摘 要

本设计是根据设计任务书提供的原始数据，跟据输气管道工程设计规范以及相关设计规范的要求，进行初步设计计算。设计过程中，首先以一种设计压力、管径、钢材材质、有无内涂层、压比进行初步计算，然后编程计算不同管径、压比、有无内涂层等情况下的方案，经比较后确定最优方案。得出的最优方案进行重新布站，进行校核计算和设备选型。

在中国华南某地区有一天然气气田，产出天然气至少可满足用户年均120×108Nm3/a 用气的要求，可稳定供气30年。气田外输天然气起始点A位于气田处理厂旁边，主要向末点C华南地区某城市供气，沿途有2座城市需分输供气，向用户供气要满足用户的月调峰要求。管道全线由A—B和B—C两段组成，A—B段管道线路全长550km（地区等级为二级），管道沿线高程里程详见附表 1：B—C 段管道长度需根据选择的线路走向确定（线路需避绕规划区及水源保护区），线路地形图详见附件1。在管道距离A点300km处，需穿越河流1条，穿越处平面图详见附件2，穿越处河流断面地质构成基本一致详见附件3。依据赛题提供的基础数据，进行该工程经济合理方案设计。

关键词：输气管道；设计计算；最优计算；工艺站场

目录

第1章 绪论 1

1.1 设计目的 1

1.2 设计依据 1

1.3 设计意义 1

第2章 概述 2

2.1 设计依据 2

2.1.1 设计原则 2

2.1.2设计要求 2

2.2 长输管道设计原始资料 2

2.2.1、气田产出天然气气质组分 2

2.2.2、交接压力 2

2.2.3、分输气量 2

2.2.4、不均匀系数 3

2.2.5、气象与水文参数 3

2.2.6、管道沿线地温 3

2.2.7、管道沿线土壤类型 3

2.2.8、外部依托条件 3

2.2.9、管道沿线地震概况 3

第3章 输气管道工艺计算说明 5

3.1天然气的物性计算 5

3.1.1 天然气的平均分子质量 5

3.1.2 天然气的粘度 5

3.1.4 定压摩尔热容 5

3.3 管径的计算选取以及壁厚计算 6

3.3.1 管径计算 6

3.3.2 壁厚计算 7

3.4水力计算 7

3.4.1雷诺数的计算 7

3.4.2 水力摩阻系数的计算 7

3.6末段储气计算 8

3.7输气管热力计算 9

3.7.1 管线温度分布 9

3.7.2 平均温度 10

3.8计算管道长度 10

3.9沿途高程里程 10

3.10压缩的站的确定以及压缩机的选用 10

3.10.1注意事项 10

第4章 站场工艺 12

4.1输气管道工程站场种类及名称 12

4.1.1 概述 12

4.1.2 各站场功能及流程 12

4.2 输气站的主要功能 13

4.2.1 分离除尘 13

4.2.2 清管 13

4.2.3 调压计量 13

4.2.4 安全泄放 14

4.3 站址选择 15

4.3.1 基本要求 15

4.3.2 工程地质、水文地质的要求 15

4.3.3 勘察要求 15

4.3.4 站址选择步骤 15

4.4 站场工艺设备选型 15

4.4.1 多管除尘器设计 15

4.4.2 压缩机的选型和配置 17

4.4.3 驱动机选择和比较 18

第5章 设计线路 19

5.1线路所处位置及沿线自然条件状况 19

5.1.1 线路的选择和要求 19

5.1.2 线路选择的注意事项 19

5.1.3 沿线自认条件状况 19

5.1.4 沿线地区等级划分 19

5.2 管道敷设 19

5.2.1 管道的敷设方式 19

5.5.2 水下穿越管线 20

5.2.3 管路辅助设施 20

5.3 清管与试压 21

5.4 阀门与法兰的作用 21

5.4.1 阀门的种类及选用 21

5.4.2 法兰的作用 22

第6章 自动控制、通讯及防腐 23

6.1 概述 23

6.1.1 说明 23

6.1.2 仪表及系统设备选型原则 23

6.2 SCADA系统 23

6.3 仪表检测、控制系统 23

6.4 流量计量系统 23

6.5 输气管道的防腐与防护 23

参考文献 25

致谢 26

第1章 绪论

1.1 设计目的

二十一世纪以来，我国天然气市场进入快速发展阶段，天然气消费量以每年两位数增长。天然气作为一种清洁能源，其重要性已被提至一个新的战略高度。因此，提高天然气在能源消费中的比重是坚持可持续发展战略、调整能源结构、保护生态环境的重要举措。天然气长输管线作为一种重要的运输方式被广泛用于天然气运输行业。目前页岩气开采技术的巨大发展为天然气长输管道建设提供了有力的保证。

本工程的主要内容是HN长距离输气管道工程初步设计。工程的提出是为了向华南地区某城市供气，沿途有 2 座城市需分输供气，向用户供气要满足用户的月调峰要求，同时促进起源地经济的发展。

1.2 设计依据

本设计主要以《输气管道设计与管理》、《干线输气管道实用工艺计算方法》、《输气管道工程设计规范》、《天然气长输管道工程设计》、《石油天然气工程设计防火规范》、《气田集气工程设计规范》、《石油天然气工程初步设计内容规范第二部分：管道工程》、《油气集输》、《油田油气集输设计技术手册》、《干线输气管道优化设计》、《石油天然气工业输送钢管交货技术条件B级钢管》、《石油天然气工程制图标准》等作为设计依据，结合设计任务书给出计算过程。本设计根据《实用工艺计算方法》给出的计算方法初步确立计算方案，再通过选择不同管径、压比、有无内涂层等确定不同组合的方案，算的费用现值法比较后选择最优方案，最后再根据相关规范和实际情况校核应力、末段储气等是否满足条件，最终确定一个最优设计方案。此工程的初步设计是在工程项目确定后，根据设计任务书的要求，结合实际条件所做的具体实施方案。它是安排建设项目和组织施工的主要依据，是工程顺利完成的关键。

1.3 设计意义

该工程能能够解决华南某城市用气紧张的状况，同时，天然气作为清洁能源，能降低城市的污染，适应社会发展的需要。另外，通过此次工程设计，我们可以初步了解到天然气长输管道工程设计的基本步骤和基本方法。按照相关任务要求，依据相关规范，通过合理计算方法，最终确定设计方案。

第2章 概述

2.1 设计依据

2.1.1 设计原则

（1）贯彻国家有关法规和方针政策，遵循行业及地方有关标准、规范和政策，并参照国际上相关的先进标准及规范。

（2）确定本建设项目的技术水平及自动化水平，工程应结合国情采用可靠的新技术、新工艺、新设备、新结构和新的管理体制。

（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，尽可能利用现有的设施，提高经济效益，节省投资。

（4）采用先进技术，努力吸收国内外新的科技成果，应优先采用国内成熟的技术。

（5）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。

（6）本设计还应符合国家现行有关强制性标准的规定。

2.1.2设计要求

1. 主要设计计算说明书
2. 线路及站场设计工艺流程（任一站场为例）
3. 完成外文翻译不少于5000汉字

2.2 长输管道设计原始资料

2.2.1、气田产出天然气气质组分

天然气组分见表 1。水露点为-5℃。

表 1 天然气的组分

2.2.2、交接压力

气源的供气压力 6.0 MPa，温度为 20℃；

要求管道末点压力不低于 5.0MPa；

管道沿线各城市用户分输用气压力不低于 4.0MPa。

2.2.3、分输气量

管道各城市用户分输量见表 2。

表 2 各分输站场逐年天然气分输量（10⁸Nm³/a）

注：2025 年以后气量不变。

2.2.4、不均匀系数