重庆科技学院《管道输送工艺》课程设计报告学院:_ 石油与天然气工程学院_ 专业班级:油气储运工程学生姓名:学号:设计地点（单位）________ 石油科技大楼K704 _____ ___ __设计题目:______ _水平输气干线工艺设计（末端储气）____ _ ___ 完成日期：年月日指导教师评语: ___________ ___________ _________________ __________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________ _____________________________________ __________ _成绩（五级记分制）:______ __________指导教师（签字）:________ ________目录摘要 (I)1 总论 (1)1.1 设计依据及原则 (1)1.1.1设计依据 (1)1.1.2 设计原则 (1)1.2 总体技术水平 (1)2 工程概况 (3)3 输气管道工艺计算 (4)3.1 末端管道规格 (4)3.1.1 天然气相对分子质量 (4)3.1.2 天然气密度及相对密度 (4)3.1.3 天然气运动粘度 (4)3.2 管道内径的计算 (5)3.3 确定管壁厚度 (5)3.4 确定管道外径及壁厚 (6)3.5末段长度和管径的确定原则 (7)3.6 末段最大储气能力的计算 (8)4 结论 (10)参考文献 (11)摘 要根据课程设计任务书中给出的工程概况和设计参数，通过查找相关规范和设计手册对水平输气干线末端储气进行工艺设计。
通过对末端管径的计算，综合国家标准管道选取规格，选择出了满足年输量为18.4亿标方的输气管道末端直径为φ660×9mm 。
又根据条件给出的km l z 200=，和前面选到的管径计算出了此种情况下末端最大储气量361046.2m ⨯，以及通过资料查得末段储气能力经验值取输气量的40%，即与条件中给出的输气量在理论上计算出的储气量36m 102.10⨯相比较，得出了设计储气量大于每日来气所需要的储气量，验证了本设计的正确性。
关键词：末端 管径 长度 储气量1 总论1.1 设计依据及原则本设计主要根据设计任务书，查询相关的国家标准和规范，以布置合理的长距离输气干线。
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）输气管线采用先进的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。
（3）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。
（4）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。
（5）站场配套自成系统。
（6）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 工程概况拟建一条输气管线，全线起伏不大，输气管线未段距离为200公里，年输气量为18.4亿立方米。
采用末段储气，末段管道压力为终点配气站的最低压力P2min=1MPa，管材的最高工作压力P1min=6MPa。
管材的最高工作压力6MPa，其他参数如下：天然气相对密度Δ=0.58；平均压缩系数Z=0.905；平均温度t=42℃；管道的水力摩阻系数λ=0.0115。
3 输气管道工艺计算3.1 末端管道规格3.1.1 天然气相对分子质量 由气体的相对分子质量公式：(3-1)得出：M=16×94.31%+30×3.39%+44×0.67%+58×0.13%+58×0.11%+72×0.05%+72×0.04%+86×0.05%+34×0.03%+44×0.03%+28×0.00%+4×0.00%+2×1.19%+40×0.00% =16.69563.1.2 天然气密度及相对密度由天然气的密度公式得：0.694kg/m3.05516.6956/24===空天天M M ρ根据天然气的密度求相对密度：∆=ρρ天空=0.694/1.206=0.5755 3.1.3 天然气运动粘度（1）由各组分黏度计算天然气黏度：()()∑∑=iii ii ii M yM y μμ (3-2)按公式代入数据计算得动力黏度：μ=42.3515/4.0464=10.47MPa·s（2）计算天然气运动黏度:s mm /09.15694.047.102===ρμν 3.2 管道内径的计算由条件所给年输气量可计算每小时的输气量：h m q v /62.21904724350104.1838=⨯⨯=根据管道内径的计算公式：207.010038.0033.0207.04.11-∆=P q D v νρ (3-3) 式中 D ——管道内径，mm ； ρ——天然气密度，kg/m 3； ν——天然气运动黏度，mm 2/s ； v q ——体积流量，m 3/h ；100p ∆——100米管道压力降45kPa .代入数据计算管内径：mm D 45.5624562.21904709.15694.04.11207.038.0033.0207.0=⨯⨯⨯⨯=-3.3 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、气管线可按下式计算： φσδF pds 2=(3-4)式中 p ——管线设计的工作压力，10MPa ；d ——管线内径，mm ；φ——焊缝系数：无缝钢管φ=1，缝管和螺旋焊缝钢管φ=1， 旋埋弧焊钢管φ=0.9；s σ——刚性屈服极限，MPa (查表3.1)； F ——设计系数（查表3.2）表3.1 常见钢管材质屈服极限这里选用直焊缝钢管φ=1； 选用APIS-SL X70，s σ=482MPa ； 且因为是长输气管线，故F=0.60。
将数据代入计算管道壁厚：mm 83.514826.0245.5626=⨯⨯⨯⨯=δ3.4 确定管道外径及壁厚根据国家标准选取合理管道规格,具体规格见表3.3。
根据以上计算结果，结合表3.3，选取管径为φ660×9mm。
3.5末段长度和管径的确定原则当设计一条新的干线输气管道时，工艺计算应该从末段开始，先确定末段的长度和管径，然后再进行其他各中间管段的计算。
输气管道末段的计算与其他各段的区别是：应该考虑末段既能输气，又能储气的特点，也就是说，在末段的计算中除了要考虑与整条输气管道一致的输气能力，还必须考虑储气能力，最理想的是使末段能代替为消除昼夜用气不均衡所需的全部容积的储气罐。
计算输气管道末段长度和直径时，应考虑以下三个条件:①当用气处于低峰时（夜间），输气管道末段应能积存全部多余的气体，如条件不允许，可考虑部分满足；当用气处于高峰时（白天），应能放出全部积存的气体。
②输气管道末段的起点压力，即最后一个压缩机站的出口压力不应高于压缩机站最大工作压力，并且应在钢管强度的允许范围之内。
③末段的终点压力不应低于城市配气管网的最小允许压力。
具体计算步骤如下：A.假设输气管道末段长度和管径；B.根据条件二确定储气终了时末段起点压力；根据条件三确定储气开始时末段终点压力；C.计算储气终了时末段终点压力，计算储气终了时末段平均压力；D.计算储气开始时末段起点压力，计算储气开始时末段平均压力；E.计算末段储气能力，与要求的末段储气能力比较，若互相接近，则所假设的末段长度和管径满足工艺要求；否则重新假设末段长度或管径，返回步骤B重新计算，直到末段长度和管径满足工艺要求，计算结束。
3.6 末段最大储气能力的计算故结合工程概况所给的末端长度km l z 200=以及选取的管径d=660mm 进行末端储气的计算。
其中， 520dC TZ C ∆=λ （3-5）式中 d ——管线内径，mm ；0C ——取0.03848； λ——水力摩阻系数；Z ——气体的压缩因子；Δ——气体的相对密度； T ——气体的平均温度，K .经计算得：1025466.003848.031558.0905.00115.0d52520=⨯⨯⨯⨯=∆=C TZ C λ 储气开始时，终点的最低压力不低于配气站要求的最低压力：22min 2min 1v Z q CL P P += (3-6)储气结束时，起点的最高压力不超过管材的最高压力：22max 1max 2v Z q CL P P -= (3-7)平均压力按公式3-8计算：)(3221221m P P P P P ++= (3-8)代入数值后：MPa q CL P P v Z 93.220000085.6010254101212222min 2min 1=⨯⨯+⨯=+=MPa q CL P P v Z m 33.520000085.6010254106212222max 1ax 2=⨯⨯-⨯=-= MPa P P P P P 12.2)1193.2193.2(32)(322min 2min 12min 2min 1pjmin =++=++= MPa P P P P P 67.5)33.5633.56(32)(322max2max 12max 2max 1pjmax=++=++= 末段输气管的储气能力按公式3-9：ZTP T P P L D V V V pj pj Z 00min max 2min max s )(4-=-=π (3-9)式中 min V ——储气开始时末段管道中的存气量，m 3；max V ——储气结束时末段管道中的存气量，m 3；V ——末段管道的几何体积，m 3；Z ——气体的压缩因子. 代入数据后：366200min max 2s 1046.2315905.010********10.122-67.520000066.014.3)(4m ZTP T P P L D V pj pj Z ⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-=）（π 根据资料查得经验值，末段储气能力取输气量的40%，由于：363681046.2m 102.10%40350104.18m Q ⨯<⨯=⨯⨯=故末段管道的最大储气能力，能够满足要求，末段管径取φ660×9mm ，末端长度取200km 合理。