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毕业设计（论文）

*****天然气
长输管道工程设计

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摘要
万安—营泉天然气长输管道是中海油的输气干线，计划分期建设。工程包括自某气田净化厂的输气首站至末站全线的管道线路工程、各分输站场及末站工程、输气基地工程、管道穿越工程以及与之相配套的自控、通信、电力、消防、防腐及阴极保护、给排水的等公用系统工程。
本次工程管线全长880km，设计压力8MPa，管材选取X70，全线采用变壁厚、等强度设计。本工程设首战1座，分输站2座，压气站5座，，1#分输站与第4压气站合并，2#分输站与第5压气站合并，共设截断阀室42座，预留分输阀室10座。管线末段设计长度236km，选取管径660mm, 输气能力相当于日输气量通过能力的16.25%。
全线设计依照经济性最优原则选取参数，本设计中全线管段采用660mm管径管材，按照地区等级要求管道壁厚依次取：一级地区8mm，二级地区10mm，三级地区11mm，四级地区14mm。管道投产阶段不需设压气站，全线凭首站压力即可完成输送，只有在二期满输的时候才开始建设压气站。
全线采用以计算机控制系统为核心的监视控制和数据采集（SCADA）系统，全线的运行操作由调度中心完成。一期输量10×108m3/a，二期为20×108m3/a。投产启输量为5×108m3/a。

关键词：天然气、长输管道、储气量、设计压力、分输站

Abstract
Wan’an - Yingquan is a long distance gas pipeline project in CNOOC's gas transmission lines, phased construction plan. Works include a gas purification plant from the first station to terminal station gas transmission pipe line projects across the board, the sub-transmission station and end station project, gas based projects, pipeline crossing project and the related supporting self-control, communications, power , fire, corrosion and cathodic protection, water supply and drainage of the other public systems engineering.
The project pipeline full 880km, the design pressure of 8MPa, pipe select X70, full line of variable thickness, such as strength design. The project set up the first battle one, sub-transmission stations 2, Compressor Station 5, 1# sub-transmission stations and 4 compressor stations combined, 2 # minutes transmission stations and 5compressor stations combined, a total cut-off valve chamber 42, valve chambers set aside 10. The last paragraph of the length of pipeline design 236km, select the diameter of 660mm, gas transmission capacity equivalent to capacity on gas transport capacity of 16.25%.
Full range of design in accordance with the principle of selecting the optimal economic parameters, the design of all pipes with 660mm diameter pipe, pipe wall thickness requirements in accordance with regional rating in turn take: a regional 8mm, 2 class area 10mm, 3 regional 11mm, four regional 14mm. No production stage pipeline compressor stations located along the line with the pressure to complete the first leg of transportation, only to lose in the second expiration time pressure began to build gas stations.
Full range of computer control systems used to monitor the core Control and Data Acquisition (SCADA) systems, across the board that the operation completed by the dispatch center. A transmission capacity 10×108m3/a, 2 to 20 ×108m3/a. Kai lost production capacity of 5 ×108m3/a.

Key words: natural gas, long-distance pipeline, gas storage capacity, design pressure, sub-transmission station

第一章 前言

本工程主要内容是天然气输气管道工程的初步设计。课题的提出是针对目前各种用户对清洁能源的需求量急剧升高的现状以及天然气工业的蓬勃发展的形式。现在天然气的供应量的需求与日俱增，而我国又存在着气源分布不均的情形，作为天然气输送调节气源不均情况的主要手段，长输管线的设计就尤为重要。通过长输管线的优化设计来提高管输天然气量以及提高其经济性，为解决现今供气不足和供气费用昂贵的情况提供了好的方案。
根据国家能源会议精神，天然气的开发和利用是今后几十年内我国能源开发的主要方向，已纳入我国“十一五”规划和2020年远景目标中的能源发展战略，是国民经济和社会发展计划中的重要组成部分。
加快开发和利用天然气的步伐，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，是利国利民的大政方针。
本设计以《输气管道设计与管理》（中国石油大学出版社出版,李玉星 姚光镇编著）和《干线输气管道实用工艺计算方法》（石油工业出版社出版，苗承武 蔡春知 陈祖泽编著）为主要设计依据，课题研究的目的在于通过对输气管道的初步设计，得到最优的管输设计方案，并对最优管输方案进行校核，最终得到可行方案。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。设计深度应满足投资包干、招标承包、材料与设备订货、土地征购和施工设备等要求，并根据以编制施工图和总概算。

设计概述
第二章 设计概述
1. 设计依据
1.1 设计原则
（1） 严格执行作业的有关规范和标准，并参照国际上有关的先进的标准和规范。
（2） 采用先进的技术，努力吸收国内外的新的科技成果。
（3） 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。
（4） 管道设计要确保能长期安全、均衡、平稳的进行天然气的输送。
（5） 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、节约土地，处理好管线与铁路、公路、河流等的相互的关系。
1.2 管道设计规范和要求
《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）
《油气集输与矿场加工》（冯叔初主编，中国石油大学出版社）
《天然气长输管道工程设计》（中国石油天然气总公司主编，中国石油大学出版社）
《输气管道工程设计规范》（GB 50251—2003）
《石油天然气工程初步设计内容规范 第2部分：管道工程》（SY/T 0083.2—2006）
《石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第2部分 B级钢管》（GB/T 9711.2-1999）
《石油天然气工程设计防火规范》（GB 50183—2004）
《石油天然气工程制图标准》（SY/T 0003—2003）
2. 长输管道设计原始资料
该管线是中海油的输气干线，计划分期建设。工程包括自某气田净化厂的输气首站至末站全线的管道线路工程、各分输站场及末站工程、输气基地工程、管道穿越工程，以及与之相配套的自控、通信、电力、消防、防腐及阴极保护、给排水等公用系统工程。
2.1 天然气管道设计输量
本工程主要用户为沿线及终点城市燃气公司。最终输气量达到40×/a。
2.2 输气线路
2.2.1 线路走向
本工程管线由某气田净化厂的输气首站起，沿途经过两个城市至末站，全长880km，沿线除穿越点外为戈壁、平原和城镇。
2.2.2 输气工艺概况
管道系统设计压力为7.5MPa或其他可行方案，输气规模：一期为10×；二期为20×/a。投产启输量为5×/a。
2.3 大型穿、跨越
线路沿线大型穿越为长江等穿越工程，以及多条铁路和高速公路的穿越工程。
2.4 输气站场
本工程设首站、分输站、中间压气站、末站，另外，还包括输气公司基地1座。
2.5 自动控制
管道全线采用以计算机控制系统为核心的监视控制和数据采集（SCADA）系统，全线的运行操作由调度中心完成，分输站主要参数包括温度、压力、流量计量及可燃气体报警。
2.6 分配与流向
本工程设计输量为40×/a，、分输站为附近城市供气。
2.7 天然气的组成
表2-1 天然气的组成
组成

体积分数V,%
91.36
1.55
1.37
0.422
组成

He
体积分数V,%
0.361
3.453
1.164
0.32

2.8 管道设计参数（基本计算参数）：
（1）管道设计年输送天数：350天；
（2）基准温度：20℃；
（3）基准压力：0.101325MPa；
（4）管道埋深处地温：夏季15℃，冬季3℃，年平均12℃；
（5）首站进站压力： 5MPa（表压）；
（6）末站压力：1.6MPa（表压）；
（7）首站出站温度：20℃；
（8）总传热系数：1.7W/(℃·)；
（9）管壁粗糙度：0.04mm（无内涂层），0.01mm（内涂层）；
（10）调峰能力为末站日输气量的10%；
（11）管道高程：忽略，按水平管计算；
达设计数量后，沿线进气分输：
（12）分输站位置：分输站距首站500km；分输站距首站680km；
（13）各分输站分输量：分输站分输首站流量的10%；分输站分输首站流量的10%；
（14）沿线地区等级：
一级：0—500km; 二级：500—680km;
三级：680—800km; 四级：800km—终点；

3. 工程概况
万安—营泉天然气长输管道始于万安某气田净化厂的输气首站，末站位于营泉，管线全长880千米，管线途中分别经过戈壁，平原，城镇，忽略高差影响。
全线拟建14座压气站场：输气首站、12个中间站及输气末站。全线设置194座干线截断阀室，使管线在事故工况下紧急切断事故管段，以减少天然气泄露，事故危害，保护环境，并供管道维修放空使用。
输气管道干线采用等强度设计，等管径布置，末段管径为660，壁厚为18，最优末段长度为235.6千米，其余的管道管径为660，壁厚根据不同地区等级站间管线前半段分别为8，10，11，14,后半段分别为16,20,25,30。管道采用双面螺旋埋弧焊钢管。全线管道材质为X70钢。
输气干线外部采用煤焦油瓷漆涂层防腐，同时采用强制电流保护为主，牺牲阳极为辅的阴极保护方式对干线进行防腐蚀控制；内部采用减阻防腐的环氧粉末内涂层。管线运行管理采用计算机控制系统为核心的监视控制和数据采集的SCADA 系统，全线的运行操作由调度中心完成，分输站主要参数包括温度、压力、流量计量及可燃气体报警。管线通信系统主信道为光缆，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。
站场工艺
第三章 站场工艺

1. 输气管道工程站场种类及名称
1.1 概述
输气站是输气管道工程中各类工艺站场的总称。按它们在输气管道中的位置分别为：输气首战、输气末站和中间站（中间站又分为压气站、气体接受站、气体分输站、清管分离站等）三大类型。按功能又可分为：调压计量站、清管分离站、配气站和压气站等。
1.2 输气站种类及功能
1.2.1 输气首战是设在输气管道起点的战场。一般具有分离、调压、计量、清管发送等功能。
1.2.2 气体分输站及功能
它是设在输气管道首站和末站之间的站场。一般分为压气站、气体接收站、气体分离站、清管分离站等几种类型。
(1)压气站：它是设在输气管道沿线的站，用压缩机对管输气体增压。
(2)气体接收站：它是在输气管道沿线，为接收输气支线来气而设计的站场。一般具有分离调压计量和清管器收发等功能。
(3)气体分输站：它是在输气管道沿线，为分输气体至用户而设置的站场。一般具有分离、调压、计量和清管器收发及配气等功能。
(4)清管分离站：清管分离站应尽量与其它输送站场相结合，但当输气管道太长，又无合适站场可以结合时，可根据具体情况设中间清管分离站。一般清管分离站可按80～100km间隔考虑设置。
2. 输气站的主要功能
2.1 分离
为了保证进入输气管道的气体的气质要求，在一些站场要设置分离装置，分离其中携带的干粉尘，其除尘设备多采用旋风除尘器、多管除尘器、过滤除尘器等。大流量站场的气体除尘器可以经过汇管采取并联安装来满足处理要求。在设计除尘器台数时，应按除尘器的最小处理能力来设计计算安排，以保证当一台除尘器检修时余下的除尘器的最大处理能力仍能满足站场的处理要求。
2.2 清管
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。
2.2.1 清管气体收发装置：
清管气体收发装置包括收发筒、工艺管线、全通径阀门、装卸工具以及指示器等辅助设备。
（1）发球筒：发球筒的筒直径一般比主管大1～2倍，以便清管器的放入和取出。其发送筒的长度应能满足最长清管器或监测器的要求，一般不应小于筒径的3～4倍；其接受筒的长度应更长些，因为它需要容纳进入排污管的大块清除物和先后法如管道的两个或更多的清管器，其长度一般不小于管径的4～6倍。
（2）快速开关盲板：快速开关盲板上应有防自松安全装置；快开盲板不应正对距离小于或等于60m的居住区或建（构）筑物区，当受场地条件限制无法满足上述要求时，应采取相应的安全措施。
2.2.2 污物排放
清管器作业排除的污物应集中处理，不得随意排放。
2.3 调压计量
2.3.1 调压
（1）输入和输出支线与干线的连接点应保持稳定的输入和输出压力，并规定其波动范围以利于对支线和干线输送过程中的控制。输气首站内调压设计中应符合输气工艺设计要求并应满足开、停工和检修的需要。
（2）调压装置应设置在气源来气压力不稳定且需要控制进站压力的管线上。分输气和配气管线上以及需要对气体流量进行控制和调节的计量装置之前的管段上。
2.3.2 计量
(1)输入与输出干线的气体及站内自耗气必须计量。这些气量是交接业务和进行整个输气系统控制和调节的依据。
(2)气体计量装置应设置在输气干线的进气、分输气、配气管线上以及站场自耗气管线上。
(3)天然气体积流量计有压差式和容积式流量计两种，其中以压差式流量计为主，近年来随着输气管道自动化程度的不断提高在输气站场上已开始利用微机测定天然气流量。
2.3.3 安全泄放
输气站的各类站场必须设置安全设施。
(1)安全阀定压及泄压防空管直径应按以下要求计算：
a 安全阀定压
安全阀定压应等于或小于受压设备和容器的设计压力。
b 泄压防空管直径
单个安全阀的泄压管直径应按背压不大于该阀泄放压力的10％来确定，但不应小于安全阀的出口管径。
对于连续多个安全阀的泄放管，应按所有安全阀同时泄放时产生的背压不大于其中任何一个安全阀的泄放压力的10％来确定，且泄放管截面积不应小于各支线截面积之和。
(1) 安全泄放设施的设置要求
a 输气站应在进站截断阀上游和出站截断阀下游设置泄压放空装置。根据输气管道站场的特点，放空管应能迅速放空输气干线两截断阀之间管段内的气体，放空管的直径通常取干线直径的1/3～1/2，而且放空阀应与放空管等径。
b 站内的受压设备和容器应按现行的安全规程的规定设置安全阀。安全阀泄放的气体可引入同级压力放空管线。
c 站内高低压放空气体不得以同一管线输到放空立管，必须按压力等级分别设置放空管，放空气体应经放空管排入大气，并应符合环境保护和安全防火要求。
d 输气干线放空竖管应设置在不致发生火灾危险和危害居民健康的地方。其高度应比附近建(构)筑物高出2m以上，且总高度不应小于10m。输气站放空管线应设在围墙外。
2.4 增压和冷却
增压的目的是为天然气提供一定的压能，而冷却是使由于增压升高的气体温度降低下来，保证气体的输送要求。
2.4.1 压缩机组应根据工作环境及对机组的要求，布置在露天或厂房内。厂房内压缩机及其辅助设备的布置，应根据机型、机组功率、外形尺寸、检修方式等因素按单层或双层布置，并应符合下列要求：
（1）两台压缩机组的突出部分间距及压缩机组与墙的间距，应满足操作、检修的场地和通道要求；
（2）压缩机组的布置应便于管线的安装；
（3）压缩机基础应按照现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040进行设计，并采取相应的减振、隔振措施。
2.4.2 压气站内建（构）筑物的防火、防爆和噪声控制应按国家现行标准的有关规定进行设计。
2.4.3 压缩机房的每一操作层及其高出地面3m以上的操作平台（不包括单独的发动机平台），应至少有两个安全出口及通向地面的梯子。操作平台上的任意点沿通道中心线与安全出口之间的最大距离不得大于25m。安全出口和通往安全地带的通道，必须畅通无阻。
3. 站址选择和各站流程说明
3.1 站址选择
3.1.1 基本要求
(1)地势平缓、开阔。
(2)供电、给水、排水、生活及交通方便；占地面积、所选站址应使站内各建筑物之间能留有符合防火安全规定的间距，应该考虑站场的发展余地。
(3)应避开山洪、滑坡等不良工程地质地段及其他不宜设站的地方。
(4)站址与附近工业、企业、仓库、火车站及其他公用设施的安全距离必须符合现行的国家标准，《石油天然气工程设计防火规范》 GB 50183 的有关规定。
3.1.2 设计原则
(1)输气站的设置应符合线路走向和输气工艺设计的要求，各类输气站宜联合建设。
(2)输气站内平面布置、防火安全、场内道路交通及于外界公路的连接应符合国家现行标准《石油天然气工程设计防火规范》 GB 50183、《建筑设计防火规范》GB 50016、《石油天然气工程总图设计规范》SY/T 0048的有关规定。
3.1.3站场平面布置原则
(1)输气站各建（构）筑物及设备的平面布置应根据工艺流程中天然气的流向来确定，应尽量缩短管线长度，避免倒流，减少交叉，管线应采用地上或埋土敷设，不应采用管沟敷设。
(2)根据流程和设备功能，分区块布置，把功能相同的设备布置在一起成为一个装置区，装置区之间的连接管道敷设应有利于车行道的布置。
(3)输气站与周围建筑物和站内各建筑物之间的距离必须满足有关安全防火要求，有保证消防、起重和运输车辆通行的道路和必要的检修堆放场地。
(4)生活区、办公区应布置在全年最小频率风向的下风侧，要求有利于生产、方便生活、力求节约。
(5)压气站的仪表控制室、维修间和行政办公室建筑通常布置在单独或合并在一起的建筑物内，与压缩机房保持一定的距离，以减少噪音干扰。
4. 站场工艺设备选型
4.1 简述
天然气中的固体杂质不仅会增加管输阻力，影响设备、阀门和仪表的正常运作，使其磨损加速、使用寿命缩短，而且污染环境，有害于人体。因此，在供给用户前，应除去悬浮在天然气中的固体杂质。为此，在天然气输气站中应设置除尘设备。
除尘器的选择，一方面应根据气体中所含粉尘的种类、性质、粒径和粉尘量等因素选择高效经济的除尘设备，另一方面还应该根据除尘器的技术性能（处理量、压力损失和除尘效率）和三个经济指标（建设投资、占地面积、使用寿命）全面考虑。理想的除尘设备必须在技术上能满足工艺生产和环境保护对气体含尘的要求，而在经济上又是合算的。
输气站场中的除尘设备，要求结构简单、可靠，分离效率高，不用经常更换或清洗部件，气流通过压降小等。目前，输气站中经常采用的除尘设备有：旋风除尘器、导叶式旋风子多管除尘器、过滤除尘器等。本工程采用导叶式旋风子多管除尘器。
4.2 除尘器的设计
导叶式旋风子多管除尘器是一种适用于输气站场的高效除尘设备。它适用于气量大。压力高、含尘粒度分布甚广的干天然气的除尘。它的除尘效率高（达91%～99%以上）而稳定、操作弹性大、噪音小、承压外壳磨损小。
4.2.1 导叶式旋风子设计
（1）旋风子的型式。旋风子的型式分为圆锥形和直筒型。对于细尘可用圆锥型，对于粒度分布较宽的粉尘易用直通型。本工程采用直筒型。
(2)导向叶片。
a 叶片入口角=90°,以免气流进入时的冲击，且小段导流段让气体平稳地轴向进入叶片。
b 叶片宽度不变，而叶片厚度则从入口处的5mm逐渐减薄到出口处的3.0～3.5mm。
c 叶片面上任意宽度线都垂直于芯管的中心轴，且指向该处圆心。这样，叶片是个空间扭曲叶片。
d 在叶片内，外侧圆柱面的展开图上，从叶片入口角α到出口角β之间，可用近似抛物线或三心圆弧线使之平滑过渡。
e 叶片出口角β对除尘性能的影响较大，应慎重选择。β角的选择宜为
对细粉尘：β=25°左右；
对粗粉尘：β=40°左右；
对粒径分布很宽的粉尘：β=30°～32°。
f 每个旋风子所用的导向叶片，一般以8为宜。相邻两叶片要互相覆盖住，以保证气流沿叶片出口角喷出而形成旋流。常取每个叶片的回转角为50°～60°，尽可能取大些。
(3)旋风子的直径。
a 外管直径。
一般外径可在下列范围内选用

对粒度分布很宽的天然气粉尘，推荐采用100mm旋风子。
b 内管外径与外管内径之比。
推荐采用

(4)旋风子的高度。对于直筒型旋风子，一般宜按下式选用

排气管插入深度（叶片出口到排气管下端的距离）一般宜按下式选用

排气管下端加缩口可提高除尘效率，缩口内径推荐选用

(5)旋风子的排尘底板。在直筒型旋风子中，排尘底板的结构型式对粗、细粉尘的分离性能有较大的影响，推荐使用A型排尘底板和B型排尘底板。
A型排尘底板:
A型排尘底板是效率高而结构最简单的一种排尘底板型式，它的主要特点是中心孔带喇叭口。各部分尺寸的确定原则推荐如下
中心孔直径（最小直径处）为

中心孔上部扩为60°的喇叭口，外径为

B型排尘底板:
B型排尘底板是效率最高的一种排尘底板。对粗、细粉尘均有很高的分离效率，只是结构复杂些。它的主要特点是在喇叭口中心孔上方加水滴状导流锥。
一般，天然气除尘采用A型底板已可满足要求。
4.2.2 多管除尘器设计
对于由若干个尺寸已定的导叶式旋风子组成的多管除尘器，设计中的主要问题是，使各旋风子进气分配均匀，灰斗内粉尘的飞扬尽量减少，从而尽可能减少串流返混现象。
（1）旋风子个数的计算
a 旋风子轴向进气速度。
对于100mm旋风子，若天然气压力在4MPa以上，为了防止压降过大，值可取低些，如。
b 旋风子个数。
旋风子个数可根据处理量来确定，即
(3-1)
(3-2)
(3-3)
式中 —操作条件下气体流量，；
—旋风子轴向进气速度，；
—一个旋风子的轴向进气面积，m2；
—旋风子外管内直径，m；
—旋风子内管外直径，m；
—旋风子的导向叶片数，一般：=8；
—旋风子导向叶片进气口端部的厚度，m，=0.005 m；
—标准状况下()气体的流量，；
—标准状况下气体的绝对压力，；
—操作条件下气体的绝对压力，；
—操作条件下气体的绝对温度，K；
—标准状况下气体的绝对温度，K；
—气体压缩系数。
（2）多管除尘器直径的确定。
选用100mm旋风子时，除尘器直径可由表4-1灵活确定。
表3-1 多管除尘器（100mm旋风子）排管方案
除尘器直径D/mm
可排旋风子根数（最多）
400
3～5
500
7
600
12
700～720
19
900
27
1000
37
1140～1200
48
1300
61
1400
75
1500～1540
91
1700
108
(3)多管除尘器高度的确定。多管除尘器各部分的高度（或净空）尽可能大些，以利于进气分配均匀。进气室高度选择尤为重要。
一般进气室高度（旋风子进气口到上管板的距离）在可能条件下力求大些，至少应为

排气室高度（上管板到封头焊缝的距离）可取

灰斗高度（旋风子底板以下的除尘器直筒部分高度）需视排灰周期长短而定，一般可按除尘器直径大小取700～1000mm。
灰斗下部可设计一段截锥体，以便排灰，其尺寸需视排灰机构的型式而定。如粉尘中含FeS较多，可在灰斗上部设计一洒水器，以湿润FeS粉尘，以免粉尘排除后在空气中自燃造成不安全。
（4）多管除尘器的进、出口管。
a 进、出口管直径。除尘器的进、出口管直径按下式计算
(3-4)
(3-5)
式中 —进口管直径，m；
—出口管直径，m；
—进口管内气体流速，；
—出口管内气体流速，。
b 进、出口管内气体流速。除尘器的进、出口管内的气体流速最好小些，这样有利于进气分配均匀,所以推荐进、出口管内气体的流速为10～15。
c 进、出口管的布置。进口管尽量靠近上管板布置，出口管可设在顶部中央，也可设在侧边，但必须在进口管的对侧，且尽量靠上。
为防止大块物进入除尘器，引起旋风子堵塞或损坏，需在进口管内装粗过滤网，网孔应小于旋风子叶片的宽度。
（5）多管除尘器总压降计算
(3-6)
(3-7)
(3-8)
式中 —多管除尘器总压降，MPa；
—操作条件下气体的密度，；
—标准状况下气体的密度，；
—旋风子轴向进气速度，；
g—重力加速度，；
—阻力系数。对直筒型导叶式旋风子：=12.7。
5. 各站流程说明
5.1 万安首站流程说明
正常工作流程:
某气田净化厂来气 旋风子多管除尘器 计量 燃-压机组 去中间分输站
清管流程：
万安首站发球筒 清管球通过指示器 清管三通 中间分输站
5.2 营泉末站流程说明
正常工作流程：
中间分输站来气 旋风子多管除尘器 稳压计量 下输各门站
清管流程：
上游中间分输站来气 清管三通 清管球通过指示器
营泉末站收球筒
5.3 中间分输站流程说明
正常工作流程：
上游分输站来气 旋风子多管除尘器 计量 燃-压机组 去下游分输站
清管流程：
(1)收球流程：
上游分输站发球筒 清管三通 清管球通过指示器 收球筒
(2)发球流程：
发球筒 清管球通过指示器 清管三通 下游分输站
越站流程：
上游分输站来气 清管三通 越站电动阀 清管三通
去下游分输站
线路工程
第四章 线路工程

1. 线路所处位置及沿线自然条件状况
1.1 线路选择的基本要求
(1)价线敷设地区的选择应符合我国现行的有关规定，线路走向应避开城市规划区、文物古迹、风景名胜、自然保护区等。
(2)站场及大、中型河流穿（跨）越位置选址应服从大的线路走向，线路局部走向应服从站场和穿（跨）越工程的位置。
(3)线路尽可能避开高强度地震区、沙漠、沼泽、滑坡、泥石流等不良工程地质地区和施工困难地区。
(4)线路应尽可能利用现有的公路，方便施工和管理。同时应尽可能利用现有的国家电网供电，以降低工程费用。
(5)线路应尽可能取直，缩短线路长度，同时线路也要尽可能靠近气田、城镇和工矿企业。
1.2 沿线自然条件状况
1.2.1 工程地形、地貌、地质概况
管道沿线地形较为平坦，相对高差较小。沿线分别穿过戈壁、平原和城镇。
1.2.2 工程条件
管道所经地区属于暖温带大陆性气候，降水稀少，空气干燥，气候四季分明，昼夜温差大，光照充足，是该地区的气候特征。
1.3 沿线地区等级划分
地区等级划分按《输气管道工程设计规范》（GB 50251—2003）的规定，沿管道中心线两侧各200m范围内，任意划分成长度为2km并能包括最大聚集户数的若干地段，按划定地段内的户数划分为四个等级。在农村人口聚集的村庄、大院、住宅楼，应以每一独立户作为一个供人居住的建筑物计算。
(1)一级地区：户数在15户或以下的区段；
(2)二级地区：户数在15户以上，100户以下的区段：
(3)三级地区：户数在100户或以上的区段，包括市郊居住区、商业区、工业区、发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区。
(4)四级地区：系指四层及四层以上楼房(不计地下室层数)普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段。
2．管道材质及壁厚选择
(1)材质选择
优选管道用钢是保证工程质量、减少工程投资的重要环节。采用的钢管和钢材，应具有良好的韧性和焊接性能。根据输气管道工艺计算书确定的管线系统设计压力、管径、输送介质及首站出站温度等条件，确定本工程干线管道采用符合《石油天然气输送管道用螺旋埋弧焊钢管》（GB 9711—88）标准的等级螺旋双面埋弧焊钢管。
(2)钢管壁厚的确定
直管段管壁厚度按下式计算（计算所得的管道壁厚度应向上圆整至钢管的壁厚）：
(4-1)
式中 —钢管的计算壁厚，；
—设计压力，；
—管道的外径，；
—所选刚才的最小屈服强度，；
—根据地区等级确定的设计系数。
2.1 管道的轴向应力及稳定性验算
管线壁厚设计计算公式只考虑了管线在内压作用下产生的环向应力，对于较大直径的管线或对于某些特殊管段的安全需要，还应该核算轴向应力。
轴向应力得相关计算公式：
(4-2)
(4-3)
式中 —管线的轴向应力，；
—钢材弹性模量，为；
—钢材的线性膨胀系数，取；
—管线安装温度，℃；
—管线工作温度，℃ ；
—泊松比，取0.3；
——管线的环向应力，；
—管道内压，MPa；
—钢管内径，；
—钢管的公称壁厚，；
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：

3. 管道敷设
3.1 管道的敷设方式
输气管道敷设的地形、地质、水文地质及气候条件不同的地区，采用的敷设方式也不同。可供管道采用的敷设方式有以下几种：
(1)地下敷设是长输管线采用的最广泛的一种形式，管子顶点位于地表以下有一定的距离。
(2)半地下敷设是管底位于地表之下，而管顶位于地面之上。
(3)地上敷设（土堤埋设）是管道管底完全位于地面之上。
(4)管架敷设是把管道架设在构筑于地面的支架上面。一般用于跨越人、自然障碍物、开采矿区和永冻地段。
按规范规定，并结合管道沿线所经过地区的具体情况，本工程干线管道除某些其他地区采用管梁跨越结构形式外，其他管道采用埋地敷设。
3.2 管道转角
根据《输气管道工程设计规范》（GB 50251—2003）中规定：
3.2.1 弯头的曲率半径应大于或等于外直径的4倍，并应满足清官器或检验仪器能顺利通过管道的要求。
3.2.2 现场冷弯弯管的最小曲率半径应符合表5-1的规定。
表4-1 现场冷弯弯管的最小曲率半径
公称直径 DN（mm）
最小曲率半径 Rmin
≤300
18D
350
21D
400
24D
450
27D
≥500
30D
3.2.3 弯管和弯头的任何部位不得有裂纹和其他机械损伤，其两端的椭圆度应小于或等于2.0%；其他部位的椭圆度不应大于2.5%。
3.2.4 弯管上有环向焊缝时，弯制后应对焊缝进行X 射线检查。
3.2.5 输气管道平面和竖向不宜同时发生转角。水平弹性敷设曲线与竖向弹性辐射曲线不宜重叠。
干线采用曲率半径为外直径6倍的弯头；冷弯管现场弯制，采用曲率半径为外直径的40倍。
3.3 线路辅助设施
3.3.1 线路截断阀室的设置
(1)设置目的
在输气管道上间隔一定距离需设置截断阀，截断阀的位置应选择在交通方便、地形开阔、地势较高的地方。目的是便于维修以及当管道发生破坏时，尽可能减少损失和防止事故扩大。
(2)截断阀间距
《输气管道工程设计规范》（GB 50251—2003）规定：输气管道应设置线路截断阀。截断阀位置应选择在交通方便、地形开阔、地势较高的地方。截断阀最大间距应符合下列要求：
以一级地区为主的管段不宜大于32km；
以二级地区为主的管段不宜大于24km；
以三级地区为主的管段不宜大于16km；
以四级地区为主的管段不宜大于8km。
（3）截断阀可采用自动或手动阀门，并应能通过清管器或检测仪器。
3.2 线路走向要求
(1)应避开易发山洪、滑坡等不良地质段以及其他不易建站的地方。
(2)遇到湿陷性黄土分布区，站址应尽量避开或选在湿陷量较小的地
(3)地下水位较低，无腐蚀性。
(4)地耐力不小于150KPa 。
3.3 勘察要求
(1)站场地形图比例（l:200～l:500 ）。
(2)站场测量系统应与管线测量系统保持一致。
(3)测量范围应具体考虑为总图布置方案留有余地（特殊地区建站可视现场的具体情况，确定测量范围和地形比例）。
3.4 站址选择步骤
(1)先在总流向确定的范围内的地形图上（1: 50000 ）或（l: 10000 ) 初选几处作为站址。
(2)组织各有关专业的负责人（总图、水、电、土建、地质、测量）以及生产单位的负责人进行站址确定以后应进行地质勘察和测量工作确定以后应进行地质勘察和测量工作、线路里程桩（兼作阴极保护测试桩），转角桩及标志桩的设置。
为了便于管线的巡线检测