目 录1 总 则11.1 设计依据及原则11.1.1 设计依据11.1.2 设计原则12 工程概况23 工艺计算33.1 输量换算33.2 管径规格选择33.2.1 选择管径和壁厚33.2.2管道外径43.3 热力计算43.3.1 计算K值43.3.2 计算热站间距53.4加热站的布置计算73.4.1加热站数的确定73.4.2 计算出站温度与热负荷73.4.3加热炉的选型83.5 水力计算83.5.1 计算输油平均温度下的原油运动粘度83.5.2 判断流态93.5.3 计算摩阻93.6 泵站布置计算103.6.1泵站数的确定103.6.2 泵及原动机的选型103.6.3 泵站布置114 管道参数校核124.1 计算可能出现的翻越点124.2 动水压力校核124.3 静水压力校核135 最小输量146 设计结果15参考文献16重庆科技学院某热油管道工艺设计 11 总 则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。2 工程概况某油田计划铺设一条439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）。设计要求：1）采用的输送方式；2）管道规格；3）加热炉类型及功率；4） 泵机组的型号，包括泵运行的方式、原动机的种类和型号；5）泵站、热站位置；6）校核动静水压；7）计算最小输量地温资料：月份123456789101112地温3456789119864高程数据如下：里程（km ）0.040.080.0130.0180.0220高程（m ）220280220200215235最大运行压力7.0MPa，末站剩余压头80m，局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计，20相对密度0.858，50粘度7.34mPa.s。粘温指数0.039。进站温度控制在38。土壤导热系数1.0W/（m），埋地深度1.8m。最高输送温度60，最低输送温度34。 3 工艺计算3.1 输量换算 （3-1）式中Q体积流量，m3/s或m3/h；G年输量，kg；油品在20时的相对密度，kg/ m3当年输量为180万吨时： m3/s3.2 管径规格选择3.2.1 选择管径和壁厚根据设计要求，取经济流速为v=1.8m/s,则1 （3-2）式中 D管道直径，m；体积流量，m3/s；v经济流速，m3/s。由公式（3-2）得： （3-3）P-管线设计的工作压力，MpaD-管线内径，mm-焊缝系数：无缝钢管=1 直缝管和螺旋焊缝钢管=1螺旋埋弧焊钢管=0.9-刚性屈服极限，Mpa(查表4-1)2 F-设计系数（查表2）2表1屈服极限取值表钢管材质优质碳素钢碳素钢A3F低合金钢16MnAPIS-SL1020X52X60X65X70，Mpa205245235353358413448482表2设计系数取值表工作环境管线野外地区居住区，油气田站内部、穿跨越铁路公路小河渠（常年枯水面宽20m）输油管线0.720.60输气管线0.600.50C-腐蚀余量，根据所输介质腐蚀性大小取值，当所输油、气中不含腐蚀性物质时C=0,当所输油、气中含腐蚀性物质时C=0.51.0mm 3.2.2管道外径 (3-4)d-管道内径，mm；-管道壁厚，mm。根据资料，选择公称直径为250，外径为273mm，壁厚为6mm。3.3 热力计算3.3.1 计算K值传热系数3 （3-6） 总传热系数 （3-7）d-管内径，m；-第i层的外径，m；-第i层的内径，m；-最外层的管外径，m；D-管径，m。若，D取外径；若，D取算数平均值；若，D取内径油流至管内壁的放热系数，在紊流情况下比层流时大得多，通常情况下大都大于.因此在紊流情况下，对总传热系数的影响很小，可忽略不计，而在层留情况下就必须计入。管最外层至周围介质的放热系数-土壤导热系数，；-管中心埋深，m；-最外层的管外径，m。 查规范可知，第一层钢管壁的导热系数为45.5W/(m)，第二层保温层的导热系数为0.04W/(m)。W/(m) W/(m)3.3.2 计算热站间距管道埋深处平均地温：20时原油的相对密度为： （3-8）原油的比热容为： （3-9）式中 15时原油的相对密度；C比热容， kJ/(kg)；T原油平均温度，。 (3-10)式中-加热站的起点，终点温度，。由公式（3-9）得：质量流量为： (3-11)式中 G1原油质量流量，kg/s；G年输量，kg；T年输油时间，按350天算。由公式（3-11）得：加热站间距为1： （3-12）式中 G原油质量流量，kg/s；K管道总传热系数，W /(m)；D管道外径，m；TR加热站的出站温度，；T0管道周围的自然温度，；TZ加热站的进站温度，；LR加热站间距，m。由公式（3-12）得：3.4加热站的布置计算3.4.1加热站数的确定热油管全长439公里，加热站数n为：（个）3.4.2 计算出站温度与热负荷出站温度为1： （3-13）式中 G原油质量流量，kg/s；C比热容，kJ/(kg) ；L加热站间距，m；K管道总传热系数，W /(m)；D管道内径，m；热负荷1： （3-14）式中q加热站的热负荷，kJ/s；加热站的效率。由公式（3-13）得：由公式（3-14）得热负荷为：KW3.4.3加热炉的选型根据前面的计算可知，油品的体积流量为： 根据计算的流量和热负荷，查阅资料6，型号为GW4000的加热炉可以满足管道的加热要求，每个热站的加热炉数目为两个，一个为备用。3.5 水力计算 3.5.1 计算输油平均温度下的原油运动粘度由公式（3-10）得平均温度为：由公式（3-3）得50时原油的密度为：故平均温度下的运动粘度为： （3-15）式中-温度为平均温度、时油品的运动黏度，；u黏温指数，1/。由公式（3-15）得：3.5.2 判断流态假设油品处于水力光滑区，雷诺数为4 （3-16） （3-17）式中u黏温指数，1/。v输送温度下原油的运动黏度，m2/s；Q管路中原油的体积流量，m3/s；e管壁的绝对粗糙度，m。由公式（3-16）得：由公式（3-17）得：由于3000ReRe1,所以其是处于水力光滑区，故前面的假设是正确的。3.5.3 计算摩阻一个加热站间的摩阻为1：总摩阻为： （3-18）全线所需总压头为： （3-19）式中 沿线总摩阻，m；剩余压头，m；加热站之间的高程差；mH全线所需要的总压头，m。由公式（3-18）得：由公式（3-19）3.6 泵站布置计算3.6.1泵站数的确定从经济角度考虑，泵站应与热站合并，故确定泵站数为5。每个泵站需提供的压头为：3.6.2 泵及原动机的选型油品的体积流量为：管道的最大输送压力7MPa，预选泵250YS90 5，扬程为750m水柱，流量为600m3/h校核压力：满足要求。为了保证泵站运行的可靠性，还要选一台备用。防爆型电动机3，转速为1480r/min，电动机功率为850千瓦，效率为73%。3.6.3 泵站布置采用平均法布站，其站间距为： （3-20）式中 LR泵站站间距，m；L管线总长，m；由公式（4-1）得：由于是长输管道，则在首站布置一个泵站。取泵站内压头损失为，泵站进口压力控制在3080m范围内。（1）当首站与第二站站间距取