龙游油库输油管道和发油台工艺安装设计【文献综述】

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毕业设计文献综述油气储运工程龙游油库输油管道和发油台工艺安装设计[前言]石油库是用来接收、储存和发放原油或石油产品的危险品仓库，它是协调原油生产、原油加工、成品油市场供应及运输的纽带，是国家石油储备和油品供应的基地，它对于实施国家能源战略和保障国民经济高速发展具有相当重要的意义[1]。随着我国石油事业的发展和经济的腾飞，油库在生产和管理方面的工作日益繁重，现有的自动化水平和先进的储运系统总体的自动化水平已经有了很大的差距。在激烈的国际市场竞争面前，信息化、自动化、规范化是油库发展的必然趋势。油库输油管道（也称管线、管路）是由油管及其名贵附件所组成，并按照工艺流程的需要，配备相应的油泵机组，设计安装成一个完整的管道系统，用以完成油料接卸及库内油品收发作业和输转任务[2]。油库和炼油厂中的输油管道，常设置在地面管架（管墩）上或地下管沟中。地上管道除受输送介质内压作用外，由于自重和风雪载荷作用还受轴向弯矩作用，而且有温度变化引起的温度应力情况与地下管道也有所不同[3]。油库输油管道的工艺设计主要包括管道水力计算，管道强度计算，管道的保温、防腐和管道布置安装工艺。汽车发油台是汽车发油区主要建筑物，是油库对外经营服务的主要场所。新建油库公路发油台完成全部汽油发放，85%柴油发放，其余为油桶灌装后发放。对发油台合理设计，运用先进自动化技术以提高油库效率，加快周转，加强安全管理。[主题]目前油库汽车发油台主要有停靠式、通过式两种发油形式。停靠式发油台的特点是用户汽车可直接在发油台边停靠提油。这种发油台的优点是发油台所需调车场地小，节省用地发油设备集中，便于管理，特别适应所需发油不多的中小型油库，但其缺点是工艺设备过于集中有时操作不便；在大型油库就需要有多个发油台[4]5 。而通过式发油台又分为棚架式和综合通过式。棚架式发油台往往是将发油棚设于发油区中间发油总控制台和发油泵房设在发油区的一侧，由于发油棚前后都需留出汽车调车场地，故发油区占地面积大，对配套自动化工艺要求高，有利于油库自动化发油工艺的发展。缺点在于自动控制系统发生故障时，需发油工手工控制发油。综合通过式是具有停靠式与棚架通过式综合特征的发油台，在油库应用较广，一般采用侧靠式，两边发油台可以同时停靠汽车发油，每个车位都设相应的发油设备，这种形式的发油台须设调车场地，但通过发油台一侧设两个车位来减少占地。综合通过式发油台也分上下两层，上层为发油操作间，主要安装一些计量仪器和设备，设操作台；下层安装管道、机泵等输油设备。这种发油台的建筑与发油区连成一体在发油区的布置上可利用较大的空间和余地，对发油区环境有一定的美化作用。发油台分成若干个单元亦有一定的优越性：使发油工作责任明确，不互相干扰，给发油工创造了较好的工作环境，特别是方便了用户。因此综合通过式是目前主流的发油台形式。但由于机泵设在下层发油时现场操作声音较大同时由于离心泵出口离流量表较近使油品流态不稳定造成计量精度不高的缺点更加突出[5]。因此，可以采用发油亭形式对油罐车进行加油，即将原来发油台的泵机部分移至泵房（棚）内，单独进行设置来克服这一缺点。发油系统采用集中式（PLC）微机发油系统，应用PLC技术、计算机通讯技术组成结构开放、功能完善、操作简单的现代化系统，提高油库自动化水平与管理水平。油库输油管道主要完成油品收发及库内油品输转作业，输油管道设计主要包括如下几个方面：一、管道水力计算管道水力计算是油库管道工艺设计以及相关设备故障分析的主要依据，正确计算不仅可以确保装卸和输转任务的顺利完成而且可以提高生产效率，减少设备、节约材料费用及动力费用[6]。通过管道水力计算可以确定管道流量，选择管内油品流速，确定管道直径[7]。油库中管道流量通常根据油库实际装卸能力要求确定，主要取决于油库规模、油库各种油品年度周转量、计划不均匀性以及运输方式等因素。流量分为体积流量Q和质量流量M单位分别为m3/s、m3/h、L/s、kg/s、kg/h。流量和流速、管道截面积成正比，完成预定的流量输送如果选用较高的流速，显然可以减小管道内径，从而减少工程投资；但是另一方面流速增加会迅速提高介质输送过程中的阻力，当管径恒定时，阻力几乎与流速的平方成正比，而阻力增加必然会增加电能的消耗，提高经营费用由此可见必须进行经济技术比较以便选用合理经济的允许流速[8]5 。在全面分析研究油库投资、经营费用和维修费用的问题后选择的管径称之为经济管径，相对这个管径的计算流速便为经济流速。油品经济；流速由其黏度确定，轻质油品的经济流速为1.5-3m/s。但由于油品在管道流动时雨管壁摩擦产生了静电荷，而油品电导率小，绝缘性好，所产生的静电荷短时间内无法消散。为防止静电危害，确定经济流速后还需考虑安全流速（最大允许流速）[9]。根据实际经验，汽油的最大流速不能超过3.5m/s，柴油的最大流速不超过4.5m/s。油库通常按照业务要求流量，确定管道流速后，即可求得管径[10]。二、管道强度计算油库输油管道通常设置在地面管架或管沟中，除了受输送介质内压作用外还在自重和风雪载荷作用下受轴向弯矩作用，而且温度也会引起应力情况发生变化。地面管道的强度计算包括壁厚计算跨度计算，热应力计算和热补偿方法。目前我国最常用于输油管道的是螺旋焊缝管，它是用成卷的钢带卷成螺旋形焊制而成，在制造过程中钢板不会变薄或变厚，加工精度高，直径不受钢板宽度限制，螺旋焊缝处的应力只有相同情况下直缝处应力的50-80%，而且价格也较为便宜。我国目前生产的螺旋焊缝管规格为φ219-φ720，壁厚为6-9mm，管长8-12m，采用的钢材多为Q235-B和16Mn[11]。管道壁厚根据环向应力来决定，计算式为：[12]无论是室内管道还是室外管道，隔一定的距离就用管架（管墩）、吊架、托架来支承。两支承之间的距离称为管道跨度[13]。跨度计算是地面管道设计中的一个重要组成部分。跨度越大，将影响管道正常工作。跨度越小，则造成支承布置过密，投资费用增加，不经济[14]。因此在确保管道安全和正常运行的前提下，应尽可能地扩大管道的跨度。管道跨度的大小决定于管材的强度、管子截面刚度、外载荷的大小、管道敷设的坡度以及管道允许的最大挠度。通常管道的跨度可按管子的强度和刚度两个条件来确定[15]。在外载荷作用下，管道截面上产生的最大应力不得超过管材的许用应力，以保证管道强度方面的安全可靠。根据这一原则按强度条件确定的管路最大允许跨度。管道热应力是指温度升高或降低时管道出现伸长或缩短的变化而产生的应力，热应力与管道的横截面积和长度无关，仅与管材的性质、管道温度变化以及约束条件有关[16]。而当管道所受热应力超过其本身的许用应力时，为了减轻或消除热应力可以采取自体补偿、方形补偿、填料函补偿和波纹管补偿的方法。三、管道布置 常见的油库管道的形式有以下几种（一）单管系统（二）双管系统（三）独立管道系统 以前的油库油罐区内轻油的收发油管线采用单管系统，虽然建设费用省，所需管道少，不易出现混油，但不能做到同时收发，也不利倒罐。若该组油罐中储存不同种油品，为防止混油，输送不同种油品时管道需要排空[17]5 。因此新油库为了满足业务需求，收发管线应采用双管系统或多管系统，这样便解决了单管系统中出现的问题，可以同时进行收发油作业，也可互相输转。四、管道安装工艺输油管道焊接首先要检查管口椭圆度、厚度，材质报验后进行管路安装，管道焊接前要用管卡将管道固定于支架上，管道焊接前先将管子接口打出坡口，并用角磨打磨光滑，管道一律采用V型坡口；管道焊接一律手弧电弧焊；管道首先进行喷砂除锈达到Sa2级，地上管道刷两遍防锈漆，两遍调和漆。焊条采用4301型号，焊前要用烘干箱加热至150度，保温一小时后拿出来放在保温筒内到现场使用，所有管道焊前距离焊口150毫米范围内要预热到100-200度，焊后热处理到600-650度并用保温棉保温。管道安装前应清除管道组件内的砂土、铁屑及其他杂质[18]。五、管道防腐油库目前普遍采用的地上敷设管道虽然具有建设费用低，施工方便，检查、维修以及操作直观明了的优点，但由于易受温差变化影响须在管道上增设补偿器等安全附件。地上管道的防腐只需在管道外壁除去铁锈后，再涂上两道红丹漆，最后刷上两三道醇酸磁漆即可。而管沟敷设管道的防腐要求要严格些，具体是外壁除锈，红丹漆打底后再刷上环氧树脂漆[19]。最近的研究成果表明，保温涂层与管道填埋的结合比涂上保温涂层更有效[20]。[总结]新建龙游油库作为甬绍金衢管道建成投产后的配套油库，故对新油库输油管道和发油台工艺进行设计以加强管理，理顺物流，提升油库自动化水平。油库管道水力计算是油库管道工艺设计以及相关设备故障分析的主要依据，通过管道水力计算可以确定管道流量，选择管内油品流速，确定管道直径。库内管道强度设计设计管道壁厚、跨度、热应力和热补偿多个方面。库内管道布置宜采用双（多）管系统，来满足收发油作业的同时进行，同组油罐相互输转的需求。油库固定输油管道采用优质碳素钢钢管材料，管壁除锈后用红丹漆打底再涂上环氧树脂漆以防管道腐蚀。新建油库发油台宜采用综合通过式，便于在发油区布置上利用较大空间和余地，合理美化发油区环境。将发油台分成若干个单元也有一定的优越性，不仅给发油工创造了较好的工作环境，而且方便了用户。新建龙游油库发油台运用PLC技术、计算机通讯技术来提高油库自动化水平与管理水平。[参考文献]5 [1]GB50074-2002,石油库设计规范.2002,2-3[2]王松汉，石油化工设计手册第二卷.2001，740[3]冯玉华，夏新宇.浅析输油管道强度设计.2006,38[4]竺柏康，徐玉鹏.油气储运与装卸系统.北京：中国石化出版社，1999,216[5]竺柏康，徐玉朋.油库加油站设计与管理.浙江海洋学院石油化工学院,2009,198[6]王松汉，石油化工设计手册第四卷.2001，290[7]曾涌捷，等温长输管道的工艺设计.2010，13[8]严大凡，输油管道设计与管理[M].北京：石油工业出版社，1986，31-54[9]竺柏康，徐玉朋.油库加油站设计与管理.浙江海洋学院石油化工学院,2009,79[10]杨超玉，输油管道经济管径的综合计算[J].油气田地面工程，2003，22(7):12-13[11]商业部设计院，石油库工艺设计手册.1982，198[12]GB-50253-2003.输油管道设计规范，中国石油天然气集团公司，22（5）[13]帅健.管道及储罐强度设计，2006,145[14]杨学仁，杜彪.关于国内成品油库改造的一些建议.石油库与加油站.2008(95).42-43[15]刘伟，梁江.成品油管道总体工艺方案优化设计,油气储运,1999,18(3)[16]NewOilsofKazaldastan:TechniqueandTechnologiesofOilTransport[inRussian],Alma-Ata(1983)[17]竺柏康，徐玉朋.油库加油站设计与管理.浙江海洋学院石油化工学院,2009,253[18]杨凌，输油管道碰口方案设计与施工，陕西化建工程有限责任公司，2009[19]GB50369-2006油气长输管道工程施工及验收规范.2006，7[20]TheWorldOffshorePipelines&UmbilicalsReport2001-2005,ReportNo.133-015