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输气管道毕业设计

2024-02-24 来源：意榕旅游网

中国石油大学（华东）本科毕业设计

库车——兰州输气管道工艺设计

摘要

随着人们生活的日益提升，环境的污染问题日益严重，天然气作为清洁能源成为社会发展的必不可少的动力，由于我国的天然气的产地和用气密集地分布不均匀，需要通过长输管道进行天然气的输送，本设计为库车-兰州输气管道工艺设计，库车-兰州输气管道全长为2314KM，首先以其中一种设计方案为例，进行详细的近似计算，得出各种数据和费用现值，然后进行方案的比选，通过计算36种方案的经济费用，从而选出最优方案，通过计算得知最优方案为管径为914mm，设计压力为12MPa，压比为1.5，有内涂层。壁厚根据等强度原则进行设计。

得出最优方案后对最优方案进行调整，根据高差里程等数据对站间距进行调整，重新对布置各压气站，最后布置全线的压气站。

绘制了首站平面布置图、首站工艺流程图、清管器安装图和中间站工艺流程图各一张。

关键词：输气管线；工艺计算；布站方案；费用现值法

中国石油大学（华东）本科毕业设计

Kuche-Lanzhou gas pipeline process design

Abstract

With rising of the people's life, the environment pollution problem is increasingly

serious, natural gas as a clean energy become an essential driving force of the development of the society.Because the origin of natural gas and gas density distribution of our country is not uniform, we need the long pipeline of natural gas . I design the design of kuche - lanzhou gas pipeline process .The length of kuche - lanzhou gas pipeline is 2314 km.First of all in my design, for example, though approximate calculation in detail, it is concluded that a variety of datas and the cost , then I scheme comparison, through the calculation of economic costs of 36 kinds of solutions, I select the optimal scheme, I have calculated that the optimal scheme for the pipe diameter is 914 mm, the design pressure is 12 mpa, pressure ratio is 1.5, with internal coating. Wall thickness in accordance with the principle of equal strength design.

After I concluded the optimal solution ,I adjust the optimal scheme .According to the mileage data and elevation difference，I adjust the distance of station , and decorate each compressor station, finally decorate all compressor stations.

Draw the plan layout figure of the initial station，the process flowing of the initial station，the installation figure of the pigging device and the pipeline construction figure。

Keywords：Gas pipeline；Process calculation；Station layout program； Thepresent value coast methed

中国石油大学（华东）本科毕业设计

第1章引言 .............................................................................................................................. 1 第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书 .................................. 2

2.1 工程概况 ...................................................................................................................... 2

2.1.1 线路概况 ............................................................................................................ 2 2.1.2 站场概况 ............................................................................................................. 3 2.2 设计概述 ...................................................................................................................... 3

2.2.1 设计原则 ............................................................................................................ 3 2.2.2 设计依据及规范 ................................................................................................ 3 2.2.3 原始数据 ............................................................................................................ 3 2.2.4 经济评价参数 .................................................................................................... 4 2.3 天然气的热物性计算 .................................................................................................. 5

2.3.1 天然气基本参数的计算 .................................................................................... 5 2.3.2 天然气压缩系数的计算 .................................................................................... 6 2.3.3 天然气定压比热 ................................................................................................ 6 2.3.4 天然气焦汤系数Di ........................................................................................... 7 2.3.5 输气管总传热系数Kcp ...................................................................................... 7 2.4 输气管线的热力计算 .................................................................................................. 7

2.4.1 天然气出站温度tH ............................................................................................ 7 2.4.2 周围介质温度t0 ................................................................................................ 7 2.4.3 平均温度tcp ....................................................................................................... 8 2.5 输气管线的水力计算 .................................................................................................. 8

2.5.1 输气管线通过性能力计算 ................................................................................ 8 2.5.2 水力摩阻系数的计算 ........................................................................................ 9 2.6 设计方案确定及设计思路 ........................................................................................ 10

2.6.1. 设计方案确定 ................................................................................................. 10 2.6.2 设计思路 .......................................................................................................... 10 2.7工艺计算说明 ............................................................................................................. 10

2.7.1 输气管道末段的处理 ...................................................................................... 10

中国石油大学（华东）本科毕业设计

2.7.2 输气管线平均站间距的确定 .......................................................................... 10 2.7.3 站场布置及调整 .............................................................................................. 11 2.7.4 设计方案汇总 .................................................................................................. 11 2.8 最优方案的选择 ........................................................................................................ 11

2.8.1 燃料气费用 ...................................................................................................... 11 2.8.2 各站场人员编制 .............................................................................................. 12 2.8.3 各站场投资 ...................................................................................................... 13 2.8.4 其他资金公式 .................................................................................................. 13 2.8.5 费用现值 .......................................................................................................... 13 2.8.6 最优设计方案 ................................................. 14 2.9 管线应力校核 ............................................................................................................ 14 2.10 阴极保护计算 .......................................................................................................... 15 2.11 各输气量下的运行方案和运行参数 ...................................................................... 16 2.12 主要设备选型 .......................................................................................................... 18 2.13 站场工艺设计 .......................................................................................................... 20

2.13.1 各站工艺流程 ................................................................................................ 20 2.13.2 辅助站场布置 ................................................................................................ 21

第3章库车兰州输气管道工艺设计计算书 ........................................................................ 23

3.1 方案计算过程与最优方案 ........................................................................................ 23

3.1.1 天然气物理性质计算 ...................................................................................... 23 3.1.2 输气管道末段计算 .......................................................................................... 24 3.1.3 输气管线平均站间距计算 .............................................................................. 26 3.1.4 设计方案的调整 .............................................................................................. 28 3.2 最优方案的相关计算 ................................................................................................ 54

3.2.1 确定压气站数目并布站 .................................................................................. 54 3.2.2 主要设备选型 .................................................................................................. 57 3.2.3 不同输气量的运行方案和运行参数计算 ...................................................... 59 3.2.4 调峰能力计算 .................................................................................................. 68 3.2.5 确定管材及强度校核 ...................................................................................... 69 3.2.6 管道防腐与阴极保护计算 .............................................................................. 69

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

第4章结论 ........................................................................................................................ 69 致谢 ...................................................................................................................................... 72 参考文献 .................................................................................................................................. 73 附录 ...................................................................................................................................... 74

附录1 .............................................................................................................................. 74 附录2 ................................................................................................. 错误!未定义书签。

第1章引言

长输管道的设计为库车到兰州的长输管道设计，长输管道设计建筑环境与能源应用专业的一个方面，通过长输管道的设计，可以对工程的设计过程有了大概的了解，并且对理论知识进行了巩固，加深对输气过程的认识，在设计过程中，通过对各种软件的运用，加强了对输气设计的认识，锻炼了本科生的能力，为以后的学习和工作打下了很好的基础，毕业设计是对建筑环境与能源应用专业的学生的一次总结，通过毕业设计，本科生对大学中所学的知识进行总结。

设计内容主要包括:熟悉各种规范和计算方法，利用Google Earth 软件选择合适的输气路线，天然气的热物性计算，输气管道的热力计算，输气管道的末端计算，输气管道的平均站间距计算，输气管道的方案的经济计算，输气管道最优方案的调整，各种设备的选型，壁厚的等强度设计，管线应力的校核，阴极保护计算，通过编程和Excel来确定各数据，用AUTOCAD绘制首站工艺流程图、首站平面布置图、清管器安装图和中间站工艺流程图，翻译外文文献，撰写设计说明书。

在老师和同学们的帮助下，顺利的完成了毕业设计，感谢老师的认真，全面的指导，如有疏漏之处，希望老师能批评，指正。

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

第2章库车-兰州输气管道工艺设计说明书

2.1 工程概况

2.1.1 线路概况

管线最大年输气量为150×108m3/d。管线全长23140km。输气管道干线末段，通过提高起点压力来满足储气要求，选用管段的管径为914mm，管材钢种等级为X70钢。管线运行管理采用 SCADA 控制系统，管线通讯系统主信道为光缆，并与输气管线同沟敷设，管线辅助系统和公用设施尽力依托现有设施，管线设置维修队、抢修队各一个。

库车-兰州的输气管道起点位于库车县的郊区，长输管道途经罗布胡，在罗布湖的旁边穿过，经过对线路的调整，可以不穿越轮台县，管线沿着公路布置，在新疆地势平坦，高程差几乎都在200m之内，经过线路调整，长输管线没有穿越田地，在旁边穿过，路过其维克村庄，途经团结村，规避了人口密集区和田地，

在巴音郭楞蒙古自治州路过，沿着公路布线，在人口稀疏区经过，塔什店镇，南托乎热克，三角地，莫和苏木村，焉耆回族自治县，和硕县，托克逊县，吐鲁番地区，鄯善县，线路从此开始进入低谷地区，高程差变化比较大，哈密地区，线路开始进入山区，高程差变化波动开始剧烈，瓜州县，双塔水库，酒泉市，高台县，临泽县，张掖市，永昌县，武威市，兰州市线路在兰州市的郊区结束，分输站布置在远离人口密集区。具体线路图：

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

2.1.2 站场概况

根据输气的要求布置压气站，本着与注入分输站尽量合并的原则，兼顾均匀布站的方针。采用最优方案为：全线设置18个压气站，注入站1座，分输站1座且与#18压气站合并，清管站分别与沿途各压气站合并，另设末站1座。其中，首站与压气站合并，采用压缩机串联三级压缩来升压，全线采用PGT25型号燃气轮机对离心式压缩机进行驱动，压气站内的压缩机采用为1用1备。

2.2 设计概述

2.2.1 设计原则

（1）严格按照行业的规范、标准进行设计，并参照国际先进的标准、规范；（2）工程尽可能采用先进的技术，努力采用国内外的先进成果；（3）工程设计本着一次规划，分期实施的原则。确保经济合理的应用。

（4）比较优化设计方案，确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数，确保运行的可靠性。

2.2.2 设计依据及规范

《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003，中国计划出版社）《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）

《输气管道工程》（王志昌主编，石油工业出版社）《石油天然气工程设计防火规范》

《SY/T0003-2003 石油天然气工程制图标准》

《油气管道设计与施工》（黄春芳等编著，中国石化出版社） 2.2.3 原始数据

库车-兰州输气管道起于新疆库车县，末站位于兰州郊区，管线全长2314km，设计输气能力150×108m3/a。（1）天然气组分见表2-1：

表2-1 天然气组分

组分 CH4 C2 C3 2 1 iC4 nC4 iC5 N2 0.09 Mol% 95.79 0.57 0.54 0.01 （2）设计输气能力为150108m3/a，各年生产负荷如表2-2所示：

表2-2 各年生产负荷表

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

年份生产负荷(%) （3）工艺计算基本参数：

1～3 0 4 40 5 60 6 80 7～20 100 设计年输送天数350天基准温度20℃

基准压力0.101325MPa；

管道埋深处地温：夏季 20℃，冬季 2℃，年平均地温：11℃；

首站进站压力4.0MPa（表压）；末站出站压力4MPa（表压），设计工作压力12MPa。调峰能力为日输气量的20%。在距离首站50公里处有一进气点，进气量为35×108Nm3/a。在距离末站210km处有一分输站，分输气量为45×108Nm3/a。 2.2.4 经济评价参数

（1）线路和站场工程投资指标如表2-3所示：

表2-3 工程投资指标表

线路投资（元/千米）管外径投资 (英寸) 6 520701 8 757953 10 1018614 12 1200166 14 1317363 16 1628812 18 1830294 20 2054951 22 2248463 24 2505593 26 2694040 28 3164272 32 3893878 36 4996746 40 6961324 站场投资（万元/座）分输站、清管站、末站 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 首站 1300 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 压气站 1000 1200 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 （2）燃气价格：1.5元/m3，电力价格:0.6元/度，输气损耗：0.3%。（3）流动资金按扩大指标估算法估算, 30%为自有资金，70%为工商银行贷款，贷款利率取5％。

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

（4）普通职工工资按每人每年6万元计算，干部工资按每人每年10万元计算，职工福利费按工资总额的14%计算。（5）输气管理处投资按20000万元计算。

（6）固定资产形成率为85％，综合折旧率取7.14％(综合折旧年限为14年)，残值为0。

（7）修理费按折旧费的20%计算；输气成本中其它费用按工资总额与职工福利费之和的２倍计算。

（8）水电设施、道路、通讯设施等费用已包含在线路投资和输气站投资中，之和的不必另外计算。

（9）管道建设期为3年，第一年和第二年投资分别按总投资的30％、50％、 20%计算，固定资产投资方向调节税税率为0。固定资产投资的30% 为自有资金，70%为建设银行贷款，贷款利率为6.5%。

（10）营业税的税率3%，城市维护建设税按营业税7%计算，教育附加费为营业税的3%，企业所得税税率25%。（11）行业基准收益率为12%。

2.3 天然气的热物性计算

2.3.1 天然气基本参数的计算（1）平均摩尔质量式中：

M—— 平均摩尔质量，g/mol；

MMiyi

（2-1）

Mi—— 各组分的摩尔质量，g/mol； yi —— 各组分的摩尔百分比。

可得：M17.0876g/mol （2）相对密度式中：

 a（2-2）

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

 —— 天然气的相对密度；

 —— 天然气平均密度，kg/Nm3；

a —— 空气密度，取a1.293kg/Nm3。可得：0.592 （3）低发热值 HlHliyi

式中：

Hl —— 天然气的低发热值，kJ/Nm3； Hli —— 各组分的低发热值，kJ/Nm3；

yi —— 各组分的摩尔百分比。

可得：Hl37998kJ/Nm3 2.3.2 天然气压缩系数的计算

按经验公式进行近似计算：

Z100cp1000.113(P.15

cp10)1

上式中Pcp为各计算管段的平均压力，MPa： 2P2P2cp3（P1PP) 12式中：

P1 —— 各计算段的起点压力，MPa； P2 —— 各计算段的终点压力，MPa。

2.3.3 天然气定压比热

CpA1A2TA3cpT3 cp式中：

CP —— 天然气的定压摩尔比热，KJ/(mol/K)；

Tcp —— 天然气平均温度，K；

A1,A2,A3—— 系数；

（2-3）

（2-4）

（2-5）

（2-6）

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

A21.695； A21.838103；

A31.96106(Pcp0.1)。 2.3.4 天然气焦汤系数Di

根据《干线输气管道实用工艺计算方法》焦—汤系数的计算公式，CH4含量85%以上的天然气，其焦—汤系数平均值可按下式确定：式中：

Di —— 天然气焦汤系数，℃/MPa； Cp —— 天然气定压比热，kJ/(kg·K)； Tcp —— 各计算段平均温度，K； E1，E2——系数； E1=0.98×106； E2=1.5。

2.3.5 输气管总传热系数Kcp

对于地下输气管，其总传热系数Kcp与许多因素有关：土壤导热系数、管径、管道埋深、输气管通过地区的风速等，如无输气管沿线的土壤性质和湿度资料，取Kcp为定值。本设计中，取Kcp=1.75W/（m2·℃）。

Di1E1(E2) CpTcp2（2-7）

2.4 输气管线的热力计算

2.4.1 天然气出站温度tH

天然气经压缩后必须用空冷器进行冷却，压气站出口天然气温度tH应为经空冷器冷却后的温度。压气站出口的天然气温度可设定为：

tH=10.4+2+（10~15），℃

本设计中设定tH为22.7℃ 2.4.2 周围介质温度t0

周围介质温度t0为输气管轴线埋深处的土壤温度，输气工艺方案设计时取年平均地温值，即t0=11℃。

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

2.4.3 平均温度tcp

根据天然气的出站温度tH﹑输气管沿线年平均地温t0，由式（2-8）计算输气管计算段中的平均温度tcp： tttt22

H01ea2l)DP1P21acp0(i[1(1e2la)]

2l2a2lPcpa2l aKcpDHl2l0.225106qC p106式中：

t0 —— 年平均地温，℃；

tH —— 计算段起点的天然气温度，℃； P1 —— 计算段起点压力（绝），MPa；

P2 —— 计算段终点压力（绝），MPa；

Pcp —— 计算段中气体的平均压力，MPa；

l —— 计算段长度，km；

Di —— 平均焦—汤系数，℃/MPa；

DH —— 输气管外径，m；

Δ —— 天然气相对密度；

Cp —— 天然气定压比热，kJ/(kg·K)； Kcp —— 总传热系数，W/(m2·

℃)； q —— 输气管通过能力，106m3/d。

2.5 输气管线的水力计算

2.5.1 输气管线通过性能力计算 Q102q365K

H式中：

q ── 工程标准状况下输气管的评估性通过能力，106 Nm3/d; Q ── 年输气量，108Nm3/a；

（2-8）

（2-9）

2-10）

（第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

本设计中，取365×KH=350。 2.5.2 水力摩阻系数的计算

工程实践中，通常采用混合摩擦区的λ公式，即既考虑雷诺数Re的影响，又要考虑管壁粗糙度的影响。俄罗斯设计标准规定采用以下公式：式中：

Re —— 雷诺数；

K —— 管壁粗糙度，（本设计中，有内涂层时取K=0.005mm；无内涂层时取K=0.05mm）；

DB —— 内径 mm。

TP0.067(1582K0.2) ReDB（2-11）

上述公式在阻力平方区，由于

故

其中，公式DB的单位是mm。

按俄罗斯标准，在实际计算水力摩阻系数时，还应考虑局部摩阻（阀件﹑管件﹑穿跨越等）和有无清管装置，故输气管基本公式中的λ应按下式计算：式中：

1.05 —— 考虑输气管段上阀件，管件，穿跨越等局部摩阻的修正系数；

E —— 水力效率系数，如输气管上有清管装置，取E=0.95；如无清管装置，应取E=0.92。

1582K ReDB（2-12）

TP0.067(2K0.2) DB（2-13）

1.05TPE2

（2-14）

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

2.6 设计方案确定及设计思路

2.6.1. 设计方案确定

设计压力为10MPa，12MPa，三种管径DH=1067mm，DH=1016mm和DH=916mm；设定三个压比ɛ=1.3，ɛ=1.4和ɛ=1.5；取管壁粗糙度K=0.005mm（有内涂）和K=0.05mm（无内涂）共组合成36种方案。 2.6.2 设计思路

（1）根据满足调峰能力来确定末段长度，当调峰能力不满足要求时，可以提高末段起点压力P1max；

（2）根据输气量，确定平均站间距，由后往前布站；（3）考虑进、分气的影响，确定布站方案；

（4）利用费用现值法优选设计方案。进行工艺设计计算，得出各方案的布站情况以及相关数据统计于附表1中。

2.7工艺计算说明

对于各种方案，费用现值最小方案即为最优方案。以最优方案为例进行工艺计算的说明：

2.7.1 输气管道末段的处理

长输管线中，需要末段作为调峰储气。为满足调峰的要求，可采用增大管径或提高末段起点压力的方法。通过提高末段起点的压力P1max来满足调峰要求，即各设计方案全线管径一致，末段长度确定后，通过编程求出各方案的末段起点压力P1max。

距末站210km处有分输站，考虑到末段不跨越分气点，将最后一个压气站和分输站合并后，计算出满足调峰要求的末段起点压力为：P1max=12.87MPa。 2.7.2 输气管线平均站间距的确定

各中间压气站，保持压缩机出口的压力为PH=12MPa，由压比及相关压损关系算出输气管线计算段的起终点压力分别为11.86MPa和8.33MPa，求出计算段的参数，Zcp，

105.113DB2.5P12P22Tcp和q，然后由l计算段相关参数见表2-4： ZT求出平均站间距，qcpcp2表2-4 最优方案平均站间距相关参数起点压力P1/MPa 11.86

终点压力P2/MPa 8.33 水力摩阻系数λ 0.008 计算段平均温度Tcp/K 287.3 10

压缩系数Z 0.814 平均站间距L/km 137 第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

2.7.3 站场布置及调整

确定末段的长度以及平均站间距后，从后往前布置压气站，考虑与进气点和分气点合并来调整站，并站后均分站间距，使中间压气站出口压力保持为12MPa，核算各站的压比，在1.2～1.6范围认为合理。最优方案中，末段的长度为210km，由后往前依次布置压气站，考虑与进气点合并，推算出所需的首站出站压力。 2.7.4 设计方案汇总

对各设计方案做相应处理，得出调整后各设计方案的布置情况及相关数据记录见于附表1，附表2和附表3中。

2.8 最优方案的选择

2.8.1 燃料气费用

燃料气费用的计算，首先根据输气能力与压比等参数进行燃气轮机的选型，在确定燃压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输气量下首站、中间压气站和最末压气站的燃料气耗量，然后再乘以每立方米的气价（1.5元/m3）得出各输气量下的燃料气费用。

方案中选取燃气轮机型号DR61P型燃气轮机。

由上述计算公式得P=12MPa下各不同输气量下的燃料气费用见表2-5，2-6和2-7：

表2-5 DH=914mm各方案各输气量下的燃料气费用

方案与费用负荷 40% 60% 80% 100% 28704 55456 30693 59300 31949 61726 18982 36673 20141 38913 70822 20947 40470 73655 1.3 K=0.05mm DH=914mm K=0.005mm 1.4 1.5 1.3 1.4 1.5 100930 107926 112341 66746 200851 214772 223559

132824 140935 146574

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

表2-6 DH=1016mm各方案各输气量下的燃料气费用

方案与费用负荷 40% 60% 80% 100% 17153 33140 60315 120027 18917 36548 66517 132369 21393 41332 75224 149696

表2-7 DH=1067mm各方案各输气量下的燃料气费用

方案与费用负荷 40% 60% 80% 100%

DH=1016mm K=0.05mm K=0.005mm 1.3 1.4 1.5 1.3 1.4 1.5 12032 23246 42308 84193 12475 24102 43866 17153 33140 60315 87293 120027 DH=1067mm K=0.05mm K=0.005mm 1.3 1.4 1.5 1.3 1.4 1.5 13607 26289 47845 95212 14431 27881 50744 100981 16924 32697 59509 118423 9198 17771 32344 64364 9698 18737 34101 67861 10310 19919 36253 72143 2.8.2 各站场人员编制

首站(一般与压气站、清管站合并）：70人，其中10人为领导干部，60人，压气站：35人，其中7人为领导干部，28人为普通职工，注入站、分输站、清管站：10人，其中3人为领导干部，7人为普通职工，末站（城市门站）：15人，其中5人为领导干部，10人为普通职工（注：站址合并时在原站人员编制上增加5人）。

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

2.8.3 各站场投资

输气干线中，各站场固定投资只与设计任务输量有关，与管道外径关系不大。本设计中，取首站投资为7500万元，分输站、注入站、清管站和末站投资为1900万元，中间压气站投资为7000万元。 2.8.4 其他资金公式

固定资产投资=（输气管理处投资+站场投资+线路投资）/ 0.9

固定资产总投资=固定资产投资+建设期借款利息+固定资产方向调节税固定资产原值=固定资产总投资固定资产形成率年折旧费=固定资产原值综合折旧率

经营成本=燃料气费用+工资及福利+其他费用+修理费+输气损耗费流动资金=设计输量的年经营成本25% 2.8.5 费用现值

费用现值的计算见式（2-15）：式中：

It —— 第t年的全部投资； Ct —— 第t年的经营成本；

Sv —— 计算期末回收的固定资产值； W —— 计算期末回收的流动资金； N —— 计算期，N=20； ic —— 行业基准收益率，12%。

由上述计算公式求得各方案的费用现值，见表2-8，2-9和2-10中。

表2-8 DH=914mm下各方案费用现值表

DH=914mm 方案参数 1.3 PC（万元） 2690058 K=0.05mm 1.4 1.5 1.3 K=0.005mm 1.4 1.5 PC(ItCtSvW)(1ic)t

t1N（2-15）

2665257.5 2662136.8 2283504.6 2273194.4 2271813.34

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表2-9 DH=1016mm下各方案费用现值表

DH=1016mm 方案参数 1.3 PC（万元） 2766415.79 K=0.05mm 1.4 2738566. 1.5 2774750.9 1.3 2509568 K=0.005mm 1.4 2476415.1 1.5 2484433.4

表2-10 DH=1067mm下各方案费用现值表

1067mm 方案参数 1.3 PC（万元） 2766099.34 K=0.05 1.4 2735314. 1.5 2772863.6 1.3 2551853.3 K=0.005 1.4 2531532 1.5 2533352.99

2.8.6 最优设计方案

由费用现值法进行经济评价，PC最小值即为最优方案。综上，最优设计方案为P=12MPa，DH=914mm，1.5，K=0.005mm（有内涂）。设计输气量下全线站场布置及相关参数如图2-1所示：

进气35×108m3/a

4.1 11.86 11.1 12 8.39 12 8.39 12 9.39 12.86 来气 137 137 210 1 首站 #1 #2 #3 #18 分输45×108m3/a

图2-1 最优方案100%输气量沿线站场布置及相关参数图

说明：全线离心式压缩机驱动方式为燃气轮机驱动，燃气轮机型号为PGT25型号；

首站采用三级串联压缩来升压。

2.9 管线应力校核

管线壁厚设计的计算公式只考虑了管线在内压作用下产生的环向应力，对于较大直

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

径的管线或者是某些特殊的安全需要，还应该核算轴向应力。

轴向应力的相关公式：式中：

LE(t1t2)h

hPd 2（2-16）（2-17）

L——管线的轴向应力，Mpa;

E——钢材弹性模量。取2.06105Mpa；

——钢材的线性膨胀系数，取1.2105/C； t1——管线安装温度，℃；

t2——管线工作温度，℃；

——泊松比，取0.3；

h——管线的环向应力，Mpa; d——钢材内径，cm；

——钢材的公称壁厚，cm。

埋地管线的当量应力可按最大剪应力破坏理论来计算和校核并满足以下条件：

0.9hLs对于同一种规格的钢管，只需要对最小的壁厚进行稳定性校核即可，并且整条管线有两种壁厚，校核结果如下：

表2-11 等强度壁厚轴向应力校核表

壁厚/mm 16

h/Mpa 330.75 L/Mpa 5.289 0.9s/Mpa hL/Mpa 校核结果 391.725 325.461 合格 2.10 阴极保护计算

衰减系数a的计算见式（2-18）：

a

rTRT （2-18）

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

单位长度管道纵向电阻rT的计算见式（2-15）：

rTdT （2-19）

单位长度上电流从土壤流入金属管道的过渡电阻RT见式（2-16）：

RTRP D（2-20）

式中：

rT——单位长度管道纵向电阻，Ωm；

RT——单位长度上电流从土壤流入金属管道的过渡电阻，Ωm； ρT——钢管电阻率，取107Ωm；

RP—— 单位面积的防腐层过渡电阻，取105Ωm2。无限长管道计算见式（2-17）：

Lmax

1EmaxlnaEmin

（2-21）

长度超出一个阴极保护站范围的按有限长管道计算，见式（2-18）：

Lmax2E1arcchmax aEmin（2-22）

式中：

Lmax—— 阴极保护站单侧最长保护距离，m； Emax—— 最大保护电位,V；

Emin—— 最小保护电位,V。

本设计中阴极保护站与沿途各压气站合建，除压气站#18后的末段按无限长管道计算，其余各压气站间站间按有限长管道计算。

2.11 各输气量下的运行方案和运行参数

全线压缩机驱动为型号为PGT25型燃气轮机

a. 100%输气量下，全线压缩机全部投入运行，各运行参数按满输量考虑；绘制站场运行方案及运行参数如图2-2：

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

4.1 11.86 11.1 12 8.39 12 8.39 12 9.39 12.86 4 来气 50 137 137 210 1 首站 #1 #2 #3 #18 末站

图2-2 100%输气量下各站运行方案及运行参数

b. 80%输气量下，全线压缩机开启，保持各站出站压力为设计压力12MPa，根据输气量及站间距计算出所需压比；绘制站场运行方案及运行参数如图2-3：

4.1 11.86 11.39 12 9.5 12 9.5 12 10.19 12.86 4 来气 50 137 137 210 1 首站 #1 #2 #3 #18 末站图2-3 80%输气量下各站运行方案及运行参数

c. 60%输气量下，满足末段调峰能力下，开机方案为：首站和压气站#3,、5、7、9、11、13、15、18启动，其他压气站停运，绘制站场运行方案及运行参数如图2-4：

4.1 11.86 8.3 12 8.84 12 8.48 12 8.66 12.86 4 来气 325 261 288 210 1 首站 #3 #5 #7 #18 末站

图2-4 60%输气量下各站运行方案及运行参数

d. 40%输气量下，开机方案为：仅启动首站 #5, 9，13, 18，其他各站场均停运。绘制站场运行方案及运行参数如图2-5：

4.1 11.86 7.99 12 8.12 12 8.6 12 8.48 12.86 4 来气 586 210 1 首站 #5 #9 #13 #18 末站

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

图2-5 40%输气量下各站运行方案及运行参数

在输气过程中，为了实现输送任务，需要对压缩机流量进行调节时，可采用以下方法：

①进气管装导向片； ②改变转速； ③排气管节流； ④进气管节流。

2.12 主要设备选型

（1）燃气轮机的选型

压气站所需总功率： NGH0102 式中：

G——质量流量，kg/s；按下式计算：

GqP0243600RT

q——体积流量，m3/d；

P0——标准大气压，取P0=1.033×104kg/m2； T——气体在压缩机入口处的温度，取T=294K； R——气体常数，kg·m/（kg·K)；

RR R——通用气体常数，取R848kgm/(kgK)；

——气体分子量，17.0876；

H——多变能量头，kg·m/kg，按下式计算： Hkk1ZRTk1

k1

k——比热比，近似计算中对输气管条件下的天然气取k=1.4～1.6，该18

2-23）

2-24）

2-25）

（（（

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

设计中取k=1.5；

Z——吸入条件下的天然气压缩性系数； ɛ——压比；

——多变效率，取0.8。

选取燃气轮机型号为PGT25型号，保证全线压气站型号一致，首站燃压机组配置为5用1备（首站需三级串联升压），其余燃压机组配置为1用1备。

（2）分离器的设计

旋风分离器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力，将粉尘从气流中分离出来的一种干式气—固分离装置，对于捕集5~10微米以上的粉尘效率较高。

1. 旋风分离器的直径

旋风分离器的筒体直径可以参考《天然气工程手册》中的公式来求取，公式如下：

2QrGD0.5364P

式中：

（2-26）

D——旋风分离器的筒体直径，m； Q——工作条件下的气体流量，m3/s；

——阻力系数，一般取180；

rG——工作条件下的气体密度，kg/m3；

P——水力损失（即旋风分离器的压降），kg/m2。

实验证明

P值在55~180米范围内，旋风分离器的净化程度不低于95%，若小于55rG米，气体净化程度降低，当大于180米时净化程度不稳定，但分离器的压力将增大。一般先取

P 70计算分离器直径。在分离除尘过程中，分离设备设置为3台旋风分离器。

rG 2. 由已求出的直径D取整，并选取分离器直径后，再作如下演算

计算分离器进出口管径式中：

dQ1

0.785V1（2-27）

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

d——分离器进口或出口管径，m；

Q1——工作条件下的气体流量，m/s

V1——气体在进口管或出口管中的流速，m/s；一般进口流速取15m/s，出口流速取10m/s。

分离器相关参数绘制表格如表2-12：

表2-12 分离器参数计算表标况流量台数（Nm3/s） 3 66.14 量（m3/s） 0.827 （m） 0.8 （m） 0.27 （m） 0.32 工作条件流分离器筒径进口管径出口管径（3）阀门种类及选用

由规范及各种阀门的用途，站内选用的阀门类型如下：

1. 球阀：球阀是用来截断管路介质用的阀门，不能用于调节流量。球阀因其通径与管路相同，故在输气管线中普遍采用；

2. 紧急切断阀：主要用于各站场的越站旁通流程；

3. 止回阀：凡不允许管路中介质倒流的场合大都需要安装止回阀，如离心式压缩机出气口等；

4. 安全阀：安全阀在受压的管道和容器上起保护作用，输气站中主要使用弹簧式安全阀；

5. 节流阀：节流阀也叫针型阀，主要用于调节流量和截流降压，在站场内主要采用角式节流阀；

6. 阀套式排污阀：用于清管器收球装置的排污过程。

2.13 站场工艺设计

2.13.1 各站工艺流程

（1）首站流程说明

a. 正常工作流程：

气田来气——旋风子多管分离器——燃压机组（两级压缩）——计量调压——去长输干线

b. 清管流程：

库车首站清管器发球筒——清管器通过指示器——清管三通——下游长输管线

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

（2）末站（与城市门站合建）流程说明

a. 正常工作流程：

上游来气——旋风子多管分离器——稳压计量——给各类用户配气； b. 清管流程：

上游来气——清管三通——清管器通过指示器——末站清管器收球筒（3）分输站流程说明

a. 正常工作流程：

上游来气——旋风子多管分离器——燃压机组——计量——向用户配气 ——去下游干线 b. 清管流程：

1. 上游来气——清管三通——清管器通过指示器——分输站清管器收球筒 2. 清管器发球筒——清管三通——清管器通过指示器——去下游干线

c. 越战流程：

上游来气——清管三通——越战电动阀——清管三通——去下游干线 2.13.2 辅助站场布置

（1）清管站建设

输气管线在施工过程中积存下来的污物和管道投产运行时所积存下来的腐蚀产物，都是影响气质、降低输气能力、堵塞仪表、影响计量精度和加剧管线内部腐蚀的主要因素。为此，应于管线投产前和运行过程中加以清除。

库车-兰州输气管线全长2314km,清管站建设间距取80～120km。清管设备布置时尽量考虑与沿途站场合并，站间距过长时考虑单独设置清管站。本设计中，最优方案清管站布置为：清管设备与沿途站场合并。

（2）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。

第2章库车—兰州输气管道工艺设计说明书

上述规定的阀门间距可以稍作调整，使阀门安装在更容易接近的地方。库车-兰州输气管道所处地区等级为一级地区。则需要建设的截断阀室为座。

2314733222

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

第3章库车兰州输气管道工艺设计计算书

3.1 方案计算过程与最优方案

3.1.1 天然气物理性质计算

1. 天然气的组成数据（见表3-1）

表3-1 天然气的组成数据

2. 天然气每种组分的基本物性参数（见表3-2）

摩尔百分数yi 摩尔质量Mi 组分 (%) （g/mol） CH4 95.79 16.0430

C2 C3 iC4 nC4 iC5 N2 2 1 0.57 0.54 0.01 0.09 30.0700 44.0970 58.1240 58.1240 72.1510 28.0134 表3-2 天然气各组分基本物性参数表

燃气低热Hli（kJ/Nm3） 35906 64397 93244 122857 123649 155723 —— 组分 Mol% CH4 95.79 C2 2 C3 1 iC4 0.57 nC4 0.54 iC5 0.01 N2 0.09 密度（kg/Nm3） 0.7174 1.353 2.0102 2.6912 2.703 3.4386 1.2504 MMiyi

iyi

/a HlHliyi

计算结果为：

天然气的平均分子量M17.0876g/mol；

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

密度0.7658kg/Nm3；a1.293kg/Nm3；相对密度：/a0.7658/1.2930.592；燃气低热值HlHliyi37998kJ/Nm3

输气管道末段的处理计算

管线的全长2314K米长，设定压力PH=12MPa，自取设计方案DH=1016mm，ɛ=1.5，K=0.05mm（无内涂）为例进行计算，以此为准进行比较，全线地区等级为一级地区，设计钢种预选为等级为X70钢，因此F=0.72，计算步骤如下：

3.1.2 输气管道末段计算

管线全长2314km，在2104km处有一分输站，分输气量为45×108Nm3/a，为了使设计合理，分输站的位置在末段以前，预选末段长度为lz=210KM,分输后输气能力

Q140108m3/a，每日输气q14010040×106m3/d ,调峰能力为日输气量的20%。由350于不同级别的管径影响，可以通过改变末段的最高起点压力P1max来满足调峰要求。储气能力的计算：Vsq10620%4010620%8000000m3 （1）计算输气末段的压缩因子和平均温度：

设计压力PH=12MPa下,P1max=11.8MPa，P2min=4MPa，可以近似认为Z1=Z2=Z，且T1=T2=Tcp

2P22min24.12Pkcp(P)(11.8)8.52MPa 1max3P311.84.11maxP2min1）计算燃气末段然气的压缩系数的平均值Zkcp：

Zkcp1001000.842

1000.113(Pkcp10)1.151000.113(8.5210)1.152）计算末段水力摩阻系数：

0.067(2K0.220.050.2)0.067()DB9761.050.01237 22E0.9524

1.05第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

E——水力效率系数，有清管装置，E=0.95；无清管装置，E=0.92

3）计算末段天然气平均温度：初定tkcp11℃，末段长度l210km；计算末端Cp，Di，a2l；其中（Kcp1.75W/(m2C)）

CpA1A2TcpA3Tkcp31.96106(8.520.1) 1.6951.8381028428433 2.937kJ/(kgK)

1E110.98106 Di(2E2)(1.5)3.6262C/MPa 2CpTkcp2.937284 a2l0.225106KcpDHlqCp1060.2251061.751.0162101.2084

400.5922.937106其中 a ea2le1.20840.2987

KD Mcp22tHt0P1a2l1P2tkcpt0(1e)Di[1(1ea2l)]

a2l2a2lPcpa2l（10~15）tH——计算段起点天然气的温度，其中tH10.42

22.41111.824.12111（10.2987）3.6262[1(10.2987)]

1.208421.20842108.521.2084=17.572℃

此计算结果与初定相差较大，重新带入按上述过程计算



得tkcp=17.618C

计算结果相近取天然气的平均温度为17.618C

（2）试算设计压力，能否满足调峰要求：

CZT105.1132DB50.012370.8420.592290.6180.000167 25105.1130.97625

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

1）储气开始阶段：

PP2minClq24.120.0001632104028.46MPa 1min22P22min24.12Ppjmin(P)(8.46)6.53MPa 1min3P38.464.11minP2min2）储气结束阶段：

222P2maxP1maxClq11.80.000167210409.12MPa

2P22max229.122Ppjmax(P)(11.8)10.52MPa 1max3PP311.89.121max2max3）末段输气管的储气能力为： VsVmaxVmin D2PpjmaxPpjminT04P0TZlZ

40.976210.526.532932100007683714.99m3

0.101325290.6180.842Vs7683714.99m38000000m3不满足调峰，可以通过提高P1max来满足调峰

由求末段起点压力的程序计算得：P1max=11.81MPa。

3.1.3 输气管线平均站间距计算 1）计算输气管评估性通过能力：

Q102185102q52.85×106m3/d

3503502）计算钢管的壁厚δ（初定地区等级为Ⅰ类，设计系数F=0.72）：

PHDH12101617.566mm，向上圆整为20mm 2sF24820.723）确定输气管道内径：

DBDH21016220976mm

4）计算压缩机的入口压力PB：

PBPH128MPa 1.55）计算压气站出站压力P1：

P1PHP1P2120.080.058811.86MPa

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

其中在压气站出口端的工艺管线和设备中的压力损失为0.14MPa 6）计算计算段的终点压力P2：

P2PBP80.05880.1328.19MPa

在压气站进口端的一级除尘装置和连接管线中的压力损失为0.19MPa 7）计算输气管计算段的平均压力Pcp：

2P2228.192Pcp(P)(11.86)10.136MPa 13PP311.868.19128）计算水力摩阻系数：

0.067(2K0.220.050.2)0.067()DB9761.050.01241 22E0.951.059）按近似公式计算天然气的平均压缩系数Zcp：

Zcp1001000.814 1.151.151000.113(P10)1000.113(10.13610)10）计算输气管中天然气平均温度：初定tcp14℃，l150km；

计算Cp，Di，a2l；（其中取Kcp1.75W/(m2C)）

A31.96106(10.1360.1)3 CpA1A2Tcp31.6951.838102873287Tcp 3.054kJ/(kgK)

1E110.98106Di(2E2)(1.5)3.405C/MPa 2CpTcp3.054287a2l0.225106KcpDHlqCp1060.2251061.751.0161500.628

52.850.5923.054106ea2le0.6280.534

终上，

22tHt0P1a2l1P2tcpt0(1e)Di[1(1ea2l)]

a2l2a2lPcpa2l27

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

22.41111.8628.1921（10.534）3.405[1(10.534)] 110.62820.62510.1360.628 13.86C

计算结果(tcp13.86C)与所设值（tcp14C）基本接近，无需重新计算。 11）计算压气站间距l：

2.522105.113DBP1P2l qZcpTcp2105.1130.9762.511.8628.192 0.5920.012410.814286.9150.24km 52.852（其他各方案计算段平均站间距及相关热力计算由所编制程序求得） 3.1.4 设计方案的调整

确定末端及平均站间距长度后，由后往前进行布站（距首站50km处有进气点），考虑尽量将压气站与注入站合并，并站后均分各站间距，调站后保证输气干线上各压气站出口压力为设计压力PH=12MPa，重新核算压比，保证各站压比在范围1.2~1.6间。通过调站后压比计算出离首站最近压气站的进口压力，倒推出满足输气量要求的首站出站压力。若倒推出的首站出站压力大于12MPa，则考虑保证首站出口压力为设计压力PH=12MPa，计算下一压气站的进口压力，从而得出该站的压比。首站采用两机串联来提压，最后一个压气站根据调峰需要的P1max来采取提压措施。

对于示例方案，从后往前布14个压气站后，压气站#1距进气点100km，不能考虑并站。核算各压气站的压比：

设计压力PH=12MPa，各站间出站压力为P1=11.86MPa，l=150km时，Tcp=287.1K，Z=0.814

CZT105.1132DB2250.012410.8140.592287.10.000175 25105.1130.976P2P1Clq11.8620.00017515052.8528.206MPa

1）压气站#1~#13，进口压力为8.206-0.19=8.016MPa，出口压力为12MPa，压比

121.497 8.0162）压气站#14，进口压力为8.016MPa，出口压力为11.81MPa，压比

11.811.47 8.016第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

3）进气站：

2续表3-3 气站的压力为pxp2Cq2l=8.01620.00017510452.85210.7MPa

3）首站：

q42.86106m3/d，首站至进气站压力为P2=10.7MPa，推算首站出站压力，l=50km，

运行程序得：Tcp=286.1K，Z=0.814

CZT105.1132DB250.012410.8140.592286.10.000175

105.11320.9765P1P2Clq10.720.0001755042.86211.4MPa

即首站需提压到11.4MPa，首站进站压力为4.19MPa，采用两级串并联，压比

21211.41.64 4.19调整后布站方案见表3-3：

表3-3 方案DH=1016mm，ɛ=1.5，K=0.05布站情况

站场首站进气站 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9

距起点里程/km 0 50 154 304 454 604 754 904 1054 1204 1354 站间距/km 50 104 150 150 150 150 150 150 150 150 管径/mm 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 备注与压气站合并与清管站合并与清管站合并与清管站合并与清管站合并与清管站合并与清管站合并与清管站合并与清管站合并与清管站合并第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

站场 #10 #11 #12 #13 #14 末站距起点里程/km 1504 1654 1804 1954 2104 2314 站间距/km 150 150 150 150 150 210 管径/mm 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 1016×20 备注与清管站合并与清管站合并与清管站合并与清管站合并与分输站、清管站合并与城市门站合并续表3-3 3.1.5 燃压机组的选型与燃料气耗量的计算（1）燃压机组的选型：

压气站#1～#14所需总功率（单站计算功率）： 1）按天然气组分计算天然气平均分子量：

iyi17.0876

2）计算气体常数R：

R84884849.63

17.08763）将体积流量q换算成质量流量G

P052.861061.033104qG434.59kg/s

243600RT24360049.632934）计算在压缩机入口条件下天然气的压缩性系数ZB（压缩机入口压力

PBPH128.016MPa）： 1.497ZB1001000.8512 1.151.151000.113(P10)1000.113(8.01610)5）计算多变能量头（取k=1.5）：

kHZRT[k1k1k1]

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

1.50.851249.63293[1.4971.511.511.51]5345.37kgm/kg

续表3-3 6）计算一个压气站所需的总功率N0（取多变功率0.8）：

N0GH434.595345.3728468.7kW 1021020.8根据压气站单站计算功率N028468.7kW，初选DR61P型燃气轮机，该机在ISO条件下的额定功率：NISO23378kW

7）计算实际工作条件下该型号燃气轮机的可用功率：实际工作条件及有关修正系数如下：

环境温度，10℃ Ft=1；站址海拔高度选取最大为2700m， Fa=0.73；进气系统压力损失修正系数近似取 Fin=0.985；排气系统压力损失修正系数近似取 Fex=0.995；可用功率：

Nsite2337810.730.9850.99516726kW

8）确定压气站所需燃-压机组数：

nt,cN028468.71.72 Nsite16726即中间压气站需设DR61P型燃气轮机驱动的燃-压机组2用1备。全线尽量采用同一型号的燃压机组。 9）确定每台压缩机所需的实际功率：

gG434.59217.3kg/s nt,c2NcompgH217.35345.37Nmec10014334.67kW 1021020.8功率利用率：

14334.6785.7%

16726DR61P型号燃气轮机ISO条件下额定热耗率HRISO9621kJ/(kWh)换算成实际工作

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

条件下的热耗率HRsite：

HRsiteHRISOCtCinCex962111.00981.0189890.16kJ/(kWh)

10）燃料气耗量（单位功率，单位时间的燃料气耗量qF[m3/(kWh)]）：所输天然气低热值QminHl37998kJ/m3

qHRsiteQ9890.16F0.2603m3/(kWh) min37998（2）各站燃料气耗量的计算： 1）压气站#1~#14燃料气耗量：

QFqF24350nt,cNcomp

0.260324350214334.6762686085.3m3/d

2）首站燃料气耗量：

首站压力需由4.19MPa提到11.4MPa，压缩机两级串并联：14211.4.191.64

首站质量流量G：

GqP042.861061.033104243600RT24360049.63293352.39kg/s

ZB1001000.113(P10)1.151001000.113(4.1910)1.150.927 k1Hkkk1ZRT[1]

1.51.511.51.510.92749.63293[1.641]7249.9kgm/kg

NcompgH102N176.27249.9mec1020.810015754.36kW 首站为两级串联压缩：

压比

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

QFqF24350nt,cNcomp

0.260324350415754.36137788930.9 m3/a 3）满足末段储气的最后一个压气站燃料气耗量：压气站压力由8.016MPa提到11.81MPa，压比

11.811.47 8.016质量流量G（为分输后的质量流量，其中q40106m3/d）：

P0q401061.033104G328.88kg/s

243600RT24360049.63293ZB1001000.851

1000.113(P10)1.151000.113(8.01610)1.15k1kkHZRT[k11]

1.511.51.50.85149.63293[1.471.511]5087.25kgm/kg

NcompgH328.885087.25Nmec10010351.8kW 1021020.82QFqF24350nt,cNcomp

0.260324350210351.845268835.4m3/a

（以上为100%输气量下的燃料气年耗量计算过程，各年生产负荷下的燃料气年耗量计算同理可求得。） 3.1.6 费用现值计算（1）燃料气费用计算：

选定压缩机型号后（该算例中燃气轮机型号为DR61P），先确定各输气量下全线的运行方案和运行参数，由相应压比和输气能力计算出离心压缩机的实际功率，然后计算求得各燃压机组的年耗气量，乘以燃气价格即可求得燃料气费用。各输气量下燃料气费用见如下各表（注：进出口压力单位为MPa，,质量流量单位为106m3/d，耗气量单位为m3，燃料气费用单位为万元）：

各年生产负荷下燃料气费用见如下各表：

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

表3-4 100%输量下燃料气费用表

100% 站数进口压比压力两级串联首站 ε=1.64 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 总耗气燃料气费用 1.497 1.497 1.497 1.497 1.497 1.497 1.497 1.497 1.497 1.497 1.497 1.497 1.497 1.473 4.19 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 8.016 11.4 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 11.81 42.86 52.86 52.86 52.86 52.86 52.86 52.86 52.86 52.86 52.86 52.86 52.86 52.86 52.86 40 137788930.9 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 62686085.3 45268835.4 压力量出口体积流耗气量

997976875.2 1496965313

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表3-5 80%输量下燃料气费用表

首站 ɛ=1.58 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 总耗气燃料气费用 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.27 1.06 站数压比压力两级串联4.19 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 9.44 进口80% 出口压力 10.5 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 10.01 质量耗气量流量 34.29 44.29 44.29 44.29 44.29 44.29 44.29 44.29 44.29 44.29 44.29 44.29 44.29 44.29 31.43 110413059.9 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 29589737.86 5328859.1

500408511.2 750612766

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

表3-6 60%输量下燃料气费用表

首站 ɛ=1.67 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 总耗气燃料气费用 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16 1.16 站数压比压力两级串联4.19 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 进口60% 出口压力 11.67 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 质量耗气量流量 25.7 35.7 35.7 35.7 35.7 35.7 35.7 35.7 35.7 35.7 35.7 35.7 35.7 35.7 86150801.92 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 14531390.41 275058877.3 412588315.9

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

表3-7 40%输量下燃料气费用表

首站 ɛ=1.67 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 总耗气燃料气费用 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 1.09 站数压比压力两级串联4.19 11.01 11.01 11.01 11.01 11.01 11.01 11.01 11.01 11.01 11.01 11.01 11.01 11.01 进口40% 出口压力 11.7 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 质量耗气量流量 17.14 27.14 27.14 27.14 27.14 27.14 27.14 27.14 27.14 27.14 27.14 27.14 27.14 27.14 57746928.15 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 6508936.23 142363099.1 213544648.7

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

表3-8 各年生产负荷下燃料气费用表

负荷 40% 燃料气费用 S（万元） 21355 41259 75061 149696 60% 80% 100%

（2）工资及福利

初步确定各站职工编制如下表3-9所示：

表3-9 各站职工编制表

首站末站 —#13）各站 70 人数分输站领导 10 人数普通 60 工人站数 1 1 13 1 1 10 33 38 4 5 7 7 与沿途各气站合站场合并并 1 各清管站与#14压15 40 45 5 压气站（#1—压气站（#14）注入站清管站分输站总人数：70×1﹢15×1﹢40×13+45×1+5=655(人)

其中领导干部：10﹢5+7×13+1=107（人），普通员工：655-107=548（人）则职工工资总和为：107×10﹢548×6=4358（万元）职工福利总和为：4358×14%=610.12（万元）

故职工工资及福利总和为：4358+610.12=4968.12（万元）

（3）其他费用

其它费用=职工工资及福利总和×2=4968.12×2=9936.24（万元）

（4）固定资产投资

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

输气管理处投资=20000万元

干线站站投资=8000×1+2000×17+7500×15=154500（万元）线路投资=6961324×10-4×2314=1610850.4（万元）

固定资产投资=（输气管理处投资+干线站场投资+线路投资）/ 0.9 =（20000+154500+1610850.4）/0.9=2100412（万元）

（5）固定资产原值

建设期借款利息（分三年计算）：

t=1，建设期借款利息=固定资产投资×70%×30%/2×6.5%

=2100412×70%×30%/2×6.5%=14335.3（万元） t=2，建设期借款利息=（第2年初贷款本息累计额+固定资产投资×70%×

50%/2 ）×6.5%

=（2100412×70%×30%+14335.3+2100412× 70%×50%/2）×6.5%=53494.6（万元）

t=3，建设期借款利息=（第3年初贷款本息累计额+固定资产投资×70%×

20%/2 ）×6.5%

=（2100412×70%×30%+14335.3+2100412× 70%×50%+53494.6+2100412×70%×20%/2）× 6.5%=90420.8（万元）

建设期借款总利息=14335.3+53494.6+90420.8=158250.7（万元）固定资产总投资=固定资产投资+建设期借款利息+固定资产方向调节税（固定资产投资方向调节税率为0）

=2100412+158250.7+0=2258662.7（万元）固定资产原值=固定资产总投资固定资产形成率 =2258662.7×0.85=1919863.3（万元）

（6）年折旧费

年折旧费=固定资产原值综合折旧率=1919863.3×7.14%=137078.24（万元）（7）修理费

年修理费=年折旧费×20%=137078.24×20%=27415.6（万元）（8）输气损耗

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

输气损耗费用计算，输气损耗费0.3%Qeg/1000(eg为燃气价格），各生产负荷下输气损耗见表3-10：

表3-10 各生产负荷下输气损耗费用表

生产负荷输气损耗40% 27000 60% 40500 80% 54000 100% 67500 费（万元）（9）经营成本

经营成本=燃料气费用+工资及福利+其他费用+修理费+损耗费各年经营成本见表3-11：

表3-11 方案DH=1016mm，ɛ=1.5，K=0.05mm各年经营成本表

年数经营成本（万0 元） 0 0 90675 124079 171381 259516 1 2 3 4 5 6 7~20 （10）流动资金

流动资金=C6×30%= 259516×30%=77855（万元）（11）投资建设期投资：

N=1：I1=固定资产总投资×30%=2100412×30%=630123.6（万元） N=2：I2=固定资产总投资×50%=2100412×50%=1050206 （万元） N=3：I3=固定资产总投资×20%=2100412×20%=4200824（万元）生产期第一年投资：

N=4：I4=流动资金总投=77855（万元）以后各年投资均为0

（12）费用现值费用现值计算见：

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

N PC(ItCtSvW)(1ic)t

t1式中：

It ── 第t年的全部投资； Ct ── 第t年的经营成本；

Sv ── 计算期末回收的固定资产值（此处为0）； W ── 计算期末回收的流动资金； N ── 计算期，N=20； ic ── 行业基准收益率，12%。

方案DH=1016mm，ɛ=1.5，K=0.05mm的费用现值见表3-12：

表3-12 方案DH=1016mm，ɛ=1.5，K=0.05mm的费用现值表

t 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

It 630123.6 1050206.00 4200824 77855 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Ct 0 0 0 90675 124079 171381 259516 259516 259516 259516 259516 259516 259516 259516 259516 Sv 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 W 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 (ItCtSvW)(1ic)t 705738.432 1317378.406 5901855.261 265185.2177 218669.5937 338275.7056 573707.1961 642552.0597 719658.3068 806017.3036 902739.3801 1011068.106 1132396.278 1268283.832 1420477.892 第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

t 16 17 18 19 20 It 0 0 0 0 0 Ct 259516 259516 259516 259516 259516 N续表3-12 Sv 0 0 0 0 0 W 0 0 0 0 77855 (ItCtSvW)(1ic)t 1590935.239 1781847.467 1995669.163 2235149.463 1752355.25

故费用现值为PC(ItCtSvW)(1ic)t2774603（万元）

t1同上依次计算出各方案费用现值，分别统计于表3-13，3-14和3-15中。

表3-13 P=12MPa，DH=1016mm各方案费用现值表

各方 1016mm 案费用（万元）输气管理处投资站场投资线路投资固定资产投资固定资产原值年折旧费修理费 40% 损耗费 60%

K=0.05 1.3 20000 225200 1.4 20000 174700 1.5 20000 154500 1.3 20000 144400 1610850.4 K=0.005 1.4 20000 114100 1610850.4 1.5 20000 104000 1610850.4 1610850.4 1610850.4 1610850.4 2183588.7 2124176.9 2100412.2 2088529.88 2052882.8 2041000.47 1995890.2 1941585.4 1919863.5 1909002.57 1876419.6 1865558.73 142506.56 138629.21 137078.25 136302.784 133976.36 133200.893 28501.313 27725.840 27415.651 27260.5568 26795.273 26640.1786 27000 40500 54000 27000 40500 54000 27000 40500 54000 27000 40500 54000 27000 40500 54000 27000 40500 54000 80% 第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

各方案费用（万元） 100% 工资总和福利综合其他费用燃料气费40% 用投资 60% 80% 100% 1 2 3 4 33140 60315 120027 36548 66517 132369 41332 75224 149696 23246 42308 84193 24102 43866 87293 25766 46894 93319 17153 18917 21393 12032 12475 13336 1.3 67500 6234 872.76 7106.76 14213.52 K=0.05 1.4 67500 4894 685.16 5579.16 11158.32 1.5 67500 4358 610.12 4968.12 9936.24 1.3 67500 4090 572.6 4662.6 9325.2 1016mm K=0.005 1.4 67500 3286 460.04 3746.04 7492.08 1.5 67500 3018 422.52 3440.52 6881.04 续表3-13 655076.61 637253.08 630123.67 626558.964 615864.84 612300.141 1091794.3 1062088.4 1050206.1 1044264.94 1026441.4 1020500.23 436717.74 424835.38 420082.44 417705.976 410576.56 408200.094 71204.577 73299.696 77854.803 57882.4070 57847.917 59334.2216 注：5～20年投资全为0 经营成本 4 5 6 7~20 93974.880 90380.426 90713.352 80280.5389 77508.602 77298.1349 123461.74 121511.16 124151.94 104994.532 102635.49 103227.656 164136.66 164980.40 171544.13 137556.397 135899.22 137855.708 237348.59 244332.32 259516.01 192941.356 192826.39 197780.738 71204.577 73299.696 77854.803 57882.4070 57847.917 59334.2216 2766415.7 2738566.8 2774750.9 2509568.01 2476415.1 2484433.44 流动资金费用现值

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书表3-14 P=12MPa，DH=914mm各方案费用现值表

各方 914mm 案费用（万元）输气管理处投资站场投资线路投资固定资产投资固定资产原值年折旧费修理费 40% 60% 损耗费 80% 100% 工资总和福利综合其他费用燃料气费40% 用

K=0.05 1.3 20000 305000 1156746 1.4 20000 251600 1156746 1.5 20000 224900 1156746 1.3 20000 198200 1156746 K=0.005 1.4 20000 171500 1156746 1.5 20000 153700 1156746 1743230.588 1680407.0 1648995.294 1617583.529 1586171.765 1565230.588 1593384.76 1535961.4 1507249.809 1478538.159 1449826.508 1430685.408 113767.6719 109667.64 107617.6364 105567.6245 103517.6127 102150.9381 22753.53437 21933.529 21523.52727 21113.5249 20703.52254 20430.18763 27000 40500 54000 67500 6234 872.76 7106.76 14213.52 27000 40500 54000 67500 4894 685.16 5579.16 11158.32 27000 40500 54000 67500 4358 610.12 4968.12 9936.24 27000 40500 54000 67500 4090 572.6 4662.6 9325.2 27000 40500 54000 67500 3286 460.04 3746.04 7492.08 27000 40500 54000 67500 3018 422.52 3440.52 6881.04 28704 30693 31949 18982 20141 20947 第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

投资 80% 100% 1 2 3 4 100930 200851 107926 214772 112341 223559 66746 132824 70822 140935 73655 146574 60% 55456 59300 61726 36673 38913 40470 各方案费用（万元） 1.3 K=0.05 1.4 1.5 1.3 914mm K=0.005 1.4 1.5 续表 3-14 522969.1765 504122.11 494698.5882 485275.0588 475851.5294 469569.1765 871615.2941 840203.52 824497.6471 808791.7647 793085.8824 782615.2941 348646.1176 336081.41 329799.0588 323516.7059 317234.3529 313046.1176 93727.44431 96282.902 98246.06618 70627.59747 72112.99276 73447.72429 注：5～20年投资全为0 经营成本 4 5 6 7~20 99777.81375 96364.485 95377.13022 81083.456 79082.93211 78698.91744 140029.9412 138470.80 138653.8247 112274.8022 111354.614 111721.6797 199003.9651 200596.63 202769.0933 155847.0535 156763.2506 158407.024 312424.8144 320943.00 327486.8873 235425.3249 240376.6425 244825.7476 93727.44431 96282.902 98246.06618 70627.59747 72112.99276 73447.72429 2690058.952 2665257.5 2662136.87 2283504.606 2273194.451 2271813.346 流动资金费用现值

表3-15 P=12MPa，DH=1067mm各方案费用现值表

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

各方 1067mm 案费用（万元）输气管理处投资站场投资线路投资固定资产投资固定资产原值年折旧费修理费 40% 60% 损耗费 80% 100% 工资总和福利综合其他费用燃料气费40% 用投资

续表3-15 K=0.05 1.3 20000 168600 1759275 1.4 20000 139650 1759275 1.5 20000 120350 1759275 1.3 20000 110700 1759275 2223500 K=0.005 1.4 20000 91400 1759275 1.5 20000 81750 1759275 2291617.647 2257558.8 2234852.941 2200794.118 2189441.176 2094633.182 2063502.0 2042747.897 2032370.84 2011616.725 2001239.668 149556.8092 147334.04 145852.1998 145111.2779 143629.4342 142888.5123 29911.36185 29466.808 29170.43996 29022.25559 28725.88684 28577.70246 27000 40500 54000 67500 6234 872.76 7106.76 14213.52 27000 40500 54000 67500 4894 685.16 5579.16 11158.32 27000 40500 54000 67500 4358 610.12 4968.12 9936.24 27000 40500 54000 67500 4090 572.6 4662.6 9325.2 27000 40500 54000 67500 3286 460.04 3746.04 7492.08 27000 40500 54000 67500 3018 422.52 3440.52 6881.04 13607 14431 16924 9198 9698 10310 60% 80% 100% 1 26289 47845 95212 27881 50744 100981 32697 59509 118423 17771 32344 64364 667050 18737 34101 67861 19919 36253 72143 687485.2941 677267.64 670455.8824 660238.2353 656832.3529 第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

各方案费用（万元） 2 3 4 1.3 K=0.05 1.4 1.5 1.3 1111750 444700 1067mm K=0.005 1.4 1.5 续表3-15 1145808.824 1128779.4 1117426.471 458323.5294 451511.76 446970.5882 1100397.059 1094720.588 440158.8235 437888.2353 64183.09255 64405.586 68999.33999 52462.21668 52597.50205 53562.67874 注：5～20年投资全为0 经营成本 4 5 6 7~20 91838.57031 87635.675 87998.85669 79208.43755 76662.15174 76209.35614 118020.2276 114585.72 117272.0776 101281.3295 99200.82278 99318.36346 153076.868 150948.50 157583.8452 129353.7742 128065.0119 129152.0263 213943.6418 214685.28 229997.8 174874.0556 175325.0068 178542.2625 流动资金费用现值

64183.09255 64405.586 68999.33999 52462.21668 52597.50205 53562.67874 2766099.342 2735314.4 2772863.637 2551853.349 2531532.898 2533352.99 表3-16 P=10MPa，DH=1067mm各方案费用现值表

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书

各方 1067mm 案费用（万元）输气管理处投资站场投资线路投资固定资产投资固定资产原值年折旧费修理费 40% 60% 损耗费 80% 100% 工资总和福利综合其他费用燃料气费40% 用投资 60% 80% 100% 1 36618 66645 132623 30147 54867 109186 40417 73559 146383 23940 43571 86707 25923 47180 93889 27825 50641 100776 667050 18953 15604 20920 12391 13418 14402 54000 67500 6234 872.76 7106.76 14213.52 54000 67500 4894 685.16 5579.16 11158.32 54000 67500 4358 610.12 4968.12 9936.24 54000 67500 4090 572.6 4662.6 9325.2 54000 67500 3286 460.04 3746.04 7492.08 54000 67500 3018 422.52 3440.52 6881.04 1.3 20000 236150 1759275 K=0.05 1.4 20000 197550 1759275 1.5 20000 168600 1759275 1.3 20000 149300 1759275 K=0.005 1.4 20000 130000 1759275 1.5 20000 110700 1759275 2223500 2371088.235 2325676.4 2291617.647 2268911.765 2246205.882 2167272.583 2125764.3 2094633.182 2073879.068 2053124.954 2032370.84 154743.2624 151779.57 149556.8092 148074.9655 146593.1217 145111.2779 30948.65248 30355.914 29911.36185 29614.99309 29318.62434 29022.25559 27000 40500 27000 40500 27000 40500 27000 40500 27000 40500 27000 40500 711326.4706 697702.94 687485.2941 680673.5294 673861.7647 48

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书各方案费用（万元） 2 3 4 1.3 K=0.05 1.4 1.5 1.3 1067mm K=0.005 1.4 1.5 1111750 444700 续表3-16 1185544.118 1162838.2 1145808.824 1134455.882 1123102.941 474217.6471 465135.29 458323.5294 453782.3529 449241.1765 75717.57974 67133.818 77609.61655 59342.93793 60583.7233 62285.94468 注：5～20年投资全为0 经营成本 4 5 6 7~20 98222.33828 89697.374 92735.59548 82994.25579 80974.60035 80745.9059 129386.9125 117740.28 125732.9177 108043.099 106980.0421 107668.6541 172913.6561 155960.73 172375.0183 141174.1499 141737.1464 143985.0216 252391.9325 223779.39 258698.7218 197809.7931 201945.7443 207619.8156 75717.57974 67133.818 77609.61655 59342.93793 60583.7233 62285.94468 2978479.705 2826216.6 2929291.826 2676900.414 2670654.627 2672497.091 流动资金费用现值

表3-17 P=10MPa，DH=1016mm各方案费用现值表各方 1016mm 案费用（万元）输气管理处投资站场投资

K=0.05 1.3 20000 289500 1.4 20000 242000 1.5 20000 213500 1.3 20000 194500 K=0.005 1.4 20000 156500 1.5 20000 137500 第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书线路投资固定资产投资固定资产原值年折旧费修理费 40% 60% 损耗费 80% 100% 工资总和福利综合其他费用燃料气费40% 用投资 60% 80% 100% 1 2 3 4 45497 82805 164781 48824 88860 176831 52511 95569 190183 30547 55595 110635 31545 57411 114248 34584 62943 125256 23549 25271 27179 15811 16327 17901 54000 67500 6234 872.76 7106.76 14213.52 54000 67500 4894 685.16 5579.16 11158.32 54000 67500 4358 610.12 4968.12 9936.24 54000 67500 4090 572.6 4662.6 9325.2 54000 67500 3286 460.04 3746.04 7492.08 54000 67500 3018 422.52 3440.52 6881.04 1610850.4 1610850.4 1610850.4 2259235.765 2203353.4 2169824 1610850.4 1610850.4 续表3-19 1610850.4 2147471.059 2102765.176 2080412.235 2065034.804 2013956.0 1983308.758 1962877.247 1922014.224 1901582.712 147443.485 143796.46 141608.2454 140149.4354 137231.8156 135773.0057 29488.69701 28759.292 28321.64907 28029.88709 27446.36312 27154.60113 27000 40500 27000 40500 27000 40500 27000 40500 27000 40500 27000 40500 677770.7294 661006.02 650947.2 1129617.882 1101676.7 1084912 644241.3176 630829.5529 624123.6706 1073735.529 1051382.588 1040206.118 429494.2118 420553.0353 416082.4471 451847.1529 440670.68 433964.8 84926.9931 86948.331 90272.70272 66045.80613 66129.74494 69069.64834 注：5～20年投资全为0 经营成本

4 5 101358.1439 97768.027 97405.42422 84828.74588 82011.88263 82376.73492 136805.9675 134820.83 136236.6391 113064.6527 110729.019 112560.0697 50

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 6 7~20 续表3-19 187613.4996 188356.57 192795.3558 151613.1645 150095.5384 154418.8747 283089.977 289827.77 300909.0091 220152.6871 220432.4831 230232.1611 84926.9931 86948.331 90272.70272 66045.80613 66129.74494 69069.64834 3003498.971 2977620.9 2990084.292 2662101.442 2622986.712 2640877.739 流动资金费用现值

表3-18 P=10MPa，DH=914mm各方案费用现值表各方 914mm 案费用（万元）输气管理处投资站场投资线路投资固定资产投资固定资产原值年折旧费修理费 40% 60% 损耗费 80% 100% 工资总和福利

K=0.05 1.3 20000 458200 1156746 1.4 20000 378100 1156746 1.5 20000 333600 1156746 1.3 20000 298000 1156746 K=0.005 1.4 20000 244600 1156746 1.5 20000 217900 1156746 1640760 1923465.882 1829230.5 1776877.647 1734995.294 1672171.765 1758127.263 1671992.3 1624139.562 1585857.361 1528434.06 1499722.41 125530.2866 119380.25 115963.5647 113230.2156 109130.1919 107080.1801 25106.05732 23876.050 23192.71294 22646.04312 21826.03838 21416.03601 27000 40500 54000 67500 6234 872.76 27000 40500 54000 67500 4894 685.16 27000 40500 54000 67500 4358 610.12 27000 40500 54000 67500 4090 572.6 27000 40500 54000 67500 3286 460.04 27000 40500 54000 67500 3018 422.52 第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书综合其他费用燃料气费40% 用投资 60% 80% 100% 1 2 3 4 76079 138464 275543 79560 144799 288150 85856 156259 310955 51619 93946 186952 54124 98506 196027 58677 106792 212517 492228 820380 328152 39378 41180 44439 26718 28015 30371 7106.76 14213.52 5579.16 11158.32 4968.12 9936.24 4662.6 9325.2 3746.04 7492.08 续表3-19 3440.52 6881.04 577039.7647 548769.17 533063.2941 520498.5882 501651.5294 961732.9412 914615.29 888438.8235 867497.6471 836085.8824 384693.1765 365846.11 355375.5294 346999.0588 334434.3529 116840.8012 118879.05 124965.6219 87325.75294 88977.34751 93526.3788 注：5～20年投资全为0 经营成本 4 5 6 7~20 112804.7128 108793.59 109536.2449 90351.5099 88078.75072 89108.80569 163005.3588 160673.41 164453.5531 128752.3753 127688.3508 130914.7731 238890.1564 239412.52 248355.8669 184579.5718 185570.1885 192530.0583 389469.3373 396263.53 416552.0729 291085.8431 296591.1584 311754.596 116840.8012 118879.05 124965.6219 87325.75294 88977.34751 93526.3788 3132943.244 3075655.9 3107764.736 2592911.359 2558815.939 2589723.921 流动资金费用现值

表3-19 P=12MPa，DH=864mm各方案费用现值表各方案费用（万元）站场投资

864mm K=0.05 1.3 20000 417000 1.4 20000 339600 1.5 20000 296600 52

K=0.005 1.3 20000 270800 1.4 20000 227800 1.5 20000 193400 输气管理处投资第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书续表3-19 线路投资 1028645 1028645 1028645 1028645 1028645 1028645 固定资产投资 1724288.23 1633229.4 1582641.17 1552288.2 1501700 1461229.41 固定资产原值 1576070.66 1492839.1 1446599.40 1418855.5 1372615.8 1335624.03 年折旧费修理费 40% 损耗费 60% 80% 100% 工资总和福利综合其他费用燃料气费用投资 40% 60% 80% 100% 1 2 3 4 112531.445 106588.71 103287.197 101306.28 98004.77 95363.5562 22506.2913 21317.742 20657.4395 20261.257 19600.954 19072.7112 27000 40500 54000 67500 6234 872.76 7106.76 14213.52 65707 126945 231041 459771 27000 40500 54000 67500 4894 685.16 5579.16 11158.32 74510 143953 261994 521369 27000 40500 54000 67500 4358 610.12 4968.12 9936.24 85241 164685 299727 596456 27000 40500 54000 67500 4090 572.6 4662.6 9325.2 25227 48738 88703 176518 27000 40500 54000 67500 3286 460.04 3746.04 7492.08 27601 53325 97052 193133 27000 40500 54000 67500 3018 422.52 3440.52 6881.04 28754 55553 101106 201201 517286.470 489968.82 474792.352 465686.47 450510 438368.823 862144.117 816614.7 791320.588 776144.11 750850 730614.705 344857.647 326645.88 316528.235 310457.64 300340 292245.882 171329.270 188077.26 209855.339 83480.117 87441.622 89428.5813 注：5～20年投资全为0 经营成本

4 5 6 136533.319 139565.06 147802.463 86475.581 85440.079 85148.2897 211272.010 222508.22 240746.762 123486.70 124664.21 125447.035 328867.272 354049.69 389288.432 176951.57 181890.83 184500.301 7~20 571097.569 626924.22 699517.799 278267.05 291472.07 298095.271 53

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书续表3-19 流动资金费用现值

171329.270 188077.2669 209855.339 83480.117 87441.622 89428.5813 3662426.61 3795035.412 4028375.68 2393295.7 2398697.7 2389517.13 通过费用现值最小原则，得出最优方案为P=12MPa，DH=914mm，ɛ=1.5，K=0.005（有内涂）。

3.2 最优方案的相关计算

3.2.1 确定压气站数目并布站

根据进气点、分气点的位置考虑压气站与注入站、分输站合并布站，距终点210km设置压气站#8（考虑与分输站合并），作为末段来满足调峰能力要求。达不到调峰要求时，通过提高末段起点压力P1max来满足。本方案程序计算得在忽略高程差影响下的平均站间距为137km，在此基础上把部分管段的高程差考虑在内，按地形起伏地区输气管的基本公式：

q105.113DB2.5P1P2(1a1h) naZcpTcpl11hihi1li2li122P1a1h1a1n1P2lnhihi1li

Aq22122

式中 q——输气管通过能力，m³/d； DB——内径，m；

P1——输气管计算段的起点压力，即压气站出站压力（绝），MPa，按下式确定： P1PHP1P2

PH——压缩机的出口压力，MPa，按工作压力（设计压力）考虑；

P1——压缩机与干线输气管之间连接管线中的压力损失，MPa（不考虑所输天

然气在冷却系统中的压力损失）；

P2——天然气冷却系统中的压力损失，MPa，如采用空冷器，按“标准”规定，

应取=0.0588MPa；

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书续表3-19 P2——输气管计算段的终点压力，即下一压气站进站压力（绝），MPa，按下式计算

P2PBP

PB——压缩机的入口压力，MPa：

PBPH

——压比；

P——除尘装置和连接管线中的压力损失，MPa，其值与输气压力和采取的除尘

级数有关； ——天然气相对密度； ——水力摩阻系数；

Zcp——输气计算段中天然气的平均压缩系数； Tcp——输气管计算段中天然气的平均温度，K； l——输气管计算段长度，即压气站间距，km；

hi,hi1——输气管计算段上各直线小段的终点和起点高程（相对于计算段起点，

以计算段起点的高程为零），m；

li——各直线小段的长度，km；

h——输气管计算段终点和起点的高差，m； al——系数，1/m,按下式计算： al l/m

14.64ZCPTCP 重新进行布站，结合地形因素适当对原站间距进行调整，然后计算出各个站（除首站外）的进站压力。

清管站布置间距按80～120km（在一定范围内可考虑适当加长或缩短）考虑，并尽量与沿途各站场合并，结合布站情况，需单独设置11处清管站，7处分别与压气站#2、#3、#5、#6、#7、#8、#9合并。

可得布置方案如下表3-13：

表3-13 最优方案站场布置情况表压气站首站 #1 #2

距起点里程/km 0 50 站间距/km 50 管径/mm 进口压力/MPa 4.1 出口压力 /MPa 12 12 12 914×16 137 11.1 8.39 55 187 第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 8.39 137 #4 #5 #6 #7 #8 #9 #10 #11 #12 #13 #14 #15 #16 #17 #18 末站 461 124 585 149 734 139 873 124 997 128 1125 123 1248 116 1364 120 1484 123 1607 117 1724 106 1830 89 1919 85 2004 100 2104 210 2413 9.39 12 4.1 9.80 12 9.69 12 9.22 12 8.90 12 8.93 8.91 8.67 12 12 12 8.83 12 8.67 12 8.79 12 8.33 12 8.01 12 8.39 8.8 12 12 12 续表3-19 137 #3 324

等强度设计：

两站间根据等强度设计壁厚

在设计压力PH=12Mpa，ɛ=1.5，DH=914mm下，在等强度设计时，对于该段管线前半段：根据设计压力12Mpa设计管线壁厚：56

PDH=15.8mm，向上圆整取2Fs第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 16mm；后半段：根据平均压力Pcp设计管线壁厚：续表3-19 2P2228.332平均压力：Pcp(P)(11.86)10.2MPa； 13PP311.868.3312同理可以得出后半段管径：PcpDH2Fs=12.89mm；向上圆整取14.2mm。

3.2.2 主要设备选型

（1）离心压缩机的选取：使用的压缩机特性如表5。

表5 单台离心压缩机特性

项目进口下的流量m3/s 压缩比ε 1 6.635 1.262 2 6.067 1.326 3 5.554 1.370 4 5.077 1.402 5 4.510 1.434 6 3.955 1.452 7 3.165 1.433 相应转速：5100r/min；

单机额定排量：24Mm3/d；最高效率在项目5附近；双机额定排量：42Mm3/d ；压缩机效率η＝0.8 。

（1）燃气轮机的选取：

首先预选PGT25，然后验证是否满足，以#8为例来阐述： 1）按天然气组分计算天然气平均分子量：

iyi17.0876

2）计算气体常数R：

R84884849.63

17.0876 3）将体积流量q换算成质量流量G（考虑进气影响后的质量流量，

q52.86106m3/d）：

P052.861061.01325104qG426.3kg/s

243600RT24360049.6329357

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书续表3-19 4）计算在压缩机入口条件下天然气的压缩性系数ZB（压缩机入口压力8.79MPa （以#8为例））：

ZB1001000.837 1.151.151000.113(P10)1000.113(8.7910) 5）计算多变能量头（取k=1.5）

k HZRT[k1k1k1]

1.511.51.50.83749.63287.3[1.365 1.511]3913kgm/kg

6）计算一个压气站所需的总功率N0（取多变功率0.8）

N0GH426.3391320442.5kW 1021020.8 根据压气站单站计算功率N020442.5kW，初选的PGT25型燃气轮机，该机在ISO条件下的额定功率：NISO23270kW

计算实际工作条件下该型号燃气轮机的可用功率：实际工作条件及有关修正系数如下：

环境温度，10℃ Ft=1.04；站址海拔高度800m， Fa=0.90；进气系统压力损失修正系数近似取 Fin=0.985；排气系统压力损失修正系数近似取 Fex=0.995；可用功率：

Nsite232701.040.900.9850.99521347kW

7）确定压气站所需燃-压机组数：

nt,cN020442.50.961 Nsite21347其它站验证方法相同，经验证PGT25燃气轮机合适，并且确定中间压气站及末站需设PGT16型燃气轮机驱动的燃-压机组1用1备，首站三级压缩，需设5用2备。

（2）分离器的设计：

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书中间各站场分离除尘区设置2台旋风除尘器。则每台旋风分离器工作条件下的气体流量 1851083

Q305.89 Nm/s

3502436002 续表3-19 换算成工作条件下的气体流量，工作压力取9MPa；则，工作压力下气体流量

Q1305.890.13.4 m3/s 91）计算旋风分离器筒体直径

2QrG0.53643.41801.254旋风分离器筒体直径D0.536m，取整为1.3m；

70P22）计算分离器进出口管径进口管径： dQ10.785V1Q10.785V13.40.54m

0.785153.40.66m

0.78510出口管径： d

3.2.3 不同输气量的运行方案和运行参数计算

由于整条管线中部分管段需考虑高程差的影响，开机方案采用试算的方法。 40%输气量下：（满足调峰要求的日输量以分输后输气量考虑）

进气点前Q17.14106m3/d，进气点后Q27.14108m3/d，分输后Q14.29m3/d 调峰要求为VVs20%q20%11.431062.286106m3

（1）30%输气量下的开机方案：经假设验证需开首站和压气站#5 #9 #13 #18即可。（2）压气站工作具体参数： ①首站：

首站出站压力定为12MPa，首站采用三级压缩，压力由4.1MPa升高到12MP 压比3121.43 4.12由2ab0Q1得

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 a22.30461.432Q14.189m3/s b0.014801一级压缩：

把Q1换算到标况下为186m³/s,

ZB11001000.113(P10)1.15 续表3-19 1001000.113(4.110)1.150.925

①首站：同30%的首站计算得N0116231Kw 同理求得

ZB20.89 N0222760.6Kw

ZB30.84 N0316733.5Kw

三级压缩燃总耗量：QF0qF24350(N01N02N03) 0.724350(1623122760.616733.5)

②#5：

#5的入站压力经高程差公式计算的为8.56MPa，ZB11001000.113(P10)a2b1.15327663588m3/a

121.418

8.560.11001000.113(8.4610)1.150.843

Q12.30461.41824.456m3/s,换算到标况下为449m³/s。 0.014801N017446.8Kw

QF5qF24350N0

0.72435017446.8

102587184m3/a

燃料气费用：QF51.5/10000 102587184 1.5/1000060

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 =15388（万元） 60%输气量下：续表3-19 83进气点前Q9010m/d，进气点后Q125108m3/d，分输后Q80108m3/d，调峰要求

为Vs20%q20%801001064571428.57m3 350（1）60%输气量下的开机方案：经假设验证需开首站和压气站#3、#5、#7、#9、#11、#13、#15、#17即可。（2）压气站工作具体参数：

①首站：同30%的首站计算得N0116231Kw 同理求得

ZB20.89 N0222760.6Kw

ZB30.84 N0316733.5Kw

三级压缩燃总耗量：QF0qF24350(N01N02N03) 0.724350(1623122760.616733.5)

②以#9为例：

#9的入站压力经高程差公式计算的为8.96MPa，

327663588m3/a

ZB11001000.8341 1.151.151000.113(P10)1000.113(8.9610)a22.30461.3392Q15..879m3/s,换算到标况下为602.17m³/s。

b0.014801N026987.6Kw

Q3qF24350N0

0.72435026987.6

158687067m3/a

80%输气量下：

（1）80%输气量下的开机方案

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书（2）压气站工作具体参数： ①首站：同30%的首站 ①首站：

Q150108m3/a=496.03m³/s

续表3-19 首站采用三级压缩，压力由4.1MPa升高到12MPa，压比

3121.43 4.12由2ab0Q1得

a22.30461.432Q14.189m3/s b0.014801一级压缩：

把Q1换算到标况下为179m³/s,

ZB11001000.113(P10)1.151001000.113(4.110)1.150.925

计算得N010958Kw 同理求得ZB20.89 N0215618Kw

ZB30.84 N0322303kw

QqF24350(N01N02N03)

三级压缩燃总耗量：F0 0.724350(109581561822303) 287408520m3/a

②以#8为例计算

#8的进站压力由高程差公式计算得9.75MPa，

ZB11001000.82 1.151.151000.113(P10)1000.113(9.7510)Q1a2b2.30461.2327.3m3/s,换算到标况下为826.68m³/s。

0.014801N025608Kw

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 QF1qF24350N0 0.72435025608 150578403m3/a 100%输气量下：

续表3-19 进气点前Q150108m3/a，进气点后Q185108m3/d，分输后Q140108m3/d，调峰要求为Vs20%q20%1401001068000000m3 350（1）100%输气量下的开机方案：压气站需要全部工作。（2）压气站工作具体参数： ①首站：

Q150108m3/a=496.03m³/s

首站采用三级压缩，压力由4.1MPa升高到12MPa，压比

3121.43 4.12由2ab0Q1得

a22.30461.432Q14.189m3/s b0.014801一级压缩：

把Q1换算到标况下为179m³/s,

ZB11001000.113(P10)1.151001000.113(4.110)1.150.925

计算得N010958Kw 同理求得ZB20.89 N0215618Kw

ZB30.84 N0322303kw

QqF24350(N01N02N03)

三级压缩燃总耗量：F0 0.724350(109581561822303)

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 287408520m3/a 以#5为例

2.522105.113DBPP12由lZT得#1的进站压力P2=8.8MPa， qcpcp2 续表3-19 ZB1121.36 8.81001000.8371000.113(P10)1.151000.113(8.810)1.15

Q1a2b2.30461.3625.48m3/s,换算到标况下为549.68 m³/s。

0.014801N026343Kw

QF1qF24350N0

0.72435026343

154901833m3/a

各输量下各站的燃气耗量及燃气费用见表3-15

各输量下各站运行参数包括进出站压力和相应压比，将各输气量下各站运行参数绘制表格见表3-14：

表3-14 各输气量下各站运行参数表各输量各站运行参数首站（两级串联）压比 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #1 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #2 (in)/MPa (out)/MPa #3 压比 (in)/MPa — 64

40% 1.43 4.1 12 — 60% 1.43 4.1 12 — 80% 1.43 4.1 12 1.05 11.39 12 1.26 100% 1.43 4.1 12 1.08 11.1 12 1.43 8.39 12 1.43 8.39 — — 1.45 8.3 9.5 12 1.26 9.5 第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 (out)/MPa 压比 #4 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #5 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #6 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #7 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #8 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #9 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #10 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #11 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #12 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #13 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #14 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #15 (in)/MPa (out)/MPa #16 压比 (in)/MPa — 65

12 — 1.50 7.99 12 — — 1.36 8.84 12 — 1.42 — 8.48 12 — 1.48 8.12 12 — — 1.34 8.96 12 — 1.31 — 9.13 12 — 1.40 8.6 12 — — 1.32 9.08 12 — 1.28 — 9.34 12 — 12 1.26 9.5 12 1.23 9.75 12 1.30 9.26 12 1.27 9.46 12 1.23 9.75 12 1.24 9.67 12 1.23 9.76 12 1.21 9.9 12 1.22 9.82 12 1.23 9.76 12 1.21 9.88 12 1.19 10.08 12 1.15 10.39 12 1.43 8.39 12 1.36 8.8 12 1.5 8.01 12 1.44 8.33 12 1.365 8.79 12 1.38 8.67 12 1.35 8.83 12 1.34 8.93 12 1.35 8.91 12 1.38 8.67 12 1.35 8.9 12 1.3 9.22 12 1.24 9.67 续表3-19 第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 (out)/MPa 压比 #17 (in)/MPa (out)/MPa 压比 #18 (in)/MPa (out)/MPa 1.41 8.48 12 1.38 8.66 12 — — 12 1.15 10.46 12 1.18 10.19 12 12 1.22 9.8 12 1.28 9.39 12 续表3-19 各输量下各站的燃气耗量及燃气费用见表3-15：

表3-15 各输量各站运行燃气耗量及费用首站（三级压缩）燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/a /m³燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气耗量/m³/a 40% 287408517 43111.28 60% 287408518 43111.28 80% 287408519 43111.28 100% 28740852 43111.28 53692108.26 75752452 — — 8053.82 156984551.2 — — 23547.68 121439771.6 — 15984.6 23547.68 156984551.2 — — 23547.68 63696825 9554.52 — 156085094.9 23412.76 — 150578403 22586.76 160041172.1 19666.89 15490183 23235.27 69002696 19666.89 13111261 156984551.2 19666.89 13111261 11362.87 13111261 #1 #2 #3 #4 #5 #6 66

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 137601825.2 — 20640.27 23655.73 150578403 — — 22586.76 95530479.31 14329.57 158687067.8 23803.06 152844900.5 22926.74 149974374.3 — — 22496.16 160262533.2 — 24039.38 21803.61 148076935.9 — — 22211.54 146427941 21964.19 160022977.2 24003.45 23661.37 23720.49 15774245 145357401.1 23369.13 15813661 23187.56 14989899 22484.85 15579421 18772.66 15458373 24006.18 157704852.4 续表3-19 10350.40 12515107 #7 #8 #9 #10 #11 #12 149974374.3 149898990 22496.16 146056867.8 22484.85 15753183 23629.78 16023157 24034.74 15226843 #13 #14 — — 21908.53 159368232.3 137701265.2 20655.19 122322081.5 #15 — 23905.23 — 67

#16 —

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元燃气耗量/m³/a 燃气费用/万元 18348.31 118338324.4 — — 17750.75 138590569 20788.59 149555474.2 22433.32 132583646 19887.55 22320.08 15876638 23814.96 续表3-19 22840.27 14880053 #17 #18 3.2.4 调峰能力计算

最优方案末段参数为：lZ=210km，管径为91416mm，P1max12.MPa，

P2min4.1MPa。

由程序计算得：Z1=Z2=Z=0.829，且T1=T2=Tcp=280.3K

0.067(2K0.220.0050.2)0.067()DB8821.050.008 2E0.9521.05CZT0.038482DB50.0080.8290.5899280.31387.5 250.038480.882储气开始阶段：

P1minP2minClq2410000021387.5210000297.626.53MPa

Ppjmin储气结束阶段：

P2maxP1maxClq21287000021387.5210000400210.91MPa

22P22min224.12(P1min)(6.53)5.4MPa 3P1minP2min36.534.1P22max2210.912Ppjmax(P1max)(12.87)11.92MPa

3P1maxP2max312.8710.91末段输气管的储气能力为： VsVmaxVminD2PpjmaxPpjminT04P0TZlZ

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 11.925.4293 0.88221000010410397m3 40.101325280.30.8292 续表3-19 可知Vs10410397m38000000m3，满足调峰能力。

3.2.5 确定管材及强度校核首站~压气站管道承压取12MPa，地区等级F取0.72，则材料最低屈服强度sPDH12914435.24MPa 2F20.7217.5全线选取X70型号的钢材，其最低屈服强度为482MPa 轴向应力校核：

hPd12882330.75MPa

2216（139）0.3330.75 LE(t1t2)h2.061051.2105

5.289MPa

ehL330.75(5.289)325.46MPa0.9s391.725MPa

校核结果合格。

3.2.6 管道防腐与阴极保护计算

选取三层PE复合结构防腐，则单位面积的防腐层过渡电阻RP取105Ωm2 通电点电位取-1.5V；

若钢管电阻率ρT取1.66107Ωm；则最大保护电位Emax=-1.5-(-0.55)=-0.95V 最小保护电位Emin=-0.85-(-0.55)=-0.30V

1）对于输气管线末段之前管道：

T1.66107rT3.678106m

d0.9140.0160.016RP105RT34826.03m

D0.91469

第3章库车—兰州输气管道工艺设计计算书 arT3.678101.028105 RT34826.036 续表3-19 1Emax10.95Llnln11218.4 m 按无限长管道计算max5aEmin1.028100.30 一个阴极站保护的长度L=2Lmax=224km 按有限计算Lmax1ln[Emax(Emax)21]aEminEmin10.950.952ln[()1]177024 m 50.300.301.02810 一个阴极站保护的长度L=2Lmax=354km

2）输气管末段：

1.66107rT3.678106m

d0.9140.0160.016TRP105RT34826.03m

D0.914rT3.678106a1.028105

RT34826.031E10.95 按无限长管道计算Lmaxlnmaxln112184 m 5aEmin1.028100.30 一个阴极站保护的长度L=2Lmax=224km

阴极保护站与分输站合并，末段阴极保护按无限长管道计算

阴极保护站与首站和压气站#3和#5 #7#9#11#13#15#17合并，末段之前阴极保护按有限长管道计算

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

结论

（1）本输气管线全长2314km，设计输量为150108m3/a。

（2）最优方案工艺参数为：DH=914mm，ɛ=1.5，有内涂K=0.005mm,P=1.5。考虑距终点210km处分气，将压气站与分输点合并，末段管长定为210km。全线站场布置为：首站1座，注入站1座，中间压气站18座，73座干线截断阀室和清管站18座,清管设备与沿途站场合并。全线设计中取地区等级为1级，管线壁厚采用等强度设计，管道钢材材质为X70钢。

（3）本文完成了天然气的物性计算；输气管道的水力计算；满足调峰的储气计算；利用费用现值法进行技术经济分析；管线布站方案计算；主要设备选型；各输气量下的运行方案和运行参数计算；阴极保护计算；线路施工图的相关计算；站场工艺流程设计；清管站的操作流程等内容。

（4）考虑经济原因，输气干线采用内涂防腐层，采用了强制电流保护为主，牺牲阳极保护为辅的阴极保护方式对干线进行防腐蚀控制。

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

致谢

感谢老师在毕业设计中对我的帮助，在老师的悉心的指导下，帮助我开扩研究思路，精心点拨，安老师一丝不苟的精神，严谨求实的态度，不仅授我以文，而且教我做人，对安老师的感激之情无法表达。

马上进入毕业季，毕业论文也进入尾声，从开始到现在，我一直离不开老师，同学的帮助。感谢你们对我的帮助，同时也对所有的老师表示由衷的感激，谢谢你们四年的辛勤栽培，感谢你们的无私帮助和热心照顾。让我在充满温馨的环境中度过大学四年。

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

参考文献

[1] 苗承武主编.《干线输气管道实用工艺计算方法》.北京：石油工业出版社.2001.9 [2] 李玉星,姚光镇主编.《输气管道设计与管理》-2版.东营：中国石油大学出版社.2009.8 [3] 冯叔初主编.《油气集输与矿场加工》.东营：中国石油大学出版社 [4] 《输气管道工程设计规范（GB50251-2003）》.北京：中国计划出版社 [5] 四川石油管理局编.《天然气工程手册》.北京：石油工业出版社

[6] 中国石油天然气总公司编.《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

[7] 黄春芳主编.《天然气管道输送技术》.北京：中石化出版社.2009 [8] 魏东平主编. 《C程序设计语言》.北京：电子工业出版社.2009

[9] J.A.Schouten, R.Janssen-van Rosmalen, J.P.J. Michels.Condensation in gas transmission

pipelines.Phase behavior of mixture of hydrogen with natural gas.International Journal of Hydrongen Enegry 30, 2005:661-668.

[10] A.Cosham, P.Hopkins, K.A.Macdonald.Best pratice for the assenment of defects in

pipelines-Corrision, February 2007:1245-1265.

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

附录

附录1

1.计算平均站间距程序

#include #include \"math.h\" void main() {

FILE*fp; /*定义文件，用于记录数据*/ int n;

float p0,p1,p2,p3,pk,YB,q,z,DB,DH,x,o,K,L,Tcp,Tcp1,T0,TQ; float Q,Kcp,Cp,aL,Di,a,b,c;

printf(\"输入设计压力P0(Mp)\\n\"); scanf(\"%f\

printf(\"输入压比YB\\n\"); scanf(\"%f\

printf(\"输入年输量Q(10^8 m^3/a)\\n\"); scanf(\"%f\

printf(\"输入管外径DH(mm)\\n\"); scanf(\"%f\

printf(\"输入粗糙度K(mm)(有内涂层为0.005，没有则为0.05)\\n\"); scanf(\"%f\

a=p0*DH/2/482/0.72;

printf(\"输出壁厚为%.1f(mm)\\n\ printf(\"输入化整后的壁厚\\n\"); scanf(\"%f\ DB=DH-2*b; p1=p0-0.1;

p2=p0/YB+0.11;

p3=2.000/3.000*(p1+p2*p2/(p1+p2)); c=p3*DH/2/482/0.72;

printf(\"等强度设计壁厚为%.1f(mm)\\n\ z=100.0/(100.0+0.113*pow(10.0*p3,1.15));

x=1.05*0.067*pow(2*K,0.2)/(0.9025*pow(DB,0.2)); printf(\"水力摩阻系数x=%.7f\\n\ o=0.592; Tcp=293;

L=(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q)*(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q)*((p1*p1-p2*p2)/(o*x*z*Tcp)); /*计算平均温度*/ Kcp=1.75;

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T0=284; /*初步设定计算段平均温度*/ TQ=295;

Cp=1.695+0.001838*Tcp+1960000*(p3-0.1)/pow(Tcp,3); aL=0.225*Kcp*DH*0.001*L/(q*o*Cp);

Tcp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL))/aL-Di*(p1*p1-p2*p2)*(1-(1-exp(-aL))/aL)/2/aL/p3;

Di=1/Cp*(980000/Tcp1/Tcp1-1.5);

while(fabs(Tcp1-Tcp)>1) /*通过循环比较求取计算段平均温度*/ { Tcp=Tcp1; L=pow((105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q),2)*(p1*p1-p2*p2)/(o*x*z*Tcp); Cp=1.695+0.001838*Tcp+1960000*(p3-0.1)/pow(Tcp,3); aL=0.225*Kcp*DH*0.001*L/(q*o*Cp); Di=1/Cp*(980000/Tcp1/Tcp1-1.5);

Tcp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL))/aL-Di*(p1*p1-p2*p2)*(1-(1-exp(-aL))/aL)/2/aL/p3;

} Tcp=Tcp1;

printf(\"z=%.3f\\n\

printf(\"计算段平均温度为%.1f(K)\\n\ printf(\"计算段平均压力为Pcp=%.2fMP\\n\

L=(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q)*(105.113*pow(DB*0.001,2.5)/q)*((p1*p1-p2*p2)/(o*x*z*Tcp)); /*求平均站间距*/ printf(\"计算段长度L=%.0fkm\\n\

fp=fopen(\"D:\\\\毕业设计\\\\平均温度站间距计算结果.xls\ if(fp==NULL) { printf(\"创建文件失败！\\n\"); return; } else { printf(\"在D盘毕业设计目录创建XLs文件记录结果\\n\");

fprintf(fp,\"粗糙度K\设计压力（Mpa）\管道外径（mm）\管道内径（mm）\ 压比 \压缩机入口压力（Mpa）\水力摩阻系数\计算段平均温度（K)\计算段压缩系数\计算段平均压力（MPa）\平均站间距（Km）\\r \");

fprintf(fp,\"%.3f\%.2f\%.1f\%.1f\%.2f\%.2f\%.7f\%.1f\%.3f\%.2f\%.0f\\\r\\r\mm,p1,DH,DB,YB,p2,x,Tcp,z,p3,L); }

getch(); }

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2.计算满足调峰的起点压力P1max程序

#include #include \"math.h\" void main() {

float

p0,YB,q,z,DB,DH,x,o,K,L,Tcp,Tcp1,T0,TQ,Kcp,Cp,aL,Di,a,b,L1,C,Vs,Vsmax; float p1min,p2min,p1max,p2max,ppjmin,ppjmax,pcp;

printf(\"输入日输量q(10^6 m^3/d)\\n\"); /*调峰所要求的日输气量*/ scanf(\"%f\

Vs=q*0.2*1000000; /*调峰能力*/ printf(\"Vs为%.2f(m^3)\\n\ printf(\"输入管外径DH(mm)\\n\"); scanf(\"%f\

printf(\"输入粗糙度K(mm)(有内涂层为0.005，没有则为0.05)\\n\"); scanf(\"%f\

printf(\"输入末段管道壁厚\\n\"); scanf(\"%f\ DB=DH-2*b; o=0.592;

p2min=4.1; /*末段终点压力*/ Tcp=293;

x=1.05*0.067*pow(2*K,0.2)/(0.95*0.95*pow(DB,0.2));

L=210; /*末段长度*/

for(p1max=4.1;p1max<=15.0;p1max=p1max+0.01) /*通过循环求取能够满足调峰能

力的P1max*/ {

pcp=2.00/3.00*(p1max+p2min*p2min/(p1max+p2min)); z=100/(100+0.113*pow(pcp*10,1.15)); C=x*o*Tcp*z/105.113/105.113/pow(DB/1000,5); p2max=pow(p1max*p1max-C*L*q*q,0.5); Kcp=1.75;

T0=284; /*初步设定末段平均温度*/

TQ=295;

Cp=1.695+0.001838*Tcp+1960000*(pcp-0.1)/pow(Tcp,3); aL=0.225*Kcp*DH*0.001*L/(q*o*Cp); Di=1/Cp*(0.98*pow(10,6)/Tcp/Tcp-1.500);

Tcp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL))/aL-Di*(p1max*p1max-p2min*p2min)/(2.000*aL *pcp)*(1-1/aL*(1-exp(-aL)));

while(fabs(Tcp1-Tcp)>0.01) /*通过循环比较求取末段平均温度*/

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中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

{ Tcp=Tcp1; Cp=1.695+0.001838*Tcp+1960000*(pcp-0.1)/pow(Tcp,3); aL=0.225*Kcp*DH*0.001*L/(q*o*Cp); Di=1/Cp*(0.98*pow(10,6)/Tcp/Tcp-1.500);

Tcp1=T0+(TQ-T0)*(1-exp(-aL))/aL-Di*(p1max*p1max-p2min*p2min)/(2.000 *aL*pcp)*(1-1/aL*(1-exp(-aL))); } Tcp=Tcp1; printf(\"计算段平均温度为%.2f(K)\\n\ printf(\"计算压缩因子为z=%.3f\\n\ z=100/(100+0.113*pow(pcp*10,1.15)); C=x*o*Tcp*z/105.113/105.113/pow(DB/1000,5); p2max=pow(p1max*p1max-C*L*q*q,0.5); p1min=pow(p2min*p2min+C*L*q*q,0.5); ppjmin=2.00/3.00*(p1min+p2min*p2min/(p1min+p2min)); ppjmax=2.00/3.00*(p1max+p2max*p2max/(p1max+p2max));

Vsmax=3.14/4*DB*DB/1000000*(ppjmax-ppjmin)*293/0.101325/z/Tcp*L*1000; printf(\"Vsmax为=%.3f\\n\ if(Vsmax>=Vs)break; /*计算储气能力，与储气要求进行比

较，直到满足储气要求时停止*/

}

printf(\"起点压力为p1max=%.3f\\n\ /*输出满足调峰所需的末段起点压力*/ }

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附录2

设计方案计算成果汇总

附表1 1016mm各设计方案计算成果汇总

方案计算成果沿线年平均地温t0/℃ 出战温度tH/℃ 水力摩阻系数λ 天然气相对密度进站压力/MPa 首站出站压力/MPa 压比（两级串联）首站-#1站间距/km 平均站间距/km 10.32 1.569 50 102.7 1.24 11.29 1.51 50 137 1.375 288.1 0.84 15 8.59 11.4 1.64 154 150 1.497 286.1 0.814 13 8.016 0.01241 0.592 4.19 9.9 1.54 50 171.2 1.2638 288.7 0.804 12 9.384 10.69 1.59 143 212 1.365 287.4 0.809 9 8.69 10.23 1.56 144 245 1.458 286.4 0.814 8 8.1 1.3 K=0.05 1.4 1.5 11 22.4 0.0078 1.3 1016mm K=0.005 1.4 1.5 中间压气站各站压比的处理平均温度/K 289.4 压缩因子布站站数最后压气站进站压力/MPa 起点压力/MPa 压比末段相关参数终点压力/MPa 末段平均温度/K 末段压缩因子Zcp 末段长度/km 管道总长/km

0.804 20 9.51 11.81 1.24 1.375 1.47 4 290.6 0.842 210 7 810.79 1.15 1.24 1.33 282.37 0.852 2314 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

附表2 1067mm各设计方案计算成果汇总

方案计算成果沿线年平均地温t0/℃ 出战温度tH/℃ 水力摩阻系数λ 天然气相对密度进站压力/MPa 首站出站压力/MPa 压比（两级串联）首站-#1站间距/km 平均站间距/km 10.14 1.556 50 137 1.244 9.5 1.5 50 171 1.34 287.7 0.809 12 8.86 0.01229 0.592 4.19 10.75 1.6 144 196 1.497 286.6 0.814 10 8.34 9.85 1.53 50 228 1.25 288.1 0.804 9 9.47 10.74 1.6 179 275 1.333 287.4 0.809 7 8.9 9.75 1.53 140 327 1.443 285.9 0.814 6 8.22 1.3 K=0.05 1.4 1.5 11 22.4 0.00776 1.3 1067mm K=0.005 1.4 1.5 中间压气站各站压比的处理平均温度/K 288.9 压缩因子布站站数最后压气站进站压力/MPa 起点压力/MPa 压比末段相关参数终点压力/MPa 末段平均温度/K 末段压缩因子Zcp 末段长度/km 管道总长/km

1.16 0.804 15 9.53 11.06 1.248 1.33 4 282.07 0.849 210 2314 1.07 10.15 1.14 1.235 282.99 0.859 7 9

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

附表3 914mm各设计方案计算成果汇总

方案计算成果沿线年平均地温t0/℃ 出战温度tH/℃ 水力摩阻系数λ 天然气相对密度进站压力/MPa 首站出站压力/MPa 压比（两级串联）首站-#1站间距/km 平均站间距/km 10.7 1.59 50 64 1.27 10.13 1.55 50 79 1.37 288.9 0.809 26 8.68 9.71 1.5 50 89 1.448 287.8 0.814 23 8.19 0.01257 0.592 4.19 10.2 1.56 50 103 1.27 289.6 0.804 20 9.32 9.7 1.52 50 121 1.35 288.4 0.809 17 8.8 9.3 1.49 50 137 1.424 287.3 0.814 16 8.33 1.3 K=0.05 1.4 1.5 11 22.4 0.008 1.3 914mm K=0.005 1.4 1.5 中间压气站各站压比的处理平均温度/K 290.1 压缩因子布站站数最后压气站进站压力/MPa 起点压力/MPa 末段相关参数压比终点压力/MPa 末段平均温度/K 末段压缩因子Zcp 末段长度/km 管道总长/km

1.53 0.804 32 9.37 14.29 1.28（串） 1.32（串） 4 278.93 0.813 210 2314 8 0

12.87 1.38 1.46 1.54 280.3 0.829

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

附表4 864mm各设计方案计算成果汇总

方案计算成果沿线年平均地温t0/℃ 出战温度tH/℃ 水力摩阻系数λ 天然气相对密度进站压力/MPa 首站出站压力/MPa 压比（两级串联）首站-#1站间距/km 平均站间距/km 中间压气各站压比站的处理平均温度/K 压缩因子布站站数最后压气站进站压力/MPa 起点压力/MPa 压比末段相关参数终点压力/MPa 末段平均温度/K 末段压缩因子Zcp 末段长度/km 管道总长/km

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864mm K=0.05 1.3 1.4 1.5 11 22.4 0.01282 0.592 4.19 10.88 1.61 50 46 1.5 290.4 0.804 46 7.9 9.98 1.543 50 57 1.34 289.2 0.809 37 6.61 9.28 1.48 50 65 1.469 288.1 0.814 32 5.49 10.61 1.59 50 72.5 1.256 288.7 0.804 29 9.446 10 1.545 50 90 1.354 288.8 0.809 24 8.76 9.46 1.5 50 105 1.458 287.7 0.814 20 8.13 0.00808 1.3 K=0.005 1.4 1.5 15 1.378 1.506 1.65 1.226 4 278.24 0.806 210 2314 14.21 1.27 1.32 278.98 0.814 中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

附表5 914mm各设计方案计算成果汇总

方案计算成果沿线年平均地温t0/℃ 出战温度tH/℃ 水力摩阻系数λ 天然气相对密度进站压力/MPa 首站出站压力/MPa 压比（两级串联）首站-#1站间距/km 平均站间距/km 9.5 1.51 50 42 1.25 9.1 1.47 50 51 1.33 289.9 0.84 40 7.44 8.725 1.44 50 59 1.42 289 0.843 35 6.97 0.01266 0.592 4.1 8.94 1.46 50 66 1.26 290.6 0.835 31 7.88 8.47 1.42 50 81 1.35 289.5 0.84 25 7.34 8.04 1.385 50 94 1.447 288.5 0.843 22 6.84 1.3 K=0.05 1.4 1.5 11 22.4 0.008 1.3 914mm K=0.005 1.4 1.5 中间压气站各站压比的处理平均温度/K 290.9 压缩因子布站站数最后压气站进站压力/MPa 起点压力/MPa 末段相关参数压比终点压力/MPa 末段平均温度/K 末段压缩因子Zcp 末段长度/km 管道总长/km 0.835 49 7.93 14.29 12.87 1.34(串) 1.38（串） 1.43（串） 1.28（串） 1.32（串） 1.37（串） 4 278.93 0.813 210 2314 8 2

280.3 0.829

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

附表6 1016mm各设计方案计算成果汇总

方案计算成果沿线年平均地温t0/℃ 出战温度tH/℃ 水力摩阻系数λ 天然气相对密度进站压力/MPa 首站出站压力/MPa 压比（两级串联）首站-#1站间距/km 平均站间距/km 8.89 1.47 50 72 1.25 8.4 1.43 50 89 1.34 289.2 0.84 23 7.38 7.98 1.4 50 103 1.435 288.3 0.843 20 6.9 0.01239 0.592 4.1 8.55 1.444 50 114 1.247 289.8 0.835 18 7.94 8.05 1.4 50 145 1.34 288.6 0.84 14 7.4 8.954 1.479 124 165 1.44 287.6 0.843 12 6.88 1.3 K=0.05 1.4 1.5 11 22.4 0.0078 1.3 1016mm K=0.005 1.4 1.5 中间压气站各站压比的处理平均温度/K 290.4 压缩因子布站站数最后压气站进站压力/MPa 起点压力/MPa 末段相关参数压比终点压力/MPa 末段平均温度/K 末段压缩因子Zcp 末段长度/km 管道总长/km

1.49 0.835 28 7.93 11.81 1.26（串） 1.31（串） 4 290.6 0.842 210 2314 1.36 10.79 1.46 1.56 282.37 0.852 8 3

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

附表7 1067mm各设计方案计算成果汇总

方案计算成果沿线年平均地温t0/℃ 出战温度tH/℃ 水力摩阻系数λ 天然气相对密度进站压力/MPa 首站出站压力/MPa 压比（两级串联）首站-#1站间距/km 平均站间距/km 8.65 1.45 50 94 1.25 8.15 1.41 50 118 1.24 289.2 0.84 18 7.34 7.72 1.37 50 134 1.435 287.9 0.843 15 6.86 0.01239 0.592 4.1 9.41 1.515 128 152 1.247 289.8 0.835 13 7.87 8.82 1.47 113 181 1.334 288.6 0.84 11 7.42 8.38 1.43 120 220 1.46 287.6 0.843 9 6.77 1.3 K=0.05 1.4 1.5 11 22.4 0.0078 1.3 1067mm K=0.005 1.4 1.5 中间压气站各站压比的处理平均温度/K 290.4 压缩因子布站站数最后压气站进站压力/MPa 起点压力/MPa 末段相关参数压比终点压力/MPa 末段平均温度/K 末段压缩因子Zcp 末段长度/km 管道总长/km 1.4 0.835 22 7.89 11.06 1.51 1.27（串） 4 282.07 0.849 210 2314 8 410.15 1.29 1.37 1.5 282.99 0.859

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