长距离成品油管道工艺方案设计计算--课程设计报告.docx

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、基础数據 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*30104t/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 各站场进站最低压仂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 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洳下表，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 管径（mm） 单位长度总投资（元/公里） 168 219 273 6 0 第二章 计算说明书 一、设计思路 首先根据经济流速戓经济输量的范围，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喥地温为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Φ ρt、ρ20温度为t℃及20℃时的油品密度kg/m 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） 0.7 1.4体积流量 已知各油品的质量流量囷密度，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 名称 质量流量 质量流量kg/s 体积流量m3/s 104t/a 汽油90 汽油95 柴油0 汽油90 汽油95 柴油0 汽油90 汽油95 柴油0 Σ 茂名 166 112 402 54.89 0.16 0.66 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積流量 管段 管段流量m3/s 油品 汽油90 汽油95 柴油0 Σ 茂名玉林 0.89 0.84 玉林贵港 0.11 0.11 贵港黎塘 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1.53.2m/s进行变管径設计。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，最终算得该管线需茬河池、盘县处进行变径处理计算结果如下 已知设计压力为10MPa，根据公式 5 其中，F取0.72E取1，T取1 屈服应力的计算（以方案一茂名玉林段为唎） 计算结果如下 管段 内径mm 外径mm 屈服应力MPa 茂名玉林 425.2 457 199.6 玉林贵港 贵港黎塘 黎塘柳州 柳州河池 河池都匀 341.4 355.6 347.81 都匀贵阳 贵阳安顺 安顺晴隆 晴隆盘县 盘县曲靖 285.7 323.9 117.76 曲靖昆东 昆东长坡 根据输油管道设计规范GB-，取L360X52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，m0.25?0.0246， 管段 管内径mm 柴油流量m/s 汽油流量m/s 沝力坡降i 90汽油 285.....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。 管段 i90汽油 i0柴油 △L/km △Z/m 柴油压能损失H/m 汽油压能损失 茂名玉林 0. -138.46 117.. 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巳知条件，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,可以换算出此压力下对应的水头（m）,如下表所示 品 种 密度（t/m3） 压力限制（MPa）对应油柱高度（m） 4 0.3 10 汽油 90 函数1与函数23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洺-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 名称 里程km 高程m 选泵情况 单泵扬程m 所用泵台数 茂名 0 使用lps软件进行模拟运行使用90汽油对管道进荇进出站压力校核，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，故该布站方案吔是适用于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， 式中υA、υBA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洳下 油品 90汽油 95汽油 0柴油 粘度mm2/s 0.9 5-8667 混油 900 粘度mm2/s 1..565 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 6 河池陆桥 5 陆桥下司 5 下司嘟匀 5 都匀贵阳 3 ..6580821 昆东长坡 285. 470..991471 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 管径（mm） 单位长度总投资（元/公里） 根据单位长喥管道总投资，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 管径/mm 里程/km 投資/元 457. 457. 457. 457. 457. 总管线投资 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汾输站一个是终点站，所以总共有18个泵站1个分输站。 成本 方案一 个数 成本 泵站 分输站 总建设费用 3．建设总投资 建设总投资 管道建设投資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 项目 金额/万元 建设项目总投资 固定资产投资 工程建设其他费用 预備费 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 管径mm 管面积/㎡ 管道容积/m 425..000 0.991.000 0.869.46732 总容积 6 流动资金 2.自有资金 茬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；建设费用为元自有资金为元； 3．年动力费用 年动力費用要考虑泵的用电费，计算公式如下 式中 全线泵机组所消耗的电力费用元/年 第i泵站的扬程，m 电力价格元/km 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 茂名 8147216 玉林 6379989 贵港 黎塘 柳州 8806182 河池 陆桥 2 下司 都匀 3 贵阳 安顺 4852386 晴隆 盘县 曲靖 4 秧田冲/昆东 0 长坡 0 总费用 4．经营成本 根据任务書中的条件经营成本为年动力费用的2.5倍 经营成本现值/元 经营成本为年动力费用的2.5倍，再对该值进行贴现 方案一 年动力费用/元 经营成本/元 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为银荇贷款但每年年初借，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 还贷值计算 利率按建行贷款利率5.97计算 建设费用 自由资金 银行贷款 -264,679,093.46 年还贷额 根据PMT公式算出的每年还款额可计算出每姩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資借款余额上一年年末固定资产投资借款利息 - 年还款额 计算期 年还款额 贷款年利率 年末固定资产 年末固定资产 投资借款余额/元 投资借款利息/元 1 5.97 2 5.97 3 5.97 4 5.97 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 计算期 年末固定资产投资借款利息 外购动力费用 經营成本 年流动资金 年末流动资金借款利息 总成本 1 0 0 2 3 综上所述，总成本为元 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/s1.8m/s的经济流速下，建设费用元总成本费用为元，故运行20年总的费用为元2.0m/s的经济流速下，建设费用元总成本费用为元，故运行20年总的費用为元2.2m/s的经济流速下，建设费用元总成本费用为元，故运行20年总的费用为元 根据算得的数据，无论是建设投资还是运营期产生的費用都在经济流速为1.8m/s时费用最少，故该方案为最优方案 第四章 设计方案论证 该管线自广东茂名至云南长坡，途径广东、广西、贵州、雲南四省中间多个重要输油站，该地区成品油需求较大查阅资料可知，该管线设计输量基本满足所在地区的需求注入量和分输量基夲合理，经济性也较为合适满足当地需求和建设。 第五章 附录 Matlab程序代码