毕业论文--某成品油管道工艺设计

1、某成品油管道工艺设计摘 要在一条成品油顺序输送管线中，顺序输送的循环次数越少，每一种油品的一次输送量越大，在管道内形成的混油段和混油损失也随之减少，但另一方面，油品的生产和消费通常是均衡进行的，各种油品每天都在生产和消费，顺序输送管道对每一种油品来讲是间歇输送。循环次数越少，就需要在管道的起、终点以及沿线的分油点和进油点建造较大容量的储罐区来平衡生产、消费和输送之间的不平衡，油罐区的建造和经营费用就要增加。因而，最优循环次数的确定应从建造、经营油罐区的费用和混油的贬值损失两方面综合考虑。成品油顺序输送管道设计应首先根据输量确定管道的管径以及首末站、分输站、中间泵站等基本工艺条件，同时考虑管道应

2、能适应不同季节成品需求量的变化。在确定了这些基本工艺条件后，顺序输送和罐容的优化只与管道输送次序、混油处理方式和油罐设置等有关。优化批次、罐容时应根据不同批次分别计算首站罐容、分输油库和末站罐容，并根据输送顺序计算混油量以及混油处理的各项费用，最终确定管道的最优批次和罐容配置。本文以所给的设计任务书为依据，在进行了相关设计计算的基础上利用计算机编程对该管道进行了水力计算、经济计算，确定了最经济的管道工艺参数（如管径、壁厚、工作压力、泵站数），并计算出了该方案中油品的输送天数、最优循环次数、首末站所需的最优油罐容积，并确定了油品的切割方案，绘制了水力坡降、和首站工艺流程图。关键词： 管道 输送批

3、次 混油量 混油处理 罐容设计AbstractWithin a product oil botched transportation pipeline, the less the transportation circles are and the more the transportation sum of each kind of oil, the less the mixed oil segment and oil mixture loss will form. However, oils producing and consumption are usually balanced. E

4、ach day, every kinds of oil are produced and consumed, so botched transportation is intermittent for each oil kind. The less the transportation circles are, the bigger the storage oilcan areas are needed at the pipelines start and final point and the oil output and input point along the pipeline so

5、as to balance the imbalance of oils producing, consumption and transportation, thus increases the oilcan areas construction and run fee. So, the optimum transportation circle should be decided from the two aspects of the fee cost by construction and run of oilcan areas and the depreciation loss of o

6、il mixture.The design work of a product oil batched transportation pipeline should be started from selecting the suitable diameter of pipeline according to the transportation sum and the basic technical parameters of start and final station, output station and the pumping station, simultaneity consi

7、dering the pipeline should be adapted to the changes of requirement sum of different seasons. After that, the optimization work is only related to the transportation order, method of managing the oil mixture and the settings of oilcans. During the optimization, we should calculate the oilcan cubage

8、of the start station, output oil deposit and the final station according to different transportation circle, and calculate the oil mixture sum and the management fee according to transporting sequence, then finally decide the optimum transportation circle and the cubage of oilcans.This paper gives t

9、he design task on the basis of Following the related design calculation on the basis of computer programming on the channels of hydraulic calculation, the economy, determine the most economical pipeline process parameters (such as diameter, wall thickness, the pressure of work, a number of pumping s

10、tations), on the pipeline and for the process to calculate a year of the delivery of oil a few days, the optimal number of cycles, the end of the first stops for the optimal oil tank volume and determine the oils cutting programs, Drawing a hydraulic gradient and the station map and the first stop o

11、f the process flow chart. Key words: hatched transportation； pipeline； transportation circle； oil mixture sum； management of oil mixture； design of oilcans cubage目录1 绪论71.1研究目的和意义71.2成品油管道技术现状及发展趋势71.2.1世界成品油管道技术现状71.2.2世界成品油管道技术主要发展趋势81.2.3我国成品油管道技术现状81.2.4国内外成品油管道技术差距分析81.2.5我国油气管道技术发展趋势81.3主要研究内容

12、101.4采用方法102 设计说明书112.1熟悉设计任务书的内容，掌握基本数据和原始资料112.2方案设计112.3 设计计算的基本步骤123计算说明书163.1计算物性参数163.1.1温度计算163.1.2计算年平均地温下的密度173.1.3计算年平均地温下油品的粘度173.1.4计算流量183.2管径和压力183.2.1初定管径183.2.2泵及管道压力193.2.3确定管道壁厚223.2.4管壁的强度和稳定性校核243.3水力坡降、翻越点、管道长度计算263.3.1 计算雷诺数，判断流态263.3.2判断有无翻越点273.4 泵站数的确定283.4.1 泵站数化整303.5投资总额计

13、算323.5.1 管道的投资费用计算323.5.2机泵投资333.5.3 操作经营费用343.5.4 折旧费用和维修费用353.5.5总投资363.6最优方案工作点参数计算及泵站位置373.7 工况校核383.7.1进出站压头校核383.7.2 动、静水压力校核393.8 顺序输送工艺计算403.8.1 一年中每种油品输送天数的计算403.8.2 循环次数413.8.3 首站和终点站所需油罐总容积423.8.4 混油长度的计算423.8.5 最优循环次数443.8.6 全线首、末站所需建的最优储罐总容量463.8.7 最优循环周期463.8.8 循环周期内各种油品的输送时间473.8.9 混油

14、切割方案以及混油亏损473.9 混油处理483.10 减少混油的措施50结 论51致 谢52参考文献53附录54附录1 编程计算541 绪论1.1研究目的和意义随着我国社会经济的快速稳步发展,机动车保有量不断增长,各地区的成品油消费需求量增长加速,对运输能力的提高和安全及时间的保证度提出了新的要求,同时成品油输送量的增大为发展和采用管道运输提供了可能。管道运输具有一次性投资少、运输成本低、安全性高、利于环保等独特优势,尤其适合长距离运输易燃、易爆的石油天然气。近年来,随着世界经济的稳步增长以及世界各国对能源需求的快速发展,全球油气管道的建设步伐加快,建设规模和建设水平都有很大程度的提高。1.2

15、成品油管道技术现状及发展趋势1.2.1世界成品油管道技术现状目前国际成品油管道输送技术已相当成熟，输送的品种多、规模大，实现了化工产品和成品油的顺序输送；原油和成品油的顺序输送；汽油、煤油、柴油等轻质油品，液化石油气、液化天然气、化工产品及原料和重质油品等的顺序输送。世界最大的成品油管道系统美国的科洛尼尔管道，双线可顺序输送不同牌号的成品油118种，一个顺序周期仅为5天。国际成品油输送工艺多采用紊流密闭输送和顺序输送流程。输送性质差距较大的两种油品时，多采用隔离输送方式。混油界面多采用计算机进行批量跟踪。界面检测方法大致分为标示法和特性测量法，其中采用特性测量法居多，尤以密度测量法最多。为了提

16、高检测的精度，也常采用各种组合式的检测方法。1.2.2世界成品油管道技术主要发展趋势（1）成品油管道正向着大口径、大流量、多批次方向发展，除输送成品油外，还输送其他液体烃类化合物。（2）广泛采用管道优化运行管理软件系统，合理安排各批次油品交接时间；在极短的时间内系统可自动生成调度计划，对管内油品的流动过程进行动态图表分析，远程自动控制泵和阀门的启停，实现水击的超前保护。（3）顺序输送的混油界面检测以超声波检测法为发展趋势，美国在这方面保持着技术领先地位。1.2.3我国成品油管道技术现状20 世纪 90 年代后随着成品油管道的建设，我国成品油管道输送研究有了进展，先后开展了成品油顺序输送水力计算

17、、批量跟踪等方面的研究及运行管理软件的开发，但与国外相比差距还很大。我国成品油管道除格-拉管道采用“旁接油罐”顺序输送工艺外，均采用密闭顺序输送工艺。顺序输送主要有两种输送方式：一种是紊流输送；一种是隔离输送。2002 年投入运营的兰-成-渝管道是我国第一条大口径、高压力、长距离、多出口、多油品、全线自动化管理的商用成品油管道。全线采用密闭顺序输送工艺，沿途 13 个分输点，输送油品为 90汽油、93汽油和 0柴油。油品界面检测、跟踪采用密度法、超声法和计算跟踪，代表了我国成品油管道目前最高水平。1.2.4国内外成品油管道技术差距分析目前我国成品油顺序输送技术尚处于初级水平，且自动化程度较低，

18、无法全面体现成品油管道的输送特点和优势。随着国民经济对成品油需求的不断增长，我国应逐步建立起长距离成品油管道干线和区域性成品油管网。因此必须对解决复杂地形下大落差动、静压控制，防止管道出现不满流，以及顺序输送的混油界面监控等技术难题进行联合攻关。1.2.5我国油气管道技术发展趋势(1)油气管道技术发展目标未来我国油气管输技术的发展目标如下：在易凝高粘含蜡原油管输工艺方面保持世界领先水平。具备保证大型油气管网安全、经济、优化运行的能力。新建干线管道实现高水平的设计、施工和运营管理,达到世界先进水平。提高成品油管道输送工艺水平,2015年成品油长距离输送运量比例将提高30%。2015年新建油气管道

19、各项指标将达到世界平均水平。提高劳动生产率,天然气管道管理为0.10.2人/km。降低油气管道输送能耗,原油管道综合能耗低于400 kJ/(tkm),天然气管道综合能耗低于890 kJ/(tkm)。 (2)油气管道重点发展技术2004年中国石油管道技术与管理座谈会指出,今后中国石油将攻关、推广应用和超前研发43项技术,包括需要重点攻关的技术26项,推广应用的新技术10项和超前研究的储备技术7项。通过这些重点技术项目的实施,逐步形成油气输送技术、油气储存技术、管道工程技术、管道完整性评价及配套技术、油气管道运行管理与信息技术五大管道技术系列,以全面提升管道技术水平。需要重点攻关的26项技术如下：

20、7项油气输送技术。东北管网安全经济运行技术、进口俄罗斯原油输送工艺及配套技术、西部油田及进口原油管道输送技术、原油管道新型化学添加剂的研制与应用、多品种顺序输送工艺及配套技术、原油流变性研究及LNG技术。2项油气储存技术。原油低温储存技术与储气库建设技术。4项管道工程技术。国家石油储备地下库建设工程技术、储罐工程建设技术、管道水土保护技术与大口径管道高清晰度漏磁内检测装备及技术。4项管道完整性评价及配套技术。管道完整性评价技术、油气管道泄漏检测技术、地质灾害及特殊地段监测与防护技术、储运设备安全检测及评价技术。9项油气管道运行管理与信息技术。数字管道技术、天然气管网安全优化运行技术、成品油管道

21、优化运行技术、天然气气质评价技术、天然气贸易计量技术、管道快速维抢修技术、管道节能与环保技术、油气管网规划研究、天然气经济研究。推广应用的10项新技术。管道自动焊接和超声波检测等集成技术、大型河流穿越技术、仿真技术、天然气管道内涂层技术、管道生产信息系统、地理信息系统、管道安全评价与风险管理技术、站区阴极保护技术、大口径X70高钢级管道钢管件制造装备及工艺技术、大口径输气管道干燥技术。将要进行超前研发的7项储备技术。富气管道输送技术、超稠油管道输送技术、天然气减阻剂研制与应用技术、X80以上高强度管道钢制管与施工技术、管道防腐新技术、海洋管道工程技术与永冻土地带工程施工技术。1.3主要研究内容

22、对某条管道顺序输送三种油品，已知管长、任务输量、所输油品的性质、沿线高程等，要求：利用计算机编程对该管道进行水力计算、经济计算，确定出最经济的管道工艺参数（如管径、壁厚、工作压力、泵站数等），并且对该管道进行工艺计算，计算一年中油品的输送天数、最优循环次数、首末站所需的最优油罐容积，并确定出油品的切割方案等，并绘制相关的图纸。1.4采用方法采用方案比较法：在熟悉设计内容的基础上，根据任务书给出的数据，提出多种可供竞争的方案；对所提出的方案分别进行水力计算、经济性计算；选择优化算法，找出最经济合理的管道参数（管径、壁厚、泵站数等）；根据所求得的最经济的管道参数，对顺序管道进行工艺计算；最优循环次

23、数；一年中每种油品的输送天数；首末站所需建的油罐容积；混油切割方案以及混油亏损等；编制计算机程序；编写设计说明书和设计计算书，并绘制管道水力坡降图及首站工艺流程图。2 设计说明书2.1熟悉设计任务书的内容，掌握基本数据和原始资料(1) 输送量、管道长度，所输送油品性质；沿线气象及低温资料、管理纵断面图；(2) 查阅相关资料，收集有关管材规格；泵、原动机型号及性能等的材料，以备比较选用。2.2方案设计(1) 根据任务书算出平温度下的油品密度，粘度和平均输量。(2) 查相关资料，得知成品油流速在1.22.7m/s，由此初定五个油品经济流速，并计算出经济管径。(3) 根据任务输量和初选的工作压力选择

24、工作泵的型号、然后计算泵台数以及确定组合方式。本设计采取3台或4台泵串联的方案，并计算出管道的工作压力。(4) 根据泵站所确定的管道工作压力和选定的管径计算壁厚，并进行强度校核和稳定性校核。(5) 计算任务输量下的水力坡降，并判断翻越点。(6) 计算全线总压头，确定泵站数并化整。(7) 根据技术经济指标计算各方案的基建投资及输油成本费用。(8) 综合比较各方案，确定最优方案。(9) 按最优方案的参数，计算求解工作点参数。(10) 按水力坡降和工作点的压头在纵断面图上布置泵站，确定泵站的位置。(11) 根据所求得的最经济管道参数，对顺序输送管道进行工艺计算。2.3 设计计算的基本步骤(1) 根据

25、任务书算出平均输送量（质量流量和体积流量）、油品的粘度。(2) 查相关资料，得知成品油流速一般在12.7m/s ，由此初定油品经济流速，由公式计算出经济管径，根据管径的出算值，根据管道标准算选择一系列可能的管径。 然后参考输油管道工艺设计规范（GB502532003）中，不同直径管道的工作压力及经济输量范围初选各管径下的输送压力。(3) 根据任务输量和初选的工作压力选择工作泵的型号、然后计算泵台数以及确定组合方式。 为便于长输管道的应用，泵的特性曲线方程可近似表示为： （2-1） 式中 Hc离心泵扬程，m液柱； Q离心泵排量，m3/h； a b常数； m管道流量压降公式中的指数，在水力光滑区内

26、m=0.25，混合摩擦区中m=0.123. 手册中给出的（H，Q）值一般为多组，我们可以用最小二乘法算出a，b的值其方法是： 令，；所以： （2-2）对a，b求偏导使得： 求得： （2-3） （2-4） 将a，b代入公式就可以求得泵的特性方程。并用相关指数进行检验。 根据上述计算结果来选择泵站的组合方式，对初步制定的压力、管径搭配做出相应的更改，并确定为本设计的管径、压力组合的比较方案(4) 根据泵站所确定的P和选定的管径根据下列公式 （2-5）式中 管壁厚度计算值，m； D外径，m； P设计压力或管道的工作压力，MPa； 输油管道的许用应力，MPa 焊缝系数，无缝钢管取1.0； C考虑钢管公

27、差和腐蚀的余量，根据管路的工作环境，取C=02mm。(5) 求出各方案的壁厚，并进行强度、稳定性校核，然后求出管道的内径。 1）强度校核:1 热应力： （2-6）式中 管道材料的线性膨胀系数m/； E管材的弹性模量，MPa t管道的工作温度与安装温度只差，取极限有2 环向应力的泊松效应； （2-7）式中 u管材的泊松系数； P设计压力 D外径，m； 壁厚，m。3 总的轴向应力； （2-8）满足上述条件即满足强度要求。2） 稳定性校核地下管道被土壤嵌住，直管段所收最大轴向压力P为： （2-9）式中 P管道轴向压力，N； P内压，MPa； A管子的管壁截面积，m2； D管道直径，m； E管道弹性模

28、量，MPa； 管道壁厚，m； 膨胀系数，m/； 温度变化，按最危险情况考虑，当轴向力P达到或超过某一临界值PCR时，埋地管道将丧失轴向稳定性，管道将产生波浪形弯曲，发生拱出地面而造成破坏事故。因此，必须对管道的轴向稳定性进行验算。 直管段的失稳临界力； （2-10）式中 PCR失稳临界力，N； K0土壤压缩抗力系数； D管道外径，m； E管道的弹性模量，MPa I管道横截面积惯性矩，m4当P0.6 PCR时，稳定性满足要求。(6) 计算任务流量下的水里坡降，并判断翻越点，确定管道计算长度。(7) 计算全线需要的总压头、确定各方案的泵站数并化整。 根据任务输量，在泵站工作特性曲线上可以得到每个泵

29、站所能提供的扬程为HC。 管路全线消耗的压力能为 （2-11）全线N个泵站提供的总扬程必然与消耗的总能量平衡，于是有 （2-12）泵站数 （2-13）式中 HC任务输量下泵站的扬程，m液柱； hm泵站站内损失，m液柱； H任务输量下管道所需总压头，m液柱； HSZ末站剩余压力，m液柱； LJ管道计算长度，m，考虑到局部摩阻取为管道实际长度的1.01倍。显然计算出的N不一定是正数，只能取之相近的整数作为该方案需建的泵站数。(8) 根据技术经济指标计算各方案的基建投资及输油成本费用。 主要包括基本建设投资指标和经营成本指标两大类。 管道基本建设指标包括路线建设部分、泵站部分。输油成本主要包括维修、

30、动力、折旧等费用。(9) 综合比较各方案的经济行指标，选出最佳方案；(10) 按最优方案的参数，计算求解工作点参数；(11) 按水力坡降和工作点的压头在纵断面图上布置泵站，确定泵站的位置；(12) 根据所求得的最经济管道参数，对顺序输送管道进行工艺计算。1 计算一年中每种油品的输送天数 （2-14）2 计算最优循环次数 （2-15）式中 JZ单位有效容积储罐的建设费用，元； E石油工业规定的投资年回收系数1/a； G单位有效容积储罐的经营费用，元； A每次循环混油的贬值损失，元； VPCM一个循环中的混油体积，m3。3 根据最优循环次数确定全线首、末站所需建的最优储罐总容量 （2-16）式中

31、NOP最优循环次数。4 确定最优循环周期 （2-17）式中 NOP最优循环次数。 D输油管每年的工作时间，本设计取350D5 循环周期内各种油品的输送时间 （2-18）式中 Di每年输送第i中油品的时间； NOP最优循环次数。6 确定混油切割方案以及计算混油亏损3计算说明书 对于成品油管道输送多种油品时，要按管道埋深处全年月平均低温输送高粘油品进行设计，再按最高月平均温度输送低粘油品进行校核，对于本设计即按管道埋深处全年月平均低温输送柴油设计，最高月平均温度输送汽油校核。3.1计算物性参数3.1.1温度计算 根据任务书可知年平均地温：9.42，最低月平均温度为1.03，最高月平均温度为16.7

32、5。3.1.2计算年平均地温下的密度 已知20时油品密度，按下式换算成计算温度下的密度。 （3-2）式中 、温度t及20时油品密度，kg/m3； 温度系数， kg/（m）； 已知油品密度：，求得输送油品20的平均密度： 温度系数： 平均地温下油品的密度： 输送油品在平均温度下的密度3.1.3计算年平均地温下油品的粘度表1 成品油粘温关系温度 ()0102030运动粘度(10-6m2/s)0.950.880.800.75汽油2.501.771.250.83航煤18.0012.008.206.00柴油根据油品粘温特性表求出粘温特性方程 汽油： 求得平均地温下的汽油粘度，最低气温下的粘度；夏季最高气

33、温下的粘度。 航煤： 求得平均地温下的航煤粘度：，最低气温下的粘度；夏季最高气温下的粘度。 柴油：求得平均地温下柴油粘度：，最低气温下的粘度；夏季最高气温下的粘度。3.1.4计算流量 由公式求得体积流量: （3-1）式中 Q体积流量，m3/s； M任务输量，kg； t年输送时间，s。将数据代入上式得到汽油、航煤、柴油的输量分别为；8001000010000.5/735/（350243600）=0.18m3/s8001000010000.2/808/（350243600）=0.066m3/s8001000010000.3/842/（350243600）=0.095m3/s总输量约为：0.3m3/

34、s3.2管径和压力3.2.1初定管径 查阅相关资料，成品油经济流速在1.2-2.7m/s之间最好，故初选经济流速1.2m/s、1.4m/s、1.5m/s1.8m/s、2.3m/s五种方案，算经济管径有公式：（以1.5m/s为例） 由此可得 （3-3） 根据公式，可计算其他经济流速对应的管径为：406.4、457、508、529、559的管径。 表2 不同直径的输油管道的工作压力和输量成品油管道外径，mm工作压力（105N/m2）年输量，106t/a219901000.70.927375851.31.632567751.82.237755651.53.242655651.54.853055656

35、.58.53.2.2泵及管道压力 可供选用的泵有：表3 泵型号型号Q（m3/h）H（m）ZLM IP 440/0614001701200180450200400205ZLM IP 530/06160027014002901000300400315121215SPB908.52531135.62451362.82381589.9223 从其中选前两种泵作为备用方案：选用ZLM IP 440/06，ZLM IP 530/06计算泵的特性方程即公式： （3-4）式中 Hc离心泵扬程，m液柱； Q离心泵排量，m3/h； a b常数； m管道流量压降公式中的指数，在水力光滑区内m=0.25，混合摩擦区中

36、m=0.123。 手册中给出的（H，Q）值一般为多组，我们可用最小二乘法算出a，b的值，计算方法为： 令，；所以： （3-5）对a，b求偏导使得： 求得： 通过计算可得出：(1) 当选择ZLM IP 440/06时，a=207.201，b=1.110-4，（假设在混合摩擦区m=0.123）。所以单个泵的H-Q特性方程为：HC=207.2011.110-4Q1.877。当多台泵串联时，根据离心泵串联组合的特点，每台泵排量相当，均等于泵站排量，泵站扬程等于各泵扬程之和，所以若有N台泵串联时的特性方程为： （3-6）泵站的特性方程为： ，其中，如果N台型号的泵串联工作，泵站的特性方程的常系数为： A

37、=Na B=Nb 本设计方案之一取四台同型号的泵串联使用组成泵站，则泵站的特性方程为： HC=4207.20141.110-4Q1.877 =828.8044.410-4Q1.877按照平均任务输量0.3m3/s=1080m3/h计算泵站的性能参数： HC=828.8044.410-4Q1.877 =828.8044.410-410801.877 =611.44m 预选的输油泵站，在给定的任务输量的工作条件下，泵站的进站压力H的范围为0.20.7MPA，设定本设计中的进站压头为30m液柱，根据此压头确定计算压力为： P=（HC+H）pg式中 P泵站工作压力，MPA HC任务输量下泵站的扬程，m

38、 H泵站进站压力换算的液柱，30m即为：P=（611.44+30）784.029.8=6.4MPA(2) 当选择ZLM IP 530/06时，根据泵的特性方程，即公式： 同上由最小二乘法可以得出 A=319.329 b=410-5所以由此得到单个泵的H-Q方程为： HC=319.329410-5Q1.877本设计取三台相同的泵串联作为泵站，故H-Q方程为： HC=957.9871.210-4Q1.877按照平均任务输量0.3m3/s=1080m3/h计算泵站的性能参数： HC=957.9871.210-4Q1.877 = 957.9871.210-410801.877 =898.86m故由此计

39、算泵站的特性方程为：HC=957.9871.210-4Q1.877 预选的输油泵站，在给定的任务输量的工作条件下，泵站的进站压力H的范围为0.20.7MPA，设定本设计的进站压力为30m液柱，根据此压头确定计算压力： P=（HC+H）pg式中 P泵站工作压力，MPA HC任务输量下泵站的扬程，m H泵站进站压力换算的液柱，30m P=（898.89+30）784.029.8=7.13MPA根据所选的泵型号和泵站组合方式，管径和工作压力可以设定为：406.4 （8.0mpa、7.0mpa）457 （8.0mpa、7.0mpa）508 （8.0mpa、7.0mpa）529 （8.0mpa、7.0m

40、pa）559 （8.0mpa、7.0mpa） 以上即为管径和压力的初定方案。参考已投产管道的用钢情况和今年来管道的发展趋势，可选用X65的螺旋焊管作为本管道设计用钢。3.2.3确定管道壁厚 按照我国输油管道工程设计规范（GB502532003）中规定，输油管道直管段的设计公式如下： （3-7）式中 管壁厚度计算值，m； D外径，m； P设计压力或管道的工作压力，MPa； 输油管道的许用应力，MPa 焊缝系数，无缝钢管取1.0； C考虑钢管公差和腐蚀的余量，根据管路的工作环境，取C=02mm。 由输油管道工程设计规范（GB502532003）可知X65钢的最低屈服强度S=450mpa，弹性模量E

41、=210GPA,线性膨胀系数=1.210-5-1，焊缝系数=1.0，=KS=0.721.0450=324MPA，输油管道工程设计规范（GB502532003）。式中 S钢管的最低屈服强度，MPA K强度系数，取K=0.72 焊缝系数； 鉴于方案较多，故编程计算管道壁厚。根据国产钢管部分规格和API标准钢管部分规格，可对计算做出计算壁厚和圆整壁厚如下表（C=1mm）：表5管道参数方案管道外径mm工作压力MPa计算壁厚mm圆整后壁厚mm方案1406.475.45.6方案2406.486.06.4方案345775.96.4方案445786.67.0方案550876.57.0方案650887.27.5

42、方案752976.77.0方案852987.58.0方案955977.17.5方案1055987.98.6 根据管径壁厚反算流速并检验反算流速是否合理。同样，可用编程计算，计算结果如下表：表6反算流速表方案管道内径mm经济流速m/s反算流速m/s方案1395.21.52.44方案2393.61.52.46方案3444.21.51.93方案44431.51.94方案54941.51.56方案64931.51.57方案75151.51.44方案85131.51.45方案95441.51.29方案10541.81.51.3 由此可知，反算的实际流速在1.3m/s2.46m/s之间，故认为上述管径、工

43、作压力、壁厚的选定或计算基本符合条件。3.2.4管壁的强度和稳定性校核 (1) 强度校核 A热应力： 式中式中 管道材料的线性膨胀系数 1.2010-5-1； E管材的弹性模量，MPa t管道的工作温度与安装温度只差，取极限，有 B.对于不同的方案环向应力的泊松效应应该有不同的值，可由公式计算，为便于计算，可编程： 式中 管材的泊松系数，；p设计压力，；D外径，；壁厚，。 C.总的轴向应力也因环向应力不同而具有不同的值，可由公式计算，为便于计算，可编程： （3-8） D.判断是否成立，通过编程计算，成立。(2) 稳定性校核地下管道被土壤嵌住，直管段所收最大轴向压力P为： 式中 P管道轴向压力，

44、N； P内压，MPa； A管子的管壁截面积，m2； D管道直径，m； E管道弹性模量，MPa； 管道壁厚，m； 膨胀系数，m/； 温度变化，按最危险情况考虑，。当轴向力P达到或超过某一临界值PCR时，埋地管道将丧失轴向稳定性，管道将产生波浪形弯曲，发生拱出地面而造成破坏事故。因此，必须对管道的轴向稳定性进行验算。 直管段的失稳临界力； 式中 PCR失稳临界力，N； K0土壤压缩抗力系数； D管道外径，m； E管道的弹性模量，MPa I管道横截面积惯性矩，m4当P0.6 PCR时，稳定性满足要求。 鉴于方案较多，故可采用编程计算，计算结果如下：表7 管道直管段稳定性校核方案总的轴向应力Mpa是否

45、超出屈服强度最大轴向应力N临界轴向应力N是否超出失稳极限方案136.6否6.41057.71010否方案236.6否7.31058.21010否方案335.4否8.11051.01011否方案438.7否9.11051.11011否方案536.6否1.01061.31011否方案641.7否1.11061.31011否方案739.7否1.11061.41011否方案839.7否1.21061.41011否方案938.6否1.21061.61011否方案1038.4否1.41061.71011否3.3水力坡降、翻越点、管道长度计算 计算任务流量下的水力坡降，并判断翻越点，确定管道计算长度。3.3.1 计算雷诺数，判断流态 式中 油品的运动粘度，； 油品在管路中的体积流量，； d管道内径。方案不同，管径不同的方案有不同的雷诺数。鉴于方案较多，故可编程计算最大管径和最小管径的雷诺数。表8 流态的划分及不同流态的摩阻系数的值流态划分范围层流紊流水力光滑区时，混合磨擦区粗糙区其中选此十个方案管内径最小和最大的计算雷诺数，计算结果如下表9最大和最小管径雷诺数管径介质最小内雷诺数（d=393.6mm）最大管径雷诺数（d=544mm）汽油9.421.11067.6106航煤9.421.21068.4106柴油9.427.61045.5106Re17.91035.0106Re2