燃气及成品油管道输送课程设计.

1、某输气管道工艺设计目录重庆科技学院管道输送技术课程设计报告学 院:石油与天然气工程学院专业班级:油气储运学生姓名:学 号:设计地点（单位）： k栋801设计题目:某输气管道工艺设计完成日期：2015年1月10日指导教师评语：成绩（五级记分制）：指导教师（签字）：1设计总则11.1设计标准1.2设计任务参数22.1设计工程概况 2.3确定管道评估性通气能力 34输气管道规格44.1天然气的密度及相对密度4.44.2天然气运动黏度4.3末端储气量计算错误！未定义书签某输气管道工艺设计目录某输气管道工艺设计目录4.4末端最大储气量计算4.5管段平均直径D计算8.4.6管段壁厚确定9.某输气管道工艺设

2、计目录某输气管道工艺设计目录5压缩机选择与布置 错误！未定义书签5.1压缩机站的确定 错误！未定义书签5.2计算各站间进出站压力错误！未定义书签5.3压缩机功率计算错误！未定义书签5.4压缩机选型 错误！未定义书签,1.6.6结论6.1管道评估性通气能力 1.66.2输气管道规格166.3压缩机站数及压缩比1.6,1.7.6.4压缩机选型.16参考文献某输气管道工艺设计设计总则1设计总则1.1设计标准本设计主要依据的是课程设计任务书提供的设计参数以及输气管道工程设计规 范GB50251-94进行设计计算。1.2设计原则输气管道工程设计应遵照下列原则：（1）输气管道工程设计规范 GB50251-

3、2003（2）保护环境、节约能源、节约土地，处理好与铁路、公路、河流等的相互关系;（3）采用先进技术，努力吸收国内外新的科技成果；（5）优化设计方案，确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数。（6）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。（7）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某输气管道工艺设计设计任务参数2设计任务参数2.1设计工程概况某长距离输气干线，沿线地形起伏不大，海拔高度1200m。要求对该管道进行工艺设计。设计要求如下：(1) 确定管道评估性通气能力(2) 输

4、气管道规格(3) 压缩机站数及压缩比(4) 确定压缩机机组的功率与型号(5) 布置压气站2.2其他有关基础数据所输天然气组分见下表2-1:表2-1天然气相关组分组成Mol%组成Mol%甲烷95己烷0.06乙烷1.2硫化氢0.2丙烷1.47二氧化碳0.37丁烷0.32氮1.3正戊烷0.02氦0.00(2)天然气的温度为27C，管道全长1080km,任务输量为：26亿方/年，起点气源压力为:6.2MPa；(3) 压气站最大工作压力为7.5MPa，进站压力为5.4MPa,各站自用气系数为0.5%， 末端最低压力2.0MPa；(4) 入站口到压缩机入口压损为 0.1MPa；压缩机出口到压缩站压损 0.

5、2MPa2.3设计要求(1) 确定管道评估性通气能力；(2) 输气管道规格；(3) 压缩机站数及压缩比；(4) 确定压缩机机组的功率与型号;(5) 布置压气站。3确定管道评估性通气能力任务年输量为26亿方/年。根据GB50251-2003输气管道工程设计规范规定：输 气管道的设计输送能力应按设计委托书或合同规定的年或日最大输气量计算，设计年工26 10 8m3350 24 3600 0.85作天数应按350d计算（350d是为冬夏平衡，同时最大输气量应以标态计算。）。= 101.15m3s =364140m3/h =8.7 106m3/d=3 108m3/a由上计算可得该管道通气能力为85.9

6、8立方米每秒。4某输气管道工艺设计总结5某输气管道工艺设计总结4输气管道规格4.1天然气的密度及相对密度(4-1)由气体的相对分子质量公式：得出：M =0.95 16 0.03 30 0.0147 44 0.0032 58 0.0002 72 0.0006 860.0002 34 0.0037 44 0.013 28 0.00 4 =17.53由公式得：17.5324.055= 0.729在标准状态下，天然气的密度与干空气的密度之比称为相对密度。天然气相对密度 用符号用厶表示，则有：(4-2)式中厶气体的相对密度:气体的密度空气的密度，在工程标准下，为1.206kg m3P天相对密度：二=0.

7、729/1.206=0.604P空4.2天然气运动黏度（1）由各组分黏度计算天然气黏度： 7yM；-L、yi . Mii（4-3）、（屮 帀）=10.60 95%16 8.77 3% 307.56 1.47%-44i代入数据得：6.97 0.32%. 586.48 0.02% 72 11.90 0.2% ，34 14.300.37%、4418.04 1.3%28=44.30 (yi 祁)=95%163%、30 1.47%. 440.32%.58i0.02%.720.2%. 340.37%. 44 1.3%.28=4.19所以按公式计算得动力黏度：i=44.30/4.19=10.57MPas (

8、2)计算天然气运动黏度：10.57214.50mm /sP 0.7294.3末段储量计算假设末段管径770mm压缩比1.3，Re =1.777 10曲du式中 qv气体流量，m3/d厶一一气体响度密度d输气管径，cmu气体的动力粘度，N s/m2Re =1.777 10：=114738.7 1060.604Z3770 10.57 10106某输气管道工艺设计总结#某输气管道工艺设计总结0.0392=0.0147 Re#某输气管道工艺设计总结#某输气管道工艺设计总结.0.0392=0.0147 11473=0.01021001 15100 1.773pPj .式中 Ppj 气体平均压力Ppj2P

9、zPqPz式中 Ppj平均压力Pq起点压力Pz 终点压力7某输气管道工艺设计总结8某输气管道工艺设计总结Ppj =|(6.2226.2 2)=4.46(MPa)#某输气管道工艺设计总结= 0.911001 15100 1.773 4.46 .(1)计算管径为满足储气要求，设计最大储气量为日输气量的40%即0.4 =12.24 1 08(m3/a) =3.5 106(m3 /d)= 150000(m3/ h) = 40.5(m3/s)8 、，c, c 260Vmax =0.4 Q85%2Vmax qVA RLcP2min -T。6p0T2Z2.：式中d管道内径,mm;R max末段起点最大压力,

10、Pa;P2min末段终点最小压力,Pa;#某输气管道工艺设计总结#某输气管道工艺设计总结T 标况下的温度(T0 = 293K)；P0 标准大气压(P=101325Pa);C。一一转换系数值，取值0.03848。293A =3.14 O.038482 竿4.9 10101325 x 300 0.912 x 0.0102 汉 0.6043.5 106 101.1524.9 10，7.33 1018 23 1018IE101。22。，=698mm#某输气管道工艺设计总结#某输气管道工艺设计总结对误差:上式中C参数的计算公式如下:#某输气管道工艺设计总结9某输气管道工艺设计总结乙汀C：D式中水利摩阻系

11、数;Z 气体压缩因子;:* 气体的相对密度;T 输气管道内气体的平均温度，K；D管道内径，mmCo 转换系数值，取值0.03848。0.0102 0.91 0.604 3002350.03848(770 10 )= 4196.39根据最优末段长度计算公式:P 2 _p 21max2min,b2CQ2式中iz,b 最优末段长度，mPmax 末段起点最大压力，Pa；P2min末段终点最小压力，Pa；由任务书知：Pmax =5.40.2 =5.2(MPa);P2min =2.0(MPa);T =273.15 + 27 =300.15(K)2 12 2 127.310 -2102 4196.39 10

12、1.152= 574012.31(m) = 574.01(km)4.4末段最大储气量的确定储气开始时，此时有：终点的最低压力应该不低于配气站要求的最低供气压力，故为已知,p1min/ p2minCl zQ（ 3-3）式中开始储气时末段起点的最低压力;10某输气管道工艺设计总结开始储气时末段终点的最低压力。储气结束时，起点最高压力应该不超过最后一个压气站的最大出口压力或管路的强 度，故为已知，则有：p2max = . Plmax -Cl zQ2（ 3-4）式中储气结束时末段终点的最高压力；储气结束时末段起点的最高压力。Pmin 二勺卩爲.CIzQ2；22 1012 4196.39 574012.

13、31 101.155352102.40P2max = .R2nax ClZQ2 = -7.32 1012 4196.39 574012.31 101.155352102.38Ppj min -32P2mn-(5.35 106P min + Pwmin32 12*2 x10)5.35 106 2 106)4.0MPa11某输气管道工艺设计总结#某输气管道工艺设计总结5.352 1012P max2p2g =3叽06 +535篇 +7,06) = 6.38MPa根据输气管道末段储气开始和结束时的平均压力和可以算出末段输气管道的储气能力，计算公式如下:二 D24P pj max(3-5)P0#某输气

14、管道工艺设计总结#某输气管道工艺设计总结式中 T0 标况下的温度（T0 =293K）；p0 标准大气压（P=101325Pa）;将数据代入（3-5）计算可得：3.14 0.772 6.38 106 -4 1064101325293300 0.91574012 =6.73 106m3#某输气管道工艺设计总结#某输气管道工艺设计总结4.5管段的平均直径 D的确定由于全线起伏不大（200 ），所以管段平均直径的计算我采用的是潘汉德尔公式:qv= 1051（P： - p；）d5T5必 TL 一式中 qv 在标准状况下（F0=O.1O1325MPa T=293K气体流量，m3/d ；d 输气管内直径，c

15、m；Ph输气管计算段起点压力(绝)，MPaPk-输气管计算段终点压力（绝），MPaZ 气体的压缩系数；T 气体的平均绝对温度，K；.： 气体的相对密度；L输气管计算段的长度，km,（计算段长度为输气管实长和局部摩阻损失当量长度之和。在无实测资料时，平原、丘陵地区取管道长度的1.031.05，山区管道取1.06 1.08作为计算长度。）8.7 10 1051-(6.22 22)d5厂0.0102 x 0.91 x 0.604 x 300 x 505 .99d=701mn取值 d=720mm4.6确定管壁厚度输气管线的管径确定后，要根据其输送压力、管线材质等来设计壁厚。油田油气集 输和外输油、气管

16、线可按下式计算：式中 p管线设计的工作压力，10MPa；d管线内径，mm；焊缝系数：无缝钢管 =1,缝管和螺旋焊缝钢管 =1，旋埋弧焊钢管=0.9；二刚性屈服极限，MPa（查表4.1材料刚性屈服极限）；F设计系数（查表4.2管线设计系数）。表4.1材料刚性屈服极限钢管材质优质碳素钢碳素钢A3F低合金钢16MnAPIS-SL1020X52X60X65X70，Mpa205245235353358413448482表4.2管线设计系数管线、一工作环境野外地区居住区，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0.600.50这里选用直焊缝钢管 =1;选用A

17、PIS-SL X70 s=482MPa;因为此处为输气管道野外地区，取0.6。将数据代入计算管道壁厚:7.5 7502 482 0.6=9.7mm7.5 7622 482 0.6=9.9m m则管道外径为 D1=750+9.7*2=769.4mm管道外径为 D2=750+9.9*2=769.8mm根据国标无缝钢管规格表选管径规格（表4-3国标无缝钢管规格）。综上选择外管径750X10mm的管道，末端管径 762X10mm表4-3国标无缝钢管规格直径厚度/mm管重/m直径/mm厚度/mm管重/m159415.2982010199.75518.9912239.1622.6414278.262194

18、21.219208179.92526.399202.19631.5210224.41736.612268.7841.6314312.79273533.0410208199.65639.519224.38745.9210249.07852.2812298.29325539.4614347.31647.216396.14754.8918444.77862.54122010298.39970.1312357.471077.6814416.36377654.8916475.05763.87142012416.66872.814485.41981.6716553.961090.5162012475.84

19、426662.1414554.46772.3316632.87882.4618711.1992.55182012535.0210102.5914623.5480670.1316711.79781.6518799.87893.1220887.769104.53202014692.5510115.916790.7529790.1118888.658102.7820986.49115.41221083.9510127.99222016869.616308122.7118977.429137.82221192.4610152.89241299.687208140.46242016948.529157.

20、8181066.210175.09201183.688208160.19221300.969179.99241418.055压气站的布置与压缩机选型5.1压缩机站的确定沿线有气体分出或引入的干线输气管的特点是管路中的流量逐段变化：在分气的情况下，流量逐段减小；在进气的情况下，流量逐段增大。如果计算段起点流量保持不变， 在相同管径、压力等条件下，有分气点时，计算段的长度必定大于无分气点的输气管计 算段的长度，而且分气量越大（或分气点越多），计算段越长；在进气点时，计算段的 长度必定小于无分气点的输气管计算段的长度，而且进气量越大（或进气点越多），计算段越短；在既有分气点又有进气点的情况下，计算段

21、的长度取决于分气和进气的共同 影响，分气的影响使管段变长，进气的影响使管段变短，因此，如分气的影响超过进气 的影响，则计算段变长，反之，则计算段变短输气管道末段终点配气站的进站压力比前面各站间管段终点低，同时，要求管道末 段又具有一定的储气能力，这样，管道末段长度要比其他各站间管段长很多。同时，在 输气管道沿线布置压缩机站时，工艺必须从末段开始，先决定其长度和管径，然后再进 行其他各中间管段的计算。在进行压气站的布置时需要考虑的问题：1. 为充分利用地层能量可以省去首站；2. 注意末段储气的要求；3. 使运行压力接近管线承压；4. 对于初期流量较小的管线，应分期建造压气站。干线输气管上布置压气

22、站既要详尽地考虑工艺问题、地理地质问题，也要考虑经济 问题，甚至与其它部门相联系的社会问题，力求做到方便于压气站的建设与管理，让整 条管线发挥出最大的效益。站址不预先固定的压气站布置意味着仅仅根据水力条件来计 算，其结果必然是理想化的，但其优点是便于我们了解布置压气站的基本方法和一般规 律。输气管道沿线地形较为平坦，高差不超过200m沿线又无进气或分气支线时，则根 据下面公式计算站间距：18某输气管道工艺设计总结19某输气管道工艺设计总结压缩机站数:FQ-Pz2=CQ2L-lz式中 l输气管全长，mn压缩机站数，计算结果向上取整；iz末段管路长度，mi 平均站间距，mfq , B 分别为管道起

23、点压力和终点压力，Pa计算求得的压气站数，一般应向较大的方向化整。Z TC0D0.0102 0.91 0.604 3000.038482 汉 0.725= 5870.392 12 2 126.22 10 -22 1012l厂=573408.88m5870.39 101.1521080000 -574012.31573408.881 =1.88因此n=25.2计算各站间进出站压力根据经验，压气站的设计压比不宜太高，否则将导致管道全线的压缩机功率增大， 同时管道的输气能耗及输气成本增大，我国的输气管道工程设计规范(GB 50251-2003 )建议：当采用离心式压缩机时，压气站的压比取1.21.5为宜。此外，在没有特殊要求的情况下，管道全线所有压气站的设计压比通常取同一个值。取压缩比1.3Pz =5.3 1.6.89Mpa20某输气管道工艺设计总结PqpZ0 -CIQ2 二 6.892 1012 -4196.39 574012.31 101.152 =4.78MPaPzi=4.78 X 1.2=5.73