成品油长输管道工艺方案设计报告姚楚玥概要.docx
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成品油长输管道工艺方案设计报告姚楚玥概要
本科生课程设计
课程名称：
管道课程设计
设计任务：
长距离成品油管道工艺方案设计计算
********
学院：
机械与储运工程学院
专业：
油气储运工程2012级
班级：
储运12-3班
******
学号：
2012******
完成日期：
2016.5.15
第1章任务书
1.1设计输量
该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560×104t/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
表1.1输送下载量
省份
序号
名称
进出油品量×104t/a
备注
Σ
汽油90#
汽油95#
柴油0#
广东
1
茂名
560
126
72
362
进油
广西
2
玉林
41
7
4
30
下载分输
3
贵港
47
8
4
35
下载分输
4
黎塘
21
4
2
15
下载分输
5
柳州
81
15
6
60
下载分输
6
河池
29
4
2
23
下载分输
贵州
8
都匀
30
7
3
20
下载分输
9
贵阳
75
20
15
40
下载分输
10
安顺
32
8
4
20
下载分输
11
晴隆
3
1
1
1
下载分输
12
盘县
17
4
2
11
下载分输
云南
13
曲靖
43
8
5
30
下载分输
14
昆东
92
20
12
60
下载分输
15
长坡
49
20
12
17
下载分输
1.3油品物性
1.2油品物性
品种
密度（t/m3）
粘度（mm2/s）
15.6℃
37.8℃
15.6℃
37.8℃
汽油
90#
0.7339
0.7139
0.5941
0.4890
95#
0.7544
0.7135
0.5932
0.4884
柴油
0#
0.8421
0.8267
6.080
3.452
1.4沿线地形
序
号
站场名称
里程
（cm）
高程
（m）
1
茂名
0.00
18.75
2
玉林
161.09
71.51
3
贵港
246.33
47.94
4
黎塘
310.77
105.00
5
柳州
457.66
105.23
6
河池
617.09
209.50
7
陆桥
687.79
481.73
8
下司
767.77
925.88
9
都匀
876.67
803.53
10
贵阳
976.06
1120.60
11
安顺
1070.87
1349.61
12
晴隆
1183.37
1401.2
13
盘县
1261.52
2017.22
14
曲靖
1348.84
1958.78
15
昆东
1492.62
2044.50
16
长坡
1555.56
1906.04
1.5经济评价参数
（1）电力价格：
0.55元/度，燃料油价格：
4500元/吨。
（2）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
管径（mm）
单位长度总投资（元/公里）
168
569685.6
219
788937.6
273
1048264
323
1250478
355
1381952
406
1682296
457
1887041
508
2126729
559
2324545
610
2666440
660
2859853
711
3387005
813
4050866
914
5453485
1016
7531240
1210
10120136
第2章计算说明书
输油管道工艺的工艺计算要妥善解决沿线管内流体的能量消耗和能量供应之间的矛盾，以达到安全、经济地完成输送任务的目的。
管道工艺设计的主要目的是根据设计委托书或设计任务书规定的输送油品的性质、输量及线路情况，由工艺计算来确定管道的总体方案的主要参数：
管径，泵站数及其配置等。
2.1.计算物性参数
2.1.1计算地温下的油品密度、粘度
根据任务书所给数据无法采用密度公式进行密度求解，故假设密度变化为温度的线性函数，算出各个油品的密度变化公式，求出在地温17℃时各油品的密度。
同理，根据任务书所给数据假设粘度变化为温度的线性函数，算出各个油品的粘度变化公式，求出在地温17℃时各油品的粘度。
表2.1各油品密度
品种
密度（t/m3）
粘度（mm2/s）
15.6℃
37.8℃
15.6℃
37.8℃
汽油
90#
0.7339
0.7139
0.5941
0.4890
95#
0.7544
0.7135
0.5932
0.4884
柴油
0#
0.8421
0.8267
6.080
3.452
计算可得各油品的密度变化函数：
汽油：
90#:
=-9*10-4t+0.748
95#:
=-1.8423*10-3t+0.78314
柴油：
0#:
=-6.9369*10-4t+0.8529
计算可得各油品的粘度变化函数：
汽油：
90#vt=-4.7342*10-3t+0.66795
95#vt=-4.7207*10-3t+0.66684
柴油：
0#vt=-0.11838t+7.9267
计算得出在17℃各油品的粘度、密度如下表格：
表2.2各油品黏度、密度
种类
粘度（mm2/s）
密度（kg/m³）
90#汽油
0.5872
732.5
95#汽油
0.586
748.9
0#柴油
5.8668
841.2
2.1.2黏度
粘温指数方程：
——为温度为
时的油品粘度。
U——一般在0.01—0.03之间，此处取0.02。
则17摄氏度时：
90#汽油：
=0.5941
95#汽油：
=0.5932
0#柴油：
=6.080
表2.3计算所得17℃时的黏度
品种
黏度（mm2/s）
15.6℃
17℃
37.8℃
汽油
90#
0.5941
0.587472072
0.489
95#
0.5932
0.586590991
0.4884
柴油
0#
6.08
5.91427027
3.452
2.1.3选择壁厚
壁厚的选择：
根据管壁厚度与输送介质的压力、温度以及选用的管材和管径有关。
管道的壁厚由环向应力公式并遵循有关规范和标准确定，按照我国《输油管道工程设计规范》（GB50253—2003）中规定，输油管道直管段的设计公式如下：
式中：
——管道壁厚，mmP——设计内压MPa,P=10MPa
D——管道外径，mm
——材料最低屈服强度，MPa
K——设计系数，站外取0.72.
——焊接系数，取1.0.
2.2各管段输计算
省份
序号
名称
进出油品量×104t/a
备注
Σ
汽油90#
汽油95#
柴油0#
广东
1
茂名
560
126
72
362
进油
广西
2
玉林
41
7
4
30
下载分输
3
贵港
47
8
4
35
下载分输
4
黎塘
21
4
2
15
下载分输
5
柳州
81
15
6
60
下载分输
6
河池
29
4
2
23
下载分输
贵州
8
都匀
30
7
3
20
下载分输
9
贵阳
75
20
15
40
下载分输
10
安顺
32
8
4
20
下载分输
11
晴隆
3
1
1
1
下载分输
12
盘县
17
4
2
11
下载分输
云南
13
曲靖
43
8
5
30
下载分输
14
昆东
92
20
12
60
下载分输
15
长坡
49
20
12
17
下载分输
2.2水利计算
牛顿流体的摩阻计算如下。
流态划分：
A、层流：
Re<2000
B、紊流：
水力光滑区
；
混合摩擦区
；
粗糙区
；
根据公式
计算管道的相对当量粗糙度，其中e为管壁的绝对当量粗糙度，中国《输油管道工程设计规范》GB50253-2003中所推荐的管壁绝对当量粗糙度e设计值为：
无缝钢管，e=0.06mm；直缝钢管，e=0.054mm；螺旋焊缝钢DN250~DN350时，e=0.125mm，DN400以上，e=0.10mm[8]。
牛顿流体段摩阻i的计算采用列宾宗公式：
（3-2）
其中
各流态区的A、β、m值见表3.1。
表2.4不同流态时的A、β、m值
Tab3.1A、β、mindifferentflowregime
流态
A
m
β
层流
64
1
4.15
紊流
水力光滑区
0.3164
0.25
0.0246
混合摩擦区
0.123
0.0802A
粗糙区
λ
0
0.0826λ
2.3布站
根据任务书要求，选取两种型号泵备用：
表2.5泵型号
型号
Q（m3/h）
H（m）
ZLMIP440/06
1400
170
1200
180
450
200
400
205
ZLMIP530/06
1600
270
1400
290
1000
300
400
315
选用ZLMIP440/06，ZLMIP530/06计算泵的特性方程即公式：
式中Hc——离心泵扬程，m液柱；
Q——离心泵排量，m3/h；
ab——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m=0.123。
以柴油为例计算得知沿程管流均处于水力光滑区，故选取m=0.25计算泵的特性曲线。
型号
Q（m³/h）
Q（^1.75）
H（m）
ZLMIP440/06
1400
320423.3
170
1200
244662.4
180
450
43966.5
200
400
35777.09
205
ZLMIP530/06
1600
404771.5
270
1400
320423.3
290
1000
177827.9
300
400
35777.09
315
当m取0.25时，泵的扬程与Q1.75存在线性关系，故作图求出方程如下：
因此得出ZLMIP440/06型泵的特性曲线为：
Hc=-0.0001Q1.75+207.2
ZLMIP530/06型泵的特性曲线为：
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