输油管道工艺设计毕业论文

1、设计内容及要求某油田计划铺设一条180公里、年输量为300万吨的热油管道，管线经过区域地势平坦。设计要求：1）采用的输送方式；2）管道规格；3）泵站位置；4）选用泵机组的型号，包括泵运行的方式、原动机的种类和型号；5）至少采用两种设计方案，并进行经济比较；6）计算最小输量。设计参数地温资料：月份123456789101112地温56789111213121087最大运行压力7.0MPa，末站剩余压头60m，局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计，20相对密度0.867，50粘度9.6mPa.s。粘温指数0.038。进站温度控制在39。土壤导热系数1.2W/（m），埋地深度1.6m。最高输送温度70，最

2、低输送温度35。目录1 总论21.1 设计依据及原则21.1.1 设计依据21.1.2 设计原则21.2 总体技术水平22 输油工艺32.1 主要工艺参数32.1.1 设计输量32.1.2 其它有关基础数据32.2 主要工艺技术33 工程概况34 设计参数34.1 管道设计参数34.2 原油物性34.3 其它参数45 工艺计算45.1 输量换算45.2 管径规格选择55.2.1 选择管径55.2.2 选择管道壁厚55.3 热力计算65.3.1 计算K值65.3.2 计算站间距95.4 水力计算145.4.1 计算输油平均温度下的原油运动粘度145.4.2 判断流态155.4.3 计算摩阻166

3、 设备选型176.1 设备选型计算176.1.1 泵的选型176.1.2 原动机的选型186.1.3 加热设备选型186.2 站场布置197 最小输量218 设计结果229 动态技术经济比较（净现值法）24参考文献251.1 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

4、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。1.2 总体技术水平（1）采用高压长距离全密闭输送工艺。（2）采用原油变频调速工艺。 （3）输油管线采用先进的SCADA系统，使各站场主生产系统达到有人监护、自动控制的管理水平。既保证了正常工况时管道的平稳、高效运行，也保证了管道在异常工况时的超前保护，使故障损失降低到最小。（4）采用电路传输容量大的光纤通信。给全线实现SCADA数据传输带来

5、可靠的传输通道，给以后实现视频传输、工业控制及多功能信息处理提供了可能。（5）在线路截断阀室设置电动紧急切断球阀，在SCADA中心控制室根据检漏分析的结果，确定管道泄漏位置，并可及时关闭相应泄漏段的电动紧急切断球阀。（6）站场配套自成系统。（7）采用固化时间短、防腐性能优异的环氧粉末作为管道外防腐层。2.1 主要工艺参数2.1.1 设计输量 年输量为3000万吨2.1.2 其它有关基础数据（1) 保温层(泡沫塑料)40mm；（2）管道埋地深1.6m；（3）管道埋深处平均地温：=（4）原油含水< 0.5%；（5）年输送天数：350天。2.2 主要工艺技术输油干线拟采用密闭输油方式。输油管道

6、首站设置出站超高压保护装置，中间站设变频器控制各进干线的压力，确保输油干线长期安全、平稳运行。某油田计划铺设一条180公里、年输量为300万吨的热油管道，管线经过区域地势平坦。表3-1地温资料：月 份123456789101112地温567891112131210874.1 管道设计参数最大运行压力7.5MPa,末站剩余压头60m，局部摩阻按1.2%，进站温度控制在39，最高输送温度70，最低输送温度35。4.2 原油物性20相对密度0.867，50粘度9.6mPa.s，粘温指数0.038。4.3 其它参数保温层采用黄夹克，厚度40mm，土壤导热系数1.2W/(m. )。 5.1 输量换算管道

7、周围的自然温度；=；平均温度为： （5-1）式中 平均温度，加热站的起点、终点温度，。由公式（5-1）得：温度系数为： （5-2）式中 温度系数，； 温度为20时的油品密度，。由公式（5-2）得：46.7时原油的密度为： （5-3）式中 温度为46.7时的油品密度，； 温度系数，； 温度为20时的油品密度，； T油品温度，。由公式（5-3）得：（）体积流量为： （5-4）式中 体积流量，或； 年输量，； T年输油时间，按350天算。由公式（5-4）得：5.2 管径规格选择5.2.1 选择管径取经济流速为V=2.0m/s,则管径为： （5-5）式中 D管道直径，m； Q体积流量，； V经济流速，

8、。由公式（5-5）得：5.2.2 选择管道壁厚查规范，选规格为X60的管材，其最小屈服强度为415MPa,故其壁厚为： （5-6）式中 壁厚，； P设计压力（取工作压力的1.15倍）MPa; D管道外径，； 许用压力，MPa；=； K设计系数，取0.72； 焊缝系数，取1 钢管的最低屈服强度，X60钢取413MPa。由公式（5-6）得：查规范，选为方案一和为方案二的标准管道。5.3 热力计算5.3.1 计算K值方案一：的标准管道管道中的实际流速为： （5-7）式中 d管道内径，m；Q体积流量，；实际流速，。选取泡沫塑料作为保温材料，查规范可知，第一层钢管壁的导热系数为，第二层保温层的导热系数为

9、。查阅相关手册可知，保温材料厚度为40mm。而： （5-8） （5-9）式中 单位长度的总传热系数，； 油流至管内壁的放热系数，； 管最外层至周围介质的放热系数，； 第i层的厚度，m； 第i层（结蜡层、钢管壁、防腐绝缘层等）导热系数， 管内径，； 第i层的外径，m； 第i层的内径，m； 最外层的管外径，m； 管径，m；若，取外径；若，D取算数平均值；若，D取内径。由公式（5-9）得：管道最外层至周围介质的放热系数为： （5-10）式中 土壤导热系数，； 管中心埋深，m； 最外层的管外径，m。由公式（5-10）得：在紊流情况下，对总传热系数影响很小，可忽略不计。由公式（5-8）得：管道总传热系数

10、为： （5-11）式中 K管道总传热系数，； 单位长度的总传热系数，； 管道内径，m。由公式（5-11）得：方案二：的标准管道管道中的实际流速为：式中 d管道内径，m；Q体积流量，；实际流速，。选取泡沫塑料作为保温材料，查规范可知，第一层钢管壁的导热系数为，第二层保温层的导热系数为。查阅相关手册可知，保温材料厚度为40mm。而： （5-8） （5-9）式中 单位长度的总传热系数，； 油流至管内壁的放热系数，； 管最外层至周围介质的放热系数，； 第i层的厚度，m； 第i层（结蜡层、钢管壁、防腐绝缘层等）导热系数， 管内径，； 第i层的外径，m； 第i层的内径，m； 最外层的管外径，m； 管径，m

11、；若，取外径；若，D取算数平均值；若，D取内径。由公式（5-9）得：管道最外层至周围介质的放热系数为： （5-10）式中 土壤导热系数，； 管中心埋深，m； 最外层的管外径，m。由公式（5-10）得：在紊流情况下，对总传热系数影响很小，可忽略不计。由公式（5-8）得：管道总传热系数为： （5-11）式中 K管道总传热系数，； 单位长度的总传热系数，； 管道内径，m。由公式（5-11）得：5.3.2 计算站间距时原油的相对密度为： （5-12）式中 15时原油的相对密度； 温度系数，； 温度为20时的油品密度，。由公式（5-12）得：原油的比热容为： （5-13）式中 15时原油的相对密度； 比

12、热容，； T原油温度，。由公式（5-13）得：C质量流量为： (5-14)式中 原油质量流量，； 年输量，； t年输油时间，按350天算。由公式（5-14）得：加热站间距为： （5-15）式中 原油质量流量，；K管道总传热系数，；管道内径，m；加热站的出站温度，；管道周围的自然温度，；加热站的进站温度，；加热站间距，方案一：的标准管道由公式（5-15）得： 加热站数： （5-16）式中 n加热站数，个； L输油管道总长，m； 加热站间距，m；由公式（5-16）得：热负荷： （5-17）式中 q加热站的热负荷，kJ/s； 加热站的效率； 原油质量流量，；加热站的进站温度，；加热站的出站温度，。比

13、热容，由公式（5-17）得：由于热站的热负荷较大，故需增加热站数，取n=2个。则热站间距为： （5-18）式中 n加热站数，个； L输油管道总长，m； 加热站间距，m；由公式（5-18）得： 计算出站温度出站温度为： （5-19）式中 原油质量流量，；加热站的进站温度，；加热站的出站温度，。比热容，加热站间距，m；K管道总传热系数，；管道内径，m。管道周围的自然温度，；由公式（5-19）得：由公式（5-17）得热负荷为：方案二：的标准管道:由公式（5-15）得： 加热站数： （5-16）式中 n加热站数，个； L输油管道总长，m； 加热站间距，m；由公式（5-16）得： 热负荷： （5-17）

14、式中 q加热站的热负荷，kJ/s； 加热站的效率； 原油质量流量，；加热站的进站温度，；加热站的出站温度，。比热容，由公式（5-17）得：由于热站的热负荷较大，故需增加热站数，取n=2个。则热站间距为： （5-18）式中 n加热站数，个； L输油管道总长，m； 加热站间距，m；由公式（5-18）得：计算出站温度出站温度为： （5-19）式中 原油质量流量，；加热站的进站温度，；加热站的出站温度，。比热容，加热站间距，m；K管道总传热系数，；管道内径，m。管道周围的自然温度，；由公式（5-19）得：由公式（5-17）得热负荷为：5.4 水力计算5.4.1 计算输油平均温度下的原油运动粘度方案一：

15、的标准管道由公式（5-1）得平均温度为：由公式（5-3）得时原油的密度为：（）故平均温度下的运动粘度为： （5-20）式中 温度为平均温度、时油品的运动黏度，；u黏温指数，。由公式（5-20）得：方案二：的标准管道由公式（5-1）得平均温度为：由公式（5-3）得时原油的密度为：（）故平均温度下的运动粘度为： （5-20）式中 温度为平均温度、时油品的运动黏度，；u黏温指数，。由公式（5-20）得：5.4.2 判断流态方案一：的标准管道雷诺数为： （5-21） （5-22）式中 u黏温指数，。输送温度下原油的运动黏度，；Q管路中原油的体积流量，；e管壁的绝对粗糙度，m。由公式（5-21）得：由公

16、式（5-22）得：由于,所以其是处于水力光滑区，故前面的假设是正确的。方案二：的标准管道雷诺数为： （5-21） （5-22）式中 u黏温指数，。输送温度下原油的运动黏度，；Q管路中原油的体积流量，；e管壁的绝对粗糙度，m。由公式（5-21）得：由公式（5-22）得：由于,所以其是处于水力光滑区，故前面的假设是正确的。5.4.3 计算摩阻方案一：的标准管道一个加热站间的摩阻为： （5-23） 总摩阻为： （5-24）全线所需总压头为： （5-25）式中 沿线总摩阻，m； 加热站间距的摩阻，m； H全线所需要的总压头，m。由公式（5-23）得：由公式（5-24）得：由公式（5-25）得：方案二：

17、的标准管道一个加热站间的摩阻为： （5-23） 总摩阻为： （5-24）全线所需总压头为： （5-25）式中 沿线总摩阻，m； 加热站间距的摩阻，m； H全线所需要的总压头，m。由公式（5-23）得：由公式（5-24）得：由公式（5-25）得：6.1 设备选型计算6.1.1 泵的选型选泵原则:流量以任务输量为依据，最大输量、最小输量为参考；摩阻以任务输量下的摩阻为依据，最大输量、最小输量下的摩阻为参考。同时，考虑一定的富裕量。 若输送正常流量为Qp，则采用适当的安全系数估算泵的流量，一般取Q =（1.051.10）Qp。估算泵扬程时，考虑泵在最困难条件下，计算流动损失，确定所需扬程Hp，根据需

18、要再留出些裕量，最后估算选泵扬程，一般取H=（1.101.15）Hp。根据油田输量变化情况，为发挥泵的经济效益，选泵原则为：最小输量期，运行1台小泵；任务输量期，运行1台大泵；最大输量期，1台大泵与1台小泵并联运行。同时，大泵考虑1台备用。选用泵型号为KDY500-130×5，其流量为500，扬程为650m,转速为2980转/分，效率为83%。每个泵站选用两台，其中一台为备用泵。方案一：由公式（5-3）得平均温度下的密度为：（）泵所产生的压力为： (6-1)式中 P泵所能够提供的压力，Pa； 油品的密度，； H泵所提供的扬程，m；由公式（6-1）得：P故所选择的泵符合要求。方案二：由

19、公式（5-3）得平均温度下的密度为：（）泵所产生的压力为： (6-1)式中 P泵所能够提供的压力，Pa； 油品的密度，； H泵所提供的扬程，m；由公式（6-1）得：P故所选择的泵符合要求。6.1.2 原动机的选型 JKZ异步电动机，型号为JKZ-2000,额定功率2000kw,额定电压6000V，额定电流234A,转速2985转/分，效率95.5%。6.1.3 加热设备选型首站选用换热器，其他加热站选用直接管式加热炉，型号：GW4400-Y/6 4-Y,其额定功率为4400KW，效率为87%。6.2 站场布置 方案一：的标准管道泵站数为： (6-2)式中 n泵站数，个； H全线所需的总压头，m

20、； 泵所提供的扬程，m。由公式（6-2）得：n(个)向上取整，取n=3（个）；为了保证任务输量不变，可对泵站中的泵机组采取减小级数等措施。采用平均法布站，其站间距为： （6-3）式中 泵站站间距，m； L管线总长，m；由公式（6-3）得：泵站内压头损失不计，后面的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90km,其进口压力为： （6-4）式中 泵站进口的剩余压头，m； H泵站所提供的扬程，m； i水力坡降； L两泵站的站间距，m； 两泵站间的高程差，m； 泵站内压头损失，m。取首站与第二站的站间距为65km，进口压力为：水力坡降：符合要求，故第二站布置在距离首站65km

21、处。（2）取首站与第三站的站间距为135km，进口压力为：符合要求，故第三站布置在距离首站135km处。故全线泵站布置完毕。方案二：的标准管道: 水力坡降： (6-2)式中 n泵站数，个； H全线所需的总压头，m； 泵所提供的扬程，m。由公式（6-2）得：n(个)向上取整，取n=4（个）；为了保证任务输量不变，可对泵站中的泵机组采取减小级数等措施。采用平均法布站，其站间距为： （6-3）式中 泵站站间距，m； L管线总长，m；由公式（6-3）得：泵站内压头损失不计，后面的泵站进口压力控制在3080m范围内。（1） （6-4）式中 泵站进口的剩余压头，m； H泵站所提供的扬程，m； i水力坡降；

22、 L两泵站的站间距，m； 两泵站间的高程差，m； 泵站内压头损失，m。取首站与第二站的站间距为50km，进口压力为：符合要求，故第二站布置在距离首站50km处。（2）取首站与第三站的站间距为102km，进口压力为：符合要求，故第三站布置在距离首站120km处。（3）取首站与第四站的站间距为175km，进口压力为：符合要求，故第四站布置在距离首站175km处。故全线泵站布置完毕。方案一：管道的最小输量为： （7-6）式中 管道最小输量，kg/s；K总传热系数，；D管道外径，m；L加热站间距，m；C原油比热容，；加热站的最高出站温度，； 管道周围的自然温度，； 加热站的最低进站温度，。由公式（7-

23、6）得：方案二：管道的最小输量为： （7-6）式中 管道最小输量，kg/s；K总传热系数，；D管道外径，m；L加热站间距，m；C原油比热容，；加热站的最高出站温度，； 管道周围的自然温度，； 加热站的最低进站温度，。由公式（7-6）得： 本次设计采用加热密闭输送方式，各个参数设计结果列入下表：表8-1 管道设计结果管材最小屈服强度（MPa）外 径（mm）壁 厚（mm）方案一X604152734.0方案二X604153254.0表8-2 泵设计结果型号台数(台)流量()扬程（m）转速(转/分)效率(%)方案一KDY500-130×53500650298083方案二KDY500-130&

24、#215;54500650298083表8-3 热站设计结果热站数站间距（km）进站温度（）出站温度（）热负荷（kJ/s）效率 方案一3903957.84639.5680%方案二3903954.33775.880%表8-4 热站布置设计结果热站1热站2方案一里程（km）090方案二里程（km）090表8-5 泵站布置设计结果泵站1泵站2泵站3泵站4方案一里程（km）065135方案二里程（km）050120175方案一：项目投资35万元，以后连续每年有相同的净收益10万元，其基准收益率为10%，其净现值：方案二：项目投资30万元，以后连续每年有相同的净收益10万元，其基准收益率为15%，其净现

25、值： 由于方案二的净现值大于方案一，因此采用方案二作为施工方案。1 张其敏，孟江.油气管道输送技术.北京.中国石化出版社.2010年7月.第一版2 严大凡.输油管道设计与管理.北京.石油工业出版社.3 姬忠礼，邓志安，赵会军.泵与压缩机.北京：石油工业出版社4 张德姜，王怀义，刘绍叶.石油化工装置工艺管道安装设计手册.中国石化出版社 ×××× 大 学毕业设计（论文）（页面设置：论文版心大小为155mm×245mm，页边距：上2.6cm，下2.6cm，左2.5cm，右2cm，行间距20磅，装订线位置左，装订线1cm，）（以下各项居中列，黑体小四号

26、）年 级: 学 号: 姓 名: 专 业: 指导老师: （填写时间要用中文）二零零八年六月院 系 专 业 年 级 姓 名 题 目 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日 毕 业 设 计 任 务 书班 级 学生姓名 学 号 专 业 发题日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日题 目 题目类型：工程设计 技术专题研究 理论研究 软硬件产品开发一、 设计任务及要求 二、 应完成的硬件或软件实验 三、 应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等） 四、 指导教师提供的设计资料 五、 要求学生搜集的

27、技术资料（指出搜集资料的技术领域） 六、 设计进度安排第一部分 （4 周）第二部分 （6 周）第三部分 （2 周） 评阅及答辩 （1 周） 指导教师： 年 月 日系主任审查意见：审 批 人： 年 月 日注：设计任务书审查合格后，发到学生手上。 ××××大学××××××××学院 20XX年制正文略关键词：关键词； 关键词； 关键词； 关键词（关键词之间分号隔开，并加一个空格）正文略Keywords: keyword; keyword; keyword; keyword目 录摘

28、要IVAbstractV第1章 绪 论11.1 本论文的背景和意义11.2 本论文的主要方法和研究进展11.3 本论文的主要内容11.4 本论文的结构安排1第2章 各章题序及标题小2号黑体22.1 各节点一级题序及标题小3号黑体22.1.1 各节的二级题序及标题4号黑体22.2 页眉、页脚说明22.3 段落、字体说明22.4 公式、插图和插表说明2结 论5致 谢6参考文献7附 录 1 标题8附 录 2 标题91.1 本论文的背景和意义1。其序号应该用4号字与正文排齐1.2 本论文的主要方法和研究进展1.3 本论文的主要内容1.4 本论文的结构安排2.1 各节点一级题序及标题小3号黑体正文另起一段，数字与标题之间空一格 各节的二级题序及标题4号黑体正文另起一段，数字与