机特性系数，确定平均站间距，得到压缩机站数，并取整；4、计算管道壁厚；5、对几种运输方案进行经济性比较；6、对管道进行强度、稳定性等校核.三、主要参考文献与相关标准[1]姚光镇主编．输气管道设计与管理．东营：石油大学出版社．1991.6[2]《天然气长输管道工程设计》，石油大学出版社（以下简称《手册》）[3]冯叔初等．油气集输．东营：石油大学出版社．2002.7[4]王志昌主编．输气管道工程．北京：石油工业出版社．1997．4[5]李长俊主编．天然气管道输送．北京：石油工业出版社．2000．11[6]王树立等，输气管道设计与管理，北京：化学工业出版社.2006.1设计标准《输气管道工程设计规范》《石油天然气工程设计防火规范》《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范《输油（气）埋地钢质管道抗震设计规范》《石油天然气工业输送钢管交货技术条件《石油天然气工业输送钢管交货技术条件《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第《管道干线标记设置技术规定》《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水土保持法》《石油天然气管道保护条例》《碳钢药皮电弧焊焊条》《低合金钢药皮电弧焊焊条》《碳钢药芯电弧焊焊丝》《低合金钢药芯电弧焊焊丝》《管道下向焊接工艺规程》《石油地面工程设计文件编制规程》《石油天然气工程制图标准》施工及验收标准《输油输气管道线路工程施工及验收规范》《石油和天然气管道穿越工程施工及验收规范》GB50251-2003GB50183-2004穿越工程》SY/T0015.1-98SY/T0450-2004第1 部分：A 级钢管》GB/T9711.1-1997第2部分：B 级钢管》GB/T9711.2-19993 部分：C 级钢管》GBT 9711.3-2005SY/T6064-94主席令第70 号（2002）主席令第22 号（1989）主席令第49 号（1991）国务院（2001）AWS.A5.1AWS.A5.5AWS.A5.20AWS.A5.29SY/T4071-93SY0009-2004SY/T0003-2003SY0401-1998SY/T4079-1995石油天然气金属管道焊接工艺评定》SY/T0452-2002《钢质管道焊接及验收》《石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探伤及质量分级》 SY4065-93 四、工艺计算4.1天然气物性参数各组分物性参数具体数据可参考《输气管道设计与管理》表 2-3或设计手册表2-2-3及表 2-2-4.（此处按照设计手册计算）4.1.1天然气平均分子量 1、平均分子量MM 八 Mi Yi=16.043 89.6%+30.07 %0%+44.097 毬5%+58.124 K2%+44.01 %5%+28.0134 %2%=18.395其中M ――平均分子量；Mi ---- 第i 组分地分子量； Yi ――第i 组分地摩尔组成；或参阅《输气管道设计与管理》公式2-74.1.2天然气临界温度压力、对比温度压力1、 视临界压力Pc 视临界温度TcPc 八 Pci yi=4.544*89.6%+4.816*5%+4.194*3.5%+3.747*1.2%+7.29*0.5%+3.349*0.2%=4.547 MPaTc 八 Tci yi=190.55*89.6%+305.43*5%+369.82*3.5%+425.16*1.2%+304.19*0.5%+126.1*0.2%=205.849K其中Tci 、Pci ――分别为第I 组分地临界温度和临界压力；yi ――第I 组地摩尔组成； 2、 对比压力P r 对比温度TrPr 二 P Pc =6 4607=1.319SY/T4103-1995《石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级》 SY4056-93《管道防腐层补口绝缘密封性实验方法标准》 SY/T0074-93 《石油建设工程质量检验评定标准 输油输气管道线路工程》 SY/T0429-2000 《石油建设工程质量检验评定标准管道穿跨越工程》SY/T 4104-95Tr 二T.T C=287.7 205.823=1.398其中P――平均压力；T ――平均温度；4.1.3天然气粘度参阅《输气管道设计与管理》公式2-70,可得常压下混合气体地动力粘度•温度和压力对粘度地影响可以参，照公式2-69和图2-3计算得出；或者参照《设计手册》P107页内容.此处按照《天然气长输管道工程设计》P107页计算.(即《油气集输》P101页) 卩=E (卩iyiMi0.5)/ 刀(yiMiO.5)= -0028毫帕秒式中卩一一然气粘度，毫帕秒；卩i —组分地动力粘度Mi ---- i组分地相对分子量yi ―― i组分地摩尔分数4.1.4定压摩尔比热容Cp参阅《油气集输》中有关定压摩尔比热容地计算公式如下天然气地定压比热容与其组成、压力、温度有关，可按下式计算：(此处按照《油气集输》P103页(2-23)式计算)Cp =13.19 0.092T -0.624 10〒0.996M(p 10^)1.12\ (T 100)5"8= 2.1504 千焦/ (摩尔K)Cp=13.19+0.092T-6.24*10 A -5T 地二次方+(1.915*10 A 11Mg p 地1.124)/T 地5.08次方=43 (此处为书上公式)其中Cp ――天然气地定压摩尔比热，千焦/ (摩尔K)；T——天然气地温度；p——压力，帕；或参阅《输气管道设计与管理》公式2-97、2-98，表2-12.4.1.5混合气体地密度(1 )混合密度可参考《输气管道设计与管理》公式2-65°、3=(16.043*89.6%+30.07*5.0%+44.097*3.5%+58.124*1.2%+44.01*0.5%+28.0134*0.2% )/( 22.363*89.6%+22.182*5%+21.89*3.5%+21.421*1.2%+22.262*0.5%+22.403*0.2%)= 0.823867Kg/ 立方M 式中：M i ―― i组分地百分含量;V i ―― i组分地摩尔体积(2)相对密度可参考《输气管道设计与管理》公式2-66送YM i--Ma=(16.043 89.6%+30.07 $0%+44.097 毬5%+58.124 K2%+44.01 (X5%+28.0134 (X2%) /28.964=0.635式中：M j ―― i组分地摩尔质量;Y ―― i组分地摩尔分数；Ma ――空气摩尔质量.(3)压缩因子计算方法1:可参考《设计手册》2-2-9、2-2-10，可由表求得压缩系数，或者查阅《输气管道设计与管理》图2-2-6查表得出或查图2-2-22-1 :P c=E y i P ci兀=迟yT ci2 F Z21P pj =一P Q丄3 一 P Q+R」对比压力P r =PP pcT…；对比温度T-T c式中：F C —临界压力；T c ――临界温度；yi——i组分地摩尔分数M i―― i组分地摩尔质量; MpaK%g /molT C i ——i组分地临界温度. K计算方法2 :压缩因子也可其他由经验公式求得，其他公式可参考《输气》（石油大学版）1-18~1-19或《设计手册》2-2-9~2-2-14 （P59）查表、查图或通过经验公式计算得出Z =1 -0.4273P r T r'.668=0.83494.1.6天然气地热导率参阅《输气管道设计与管理》公式2-116和表2-14、2-15等相关公式；参阅《设计手册》P113页4.1.7天然气地热值、华白数、燃烧势、爆炸极限参阅《输气管道设计与管理》第二章第六节，或者参阅《设计手册》P101页相关内容计算.华白数Ws=Hs/△ 0.5=37916.202/0.6350.5=47581.482 千焦/立方M此处按照《输气管道设计与管理》54页计算H地0次方=E yiHi地0次方=32829*89.6%+69759*5%+99264*3.5%+128269*1.2%+0*0.5%+0*0.2% =37916.202 （大热值）=35807*89.6%+63727*5%+91223*3.5%+118577*1.2%+0*0.5%+0*0.2%=39885.151 （小热值）H=H地0次方/Z=37916.202/0.837=45300=39885.151/0.837=47652.51式中Hi地0次方-----i组分地理想状态下地热值，千焦/立方M ;H地0次方-----理想状态下混合气体地热值.千焦/立方M ;Z——标准状态下燃气地压缩因子.4.2管径地确定根据经济流速，可求得管道内径D ,查阅《设计手册》P203-226页，或查阅GB9711.3-2005，可参考《输油管道设计与管理》附录1,可选取两种尺寸相近地管道，并选取相应壁厚.经济流速：长输管道经济流速是3~7m/s ;场站内地架空管道流速范围为15~30m/s，这个数据地出处是DL/T 5174-2003《燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定》.站内管道小于2公斤压力地10~15m，大于地，可以做到15~30m，但在设计过程中，一般天然气站场流速按8~12m/s 控制.流量Q=GZ/T=7*108*0.8349/350*24*3600=19.326直径d=(4Q/ n v)0.5=( 4*16.64/3.14*30 ) 0.5=0.9058 4.3水力计算1）根据4.2选取地管径分别计算混合气体雷诺数，可由《输气》公式4-17、公式（2-4-6）求得.2）计算出雷诺数后，判断流体流动状态，然后再由水力摩阻系数相关公式（（2-4-11）确定摩阻系数.3）部分有关公式如下1、雷诺数可按下式计算:又有所以Re = 4"仝-1.534 空(此处改为1.536)二d'=1.534*19.326*0.635/0.9364*1.02859*10-5=1.9545*106其中Re ――雷诺数；2Qs ――工程标况下地体积流量，m / s ；:；——空气地密度，取J = 1.205kg / m3；:?s——工程标况下地密度，kg/m ；――天然气对空气地相对密度；d——输气管地内径，mJ――天然气地粘度，Pa s根据雷诺数可判断天然气地流态（1）R e<2000 层流；（2）Re〉3000 紊流；工作区可按以下两个临界雷诺数公式来判断：_ 59.7Re「2K d）87=59.7/(2*30*10-3/936.4)8/7=3.701*106 《手册》2-4-9）Re wd 4Q二11 =11/(2*30*10-3/936.4)1.5=2.145*107其中K ――馆内壁地当量粗糙度，mm 当Re < R©为水力光滑区； 当Rq <Re < Re 2为混合摩擦区； 当Re >Re 2为阻力平方区；2、水力摩阻系数■(1)层流区摩阻系数按下式计算入=0.3164/Re0.25=0.3164心.9545*106)0.25=8.46*10-3(2)临界过渡区地摩阻系数按下式计算［；• -0.00253Re(3) 紊流区摩阻系数按下式计算4.4布站计算4.4.1站间管道特性公式2 2 2由《输气》公式6-9改写为：FQ-P Z 二CLQ 式中PQ ――最高操作压力，pa ;Pz --- 进口压力， pa ; L---- 管线长度，m ; Q---- 气体流量，m3/s.其中系数C 由 下 列 算 得8.46 10 -3 0.8349 0.635 287.70.03848 心 2 99364 八 5式中■――摩阻系数；Z ――压缩因子；Re 2(2K d)1.5二-2.011lg(k 3.7065d2.52 Re 7)或其他经验公式Z TC °2d 5=1210.43厶一一天然气相对密度; T ――温度；KC o ——取0.03848d -- 管道直径（内径）,m；4.4.2布站计算1、不固定站址法2、首先参考《输气管道设计与管理》P187页内容确定末段储气管道地长度，再参照第五节压气站布置，按照中间分集气、不考虑地形起伏高差地压气站布置方法进行布站•（1 ）确定管道末端储气长度L1 :①确定设计要求地储气能力Vs',取日最大用气量地10%.小时最大用气量地计算：小 QyQ Q .K2.k3365 247 10 81.09 1.09 1.09 =1.035 10 5Nm/h365 24Q――计算流量（Nm3/h）；Qy――年用气量（Nm3/a）;K1 ――月高峰系数K2 ――月高峰系数K3 ――月高峰系数②预定末段管道长度L，确定P1max、P2min ；③根据4.3介绍地相关摩擦阻力系数计算公式，代入公式 C Z^^5计算系数C；C°2d5④根据管道特性方程，改写为P1min= ；P22min cL z Q2，和P2max= ；P^ax - cL z Q2，计算P2max、P1min ；取P1max=5.5、P2min=2⑤计算平均压力Pcpmin和Pcpmax，2Pcpmi n= £ ( P min 十P P］；—)3 P min P2min2仆Pcpmax= -(P1maxP22 max ____ ) R max B max3⑥计算管道末段储气能力Vs，并与要求地储气能力Vs'相比较，如差别超过10%，重新预定末段管道长度L，重复②-⑥步骤，直到相互接近为止.利用管道末段储气是在夜间用气低峰时，燃气储存在管道中，这时管内压力增高，白天用气高峰时，再将管内储存地燃气送出.这是平衡小时不均匀用气地有效办法.末段储气能力暂采用稳定流动法做近似计算分析，参考《天然气长输管道工程设计》计算公式如下:d ---- 末段管线管径，（m ）;Pmmax :――末段储气结束时平均压力，（ Pa ): Pmmin ――末段储气开始时平均压力，（Pa );P0—— -标准状态下压力，10132.5Pa ；T0—— -标准状态下温度，293.15K ;T —— 末段储气时平均温度，（K ）;Z —— 末段储气压缩系数；Lz —— -末段管线长度，（m ）;qv-输气流量，（m3/s ）;P1max ――末段储气终了时地起点压力，（ Pa ) P1min ――末段储气开始时地起点压力，（ Pa ) P2max ――末段储气终了时地终点压力，（ Pa ) P2min ――末段储气开始时地终点压力，（Pa )入 一 摩阻系数；A — 天然气相对密度；C = 0.03848.VsP2 maxP1 minK 二P m maxP mmin(P m max-P m min )T o P oTZ2 2 minC 2d 5-KL—2 z q v KL2 z q v1 max2 maxP1 max2 maxP 1min2 minP1 minP2 min式中： Vs ――末段储气能力, m3）；例：取P1max=5.5Mpa,P2min=2.0Mpa,取LZ=10Km 时P1min=.卩2爲cL z Q2= . (12 106)21210.43 10428.752=20002499.7pa P2max=.只驚-cL Z Q2= . (5.5 106)2-1210.4 10428.752=5499090.3pa计算平均压力2 PcpmirR 3(%3 p2 2 222min ) = (2.0025 ) =2.0013 Mpa3 2.0025 22 Pcpmax=3(P max3 十P2 maxR max * B max)=2(5.5 55) =5.4988Mpa3 5.5 5..499管道容积：:. 4 2V= 1040.93642=6883.23 m3 4储气能力VS= P cpmax cpminZ1也 _ )(p cpmax — Pep min 丿P06883.23.235 1.01325 106 (5.4988 -2.0013) 10=2.376 W5m3V1 -V2V1 2.48 10 5 -2,376 10 52.48"0/\5=0.042 0.10满足要求.(2 )确定平均站间距确定平均站间距A=5.49 B=4.23 10®A-1 PQ2-BQ22AKQ (5.49 -1) (5 10 6) 2 -4.kl 10 10 31.57 25.49 汉1210.43疋31.57^2= 238Km式中：Q――首站出站流量Q,在设计计算时取Q=1.1Q0=28.7 1.1=31.57m3/s， ( Q0为任务输量)其中公式中-罕』46 10 -3 O.83490.635 287・7 =1210.43C0d 0.03848 2 0.9364 5(3)确定压气站数“I 仁80口 .仁4.32，结果向上取整5.L' 238(4) 压缩机地选型压缩机选型应注意以下几点:(1)压缩机组地选型和台数，应根据压气站地总流量，总压比，出战压力，气质等参 数进行技术经济比较后确定在本设计中由于输送地是天然气，所以选择燃气轮机，取采方便稳定较少其他设备投资•《gb50251-2003》6.6节，《输气》第七章 第一节，《压缩机与驱动机选用手册》P2421压缩机⑴根据管道地输量和各站地压力比及组合方式由经验选择压缩机地型号由式polm —1 k —1m=1.5又由W=皿£h pol(2) 1.2-1.5.(3) (4) 压气站选用离心式压缩机，单机级压缩地压比可在 统一压气站内地压缩机组，宜采用一机型，并有一台备用压缩机地原动机选型，应结合当地能源供给情况，进行技术经济比较后确定 (5) 参考 压缩机地有关参数： 型号RFB-36型离心压缩机; 功率 25094KW ； 排量 8.3m3/s ; 进口温度TK40C ； 外型尺寸(mm)四台并联使用•(2)由设计流量地关系 由公式[11]压比1.2;压力 3.88Mpa ； 出口温度T2V140C ； 2700 1700>2800，故一台压缩机即可W poi m Q m -1RT ,]取压缩机地多变效率为 pol=0.9，气体地绝热指数K =1.4其中 G= -Q 得1/3W 汉—IQ取压气机特性系数为A.B当 Q =5.875 时 ；：=(1 4.71 10“25094)1/3=1.0067;5.875 当 Q=4.755时 ；：=(1 4.71 10“ 25094)1/3=1.0082;4.755当 Q=4.563 时 ；-(1 4.71 10》25094 )1/3=1.0086; 4.563当 Q=4.159时；=(1 4.71 10》25094)1/3=1.0094;4.159当 Q=4.000时 ；=(1 4.71 10》25094)1/3=1.0098;4.000当 Q=3.988 时 ；=(1 4.71 10》25094)1/3=1.0098.3.9882特性方程计算(1)测点计算表3-1特性方程测点数据Tab3-1 The measuring point data of characteristic equation测点1 2 3 4 5 6 Q 5.875 4.775 4.566 4.159 4.000 3.988 e1.0067 1.00821.00861.00941.00981.0098' Q 2 -5.8752 4.7552 4.5662 4.1592 4.0002 3.9882=34.516+22.610+20.845+17.297+16.000+15.904 =127.172polWh polG代入公式polW polG1.51.5—11 4.71 10-6m —RT得/ 1.5 A.x 287.1 x 290.6=1,006721,00822 1.00862 1.00942 1.00982 1.00982 =1.0134+1.0164+1.0171 + 1.0191+1.0200+1.0200=6.106Q：=5.8754 4.7554 4.5664 4.1594 4.0004 3.9884=1191.33+511.21+434.65+299.20+256.00+252.94=2945.332 2 2 2 2' Q i ；i =(5.875 1.0134) (4.755 1.0164) (4.566 1.0171) (4.159 1.0191)2(4.000 1.0200)2(3.988 1.0200)2=131.53' Q：=5.875 4 1.01342 4.755 4 1.01642 4.566 4 1.017122 2 24.159 4 1.0191 4.000 4 1.0200 3.988 4 1.0200=3041.47n£ Q i》Q i § -》Q i》£j“ e Q i2)2- n' Q i46* 127.172 131.53 -2945.33* 6.1062(127.172) -6 2945.33=5.49、、QQ ；2 - n、・Q i" ；2(为Q i ) -n》Q i127.172 6.106 -6 121.172 6.1062(127.172) -6 2945.33=6.02(2)离心压缩机特性方程2- bQ2 =5.49 -6.02Q2P22二aR2 -bQ2 =5.49R2 -6.02Q2P22 = AR2 -BQ2 =5.49R2 -4.23"0 Q2101325 汉290.6 汉0.8349 2 = 6.02 ( )29310=4.23 103驱动机选取功率与离心式压缩机相匹配地燃气轮机地参数:型号：JB0355SI - 16 ;功率：25094;重量： 1.2t.4.5管道壁厚计算管材与壁厚是密切相关地，选用合适地管材，既可以满足安全生产地需要，又可以减少钢材消耗量、减少运输量、降低工程造价.原则：满足工艺和安全要求；考虑管网将来有升压地余地管道壁厚按下式计算：、PD 6 汉936 .4=13 .6 m m Q = ---------------------- = -------------------------------------------------2 匚 A Ft 2 413 1 1 0 .5查表API可以选965.0mm管径式中：3—钢管计算壁厚，cm;cA—管材最低屈服极限，MPa;P —设计工作压力，MPa(a);D —管道外径，cm①—焊缝系数，采用符合GB/T9711.1-1997标准地钢管，t —温度折减系数，温度<120oC时，t=1 ;F —设计系数：一级地区，F=0.72 ;二级地区，F=0.6三级地区，F=0.5 ;四级地区，F=0.4这里取三级地区. 某些钢管地强度计算参数见下表表1-2钢管地强度计算参数用钢量按下式计算：M =0.0246615L ( D-S) SL —钢管长度，m D —钢管外径，mm S-钢管计算壁厚，mm4.6方案比较和经济评价计算多组管径、壁厚、压缩比地组合，选择其中经济性最优地方案计•可按以下公式列表算，或利用教材P191公式进行计算：年当量费用S按下式计算S= J+ YT式中：S――年当量费用;J――总投资或建设费用;T ――抵偿期；Y――年经营费用.管线投资J仁管长价格；(万元)机组投资J2=万元/台台数站数运行费用丫=年供气量’r气'天然气价格'台数；(万元) 压气站费用J3=(n-1)'中间站投资+首站投资+末站投资；(万元)总投资J=J1+J2+J3. （万元）4.7校核计算4.7.1输气管热力计算参考《gb50251》3.3.3节内容，《手册》第二章第五节内容，《输气》第五章，或《教材》第八章.(1 )管道温度分布管道沿线任一点地温度分布公式如下:(2 )管道平均温度：管道地平均温度计算公式如下：1 -e 」LF Q -P ^1 aL T =T O (T Q -T O )-[1 (1-e 」L )] aLaL aL(1-eA- 1.0825 10 八-4 800 10 A3) 1 .0825 10 A 一4 800 10 A 3)=289.6K=16.6 Cp = •：： 1.206 = 0.76581 kg/m3其中K ――管道地总传热系数，W/(m2K)D 管道地内径，m M 气体地质量流量，KT x ――距输气管起点距离 x 处地温度，K ;T ――输气管道地平均温度， K ;T Q ――输气管起点处温度,K ； T O ――管道埋深处低温,K ;F Q 、F Z ――输气管道计算管段地起点、终点压力，Pa ；4.7.2管道强度和稳定性校核1)当量应力校核 4.7.1当量应力校核 1、结构设计核算管道地强度设计包括壁厚设计、管材选择和应力校核计算lc I - F -sT x=T ° (T Q -T °)e 即— DiP Q ?- 艺2x) = 287 .7 ( 293 - 287 .7 )-3 .061,0以上两式中K r:D1.74 x 3.14x0.936428.7 0.765812.1504 103-1.0825 10 -4.许用应力按下式计算:=0.5 1.0 <13=206.5MpaX式中：[穴输气钢管地许用应力（MPa ）①—焊缝系数，取1.06—管材最低屈服强度（MPa ）, F-设计系数，=35.82Mpa当管段地轴向变形不受约束时:Pd=81.85Mpa式中：c a 管段钢管地轴向应力（MPa ）Es-钢材地弹性模量，取 2.06 X05 （ MPa ）a 钢材地线膨胀系数，取 1.2 >10-5[m/（m. C ）] t1-管道安装闭合时环境温度（C ）,取 14.7 C t2-管道内输送介质地温度（C ）,取 20 C□-钢材地泊松比，取 0.3经计算，钢管： c a=89.2MPa<[c ]=206.5Mpa 因此，管线由温差和内压产生地轴向应力满环向应力核算由内压产生地环向应力按下式计算:Pd<[]5 10八6 0.93642 0.0143=163.71 Mpa式中：ch 管段钢管地环向应力（MPa )2、轴向应力核算P-设计内压力（MPa ） d-钢管内径（mm ） 8■钢管壁厚（mm ）当管段地轴向变形受约束时:E s (t 1足要求•2）输气管道地径向稳定性校核（参阅《设计手册》第三章P174）（一）径向稳定验算（1）管道地刚性5. 1. 3 输代管逍的最小管壁厚度应符合表5. 1. 3的规定。
天然气长输管道课程设计
天然气长输管道课程设计LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】天然气长输管道课程设计一、设计任务本设计所设计的中原油田至河北沧州输气管线：（1）管线全长800千米，年输气量为7×1083m/a（此流量为常温常压下的流量00.101325,293P MPa T K==）；（2）以全线埋深1.45m处年平均地温14.7℃作为输气管道计算温度，最低气温：-5℃。
平均温度pjT=273+=；（3）各站自用系数（1-M）= %；（4）沿线无分输气体；（5）管道全线设计压力，气源进站压力，进配气站压力 Mpa（最高可到），站压比宜为~，站间距不宜小于100km；（6）城市用气月、日、时不均衡系数均为；（7）年输送天数350天；（8）管道平均总传热系数：取m2.℃；（9）管内壁粗糙度：取30μm；（10）地震基本烈度：6—7度；（11）天然气容积成分(%)：CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2二、设计任务要求完成本工程的基本设计文件，包括：说明书，计算书，线路走向图，站场平面布置图及工艺流程图；论文撰写要符合一般学术论文的写作规范，具备学术性、科学性和创造性等特点。
应语言流畅、准确，层次清晰、文字详略得当、论点清楚、论据准确、中心突出、材料翔实、论证完整、严密，并有独立的观点和见解。
要求：1、达到一定的设计深度要求；2、初步掌握主要设备的选型；3、熟悉并熟练应用常用工程制图软件；4、熟悉储运项目设计程序步骤；5、掌握储运项目常用标准规范；6、熟悉并掌握天然气长输管路工艺的计算方法；7、掌握长输管道站场的工艺流程图和平面布置图；8、初步掌握站场管线安装设计；9、通过与实际工程项目的结合，加深对所学知识的理解和认识。
10、书写设计说明书。
设计流程：1、根据天然气的组成计算物理性质、热力性质和燃烧性质；2、根据经济流速法或压差法确定管道直径，本设计全程采用统一管径，并选取几组相应的壁厚参数；3、用不固定站址法布站：首先确定根据储气量要求确定末段管道长度，根据升压比、流量进行压缩机选型，并用最小二乘法计算压缩机特性系数，确定平均站间距，得到压缩机站数，并取整；4、计算管道壁厚；5、对几种运输方案进行经济性比较；6、对管道进行强度、稳定性等校核。
长输油管道工艺课程设计任务书
（封面）XXXXXXX学院长输油管道工艺课程设计任务书题目：院（系）：专业班级：学生姓名：指导老师：时间：年月日一、题目长距离成品油管道工艺方案设计计算二、课程设计的目的与任务通过进行成品油输油管道的课程设计，学生掌握综合运用《输油管道设计与管理》等课程，以及《输油管道设计规范》等规程规范知识进行成品油输油管道工艺设计，从而为毕业后从事长距离油气管道规划、可行性研究及工艺设计工作打下基础。
三、设计内容1.根据管道长度、任务输量、分输站下载量、设计压力等已知条件确定最优管径、管壁厚度（选至少三种管径进行比选，每个组员完成一个管径的计算工作）。
2.按设计流量、分输量等对管道进行水力计算，在此基础上对输油管道进行泵站布置，即确定这些站的数量和位置；3.对输油泵机组提出参数要求，确定输油泵机组的配置方案；4.对于所选择的设计方案，模拟2个输送周期内的沿线各站最大最小进站压力、最大最小节流压力；5.计算各站点的混油情况；6.计算输送成本（动力）、建设成本（网上调研各种基础数据）；7.尝试首站停电、中间站停电、截断阀关闭等紧急工况的水击分析（选作）；8.管道适应性分析（选作）；9.绘制茂名站的原理流程图，包括油罐区；10.整理输油管道工艺初步设计方案，编写工艺初步设计报告。
11.开放性问题：设计方案论证（调研、论证设计输量、下载量、以及注入量的合理性）。
12.针对设计中计算量大、计算复杂的环节进行编程计算。
（比如：站点的位置的选择；混油段长度沿线的变化规律；等等。
同学们要根据自己的方案灵活选择）13.应用某款软件对设计或者设计中的某个环节进行校核计算。
（比如：布站后对全线的水力学特性用SPS、LPS或其他软件，进行校核；）四、设计报告基本要设计报告要求A4纸打印、装订，内容包括：1、封面（包括设计题目、姓名班级、学号、指导教师姓名、完成时间）；2、课程设计任务书；3、工艺初步设计内容；4、源程序代码、运行结果及结果分析；5、利用绘图软件，绘制首站站的工艺流程图，包括油罐区。
2.2 长输管线的工艺计算
课程内容
1 2 3 3 4 5 6 城镇燃气输配管网分类与选择 城镇燃气管网的布线 燃气管道材料、 燃气管道材料、附属设备及防腐 燃气管道穿障碍物的方法 燃气的压力调节与计量 燃气的储存
2.2
长输管线的工艺计算
一、长输管线通过能力的计算
1、魏莫斯公式
Q = 493.58 D 8 / 3
Q1 = Q2
L2 L1
2.2
长输管线的工艺计算
PD δ= +c 2δ s Fφkt
四、长输管线的强度计算
P12 − P22 ZST f L
P22 2 Pm = ( P1 + ) 3 P1 + P2
2.2
2、潘汉德尔公式
长输管线的工艺计算
P1 − P2 Q = 1078.7( ) 0.510 D 2.530 E T f LZS 0.961
2.2
长输管线的工艺计算
二、长输管线管径及输气压力的确定
D = 0.09772Q
0.375
(
SZT f L P1 − P2
2
) 0.1875 2
P1 = P22 +
4.105Q 2 SZT f L D16 / 3 × 10 6
4.105Q 2 SZT f L D16 / 3 × 10 6
P2 = P12 −
2.2
长输管线的工艺计算
三、影响长输管线通过能力的因素
Q1 D = ( 1 )8 / 3 Q2 D2
长输管道工艺课程设计
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
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
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
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
最经济管径夏季泵站数据
地名 管道起点（0km）
长输管道设计
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1.3沿线地形序号站场名称里程(km)高程(m)1 茂名0.00 18.752 玉林161.09 71.513 贵港246.33 47.944 黎塘310.77 105.005 柳州457.66 105.236 河池617.09 209.507 陆桥687.79 481.738 下司767.77 925.889 都匀876.67 803.5310 贵阳976.06 1120.6011 安顺1070.87 1349.6112 晴隆1183.37 1401.213 盘县1261.52 2017.2214 曲靖1348.84 1958.7815 秧田冲1492.62 2044.5016 长坡1555.86 1906.042、油品物性3、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: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。
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长输管道课程设计计算书基础参数1、设计输量鄯善——兰州原油干线为：G=2000×104t/a；,换算成SI单位质量流量：376.661864003501010200034=⨯⨯⨯=Gkg/s2、以最高加热油温50℃和最低进站油温为进出站的油温（10+3）℃，求平均温度t（平均）=1/3*50+2/3*（10+3）(进)。
T=25.3℃3、根据公式ε=1.825-0.001315*ρ20℃；ρtpj=ρ20℃-ε*（t pj-20）。
ε=1.825-0.001315*856.9=0.698 ；ρtpj=856.9-0.698*(25.3-20)=853.2kg/m³\4、求体积流量Q20=G/ρtpj℃：Q20=G/ρ=661.376/853.2=0.775m³/s5、含蜡原油取1.5~2m/s的经济流速利用，选择管内径。
以1.5、1.75、2m/s。
计算内径，然后系列化，依据《输油管道设计与管理》课本附录，选择3个较大的接近的管径。
d1=0.811m d2=0.751m d3=0.702m取API标准管D1=864mm D2=813mm D3=762mm6、确定粘度。
动力粘度μ=()s mPa .35.193.2524625.1=⨯-运动粘度υ=s m /10268.22.853)1035.19(253--⨯=÷⨯7,确定壁厚根据《输油管道工程设计规范》，输油管道直管段钢管管壁厚按下式计算：=2PDK σϕδ式中： σ——计算的屈服应力，MPa ；P ——工作压力，MPa ； D ——管道外径，mm ；K ——强度设计系数，此处取K =0.72；ϕ——焊缝系数，此处取ϕ=1.0；δ——管道厚度，mm 。
管道系统设计压力为8MPa 时，管道选用X70、API 标准钢管，屈服强度483MPa ，壁厚计算结果如下表1-14：壁厚计算表1壁厚计算表2壁厚计算表3以Φ813×11.1为例，详细说明计算步骤以及布站方案， 其他两种管径的计算结果以及布站方案只见对比表格判断流态：雷诺数的计算公式如下：4=QRe dv π =66.5501710268.21021.11-813775.045-3-=⨯⨯⨯⨯⨯⨯）（π 根据规范DN>450mm 的管道e 取0.1mm 。
管壁相对当量粗糙度为：==de2ε2*0.1/(813-11.1*2) =2.529*10^-4 查得公式：8759.5Re ε1=代入计算得：Re 1= 768096.8982000<Re< Re 1 =768096.898 ,故流动处于水力光滑区，可确定m =0.25，β=0.0246总传热系数K ，埋深h t =1.8m ；土壤导热系数λt =1.4W/（m *℃）, 由于(h t /D w )>2,则由公式wtw tD h D 4ln22λα=; 得到2α=1.57 W/（m 2 *℃）；即使传热系数K=1.57 W/（m 2 *℃）水力工艺计算1，翻越点判断水力坡降i =75.425.075.1d Q νβ∙ i= 0.00331由管线纵断面图可知(1702km ，2800m)处可能存在翻越点。
取局部摩阻占沿程摩阻的约1%，全线总压头损失公式：t z Q mi H iL Z Z h ∑=+(-)+(2-2)式中：H ——全线压头损失，m ；t iL ——沿程摩阻，m ；Z Q Z Z (-)——管道起点与终点的高程差，m ；mi h ∑——局部摩阻，m 。
由公式(2-2)计算得：全线总压头损失：H=1.01×0.00331×1600×103+1539-800=6087.96m到(1702km，2800m)处压头损失:H f=1.01×0.00331×(1702-290)×103+（2800-800）= 6720.46m。
由H f > H，知在(1702km，2800m)处存在翻越点。
2，确定泵站数:采用任务书中给的第一台泵作为输油泵。
以Q1.75为横坐标，H为纵坐标,泵的特性曲线结果为H=326.5-0.00008Q1.75，在Q 为2790m3/h时，泵扬程为240.82m。
管道允许的最大出站压力为8MPa，最多只允许3台泵串联运行，同时需要一台泵备用。
站数n=6720.46/(240.82*3)=9.3，圆整N=103，站间距以及分输情况站的数量n=11 平均站间距为L间=1600/10=160km分输点为（978,1520）即管线长度为978-290=688处，第6站分输，输量为1800×104t/a。
设分输站一座热力工艺计算确定热站数比热容c t =1891.8J/（kg*℃）；t 0取冬季埋深处平均地温2℃。
取T Z =15℃， 按平均布站反算出站温度，起点油温计算公式：R 0Z 0aLT T b T T b =(+)+(--)e系数a =GCD K W ；a=3.2×10-6； 摩擦生热b =cagi；b=5.81℃； 热泵站出站温度T R =30℃。
重新计算第一部分中的基础参数，计算结果如下表：工艺参数表利用计算法：H 进=H 出-iL 间+P Q -P Z ，进行布站。
首站热泵站（290，800），进站水头24m ，出站水头746m.出站温度30℃。
第二站为泵站 (518，664)，进站水头47.8m ，出站水头770.26m 。
第三站为热泵站（653,904），进站温度14.7℃，出站温度30℃.进站水头30.63m ，出站水头为768.09m 。
第四站为泵站（715,1454），进站水头为26.64m ，出站水头为731.64m. 第五站为泵站（797,1900），进站水头为26.05m,出站水头为731.05m.第六站为热站（978,1520）以及分输站，进站温度15.7℃，出站温度35℃ ,进站水头459.45m ，出站水头444.45m 。
四、 由于在第五站分输后油品的流量降低了10%、分输站后需管线重新布置。
重新计算各参数：分输后输量：G=1800×104t/a ；,分输后的体积流量Q 剩=G/ρtpj ℃;Q=G/ρ=585.238/855.7=0.696m ³/s流态：雷诺数 =39792.1；3000< Re < Re 1，故流动处在水力光滑区。
据此，可确定m = 0.25，β=0.0246。
总传热系数K=wtw tD h D 4ln 22λα==1.57W/（m 2*℃）；a=5.79×10-6 工艺参数表经过计算，在(1702km ，2800m)处仍存在翻越点。
泵扬程H=326.5-0.00008Q 1.75=255.5m布站方案如下：第七站为泵站（1043,1740），进站水头35.95m ,出站水头为531.95m.（开两台泵） 第八个热泵站（1314,1450），进站温度15℃，出站温度35℃。
进站水头为24.67m,出站水头为799.17m 。
第九个站为泵站（1402,1938），进站水头为26.97m,出站水头为778.47m 。
第十个站为热泵站（1658,1965），进站温度14.16℃，出站温度35℃.进站水头26.87m,出站水头778.37m 。
第十一个站为泵站（1699,2620）（该点根据点（1698,2560）和点（1702,2800）线性得到），进站水头42.37m,出站水头282.87m(开一台泵)在管线终点（1890，1539）前设置一座减压站，确保原油进入末站的水头在24m-80m 之间。
一共布置11座站，其中4座热泵站，6座泵站，以及1座热站（兼分输站）、一座减压站。
泵站中的泵均串联运行，热站工艺需要给出特殊说明：分输之前，原油体积流量为0.775m³/s，那么首站按平均流量计算需要7台加热炉，由于加热炉温升为27℃，但分输前仅需温升为15℃，只加热部分油品，进行掺混输送，经过计算，实际需要4台加热炉。
分输后，原油体积流量为0.696m³/s，那么分输后热站内按平均流量计算需要6台加热炉，由于加热炉温升为27℃，但分输后需要的温升为20℃，只加热部分油品，然后进行掺混输送，经过计算，实际需要5台加热炉。
校核动水压力、静水压力：静水压力校核在第九站（1404,1950）和第十站（1659,2000）之间，一旦停输在如下两地（1435,2600）；（1545,1580）之间。
P静=ρgh=（2600-1580）×855.7×9.8=8.55MPa>8MPa故在此两地间设置自控阀，防止管道停输后，静水压力超过管道的工作压力。
在点（1702，2800）和点（1791，1820）之间P静=ρgh=（2800-1820）×855.7×9.8=8.22MPa>8MPa故在点（1791,1820）处静水压力超压，需在点（1791,1820）之前设置自控阀。
动水压力在(1545,1580)处P动=P q-P z+H七-i×L间=1950-1580+819.67-2.9×(1545-1404)=780.77m=6.55Mp<8Mp,故在该点的动水压力不超压。
在(1801,1780)处P动=P q-P z+H九-i×L间=（2560-1780）+282.87-2.9×（1801-1698）=764.17m<8MP,故不超压。
在（1840,1530）处P动=764.17+（1780-1530）-2.9×（1840-1801）=901m=7.6Mpa<8Mp,不超压。
五、固定资产投资和运营成本的估算固定资产投资根据任务书中给出的的估算数据以及相关公式进行估算。
运营成本估算运用油气储运经济学中的计算公式，以及估算方法进行估算,具体方法如下。
对于长距离输油管道系统，燃料费用主要是原油加热输送工艺中加热炉的燃料油费用。
可根据原油进出站温度计算，计算公式如下：S R =GCy (T Ri –T zi)Ri H yB e ηn R式中：S R --燃料费用，元/年；e y --燃料油价格，元/吨； Cy --原油比热，J/kg ℃； B H --燃料油热值，J/kg ； T Ri --第i 加热站的出站温度，℃； T Z i --第i 加热站的进站温度，℃；ηRi --第i 加热站的加热炉效率；G --管道年输量，吨/年；n R --加热站个数；电力费用是指用于支付泵的电力设备和电动机具所消耗电能的费用，主要是输油泵等动力设备的电费。