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1、本 科 毕 业 设 计（论文） 题 目：新京输气管道工程初步设计毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解*学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学
2、校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
3、4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它新京输气管道工程初步设计摘 要本输气管道设计项目是新京输气管道工程，管道全长3441km，设计输量每年2
4、00亿立方米。通过程序RealPiep模拟仿真，确定最优方案，并以最优方案为例进行设计计算。最优方案为：末段管长377，管径1219mm，壁厚16mm，有内涂层，共有14座压气站，15座清管站和114座截断阀室，总投资487.43亿元。全线采用等强度设计原则，管道钢材材质为X80钢。目前天然气管网系统不断建设和相互连接成网，输气管道的设计计算、工况变化日益繁琐，个别异常工况的出现必将影响输气管网的安全运行。本文阐述了干线输气管道设计的基本原理和一般方法，本文主要介绍了天然气的物性计算；输气管道的水力计算；技术经济分析；管路布站方案计算；有无内涂层的压降和储气情况。关键词：长输管道；RealPi
5、pe软件；布站方案；站场工艺计算中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）The preliminary design on the Xinjing Natural Gas Pipeline ProjectAbstractThe gas pipeline project is the xinjiang-bejing Natural Gas Pipeline Project, the pipe length of 3441km, the design transmission capacity of 20 billion cubic meters per year.Through a simula
6、tion program RealPip, determine the optimal plan and design the best program as an example. The optimal solution is: the last paragraph of tube length 377km, diameter 1220mm, wall thickness of 16mm, with the inner coating, with 14compressor stations, 15 pigging stations and 114 block valve chamber a
7、nd total investment is RMB 487.43 billion. Across the board with the principles of strength design, pipeline steel material for X80 steel. Currently building the natural gas pipeline system and connected into a network, design and calculation of gas pipeline, operating conditions are increasingly bu
8、rdensome and individual appearance of abnormal working conditions will affect the safe operation of gas transmission network. Trunk gas pipeline design was elaborated the basic principles and general methods, this article focuses on the calculation of physical properties of natural gas;Hydraulic cal
9、culation of gas pipeline;Calculation of gas storage capacity;Technical and economic analysis;Guan Lubu calculation;Starting, phase I, phase II under the condition of power on the programme and the corresponding pressure drop curve;There is no Undercoat of pressure drop and air condition.Keywords: Lo
10、ng-distance pipeline; RealPipe software; Station layoutprogram; Technology design of the station目录第1章前言1第2章设计概述12.1 设计依据12.1.1 设计原则12.1.2 管道设计依据和规范12.2 输气管道设计原始资料12.2.1 天然气的组成12.2.2 管道的设计参数12.2.3 管线设计要求及内容12.3 相关软件介绍12.3.1 选线软件谷歌地球（Google Earth，GE）12.3.2 设计和仿真软件RealPipe12.4 不同方案的设计思路12.4.1 线路选择思路12.
11、4.2 设计方案确定思路12.4.3 站场设计原则12.5 工艺计算说明12.5.1 输气管道末段12.5.2 输气管线相邻压气站站间距的确定12.5.3 站场布置及调整12.6 输气方案的确定12.6.1 管道及各站场投资12.6.2 燃料气费用12.6.3 其他费用12.6.4 方案经济比较分析1第3章管路布站方案计算13.1 管路工艺设计结果13.2 设计思路13.3 基本物性计算13.4 线路的选取13.4.1 线路的选择要求13.4.2 沿线自然条件13.4.3 沿线地理等级划分13.4.4 利用GoogleEarth选取线路13.5 RealPipe的学习13.5.1 RealPi
12、pe软件简介13.5.2 RealPipe软件产品结构13.5.3 RealPipe业务流程13.5.4 管道仿真业务流程13.5.5 管网运行优化13.5.6 RealPipe主要功能13.6 站场位置确定13.6.1 基本数据确定13.6.2 运用软件进行模拟1第4章输气管道工艺计算14.1 水力计算14.2 经济计算14.3 管线应力校核1第5章站场工艺设计15.1清管站建设15.1.1 清管站操作流程15.2 截断阀室建设15.3 分离器设计15.3.1 旋风分离器的筒体直径以及其他圆筒结构尺寸计算15.3.2 旋风分离器压降以及进出口管径的计算15.3.3 筒体高度h15.4 压缩机
13、的选型15.5 压缩机的出入口管线管径的计算15.6 过滤器的选型15.6.1 空气过滤器的主要性能指标15.6.2 西气东输二线空气过滤器的选型1第6章结论1致谢1参考文献1第1章前言第1章前言天然气是一种优质、高效、清洁的能源和化工原料。进入20世纪70年代以来，世界天然气发展速度加快，大大超过了石油工业的发展速度。天然气在能源结构中的比例也迅速提高。目前，一般发达国家天然气在能源生产结构中的比例大约在24%以上，而天然气在我国能团结构中的比例很小，近几年一直保持在3%左右。因此，为了改善我国能源结构，保持生态环境，应提高天然气在我国能源消费中的比例，加快我国天然气工业的发展，发挥天然气资
14、源的优势，实现资源的合理利用。管道是天然气走向市场的重要环节，是沟通气田与天然气用户的重要纽带，也是促进气田开发，加速天然气消费利用的重要手段。世界各国天然气工业发展的经验表明，天然气工业要发展，管道必须先行。北美，英国，西欧稠密的天然气管输网络为天然气提供了安全、便捷的运输通道，极大地促进了各国天然气的大力开发利用。我国天然气管道建设进入了一个快速发展阶段，但同时也要注意全国输气管道的合理规划，形成一个反应快速、运作优化、协调统一的全国天然气管道网络，满足市场需求，是当前发展我国天然气管道的主要问题。自20世纪60年代我国建设了第一条输气管道以来，经过40余年的建设，输气管道事业有了很大的发
15、展。从70年代起，在东北、华北和西北建设了较大规模的输气管道，从陕北至北京的陕京线，还有忠武线，川气东送线，西气东输一线、二线，以及正在规划修建中的各条西气东输线，这些管线的简称使用极大地推动了我国天然气管网的发展。我国能源资源丰富，但分布不尽合理。我国天然气管道输送战略布局要根据我国能源资源的分布和工业生产布局选择我国天然气管道的走向。既要考虑国内天然气管道联网，又要考虑与东北亚天然气管网相联，以便实现国内、国际天然气的调配。同时，在管道建设项目的选择中，以经济效益最优为标准，采用世界先进技术，提高我国天然气管网的总体工艺水平和自控水平。自二十世纪七十年代以来，伴着天然气的用户以及用量的不断
16、增大，世界范围内已经形成了很多个多气源、多用户的大型输气管网系统。这些输气管网系统规模大、范围广以及受外部条件影响大等特点，其运行管理也变得相当复杂。目的是为了保证输气管网系统的安全、稳定、经济、高效的运行，以便在很大程度上满足各类用户的需求、降低输气管网系统的暑期能耗和运行管理费用、提高输气管网系统经营的经济效益，世界范围内的那些输气管道相对发达的国家已经在输气管网系统的运行优化方面做了大量研究工作，并获得了一些有实用价值的成果。而是世界六十年代，美国早就开始进行干线输气管道的优化运行研究，当时主要研究的是稳态优化运行的问题。在经过几十年的发展后，天然气工业发达的美国、英国、俄罗斯等已经形成
17、了一套相对完整的输气管道系统的运行优化的理论及其方法，并且将其已经应用到输气管线的运营生产实践中。干线输气管道优化运行的最优标准就是运行能耗或者能耗的费用最低，采用这类最优准则的优化运行问题被称作能耗的最优化问题。国外经验表明：能耗最优化研究可以使输气管道的运行能耗在一定程度上降低。目前，国外涉足油气管道行业的专业软件开发公司已经拥有了干线输气管道或官网优化运行的商品软件，这些优化软件已经在国外一些干线输气管道或者管网上得到了应用。近些年来，国外的输气管道优化运行方面的发展趋势是干线输气管道上推广应用这项技术，并将进一步研究管网优化运行技术和非稳态优化运行技术。美国的Stoner公司研究开发了
18、主要用于气体稳态官网设计的软件SWS和模拟长输管道动态工况运行的仿真软件SPS。SPS设置了理想化的调压器模型，可以方便的模拟管道系统的控制。二十世纪八十年代以来，我国已经引进了多个商业化的输气管道放着软件，如TGNET、SPS等。目前，国际上的主流输气管道仿真软件几乎在我国获得了不同程度的应用。管道设计单位在国内率先使用输气管道仿真软件，目前这类软件已经成为我国输气管道设计的必备工具。随着我国经济事业的快速发展，天然气的开发与建设事业也得到了快速的发展。国内最长的输气管道西气东输管道投产运行，接着川气东送管道建设投产，致使我国的天然气管网输送系统日趋庞大、复杂。管网系统的复杂性主要体现在：气
19、源压力大、输送流量大，输送距离长，支路、环路以及压气站增多等方面，这些必然给管道的安全经济管理带来挑战，管理者要随时了解、掌握和调整管道的运行状态，以达到安全、经济运行的目的，而要对这样的一个复杂系统做出精确的运行管理是一件非常困难的工作，因此必须对输气管道系统进行模拟和研究。为此，本文在管道初步设计计算的基础上，建立了新京天然气管道系统物理模型，对新京管道系统的运行工况展开了模拟分析，了解和掌握了新京管道系统的运行规律，提供合理经济的运行方案。应用仿真模拟软件进行模拟是必要的。这是上中下游平稳运行的需要，也是提高经济效益的需要，更是提高调度管理水平的需要。当然，在突发情况发生时，如果有了预先
20、的模拟，处理事件的能力、效率和预防工作都可以很迅速的完成。RealPipe 是一款由中石油管道科技研究中心自主研发的管道模拟仿真软件。RealPipe管道仿真软件提供了一个图形化的集成环境用来完成气体和液体管网的建模，并对模型进行水力、热力瞬态分析。RealPipe通过图形建模工具构建包含边界、罐、泵、压缩机、阀门、管段的油气输送管网的物理模型，通过后台的预处理过程将建好的图形化模型和管道的流动控制方程、设备的特性方程、分支点的控制方程、外部边界（气源、罐、分输站等）以及流体的状态方程建立映射，形成一个复杂的数值系统，然后通过仿真计算引擎进行动态求解。在仿真运行时，RealPipe会随着时间的
21、变化计算管网内在数值空间上的压力、流量、温度、密度、流速和其它变量，并通过设备图形、动态曲线、动态报表等方式来展示这些物理量的分布和变化细节。在模型建立后，用户需要对模型的全局参数和元件参数进行配置，模型通过验证后才可进行仿真运行。在仿真运行过程中，用户可以随时通过设备图形、交互命令等方式对管网系统进行动态设置，对设备进行操作、对输出结果的形式进行配置。根据国情，近几年我国管道发展的目标是：改造旧管道与新建管道统筹兼顾，增加天然气管道建设投资，合理布局，配套成网，管道建设可适度超前。今后我国天然气管道输送战略是：以国内各大气田、各主要消费地连接的天然气管网为主，积极开发利用本国天然气资源，参与
22、世界天然气资源的再分配，加速我国天然气工业的发展，形成由不同等级、不同规模组成的生产与消费相接的天然气管输网络。我国天然气管网的形成，需要经过几十年的努力才能实现。第一步是我国东部、西部、中部天然气管道的建设，三大气区基本形成连接各气区干线及支线，便于区域间天然气输量的调节。环形管线与支线将成为整个管输网络的重要组成部分。第二步，用主干线将分散的西部、中部、东部区域性管网连接起来，形成我国天然气管网。第三步，将主要消费地与主干管网连接，实现天然气资源的多元化，打到国内天然气产需平衡、协调供应。积极开发利用沿海气田天然气资源，并将我国海上天然气管道与陆上输气管道联通。从而将国内各气田用管道有机地
23、联系在一起，形成国内四通八达、从横交错的天然气灌输系统。综上所述，经过2030年的努力，我国天然气管网将基本完善，国内将形成几纵横的主干管道及其连通管道，并与西伯利亚及中亚的国际天然气管道连接。53第2章设计概述第2章设计概述2.1设计依据2.1.1设计原则（1）严格执行国家、行业的有关规范和标准，并参照有关国际先进的标准和规范；（2）工程尽量采用先进的技术，努力吸取国内外的先进科技成果；（3）工程设计本着一次规划，分期实施的原则，做到工程建设近、远期相结合，充分利用资金，节约投资；（4）以气源为基础、市场为导向，处理好供给与利用之间的关系；（5）优选工艺方案，达到先进适用、经济合理、适应性强
24、；（6）线路走向合理、贴近市场，尽量减少干线长度；（7）管道设计要确保能长期安全、平稳的运行；（8）适应线路的自然环境气候，确保生产运行安全可靠，能保护环境、防止污染、节约能源、少占土地。2.1.2管道设计依据和规范（1）输气管道工程设计规范（GB50251-2003，中国计划出版社）（2）油气集输与矿场加工（冯叔初 主编，中国石油大学出版社）（3）输气管道工程（王志昌 主编，石油工业出版社）（4）干线输气管道实用工艺计算方法（苗承武 主编，石油工业出版社）（5）石油地面工程设计手册（第五册（天然气长输管道工程设计）石油大学出版社）（6）天然气管道输送技术（黄春芳 主编，中国石化出版社）（7）
25、天然气工程手册（四川石油管理局 编，石油工业出版社）（8）输气管道设计与管理（李玉星 姚光镇 主编，中国石油大学出版社）2.2输气管道设计原始资料新京管线：在宁夏中卫设置分输站，分输气量为50亿立方米/年，在陕西榆林设置进气站，用于代输陕甘宁的天然气，代输量80亿立方米/年。2.2.1天然气的组成组分CH4C2H6CO2N2Mol%97.61.40.50.52.2.2管道的设计参数（1）首站进站压力：4.0Mpa(表压)（2）末站进站压力：2.0Mpa(表压)（3）设计年输送天数：350天（4）管道埋深处地温：夏季30，冬季8，年平均地温：15。（5）管线调峰能力为日输量的42%。2.2.3管
26、线设计要求及内容设计内容：新京管道工程西起新疆霍尔果斯口岸，东至北京市末站。沿线经过新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、河北等省市自治区，设计输量200亿立方米/年。主供气源为进口中天然气燃气，气体组成：甲烷97.6%、乙烷1.4%、二氧化碳0.5%，氮气0.5%。在宁夏中卫设置分输，分输气量为50亿立方米/年，在陕西榆林设置进气站，用于代输陕甘宁的天然气，代输量80亿立方米/年。设计要求：针对该工程开展可行性研究以及初步设计研究，针对工程概况完成线路的选择、管径的优选、压力等级的确定、战场布置等内容，并针对工程情况开展输气管道工艺计算分析，具体要求如下：（1）针对起终点要求，根据工程量、穿跨越的
27、情况、在电子地图上完成线路的优选，确定路由和高程。（2）针对确定的线路，利用软件进行工艺计算，完成不同压力等级、不同管径的模拟计算，并进行经济比较分析，确定最佳的输气方案。（3）针对输气方案，分别完成下面的内容:1）进行站的工艺计算，完成工艺设计，完成各站战场设备的选型计算，确定设备的型号和个数，并绘制首末站和中卫分输站工艺流程图。完成设计任务。2）为保证管道设计输气要求以及准确性和安全性，必须对工艺系统进行详细分析。工艺系统分析的内容有：内涂层设置分析；压气站布置分析；管道输送能力适应性分析；管道末端储气能力分析、代输能力分析等计算，完成计算分析报告。2.3 相关软件介绍2.3.1选线软件谷
28、歌地球（Google Earth，GE）谷歌地球（Google Earth，GE）是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。利用其先进的卫星图像可以进行线路选择、确定高程和测距。本设计使用软件版本：Google Earth 7.0.3.8542。2.3.2 设计和仿真软件RealPipeRealPipe是一款由中国石油管道科技研究中心自主研发的石油天然气管道仿真软件，可以对天然气、成品油、原油三种介质管道进行仿真计算。本设计使用软件版本：RealPipe 3.0（Build 2907）。2.4 不同方案的设计思路2.4.1 线路选择思
29、路（1）输气管道线路选择原则1）线路走向应根据地形、工程地质、沿线主要进气、供气点的地理位置以及交通运输、动力等条件，经多方案对比后确定。2）管线敷设地区的选择应符合我国现行的有关规定，线路走向应尽量避开城市规划区、文物古迹、风景名胜、自然保护区等。3）线路宜避开多年经济作物区域和重要的农田基本设施。4）管道不应从飞机场、铁路车站、海港码头、铁路通过，若必须通过，除征得有关部门同意外，还需要采用相应的安全保护措施。5）管道不应从飞机场、铁路车站、海港码头、铁路通过，若必须通过，除征得有关部门同意外，还需要采用相应的安全保护措施。6）线路应尽可能的利用现有的公路，方便施工和管理。同时应尽可能利用
30、现有的国家电网供电，以降低工程费用。7）线路应尽可能的取直，缩短线路长度，同时线路也要尽可能靠近城镇和工矿企业用户。（2）地区等级划分管道安全保证两种指导思想：（1）控制管道自身的安全性。它的原则是严格控制管道及其构件的强度和严密性，并贯穿到从设计、设备材料选用、施工、生产、维护到更新改造的全过程。用控制管道的强度来确保管线系统的安全，从而对周围建构筑物提供安全保证。（2）控制安全距离，如前苏联“大型管线”设计标准。它虽对管道系统强度有一定的要求，但主要是控制管道与周围建筑物的距离，以此对周围建构筑物提供安全保证。地区等级划分：我国幅员辽阔，东西南北的地区特征差别甚大。根据我们多年来的工作实践
31、，按居民（建筑物）密度指数划分四个地区等级，进行相应的管道设计是适宜的。输气管道工程设计规范采用沿管道中心线两侧各200m范围内，任意划分长度为2km的若干管段区域，按划定区域内供人居住的独立建筑物（户）数目（以数目多者为准）确定居民（建筑物）密度指数。综上所述，用提高输气管道自身的安全度来保证管道周围建构筑物的安全是积极的。本设计中，全线地区等级设定为二级地区，对应设计系数为0.6。地区等级划分标准见表2-1表2-1 规范采取的地区等级划分标准居民（建筑物）密度指数地区等级设计系数15一0.72100二0.6100三0.5四层及以上楼房普遍集中、交通频繁、地下设施较多的地区四0.4（3）管道
32、敷设1）考虑管道的安全，便于维护，不影响交通和耕作等，输气管道应为埋地敷设。埋地敷设困难的特殊地段，经设计论证后，亦可采用地上或土堤敷设等形式。2）为保证管道完好，免受外力损伤，不妨碍农业耕作等要求，规范规定的最小覆土层厚度是根据我国输气管道的建设经验并参照国外等有关规范而提出。（4）干线截断阀室建设根据输气管道工程设计规范的规定，截断阀位置应该选择在交通方便、地形开阔、地势较高的地方。不同等级地区截断阀的设置间距不同，截断阀最大间距应符合下列规定：一级地区为主的管段不宜大于32km；二级地区为主的管段不大于24km；三级地区为主的管段不大于16km；四级地区为主的管段不大于8km。上述规定的
33、阀门间距可以稍作调整，使阀门安装在更容易接近的地方。西气东输联络线管道所处地区等级为二级地区。（5）线路构筑物管道在通过土（石）坎、陡坡、冲沟、河沟等特殊地段时应结合环境保护的要求因地制宜设置保护管道的设施。常用方法有：石砌护坡、浆砌块石挡土墙、毛石混凝土挡土墙、加筋土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、灰土挡土坎、石砌挡土坎、混凝土挡土坎、条石（灰土、草袋）护壁、截（排）水沟、阻水墙、淤土坝、抗冲层、锚固墩等。2.4.2 设计方案确定思路（1）近些年来国内外长距离天然气管道的发展趋势：1）大管径、高压力、不断采用新材料、新技术；2）采用高强度、高韧性、直缝钢管，以节省材料。本设计中，紧密结合当前我国天
34、然气管道技术水平和管道参数，方案组合中，设计压力选取8Mpa、10Mpa、12Mpa，管径选取超过1000mm的1016mm和1219mm，管道材料选择强度较高的X80钢。（2）不同方案，根据不同的设计压力和城市配气站进站所需最小压力及设计输气量确定末段长度，然后根据末段长度计算调峰能力，当调峰能力达不到预期时，通过提高末段起点压力P1max来达到储气要求；（3）利用软件进行工艺计算，具体方法是采用试算法。根据设计压力、设计压气站压比和输气量，考虑高差的影响，利用软件生成的压降曲线确定相邻两个压气站的站间距，并由前往后初步布站；（4）考虑进、分气的影响对站址进行调整，确定各布站方案；（5）利用
35、方案比较法对设计方案进行经济比较分析，确定最佳输气方案。投资费用最小的即为最优方案。依此思路进行工艺设计计算，得出各方案布站情况及相关数据。2.4.3站场设计原则根据输气管道工程设计规范的规定：输气站设置，第一是满足输气工艺的要求；第二是符合线路走向的要求。根据输气管道工程设计规范清管设计规定：为节约投资，便于管理，本规范规定清管站设在输气站内。根据输气要求进行压气站布置，兼顾均匀布站的方针，进行布站。2.5 工艺计算说明设计输量下，输气管外径越大，所需压气站数量越少，站场投资相应减小，但同时线路投资及管材费用会增加；大压比下相邻站之间站间距增长，这样会减少压气站站数，但大压比下压缩机组投资和
36、燃气轮机所产生的燃料气费用会相应增大，并且会导致各年经营成本增加；综上所述，不同工艺参数下的输气方案需要综合全面考虑。首先对各方案进行初步水力计算及布站；然后根据设计压力、设计压比及压降对压气站间距进行调整，得出调整后的布站方案；最后对各种方案，利用方案比较法进行经济比较分析，确定最佳输气方案，年当量费用最小方案即为最佳输气方案。2.5.1输气管道末段天然气调峰：城市的用气量随时间而变化，而气源供气量一般变化不大，尤其是长距离输气管，为求得最高的效率和最好的经济效益，总希望在某一最佳输量下工作。这样，供气和用气经常发生不平衡，时而供大于需，时而又转为需大于供。为了保证按用户要求供气，必须解决供
37、气与用气的不平衡问题。输气系统必须具备一定的调峰能力。长距离输气管线中，末段可用作调峰储气。为满足调峰储气要求，对末端作特殊处理，可采用方法为增大管径或提高末段起点压力。2.5.2 输气管线相邻压气站站间距的确定方案工艺参数确定后，对各中间压气站（除首站和末站），保持离心压缩机出口压力为设计压力，通过设计的压气站压比确定压气站离心压缩机的进口压力。利用软件计算出的物性参数，计算某一管段的相关参数，和q，然后利用地形起伏地区输气管压气站布站方法求出相邻压气站的站间距。地形起伏地区输气管压气站布站方法：1）在计算压气站站间距时，原则上应先求出输气管末段的长度lk（即最后一个压气站至终点的距离）。输
38、气管末段通常兼作调节昼夜用气不均衡性的储气容器，而末段终点压力又比其前面各站间管段的终点压力低得多，因此末段的长度比其它各站间管段要长得多。末段的计算与其前面各段的区别是：在计算中既要考虑输气能力，又要考虑储气能力。在初步计算中，可暂不考虑储气，末段长度按水平输气管的基本计算公式进行计算，但公式中的计算段终点压力应以城市配气管网的最低允许压力代之。2）从输气管起点开始，按地形起伏地区输气管流量基本公式进行计算，确定相邻两个压气站之间的站间距。输气管道工程设计规范中地形起伏地区输气管的流量基本公式：（2-1）式中：及计算段起点和终点压力（Mpa）；d管道内径；水力摩阻系数；Z气体压缩因子；气体相
39、对密度；T气体温度（K）；h计算段起点和终点间高差（m）；系数（），；空气的气体常数，在标准状态下=287.1m/（sK）；n输气管道计算管段内按沿线高差变化所划分的计算段数；各划分管段终点和起点的标高（m）；各划分段长度（km）；C计算常数，。式中，分子中一项表示输气管终点与起点的高差对流量的影响；分母内一项，表示输气管沿线地形（沿线中间点的高程）对流量的影响。因尚未确定2#压气站的位置，故不知道第一站间距终点与起点的高差，可用试算法进行求解：先按水平输气管算出l水平作参考，然后通过软件配置高程参数后进行模拟，找到设计压气站进口压力一点所处的位置，就可以确定一个站间距，以此类推，确定以后各站
40、的站间距。2.5.3站场布置及调整确定末段长度后，由管道起点由前往后依次布置压气站，考虑压气站与分气点是否能够合并来调整站址，并核算压气站压缩机组的压比是否在合理的范围内，即保持中间压气站出口压力为设计压力，核算调整站间距后各站压比，压比在1.11.6范围内认为合理，调整后的布站方案初步可行。2.6 输气方案的确定以方案的建设投资费用和以后维护管理费用的大小确定最佳输气方案。2.6.1管道及各站场投资管道投资主要是管道钢材费用。本设计中管道钢材类型为X80钢，通过计算管道钢材耗量，然后乘以管道钢材价格（X80钢：9000元/吨）就可以得到管道投资费用。站场投资费用主要是站内设备投资费用。本设计
41、中站场投资主要是计算压缩机组的投资费用。通过压缩机组选型，然后查压缩机组价格，就可以确定站场投资费用。2.6.2 燃料气费用本设计中压气站使用的离心压缩机全部由燃气轮机驱动。对于燃料气费用的计算，首先应根据输气能力和压比等参数进行燃气轮机的选型，在确定压缩机组型号后计算出各压气站的燃料气年耗量。本设计中，分别计算不同方案首站、中间压气站和最后一个压气站的燃料气耗量，然后再乘以天然气价格（1.5元/m3），得到燃料气费用。2.6.3 其他费用(1) 各站场人员编制首站：30人；中间压气站：25人；末站（城市配气站）：30人；分输站：10人。本设计中，分别计算不同方案各站场人员编制，然后再乘以人员
42、工资，得到人工费用。(2) 施工费用施工费用主要是管道敷设费用。(3) 内涂层费用如果管道设置内涂层，那内涂层费用就是不可或缺的一部分。内涂层费用主要是计算内涂层面积，然后再乘以所用内涂层价格，就可得到内涂层费用。(4)经营费用输气管道建设工程年经营费用是输气管道工程建成投产后维持其正常生产所必须花费的费用。年经营费用主要包括：年燃料气费用、管道年维护和管理费用、站场年操作维护费用和人工费用。2.6.4 方案经济比较分析输气管道设计方案经济分析方法有很多种，包括方案比较法、数学分析法、动态规划法、灰色关联法以及最小金属耗量法等。方案比较法是工程设计以至决策系统中选择优秀方案的设计方法，也是最基
43、本和最常用的方法。虽然方案比较法是传统的方法。但其灵活性和适应性极强,故应用非常广泛。本设计采用方案比较法对各种输气方案进行经济比较分析，确定最佳输气方案。输气管道年当量费用：从技术经济观点来看,任何建设输气管道的工程方案,均可用基建投资费用和运行费用来评价.输气管道工程的经济性目标是指其由基建投资费用及运行管理费用构成的综合经济指标,常采用年当量费用来表示:式中，S为年当量费用（万元/年）；E为额定的投资回收系数或投资效率系数（a-1）；J为工程基建投资（万元）；C为年经营费用（万元/年）。额定的投资回收系数：由国家根据行业特点制定,其意义为国家认为投资该行业应该有的收益，一般由行业平均利润
44、决定。式中，i为基本投资收益率，i1；t为投资回收期（年）。工程基建投资：工程基建投资=管道钢材费用+站场投资费用+施工费用+内涂层费用年经营费用：年经营费用=年燃料气费用+管道年维护和管理费用+站场年操作维护费用+人工费用通过年当量费用的比较，就可以确定最佳输气方案。第3章管路布站方案计算书第3章管路布站方案计算书3.1管路工艺设计结果(1) 本输气管道设计项目是新京天然气管道工程，管道全长3441km，设计输量每年200亿立方米。(2) 设计方案为：设计压力10MPa，压比1.3，管径1219mm，有内涂层，管线末段长度为377km，全线管材采用X80钢。（3）全线共有站场143座，其中压
45、气站14座，清管站15座，截断阀室114座，并且有14座清管站与压气站合并，减少了单独建站费用。（4）第一段每一站的分离器总数为8台，第二段每一站的分离器总数为6台，第三段每一站的分离器总数为9台，其他参数参考规范进行选择，流量控制可以通过开启分离的个数来实现。（5）全线的压缩机采用燃气轮机驱动，燃气轮机型号有三种，第一段即从No1站到No11站燃气轮机型号为NK-36PT，第二段即No12站燃气轮机型号为DR61P，第三度即从No13站到No14站燃气轮机型号为LM2500+，并且每站燃气轮机都采用“一台工作一台备用”。3.2设计思路利用GoogleEart进行线路的选取学习RealPipe
46、软件，根据压力等级、管径、压比、内涂等原始参数进行模拟管线工况。确定各段各个压气站直接的距离及压气站数计算单站压气站功率进行压缩机选型，进行燃气耗量计算费用计算管线应力校核3.3 基本物性计算(1) 天然气组成原始数据如表表3-1天然气组成组分CH4C2H6CO2N2Mol%97.61.40.50.5(2) 天然气物性参数计算根据天然气组成及物性计算公式，可以计算出天然气物性参数，计算结果见表3-2.表3-2 天然气物性参数组成摩尔百分数（%）摩尔质量（g/mol）燃气低热值（MJ/Nm3）CH497.616.04335.9C2H61.430.0764.4N20.528.01CO20.544.00由上表计算可得：空气的相对分子质量=28.966g/mol；天然气的平均分子量=16.439g/mol；天然气相对密度=0.567；燃气低热值kJ/Nm3。3.