重庆科技学院《油气管道输送技术》课程设计报告学院:_石油与天然气工程学院_ 专业班级:油储学生姓名:学号:设计地点（单位）__ __________ ___ 设计题目:_某热油管道工艺计算____________________ _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1 总论 (1)1.1 设计依据及准则 (1)1.1.1 设计依据 (1)1.1.2 设计准则 (1)1.2 总体技术水平 (1)2 设计参数 (2)2.1工程概况 (2)2.2管道设计参数 (2)2.3原油的性质 (2)2.4设计输量 (2)2.5其他参数 (2)3 基础工艺计算 (3)3.1 采用的输送方式 (3)3.2 管道规格 (3)3.2.1 平均温度 (3)3.2.2 油品密度 (3)3.2.3流量计算 (3)3.2.4 油品黏度 (4)3.2.5 管道内径 (4)3.2.6 管道壁厚和外径 (5)3.2.7验证经济流速 (6)3.3热力计算 (7)3.3.1 确定流态 (7)3.3.2 总传热系数 (7)3.3.3 原油比热容 (9)3.3.4 加热站布站 (9)3.3.5水力计算 (11)3.4 设备的选用 (12)3.4.1泵及原动机的选用 (12)3.4.2 加热设备选型 (13)3.5 站场布置 (13)3.6判断翻越点 (15)4 结论 (16)参考文献 (17)1 总论1.1 设计依据及准则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）其他相似管道的设计经验。

（3）设计任务书。

1.1.2 设计准则（1）严格遵循先行国家、行业有关标准及规范。

（2）采用先进、可靠的新工艺、新技术、新设备、新材料，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 总体技术水平设计采用高压长距离全密闭加热输送工艺，整体工艺达到国内较为先进的工艺设计水平。

2 设计参数2.1工程概况某油田初期产量油240万吨/年，五年后原油产量达到365万吨/年，计划将原油输送到289km外的炼油厂，需要设计一条输油管道，采用密闭输送方式。

里程和高程见表2.1，地温资料见表2.2。

表2.2管道经过地区的地温2.2管道设计参数输送压力6.5MPa,末站剩余压头70m，局部摩阻为沿程摩阻的1.2%计，粘温指数0.038，进站温度控制在36℃。

最高输送温度68℃，最低输送温度34℃。

2.3原油的性质原油性质见表2.3。

表2.3某原油性质2.4设计输量油田初期产量油240万吨/年，五年后原油产量达到365万吨/年2.5其他参数保温层采用黄夹克，厚度40mm。

土壤导热系数1.15W/（m﹒℃），埋地深度1.7m。

3 基础工艺计算3.1 采用的输送方式本设计采用密闭加热输送。

密闭输送即 “从泵到泵”输送，在这种工艺中，中间输油站不设供缓冲用的旁接油罐，上游来油直接进泵。

其特点是：整条管线构成一个统一的密闭水力系统，可充分利用上站余压，节省能量，还可以消除中间站的轻质油蒸发损耗，但对自动化程度和全线集中监测要求较高。

我国生产的原油大部分为高凝点、高粘度和高含蜡原油，因此，需要加热输送，降低油品粘度，减少管路摩擦阻力损失。

3.2 管道规格为满足管道二期运行要求，所以计算管径时依据二期输量计算管径。

3.2.1 平均温度加热站油流的平均温度，用加权平均法计算。

Z R pj T T T 3231+= （3.1）式中 Z R T T ,——加热站的起点，终点温度，℃。

假设66=R T ℃，36=Z T ℃，将数据代入式（3.1）得：4636326631=⨯+⨯=pj T ℃3.2.2 油品密度当温度在0～50℃的范围内，原油不同温度下的密度由式（3.2）计算：)20(2044--=t d d t β （3.2） 式中 td 4——为t ℃时油品的相对密度； 204d ——温度为20℃时油品的相对密度；β——油品的温度体积校正系数，1/℃。

相对密度在0.8500~0.8599，β取0.000699。

液体受压后体积变化很小，通常压力对液体油品的密度影响可以忽略。

只有在几十兆帕的极高压力下才考虑。

已知8.85220=ρKg/m3代入式（3.2）得：8346.0)2046(000699.08528.0464=--=d3.2.3流量计算以任务书给定的最大输量作为工艺计算依据，考虑到管道维修及事故等因素，计算时年输油时间应按350天（8400h ）计算。

36008400107⨯⨯⨯=ρG Q （3.3）式中 G ——年任务质量输量，a t /104；Q ——体积流量，s m /3； ρ——油品平均温度的密度，3Kg/m 。

将6.834365==ρ，G kg/m 3代入式(3.3)得：1446.0=Q m 3/s将一期流量G=240代入式（3.3）得： 095.0=Q m 3/s3.2.4 油品黏度ρμν=（3.4） 50℃时，油品的相对密度由式（3.2）计算：8318.0)2050(000699.08528.0504=--=d将s P ⋅⨯=a 102.83-μ，350/kg 8318.0m =ρ代入式（3.4），得：6-3-501086.983.831102.8⨯=⨯=νm 2/s 不同温度下油品粘度由式（3.5）油品粘温指数公式计算：)0(0t t t u e--=νν （3.5） 式中 0,ννt ——温度为0t t 、时油品的运动黏度，m 2/s ；u ——黏温指数，1/℃。

将6-501086.9⨯=ν m 2/s ，038.0=u 代入式（3.5）中可得46℃下的平均粘度。

5p 10148.1-⨯=j νm 2/s3.2.5 管道内径管道内径可按式（3.6）计算：πνQd 4=（3.6）式中 Q ——体积流量，s m /3；ν——经济流速，s m /。

经济流速取值范围是1~2m/s 之间。

假设ν=1.6m/s 。

将1446.0=Q m 3/s ，假设经济流速6.1=V m/s 代入式（3.6）得：m d 339.06.11446.04=⨯⨯=π3.2.6 管道壁厚和外径按照我国《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：][2σδPD=（3.7） 式中 δ——壁厚，m ；P ——管线设计的工作压力，MPa ； D ——管线外径，m ；[]σ——输油管道的许用应力，MPa 。

输油管道的许用应力按式（3.8）计算。

[]s K φσσ= （3.8）式中 φ——焊缝系数，见表3.1；s σ——钢管的最低屈服强度，按表3.1的规定取值。

K ——强度设计系数；输送C 5及C 5以上的液体管道除穿跨越管段按国家现行标准《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范》（SY/T0015）的规定取值外，输油站外一般地段取0.72。

选用最低屈服强度为295=s σ的Q345钢。

将72.0=K ，1=φ代入式（3.8）中得：[]MPa 4.212172.0295=⨯⨯=σ由计算内径339mm ，选取管径为6356⨯φ的无缝钢管。

计算壁厚是否符合要求，将MPa P 5.6=，mm D 356=，[]MPa s 4.212=σ 代入式（3.7）得：mm 645.54.21223565.6<=⨯⨯=δ管子壁厚符合压力要求，所以选取管子为6356⨯φ的无缝钢管。

3.2.7验证经济流速根据选择管道，内径：mm 34462356d =⨯-=将d=337mm ，Q=0.1446m3/s 代入式（3.6）得：mm VVQd 3441446.044=⨯==ππ+s m V /56.1=经济流速满足在1~2m/s 之间，所以选择mm 6356⨯φ的管道符合要求。

3.3热力计算3.3.1 确定流态νVd=Re （3.9）55.4854310148.1344.062.1Re 5=⨯⨯=- 78129.57Re ⎪⎭⎫ ⎝⎛=d e （3.10）式中 Re ——雷诺数；1Re ——临界雷诺数；e ——管壁的绝对粗糙度，《输油管道设计规范》推荐了e 的取值，无缝钢管取0.06mm 。

25.517567)344.01006.02(9.57)2(9.57Re 783781=⨯⨯==-d e由于3000Re Re 1>>，所以油品在管道的流态是紊流水力光滑区。

3.3.2 总传热系数保温材料选取硬质聚氨酯泡沫塑料，其多为闭孔结构，具有绝热效果好、重量轻、比强度大、施工方便等优良特性，同时还具有隔音、防震、电绝缘、耐热、耐寒、耐溶剂等特点，常用于工业设备的保温，如储罐和管道等。

第一层低合金钢管管壁，16Mn 是低合金高强度结构钢，是一个旧的牌号，旧的国标号是GB/T 1591-1988。

在新国标GB/T 1591-1994中，16Mn 对应的是Q345，它的热导系数为56)/(C m W ⋅。

第二层为黄夹克保温层，其厚度为40mm ，导热系数为0.035)/(C m W ⋅。

材料。

第三层为沥青防腐层，按SY/T 0420-97《埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准》可查防腐层结构如表3.3，其导热系数为0.15 )/(C m W ⋅，选用加强级，防腐层厚度取为6mm 。

（1）当量长度的总传热系数w i i i L D d D d K παπλπα211ln 2111+∑+=（3.11）（2）总传热系数DK K Lπ=（3.12） 式中 d ——管内径，m ； i D ——第i 层的外径，m ； i d ——第i 层的内径，m ；i λ——第i 层（钢管层、保温层、防腐绝缘层）的导热系数，)/(C m W ⋅； w D ——最外层的管外径，m ；D ——管径，m 。