东明原油管道末站工艺设计毕业设计

东明原油管道末站工艺设计毕业设计

目 录

前 言 ............................................................................................................................... 1 1 设计说明部分 ............................................................................................................... 3 1.1 工程概况 .................................................................................................................... 3 1.1.1 设计的主要依据和原则 ......................................................................................... 3 1.1.2 管线敷设 ................................................................................................................. 6 1.2 设计方案的选择与比较 ............................................................................................ 8 1.3 主要工艺设备的选择 .............................................................................................. 11 1.4 末站概况 .................................................................................................................. 12 1.4.1 流程说明 ............................................................................................................... 12 1.4.2 生产组织 ............................................................................................................... 12 1.4.3 管道采用的技术 ................................................................................................... 14 1.4.4 辅助系统 ............................................................................................................... 15 1.5 目前我国输油管道存在的问题及改进意见 .......................................................... 18 2 工艺计算部分 ............................................................................................................. 21 2.1 设计基础数据 ........................................................................................................ 21 2.2 水力计算 .................................................................................................................. 21 2.2.1 确定经济流速、选择管径 ................................................................................... 21 2.2.2 泵站数的选择及调整 ........................................................................................... 26 2.2.3 主要工艺设备选择依据的计算 ........................................................................... 28

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2.2.4 泵站及管路工况校核 ........................................................................................... 29 2.2.5 强度计算 ............................................................................................................... 34 2.3 工艺计算 .................................................................................................................. 37 2.3.1 压力越站条件 ....................................................................................................... 37 2.4 管道热应力补偿计算 .............................................................................................. 37 2.4.1 补偿器的计算 ....................................................................................................... 37 2.4.2 固定墩的计算 ....................................................................................................... 42 结 论 ............................................................................................................................. 45 参 考 文 献 ................................................................................................................... 46 谢 辞 ............................................................................................................................. 46

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日照-东明原油管道末站工艺设计

前 言

作为油气储运专业的本科毕业生，我们进行了输油管道的初步设计，使我对以前所学专业知识进行了一次综合回顾及应用，尤其是对管输工艺的初步设计有了更深的了解和认识。

在五大运输方式中，管道运输有着独特优势。在建设上，与铁路、公路、航空相比，投资要省得多。就石油的管道运输与铁路运输相比，它所产生的社会综合经济效益，仅降低运输成本、节省动力消耗、减少运输中的损耗3项，每年就可以节约资金数十亿元；而且对于具有易燃特性的石油运输来说，管道运输更有着安全、密闭等特点。 其中埋地管道作为地表浅层土体常见的建筑工程，具有受地形地物限制因素少，安全密封，能长期稳定运行等优点，在输油管道工程中得到了广泛的应用。随着我国西气东输，中俄原油管道，中哈原油管道等重大工程的建设，埋地管道必将更大规模的设计施工并使用。

在油气运输上，管道运输有其独特的优势，首先在于它的平稳、不间断输送，对于现代化大生产来说，油田不停地生产，管道可以做到不停地运输，炼油化工工业可以不停地生产成品，满足国民经济需要；二是实现了安全运输，对于油气来说，汽车、火车运输均有很大危险，国外称之为―活动炸弹‖，而管道在地下密闭输送，具有极高安全性；三是保质，管道在密闭状态下运输，油品不挥发，质量不受影响；四是经济，管道运输损耗少、运费低、占地少、污染低。成品油作为易燃易爆的高危险性流体，最好运输方式应该是管道输送。与其他运输方式相比，管道运输成品油有运输量大、劳动生产率高、建设周期短、投资少、占地少、

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运输损耗少、无―三废‖排放、有利于环境生态保护、可全天候连续运输、安全性高以及运输自动化、成本和能耗低等明显优势。

本设计为日照-东明原油管道末站工艺设计。本设计通过经济计算和可行性分析确定最佳的设计方案。设计的主要目的是将我们大学四年来学习的理论知识和专业知识进行巩固，并同时将这些知识与实际相结合。这是对我们综合素质和能力的一次重要培养与锻炼，也是对其专业知识学习的一次综合考验,为以后的工作打下一定的基础。

设计中我们加强了自己的动手动脑能力，查阅了解了日照-东明原油管道附近的地形概况，地质情况和自然条件等，查阅并采用了大量的国家新发布的标准。设计还要遵循国家统一的规定。如投资少，方便运输，便于施工，安全管理等技术要求。

本次输油管道的前期施工设计包括三部分：第一部分为说明工程概况部分，其中包括：主要设备的选择，最佳方案的确定，生产组织和工艺流程的说明等；第二部分为主体计算部分，包括水力计算，工艺计算，和管道热应力补偿计算等。第三部分绘图部分，通过前面的计算部分绘制出了全线纵断面图，末站泵房安装图和末站工艺流程图，末站总平面布置图。采用了AutoCAD制图和手工绘图两种方法，多方面培养了绘图能力。

通过此设计，我对管输设计有了更深刻的理解和掌握。但由于自己水平有限，经验不足，设计中存在的缺点和错误，希望各位老师批评、指正，帮我完善此次设计，提升自己的能力，为我以后的学习和工作积累宝贵经验。

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1 设计说明部分

1.1工程概况

1.1.1 设计的主要依据和原则

A．设计的主要依据

本设计是根据辽宁石油化工大学石油天然气工程学院油气储运教研室下达的设计任务书进行设计和编制的。遵循：

《输油管道工程设计规范》 GB 50253—2003 《石油库设计规范》 GBJ 74 《工程管道安装手册》 中国石化出版社 《供配电系统设计规范》 GB50052—95 《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范 穿越工程》 SY/T0015.1-98

其它有关法规及技术文件。 任务要求：

日照-东明输油管道，干线长度为462公里，输量为2,000吨/ 年。 B．设计的原则

? 选择合理的线路要遵循的原则

① 线路选择应满足输油管道施工、安全、维护和管理的要求，进行多方案的调查，通过综合分析和技术经济比较，优选确定最佳线路的走向。

② 不占或少占耕地，不破坏或尽量少拆迁已有的建筑物和民房，并要有利于改土造田，发展农业。

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③ 线路尽可能选直、坡度小、施工条件好、长度一般以不超过航空直线的5%为宜。

④ 通过山谷、公路、铁路、江河、湖泊、沼泽地、居民区的大型穿（跨）越工程尽可能少。如果一定需要，择选那些工程量小，技术上可行，而且安全施工方便的地点。

⑤ 尽可能避开不良地质条件地段，避开强地震区和其它影响矿藏开采的地区。必须通过时要设法缩短通过距离并采取防护措施。

⑥ 有利于安全，线路与铁路干线，城镇、工矿企业等建筑物应保持一定的距离。其安全间距应符合有关规范的规定。

⑦ 线路不得通过军事军区、国家重点文物保护区、自然保护区、城市水源地及飞机场、火车站、海港码头等区域。若条件限制不能绕避时，必须经国家有关部门批准并采取保护措施。

⑧ 便于施工，物资供应，动力供应和投产后的管道维修与巡线，管线应尽量靠近和利用现有公路和电网，以少建专用公路和电力线路。

⑨ 综合考虑通过地区的开发，油气供应和对地方工农业的支援。

⑩ 尽量不经过低洼易积水地带，盐碱地及其他易积水对管路腐蚀强的地区。并要注意生态平衡，三废治理和生态保护。

? 勘察程序和要求

勘察工作包括地形测量和水文地质，工程地质勘察。输油管道的勘查工作，是根据设计要求选定线路走向与泵站站址，为各阶段设计工作提供必要的自然状况的，所以资料与数据，是设计工作的基础。

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勘察一般按踏勘、初步设计勘察与施工图勘察三个阶段进行。 勘察工作的主要内容有： 了解线路地貌；

线路工程地质调查和测绘； 沿线一至三公里测土壤电导率一次；

穿越枯水期水面宽度为50米的河流时，在线路中线处进行测量，测量出穿越处河深及河床纵断面图；

线路穿越大冲沟时，凡确保架空穿越的，在线路上左右各50米内进行地形测量，测出穿越处线路纵断面图。

? 站址的选择

输油站位置应在线路走向内，由水力计算，根据工艺要求来确定。在符合工艺要求的前提下，可以做适当的调整，以选择最合适的站址。选择站址的主要原则有：

① 应满足管道工程线路的走向和路由的需要，满足工艺设计的要求。 ② 战场应选在交通、供电、供水、排水和职工生活的社会依托等均较方便的地方。

③ 站场应选在地势较平坦、开阔的地方，应避开不良的水文、地质条件。避开可能受到洪水、泥石流、塌陷、潮水及涌浪等威胁的地带。

④ 应符合国家现行的有关防火、环境保护、劳动卫生等法律、法规的要求。满足于居民点、工矿企业、铁路公路等的安全距离等相关规定。

C．技术要求

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① 管线穿越铁路和公路的技术要求见《油气集输储运设计手册》之―管线的公路，铁路穿越设计‖；

② 管线固定墩和管线组装焊接见有关技术规定；

③ 管线尽量采用弹性敷设，弯曲半径大于400 D无法弹性敷设可采用斜口连接，每个斜口角度不得大于6度，大于6度可采用弯头连接，当弯头角度大于15度时，需在弯头两侧加固定墩；

管沟截面形状可由各地土建性质的不同而不同，可分为直沟，梯形沟和混合沟三种断面形式，各种断面沟底宽度：管径加0.3 米；

⑤ 由于管线采用沟埋式，管线下列沟底，回填沟顶应为30～40 米的土堆； ⑥ 管线试压：强度试验压力采用管道最大工作压力的12.5%，严密式试验压力采用最大工作压力；

套管试压：按有关规定，程序进行。 1.1.2 管线敷设 A．一般管线敷设

以埋沟敷设为主，并采用沥青绝缘层和阴极保护相结合的防腐方法，管线用硬质聚氨酯泡沫塑料绝缘。

B．河流穿跨越

一般中小型河流原则上随沿线走向确定穿越位置，并采用枯水期明沟开槽法，将管线埋于河床冲刷层以下（冲刷层一般在1-3米左右）。主河道内一般用铁丝稳定管线，穿越管段应尽可能靠管体自身弹性弯曲贴于河床底部，只有当岸边坡度大于5度时才采用切斜口或架弯头的连接方法穿越管段，一律采用12毫米厚的沥

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青防腐层。

对于大型河流，采用河底穿越比较困难，可采用水石支架跨越。

跨越管桥的露空段采用厚60毫米的沥青珍珠岩手制石块保温，外包铁皮刷漆，沿线管线有可通行的检修便道。

跨越管桥两边设有河边阀室，阀室内有截断阀门，测压装置和吹扫口。 C．铁路、公路穿越

① 穿越铁路和公路有两种形式，即采用保护套管和不采用保护套管，对于铁路和1～4级公路以及国防公路应采用保护套管结构形式，对于一般公路，可以不用套管，套管一般内径要比穿越管线外径大200～300 毫米，不小于100 毫米，为减少管线与套管间的摩擦，应在管线上设滑动或滚动支架。

② 保护套管的顶部距铁路基面或公路路面的距离不应小于1.0 米，为减少穿越长度，套管与铁路、公路中心交角最好是90度，不应小于60度，切套管比铁路、公路边，坡底长2 米以上。

③ 不采用保护套管穿越公路时，管顶到路面距离不小于1.0 米。 ④ 穿越管线应采用特级加强防腐绝缘，且管线与套管间要做好防水。 ⑤ 套管一般是钢筋混凝土管或水下穿越。

⑥ 在保证管道顺直的条件下穿越点，尽可能选择地下水位较低，线路走向基本同铁路公路直交的地方。

⑦ 当输油管线穿越铁路或县级以上公路时，必须采用套保护。一般采用钢筋混凝土套管，套管顶距铁路轨底或公路面一般应小于1.5 米，穿越公路、铁路的管子采用厚度不大于8毫米的沥青绝缘层。

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D．管线试压

管道在沟上或沟下焊接组装后，进行试压，试压管段长度取10～15公里，自然高度差不超过30 米的1.75倍的管道工作压力作为强度试压压力。

1.2 设计方案的选择与比较

输油管道工程的建设，首先要进行技术，经济可行性研究，对工程的各项技术要求，经济条件做出详细论证，当线路走向基本确定后，输油管道的经济行好坏主要取决于工艺方案的选择，首先通过工艺计算确定管道系统的一个总体方案及主要工艺参数，在由技术经济比较推荐，确定最佳设计方案。

目前长距离输油管道的优化设计主要有线路选择及工艺方案优选两方面的工作。管道线路选择不但涉及到工程投资、施工难易和周期长短，还直接与运行后的输油能耗、日常管理与维修抢修是否方便等直接相关，是关系到管道工程安全和经济性的重要因素。通常的做法是初选几条线路走向方案，列出各自的管长、工程量、优缺点进行初选。在对重点做出更详细的比选，逐步筛选以找出最佳的线路方案。

对于线路、输量、所输油品性质已经确定的一条管道，存在着投资效果最佳、输油成本最低的管径。工艺设计时，首先根据经济流速范围计算选择管径，在进行技术经济比较等，来得出最佳设计方案。

在方案的概略计算中，常采用年当量费用作为衡量长输管道经济型的指标，在可行性研究报告中则根据动、静态返本期，投资收益率和资金利润率来衡量设计方案的经济利益。

本设计以年当量费用做指标予以阐述。

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年当量费用S按下式计算： S?J?Y万元∕年 （1-1） T ——《输油管道设计与管理》 式中： J——管道工程基本建设投资，万元∕年； T——抵偿器，年；

Y——管道年经营费用，万元∕年。

本设计T取16年，显然年当量费用最低的方案最经济，但并不一定最经济。还要考虑到管线的发展趋势，以及其他设备、材料等的供应情况以及其他条件综合评定一个方案。

设计中主要考虑管材的投资费用、设备的费用、泵站的基建投资费用、电费、以及管道的年经营费用。

A．油品密度的计算

本设计中采用的油品密度计算公式为：

?t??20??(t?20) （1-2） ——《输油管道设计与管理》

3式中： ?t，?20——温度为t℃及20℃时的油品密度，kg/m; 3 ?20=856.7 kg/m; 3m? ——温度系数，kg/(·℃)；

3 ?=1.825－0.001315?20=0.6984 kg/(m·℃)

B．流量计算

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Q?G?? （1-3）

C．经济管径的选取

对于一定输量下的输油管道，随着管径增大，钢管及线路工程的投资增大，但泵站数、泵站总投资减少。而其他投资变化不大，故工程总投资在随管径变化的曲线上有极小点。经营费用中，随着管径增大，输油动力费用下降，而其他费用按一定比例计算，也存在极小值。综合投资与经营费用，一定输量必有一对应的经济性良好的管径。通过对输油管道设计方案的经济比较，可以找出该设计输量所对应的最佳管径。在我国，对于长输管道，取经济流速V=1.0～2.0 m/s。

经济管径计算公式：

d? D．粘度的计算 由公式：

4Q?V （1-4）

νt=ν0e-u(0t- t ) （1-5）

——《输油管道设计与管理》 E．流态计算

Re?4Q?D? 59.5

Re1??8/7 （1-6）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fq6v.html