题目长距离成品油管道工艺方案设计计算第一章任务书一、题目长距离成品油管道工艺方案设计计算五、基础数据1、管道基础数据1.1设计输量XX成品油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+组号*30)×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，最高压力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1.3沿线地形序号站场名称里程(km)高程(m)1 茂名0.00 18.752 玉林161.09 71.513 贵港246.33 47.944 黎塘310.77 105.005 柳州457.66 105.236 河池617.09 209.507 陆桥687.79 481.738 下司767.77 925.889 都匀876.67 803.5310 贵阳976.06 1120.6011 安顺1070.87 1349.6112 晴隆1183.37 1401.213 盘县1261.52 2017.2214 曲靖1348.84 1958.7815 秧田冲1492.62 2044.5016 长坡1555.86 1906.042、油品物性3、3、经济评价参数电力价格：0.55元/度，燃料油价格：4500元/吨。
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:第二章计算说明书一、设计思路首先根据经济流速或经济输量的范围，初步选定管径和壁厚，确定管材；计算任务输量下的水力坡降，判断翻越点，确定管道计算长度；计算全线所需压头，确定泵站数，布置泵站；计算混油长度；根据技术经济指标计算基建投资及输油成本等费用；综合比较差额净现值和差额内部收益率等指标，并考虑管道的可能发展情况，选出最佳方案。
二、设计内容1.确定管径、壁厚、管材1.1计算温度取管道埋深处全年平均低温作为计算温度，地温为17℃，计算温度取17℃。
按此温度计算油品的粘度和密度。
1.2油品密度已知20℃时油品的密度，按下式转换成计算温度17℃时的密度。
(1)式中ρt 、ρ20——温度为t℃及20℃时的油品密度，kg/m³ (2)根据15.6℃和37.8℃时各油品的密度计算20℃时各油品的密度（以90#汽油为例）：将15.6℃和37.8℃时90#汽油的密度分别带入公式(1)并算出相应的ρ20，对算得的两个ρ20取平均值。
计算结果如下：根据各油品20℃时的密度计算17℃时的油品密度（以90#汽油为例）：将15.6℃（或37.8℃）时90#汽油的密度带入公式(2)可算出相应的ρ17，即计算温度下的油品密度。
计算结果如下：1.3油品粘度油品运动粘度的计算方法： (3)式中 υt 、υ0——温度为t 、t0时油品的运动粘度，㎡/s u ——粘温指数，1/℃根据及15.6℃和37.8℃时各油品的粘度计算粘温指数u 。
将计算出的粘温指数带入公式(3)计算17℃时各油品运动粘度。
计算结果如下：1.4体积流量已知各油品的质量流量和密度，计算油品在设计温度下的体积流量，输送天数按350天计算。
以茂名站90#汽油为例，0.07496计算结果如下：各段管道的体积流量如下：如玉林-贵港管道的体积流量，则为茂名的体积流量减去玉林分输的体积流量。
1.5确定管径、壁厚设初始经济流速为2.0m/s ，根据选取管径，根据经济流速范围1.5~3.2m/s 进行变管径设计。
以方案一为例，对于茂名-玉林管段，，查《API 标准钢管规格》选取管内径为425.2mm ，以这一管内径计算下游各管段内油品流速，发现在河池—都匀段管道流速降为1.36344m/s ，明显小于1.5m/s ，故在此管段进行变径。
变径后继续利用经济流速2.0m/s 计算管段内油品的流速，重复上述计算，最终算得该管线需在河池、盘县处进行变径处理。
计算结果如下：1.6确定管材已知设计压力为10MPa ，根据公式：σδETF PD2=·····(5)，其中，F取0.72，E取1，T取1。
屈服应力的计算（以方案一茂名—玉林段为例）：计算结果如下：根据输油管道设计规范GB-50253-2003，取L360(X52)管材。
2、水力计算及布站2.1计算水力坡降 (7)90#汽油和95#汽油粘度差别不大，所以可以用90号汽油代替95号汽油校核，以管道内输送0#柴油和输送90#汽油分别计算水力坡降，假设输送的都是柴油进行设计、假设输送的都输90#汽油进行校核，保证泵站运行中既不超压也不欠压。
输送柴油和90#汽油的输量如下表所示：以0#柴油为例，其处于水力光滑区，m=0.25，β=0.0246，2.2布站沿线压头总损失为，按上式计算沿线压头损失，并标记出有可能出现翻越点的位置。
由表知，有四处管段压能损失较大，可能会出现翻越点。
根据上表中的柴油压能损失来设置泵站。
根据题目中给出的已知条件，设计压力是10MPa ，故出站压力不可以超过10MPa ；另外，进站压力不低于0.3MPa ，不高于4MPa 。
根据公式H g P ρ=,可以换算出此压力下对应的水头（m ）,如下表所示：以茂名—玉林段为例:根据判断翻越点，对每段进行泵站布置。
因为设计压力是10MPa ，茂名首站出站压力最高是10MPa,即1392m （汽油）或1213 m （柴油）的水头。
使用MATLAB 编程：茂名-玉林的里程-高程曲线函数：y1=0.32752x+18.75(0<x<161.09) (1) 茂名-玉林的水力坡降线函数：y2q=1392-5.01x(0<x<161.09) (2)y2c=1213-6.99x(0<x<161.09) (3)函数(1)与函数(2)(3)的交点分别是：（149.24km,69.63m ）(139.28km,64.36m)所以在茂名站的出站压力不足以提供足够的能头，茂名-玉林站之间必须布置一个泵站，将该泵站设于茂名-玉林段中点处，命名为1号站。
根据水力坡降函数及纵断面线，可在茂名站设置四台泵（三用一备）。
同理可得各泵站的布置如下表：使用lps软件进行模拟运行，使用90#汽油对管道进行进出站压力校核，模拟结果如下：结果显示，各出站压力均不超过10MPa；进站压力均不低于0.3MPa，不高于4MPa，进出站压力都满足要求，故该布站方案也是适用于90#汽油。
各泵站具体参数如下图所示：2.3混油情况根据成品油顺序输送的方法和油品特性，此管线顺序输送的顺序为90#汽油、95#汽油、0#柴油、95#汽油为一个输送批次，所以， 90#和95#，95#和0#可能会产生混油。
根据《GB 50253-2003输油管道工程设计规范》，油品顺序输送混油段长度可按下式计算:Re>Relj: C=11.75(dL)0.5Re-0.1 (8)Re＜Relj : C=18385(dL)0.5Re-0.95.018.2de (9)Relj =100005.072.2de (10)式中C—混油段长度(m)；Re—雷诺数；Relj —临界雷诺数；e—自然对数的底，e=2.718 混油的粘度按以下经验公式计算：式中，υA 、υB——A和B两种油品在输送温度下的运动粘度，m2/s；υ——混油的计算运动粘度，m2/s。
各混油粘度计算结果如下：根据上述混合油品的粘度，计算混合油品的雷诺数和临界雷诺数，如下表所示：由表可知，雷诺数均大于临近雷诺数，故选用公式Re>ij Re ：C=11.75(dL)0.5-0.1Re ，由此计算出每种混油的混有长度，如下表所示；第三章 经济计算 一、建设投资在确定了三个方案之后，需要先对三个方案进行初步的经济比选，以进行下一步的计算。
建设投资主要包括管道建设投资和泵站、分输站建设投资。
1．单位长度管道总投资表:根据单位长度管道总投资，可选出所选管径对应的单位长度总投资（元/公里），根据公式：投资=单位长度总投资*里程，具体计算结果如下表：2．泵站和分输站建设投资查阅资料可知，一般输泵站建设成本为8000万，分输站成本为4000万，总共有20个站，但是最后两站一个是分输站，一个是终点站，所以总共有18个泵站，1个分输站。
3．建设总投资建设总投资 = 管道建设投资+泵站和分输站建设投资+工程建设其他费用+基本预备费用工程建设其他费用=（管道建设投资+泵站和分输站建设投资）*15%基本预备费用=（工程建设其他费用+管道建设投资+泵站和分输站建设投资）*13% 具体计算如下表所示：二、成本费用1．流动资金S流动资金=V管道总容积油价；油价取6元/L，计算结果如下表所示：2.自有资金在建设期产生的建设费用，有40%是自由资金，有60%是建设银行贷款。
S自有资金=S建设成本0.4；建设费用为5072092943元，自有资金为2028837177元；3．年动力费用年动力费用要考虑泵的用电费，计算公式如下：式中——P S全线泵机组所消耗的电力费用，元/年iH第i泵站的扬程，mde电力价格，元/kmG年输量，吨/年n 泵站数每个泵站每年的电力费用如下表所示：4．经营成本根据任务书中的条件，经营成本为年动力费用的2.5倍5．利息根据中国建设银行五年以上贷款的利息为5.97%计算，需要考虑建设期建设投资的贷款和运营期流动资金的贷款，年流动资金中仍有60%为银行贷款，但每年年初借，第二年年初换，借款期为一年。
用EXCEL中的PMT公式算出运行期内20年每年还贷金额，再对可用等额支付现值公式进行计算。
计算结果如下表所示：根据PMT公式算出的每年还款额，可计算出每年年末固定资产投资借款利息；年末固定资产投资借款利息 = 年末固定资产投资借款余额*5.97%年末固定资产投资借款余额 = 上一年年末固定资产投资借款余额+上一年年末固定资产投资借款利息 - 年还款额6．总成本费用总成本 = 年末固定资产投资借款利息+外购动力费+经营成本费+年流动资金+年末流动资金借款利息综上所述，总成本为31642333432元。
三、方案比选在相同的基础数据上，分别选择经济流速分别为 1.8m/s,2.0m/s,2.2m/s。
1.8m/s的经济流速下，建设费用4985267867元，总成本费用为30375863737元，故运行20年总的费用为35361131406元。