天然气长输管道课程设计

天然气长输管道课程设计

一、设计任务

本设计所设计的中原油田至河北沧州输气管线：

（1）管线全长800千米，年输气量为7×1083

m/a（此流量为常温常压下的

流量

00.101325,293

P MPa T K

==）；

（2）以全线埋深1.45m处年平均地温14.7℃作为输气管道计算温度，最低

气温：-5℃。平均温度

pj

T=273+14.7=287.7K；

（3）各站自用系数（1-M）=0.6 %；

（4）沿线无分输气体；

（5）管道全线设计压力6.0Mpa，气源进站压力5.0Mpa，进配气站压力1.8 Mpa（最高可到4.0Mpa），站压比宜为1.2~1.5，站间距不宜小于100km；

（6）城市用气月、日、时不均衡系数均为1.09；

（7）年输送天数350天；

（8）管道平均总传热系数：取1.75W/m2.℃；

（9）管内壁粗糙度：取30μm；

（10）地震基本烈度：6—7度；

（11）天然气容积成分(%)：

CH4 C2H6 C3H8 C4H10 CO2 N2

89.6 5.0 3.5 1.2 0.5 0.20

二、设计任务要求

完成本工程的基本设计文件，包括：说明书，计算书，线路走向图，站场平面布置图及工艺流程图；论文撰写要符合一般学术论文的写作规范，具备学术性、科学性和创造性等特点。应语言流畅、准确，层次清晰、文字详略得当、论点清楚、论据准确、中心突出、材料翔实、论证完整、严密，并有独立的观点和见解。

要求：

1、达到一定的设计深度要求；

2、初步掌握主要设备的选型；

3、熟悉并熟练应用常用工程制图软件；

4、熟悉储运项目设计程序步骤；

5、掌握储运项目常用标准规范；

6、熟悉并掌握天然气长输管路工艺的计算方法；

7、掌握长输管道站场的工艺流程图和平面布置图；

8、初步掌握站场管线安装设计；

9、通过与实际工程项目的结合，加深对所学知识的理解和认识。

10、书写设计说明书。

设计流程：

1、根据天然气的组成计算物理性质、热力性质和燃烧性质；

2、根据经济流速法或压差法确定管道直径，本设计全程采用统一管径，并

选取几组相应的壁厚参数；

3、用不固定站址法布站：首先确定根据储气量要求确定末段管道长度，根

据升压比、流量进行压缩机选型，并用最小二乘法计算压缩机特性系数，

确定平均站间距，得到压缩机站数，并取整；

4、计算管道壁厚；

5、对几种运输方案进行经济性比较；

6、对管道进行强度、稳定性等校核。

三、主要参考文献与相关标准

[1] 姚光镇主编．输气管道设计与管理．东营：石油大学出版社．1991.6

[2] 《天然气长输管道工程设计》，石油大学出版社（以下简称《手册》）

[3] 冯叔初等．油气集输．东营：石油大学出版社．2002.7

[4] 王志昌主编．输气管道工程．北京：石油工业出版社．1997．4

[5] 李长俊主编．天然气管道输送．北京：石油工业出版社．2000．11

[6] 王树立等，输气管道设计与管理，北京：化学工业出版社.2006.1

设计标准

《输气管道工程设计规范》GB50251-2003

《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004

《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

《输油（气）埋地钢质管道抗震设计规范》SY/T0450-2004

《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分：A级钢管》GB/T9711.1-1997 《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分：B级钢管》GB/T9711.2-1999 《石油天然气工业输送钢管交货技术条件第3部分：C级钢管》GBT 9711.3-2005 《管道干线标记设置技术规定》SY/T6064-94

《中华人民共和国安全生产法》主席令第70号（2002）《中华人民共和国环境保护法》主席令第22号（1989）《中华人民共和国水土保持法》主席令第49号（1991）《石油天然气管道保护条例》国务院（2001）

《碳钢药皮电弧焊焊条》AWS.A5.1

《低合金钢药皮电弧焊焊条》AWS.A5.5

《碳钢药芯电弧焊焊丝》AWS.A5.20

《低合金钢药芯电弧焊焊丝》AWS.A5.29

《管道下向焊接工艺规程》SY/T4071-93

《石油地面工程设计文件编制规程》SY0009-2004

《石油天然气工程制图标准》SY/T0003-2003

施工及验收标准

《输油输气管道线路工程施工及验收规范》SY0401-1998

《石油和天然气管道穿越工程施工及验收规范》SY/T4079-1995

《石油天然气金属管道焊接工艺评定》SY/T0452-2002

《钢质管道焊接及验收》SY/T4103-1995

《石油天然气钢质管道对接焊缝超声波探伤及质量分级》SY4065-93

《石油天然气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级》SY4056-93

《管道防腐层补口绝缘密封性试验方法标准》SY/T0074-93

《石油建设工程质量检验评定标准输油输气管道线路工程》SY/T0429-2000

《石油建设工程质量检验评定标准管道穿跨越工程》SY/T 4104-95

四、工艺计算

4.1天然气物性参数

各组分物性参数具体数据可参考《输气管道设计与管理》表2-3或设计手册表2-2-3及表2-2-4。

（此处按照设计手册计算）

4.1.1天然气平均分子量

1、平均分子量M

M=Mi Yi⋅

∑

=16.043×89.6%+30.07×5.0%+44.097×3.5%+58.124×1.2%+44.01×0.5%+28.0134×0.2%=18.395

其中M——平均分子量；

Mi——第i组分的分子量；

Yi——第i组分的摩尔组成；

或参阅《输气管道设计与管理》公式2-7

4.1.2天然气临界温度压力、对比温度压力

1、视临界压力Pc视临界温度Tc

∑

Pc Pci yi

=⋅

=4.544*89.6%+4.816*5%+4.194*3.5%+3.747*1.2%+7.29*0.5%+3.349*0.2%=4.547 MPa

∑

Tc Tci yi

=⋅

=190.55*89.6%+305.43*5%+369.82*3.5%+425.16*1.2%+304.19*0.5%+126.1*0.2 %=205.849K

其中Tci、Pci——分别为第I组分的临界温度和临界压力；

yi——第I组的摩尔组成；

2、对比压力P r对比温度Tr