天然气长输管道设计

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本科毕业设计（论文）题目：雪城-西苇天然气管道工程初步设计学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2012年6月3日 摘要雪城-西苇天然气管道工程初步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。本工程全长2150km，沿线共设两处分输站。工程计划分期投产，一期输气量40×108Nm3/a，二期输气量60×108Nm3/a投产启输量10×108Nm3/a。工程建设包括全线各站场、全线管道工程、自控、电力、通信、防腐及阴极保护等基础配套工程。管道全线采用SCADA自动控制系统，全线的运行操作由调度中心完成。输气干线防腐以三层PE防腐为主，同时以阴极保护为辅的防腐蚀控制，站内以牺牲阳极保护为主。关键词：输气管道；设计计算；最优计算；工艺站场 ABSTRACTXueYutoWeiChengnaturalgaspipelineprojectpreliminarydesignisbasedontheinitialdataprovidedbydesignassignment,andinaccordancewiththerequirementsofcodefordesignoftransmissionpipelineengineeringorotherdesignspecification,carrythroughpreliminarydesigncalculation.Inthedesignprocess,firstlyandapproximatelycalculateonedesignpressure,onediameter,onesteelmaterialwithinternalcoating,andthengetcalculatingresultsofdifferentdiameter,wallthickness,withorwithoutinternalcoatingbyprogramcalculation,finallyobtaintheoptimalscheme.Accordingtotheoptimalscheme,accomplishcheckcalculationandequipmentselection.Thisprojectfulllengthis2011km,atotaloftwosub-transmissionsupplynaturalgastothemarketalongthepipeline.Itisaphasedconstructionplan,firststagethroughputis40×108Nm3/a,andtheeventuallythroughputis60×108Nm3/a.theinitialstagethroughputis10×108Nm3/a.Thisprojectconstructionincludethebasicconstructionofallstationandpipeline,thecontrolledphasematching,power,communications,anti-corrosionandcathodeprotectionandotherinitialmatchingproject.PipelinefullrangeofcomputercontrolsystemsusedtomonitorthecoreofthecontrolanddataacquisitionSCADAcontrolsystem,afullrangeofrunningoperationscompletedbythedispatchcenter.GastransmissionpipelinecorrosioninthreelayersPEcoatinganti-corrosiondominated,andcathodicprotectionastheauxiliarycorrosioncontrol,whiletheexpenseofanodecorrosioncontrolsupplementedingasstation.Keywords:Gastransmissionpipeline;designcalculation;optimalscheme;processstation 目录第1章前言11.1工程的提出11.2工程设计依据11.3工程的设计意义1第2章设计概述32.1设计依据32.1.1设计原则32.1.2管道设计规范和要求32.2长输管道设计原始资料42.2.1天然气管道设计输量42.2.2天然气组成42.2.3工艺计算参数42.2.4设计要求42.2.5主要设计任务42.3工程概况42.4小结5第3章输气管道工艺计算说明63.1天然气的物性计算63.1.1天然气的平均分子质量、密度、相对密度63.1.2天然气压缩因子的计算63.1.3天然气的粘度83.1.4定压摩尔热容93.2管道日输气能力93.3管道水力计算93.3.1雷诺数的计算93.3.2水力摩阻系数的计算103.4输气管道流量计算基本公式103.5末段储气计算10 3.6输气管热力计算113.6.1管线温度分布113.6.2平均温度123.7小结12第4章站场工艺134.1输气管道工程站场种类及名称134.1.1概述134.1.2各站场功能及流程134.2输气站的主要功能144.2.1分离除尘144.2.2清管144.2.3调压计量154.2.4安全泄放164.3站址选择174.3.1基本要求174.3.2工程地质、水文地质的要求174.3.3勘察要求174.3.4站址选择步骤174.4站场工艺设备选型184.4.1多管除尘器设计184.4.2压缩机的选型和配置204.4.3驱动机选择和比较214.5小结21第5章线路工程225.1线路所处位置及沿线自然条件状况225.1.1线路的选择和要求225.1.2线路选择的注意事项225.1.3沿线自认条件状况225.1.4沿线地区等级划分225.2管道敷设23 5.2.1管道的敷设方式235.5.2水下穿越管线235.2.3管路辅助设施245.3清管与试压245.4阀门与法兰的作用255.4.1阀门的种类及选用255.4.2法兰的作用265.5小结26第6章自动控制、通讯及防腐276.1概述276.1.1说明276.1.2仪表及系统设备选型原则276.2SCADA系统276.3仪表检测、控制系统276.4流量计量系统286.5输气管道的防腐与防护286.6小结28第7章工艺计算书297.1基本参数计算297.2方案优选297.2.1设定计算方案297.2.2方案示例计算297.2.3站场工艺计算337.3站间距调整，重新布站367.4管线应力校核377.5除尘器的设计计算387.6截断阀室的计算407.7各期投产方案的确定407.8软件仿真417.9小结42 结论43致谢44参考文献45附录46 第1章前言1.1工程的提出二十一世纪以来，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雪城到西苇天然气管道工程初步设计。工程的提出是为了解决下游能源紧张的缘故，同时促进起源地经济的发展。工程设计任务是为西苇解决城市空气紧张的现状。工程分两期完工。一期该工程计划供气40×108Nm3/a，二期工程计划供气60×108Nm3/a。1.2工程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工程的设计意义该工程能能够解决下游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。而深度设计应满足投资包干、招标承包、材料与设备订货、土地征购和施工设备等要求，并编制施工图和总概算等。59 天然气长输管道建设不只是某个部门某个单位的工作，它需要相关各部门协调工作，管道设计、管道建设、管道运营等。其中涉及自动控制系统、防腐工程、通讯系统、电力系统、消防系统等。只有在设计中综合考虑，根据实际情况，参照相关规定以及实践经验，才能更好的完成设计任务。59 第2章设计概述第2章设计概述2.1设计依据2.1.1设计原则（1）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）；《干线输气管道实用工艺计算方法》（苗承武、蔡春知、陈祖则编著，石油工业出版社）；《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003）；《天然气长输管道工程设计》（中国石油天然气总公司主编，石油大学出版社）；《石油天然气工程设计防火规范》（GB50183-2004）；《气田集气工程设计规范》（SY/T0010-96）；《石油天然气工程初步设计内容规范：管道工程》（SY/T0082.2-2006）；《油气集输》（冯叔初主编，石油大学出版社）；《油田油气集输设计技术手册》（上下册，石油工业出版社）；《干线输气管道优化设计》（李波、朱华锋、李建新，石油大学（北京））；《石油天然气工业输送钢管交货技术条件B级钢管》（中华人民共和国国家标准）；《石油天然气工程制图标准》（中华人民共和国石油天然气行业标准，国家经济贸易委员会发布）；59 第2章设计概述2.2长输管道设计原始资料2.2.1天然气管道设计输量设计输气能力：一期设计输量40×108Nm3/a，二期输量60×108Nm3/a，投产启输量为10×108Nm3/a。2.2.2天然气组成表2-1天然气的组成组分N2CO2CH4C2C3i-C4n-C4i-C5n-C5C6Mol%1.41.293210.40.50.20.10.22.2.3工艺计算参数设计年输送天数：350天；管道埋深处地温：夏季25℃，冬季6℃，年平均地温：15℃；首站进站压力：5.0MPa（表压）；进站温度20℃；末站出站压力：1.5MPa（表压）；设计末端调峰能力为20%设计输量。2.2.4设计要求全线要求采用等强度设计，优选管径、站数、以及管道内涂层。2.2.5主要设计任务1）、完成输气管道的工艺计算，确定出站压力，压缩机站数目，管径与壁后的选取，站场设备的计算与选取，涂层优化，管线调峰能力计算以及技术经济分析；2）、完成各站场的工艺流程设计、设备选型与平面布置；3）、完成首站平面布置图；4）、完成压缩机站工艺流程图；5）、完成清管器安装图。2.3工程概况雪城-西苇输气管道起始于雪城盆地某气体处理厂的输气首站，末站位于西苇市门站内，管道全长2150km。全线共设工艺站场6座：输气首站、两个中间清管站、两个分输站（分输量各占输量的20%，位于950km和1600km处）、末站。全线拟建13座压气站，输气首站、11座中间压气站和输气末站。其中中间两个分输站和压气站合并。全线设置90座截断阀室，使管线在事故工况下紧急切断事故管段，以减少天然气的泄漏，减少环境的污染，并提供管道维修使用。59 第2章设计概述输气管道干线采用等强度设计，末端储气为设计输量的20%左右，经过优选，末端管径采用Φ660mm，壁厚10.3mm，得到的最优末段长度为253km，首站到第六站采用Φ762mm，壁厚11.9mm的管线，第六站到第七站之间的管线采用Φ813，壁厚28.6mm的管线，第七站到第十站采用管径是Φ711mm，壁厚11.1mm的管线，第十站到第十一站采用Φ813mm，壁厚为25.4mm的管线，第十一站到十二站采用Φ610mm，壁厚为9.5mm的管线，第十二站到第十三站采用Φ610mm，壁厚为14.3mm的管线。整条管线材质采用X70钢。输气干线和支线采用涂层和阴极保护联合保护的方法，外涂层采用三层PE，内涂层采用环氧树脂，热煨弯头外防腐采用无溶剂环氧涂料加热收缩带，补口选用无溶剂液体双组份环氧涂料加热收缩补口带。站场采用牺牲阳极保护方法。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，巡线队若干。2.4小结本章主要介绍了设计所参照的规范、书目、以及设计所需的原始数据和设计任务。59 第3章输气管道工艺计算说明第3章输气管道工艺计算说明3.1天然气的物性计算3.1.1天然气的平均分子质量、密度、相对密度（1）计算平均分子量[1]（3-1）式中：——平均分子量，kg/kmol；——第i组分的分子量，kg/kmol；——第i组分的百分含量，%。（2）平均密及相对密度a)平均密度（3-2）式中：——平均密度，kg/m3；——第i组分的密度，kg/m3；——第i组分的百分含量，%。b)相对密度（3-3）式中：——相对密度；——平均密度，kg/m3；——空气密度，kg/m3。3.1.2天然气压缩因子的计算（1）视临界压力和视临界温度(3-4)59 第3章输气管道工艺计算说明(3-5)式中：——第i组分的临界压力，MPa；——第i组分的临界温度，K；——第i组分的百分含量，%。（2）对比压力和对比温度(3-6)(3-7)式中：——平均压力，MPa；——平均温度，K。（3）平均压力(3-8)(3-9)(3-10)(3-11)式中：、、、——压缩机进、出口压力，进、出站压力，MPa；、——管线连接压力损失，冷却系统压力损失，MPa；、、——除尘装置压力损失，平均压力，MPa，压比；（4）压缩因子(3-12)由于Pr和Tr59 第3章输气管道工艺计算说明的数值不同，A、B、C、D系数取值也不相同，根据公式（3-12），计算得出Z值（见表3-1）。表3-1压缩因子相关方程式Pr范围Tr范围相关方程式0.2~1.21.05～1.21.2+～1.41.4+～2.02.0+～3.0Pr(1.6643Tr-2.2114)-0.3647Tr+1.4385Pr(0.5222Tr-0.8511)-0.0364Tr+1.0490Pr(0.1391Tr-0.2988)+0.0007Tr+0.9969Pr(0.0295Tr-0.0825)+0.0009Tr+0.9967>1.2~2.81.05～1.21.2+～1.41.4+～2.02.0+～3.0Pr(-1.3570Tr+1.4942)+4.6315Tr-4.7009Pr(0.1717Tr-0.3232)+0.5869Tr+0.1229Pr(0.0984Tr-0.2053)+0.0621Tr+0.8580Pr(0.0211Tr-0.0527)+0.0127Tr+0.9549>2.8~5.41.05～1.21.2+～1.41.4+～2.02.0+～3.0Pr(-0.3278Tr+0.4752)+1.8223Tr-1.9036Pr(-0.2521Tr+0.3871)+1.6087Tr-1.6635Pr(-0.0284Tr+0.0625)+0.4714Tr-0.0011Pr(0.0041Tr+0.0039)+0.0607Tr+0.79273.1.3天然气的粘度根据粘度的计算公式：(3-13)已知天然气所处的压力、温度条件下的密度和标准状态下的相对密度，可求出所处条件下的天然气的粘度：式中：(3-14)(3-15)(3-16)——为天然气粘度，MPa/s；——天然气的温度，K。59 第3章输气管道工艺计算说明3.1.4定压摩尔热容根据《干线输气管道实用工艺计算方法》中的定压摩尔比热的计算公式，对甲烷含量在85%以上的天然气，其平均定压比热可按下式确定：(3-17)式中：——天然气的定压摩尔比热，KJ/(kg·K)；——1.695；——1.838×10-3；——1.96×106；——天然气的平均压力，MPa；——天然气的平均温度，K。3.2管道日输气能力根据输气干线设计规模Q=60×108Nm3/a，投产启输量为Qq=10×108Nm3/a来换算输气干线每日输气能力，输气天数定为350d。(3-18)式中：——输气管的任务输量，108m3/a；——干线输气管日输气能力，106m3/d。3.3管道水力计算输气管道的水力摩阻系数的计算首先需要计算雷诺数。3.3.1雷诺数的计算雷诺数可按以下公式计算：(3-19)式中：——雷诺数；——管内径，m；——空气的密度，kg/m3；59 第3章输气管道工艺计算说明——气体的动力粘度，N·s/m2；——工程标准状况下的输气管流量，m3/s。3.3.2水力摩阻系数的计算水力摩阻系数宜按下式计算：(3-20)式中：——雷诺数；——管内径，m；——水力摩阻系数；——钢管内壁等效绝对粗糙度，mm。3.4输气管道流量计算基本公式假设：管线全长为L，起点压力为PQ，终点压力为PZ所求得输气管流量关系式为：即：Δh<200m时(3-21)式中：——气体在工程标准状况下的流量，m3/d；——输气管道计算段的起点压力（绝），MPa；——输气管道计算段的终点压力（绝），MPa；——输气管道内径，m；——水力摩阻系数；——气体的压缩因子；——气体的相对密度；——输气管道内气体的平均温度，K；——输气管道计算段的长度，km。3.5末段储气计算开始储气时，起点和终点压力都为最低值，即P1min和P2min，其平均压力为：(3-22)59 第3章输气管道工艺计算说明式中：——储气开始时的平均压力，MPa；——储气开始时起点的最小压力，MPa；——储气开始时终点的最小压力，MPa。储气终了时，起点和终点压力都是最高值，即P1max和P2max，其平均压力为：(3-23)式中：——储气结束时的平均压力，MPa；——储气结束时起点的最大压力，MPa；——储气结束时终点的最大压力，MPa。初期能力为：(3-24)式中：——输气管的储气能力，m3；——管段管道的内径，m；——气体的压缩因子；——管段管道的平均温度，K；——标况下的温度，T0=293K；——标况下的压力0.MPa；——该段管道长度，m。3.6输气管热力计算3.6.1管线温度分布(3-25)(3-26)式中：——输气管任意一点的温度，℃；59 第3章输气管道工艺计算说明——管道埋深处土壤温度，℃；——计算段起点的天然气温度，即天然气出站温度，℃；——焦耳—汤姆逊效应系数，℃/MPa；——计算段起点压力（绝），MPa；——计算段终点压力（绝），MPa；——计算段长度，m；——总传热系数，；——输气管外径，m；——气体的质量流量，kg/s；——气体定压比热容，J/(kg·℃)。3.6.2平均温度(3-27)式中：——管道周围土壤自然温度，℃；——管道的起点温度，℃；——计算管段长度，m。3.7小结本章主要介绍了本毕业设计计算得具体流程，以及所用的公式。59 第4章站场工艺第4章站场工艺4.1输气管道工程站场种类及名称4.1.1概述输气站[4]是输气管道工程中各类工艺站场的总称，主要功能包括增压、除尘净化、调压、计量、清管、冷却等。按它们在输气管道中的位置分别为：输气首站、输气末站和中间站（中间站又分为压气站、气体接收站、气体分输站、清管分输站等）三大类型。按功能又可分为：压气站、清管分输站、调压计量站和配气站等。4.1.2各站场功能及流程（1）输气首站输气首站位于输气管道的起点。一般具有增压、分离除尘、计量、清管器发送等功能。本输气管道工程首站接受气体为井来气。主要流程：接收井来气，经气质检测、计量、分离除尘、增压后输往下一站。发送清管器，事故工况下维修和正常检修时的放空、排污等。（2）输气末站输气末站位于输气管道的终点。一般具有分离除尘、调压、计量、清官器接收及配气功能。主要流程：接受上游来气，经净化处理、调压计量后送往城市门站。接受清管器，事故工况下维修和正常检修时的放空、排污等。（3）输气中间站输气中间站是位于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、气体分输站、清管分输站等几种类型。本工程中，中间站场只有气体分输站和清管分输站两种类型，但仍将各种站场作一下说明。①压气站。压气站是输气管道的接力站，主要功能是给管输气体增压。压气站通常和其他站合并，除具有增压功能之外，还应具有清管功能，与支线连接的压气站还应具有调压计量的功能。一般可按站间距110～200km布站。59 第4章站场工艺主要流程：输气站场压气站一般为离心式压缩机站，它的流程由输气工艺、机组控制和辅助系统三部分组成。输气工艺部分除分离除尘、计量、增压等主要过程外，还包括越站旁通、清管器收发、安全放空和管路紧急截断等流程。机组控制部分有启动、超压保护、防喘振循环管路等。辅助系统包括密封油、润滑油、启动气、仪表控制、燃料气供给、自动控制冷却及消防等系统。②气体接收站。它是在输气管道沿线，为接受输气支线来气而设计的站场。一般具有分离除尘、调压、计量和清管器收发等功能。本工程中没有气体接收站。③气体分输站。它是在输气管道沿线，为分输气体至城市门站而设计的站场。一般具有分离除尘、调压、计量、清管器收发、配气等功能。主要流程：从干线上分输部分气体，经分离除尘、调压、计量后送往城市门站，用旋风分离器对气体除尘。接收清管器，事故工况下维修和正常检修时的放空、排污等。④清管分输站。清管分输站应尽量与其他的输送站场相结合，无合适的站场可结合时，可根据具体情况设中间清管分输站。一般清管分输站可按80～100km间隔考虑设置。主要流程：设有清管器接收和发送装置，正常工艺气体走清管装置旁通，清管时气体走清管装置，然后经旋风分离器后送往下一站。分输气体经调压计量后送往城市门站。越站旁通阀及进出口主阀采用线路紧急截断阀，使其有线路截断阀室的作用。4.2输气站的主要功能4.2.1分离除尘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，分离其中携带的岩屑粉尘、管内铁屑和腐蚀产物，其除尘设备多采用重力式分离器、旋风分离器、多管除尘器、过滤分离器等。本工程采用旋风分离器和过滤分离器两种型号。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。在设计分离器台数时，应按分离器的最小处理能力来设计计算安排，以保证当一台分离器检修时余下的分离器的最大处理能力仍能满足站场的处理要求。选择分离除尘装置时，需考虑天然气携带的杂质成分，在满足输出的气质要求的前提下，应力求结构简单，分离效果好，气流压力损失小，不需要经常更换和清洗部件。4.2.2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。因此，管线投产前和运行过程中应适时进行清管作业。清管系统组成包括清管器收发装置、清管器、管道探测器以及清管器通过指示器（1）清管器收发装置59 第4章站场工艺清管器收发装置包括收发筒、快开盲板、工艺管线、全通径阀门以及装卸工具等。其中清管器收发筒及其快开盲板是收发装置的主要构成部分。收发筒：收发筒的筒体直径一般比主管大1～2级，以便清管器的放入和取出。发送筒的长度应能满足最长清管器或检测器的需要，一般不应小于筒径的3～4倍；接收筒的长度应更长些，因为它需要容纳不许进入排污管的大块清除物和先后连续发入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。接收筒上的排污管开口应开在筒体的底部并最好为两个，放空管、出气管应开在筒体的顶部，并且排污口、放空管和出气口还必须焊装挡条以阻止大块物体进入。快速开关盲板：快速开关盲板上应有防自松安全装置。（2）清管器：清管器的种类有清管球、皮碗清管器和清管刷等。在本工程中采用清管球。（3）清管器探测仪器：为了掌握清管器在管道中的运行情况，以及遇阻或损坏时能迅速找到它的位置，清管器应配备一套探测定为仪器。清管探测仪器一般只在管道工程检查、首次清管，以及某些生产性试验等对管道情况不明或试验装置性能不够可靠的情况下使用。（4）清管器通过指示器：能指明清管器是否进站或出站。（5）污物排放及放空：清管器作业排除的污物应集中处理，不得随意排放。本工程中设有排污罐，对污物集中处理。清管装置中设两处放空，紧急放空和手动放空。4.2.3调压计量（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。本工程调压主要满足城市门站压力要求。（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。（3）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。（4）气体计量装置应设置在输气干线上、分输气干线上和配气管线上以及站内的自耗气管线上。工程中应尽量采用计量撬块，计量撬块能够省掉设备调试这一环节，能够有效保证施工质量和进度，在本工程中分输气干线上均采用计量撬快。（5）当计量装置之前安装有调压装置时，计量装置前的直管段设计应符合国家有关标准的规定。59 第4章站场工艺（6）测量天然气体积流量的流量计有差压式、容积式、速度式等几种流量计。大流量下，现在一般采用超声波流量计。本工程中采用超声波流量计。差压式流量计是根据气体流经节流件时在其前后发生的差压来测量气体流量的，它由节流装置和差压计两部分组成，主要用于大流量的输气管道上。常用的容积式流量计多为转子流量计，一般用于小流量计量，如自耗气管道上。超声波流量计是根据声速在管道中沿气体流动方向和逆气体流动方向产生的时间差进行测量的，测量过程由流量计算机进行信号采集、处理，并进行数据计算、输出。超声波流量计具有精度高、能耗少、维修少的优良特性，尤其适用于大口径流量测量。4.2.4安全泄放（1）根据输气管道工程设计规范中的规定，输气站应设置安全泄放设备。（2）安全阀定压及泄压放空管直径应按以下要求计算：安全阀定压应等于或小于受压设备和容器的设计压力。安全阀泄放管直径应按下列要求设定：a.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。b.连接多个安全阀的泄放管直径，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安全阀泄放支管截面积之和。（3）安全泄放设施的设置要求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。输气站存在超压可能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。③站内高、低压放空气体不得以同一管线输到放空竖管，必须按压力等级分别设置放空管，并应直接与火炬或放空竖管连通。（4）放空竖管（火炬）设置原则及位置选择[6]：①设置原则：a.59 第4章站场工艺放空气体应经放空竖管排入大气。放空量小于1.2万的放空竖管可不点火排放；放空量为1.2～1.4万时，对放空的天然气宜点火燃烧。放空时应符合环境保护和防火安全要求。b.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。高度应比附近建筑物高出2m以上，且总高度不应小于10m。c.放空竖管的直径应满足最大放空量的要求。d.严禁在放空竖管顶端装设弯管。放空竖管应有稳管加固措施。e.放空竖管底部弯管和相连接的水平放空引出管必须埋地；弯管前的水平埋设设直管段必须进行锚固。②位置选择。放空竖管（或火炬）宜布置在站场生产区最小风频的上风向，并且布置在站场外地势较高处。4.3站址选择4.3.1基本要求（1）位置。输气站站址的设置应符合线路走向和输气工艺设计的要求，并考虑交通、供电、给排水、通信、生活等条件；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《石油天然气工程设计防火规范》[7]中的有关规定。（2）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，考虑适应站场发展的预留地。输气站平面布置图应符合国家现行标准中的规定。（3）地形条件。选择的站址应地势开阔、平缓，以利于场地排水和放空位置选择，尽量减小平整场地的土石方工程量。4.3.2工程地质、水文地质的要求（1）应避开易发山洪、滑坡等不良工程地质段以及其他不宜建站的地段。（2）遇到湿陷性黄土分布地区，站址应尽量避开或选在湿陷量较小的地段。（3）地下水位较低，土壤腐蚀性小的地段。（4）地耐力不小于150KPa的地段。4.3.3勘察要求（1）站场地形图比例（1：200）～（1：500）。（2）站场测量系统应与管线测量系统一致。（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）。4.3.4站址选择步骤59 第4章站场工艺（1）先在总流向确定的范围内的地形图上（1：50000或1：10000）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现场踏勘。（3）站址确定以后应进行地质勘察和测量工作。4.4站场工艺设备选型4.4.1多管除尘器设计天然气中的固体杂质不仅会增加管输阻力，降低管道的生产效率，影响设备、阀门和仪表的正常运转，使其磨损加速、使用寿命缩短。因此，对管输天然气中的固体杂质必须除去。为此，在天然气输气站场中应设置分离除尘设备。输气站场中的除尘设备，要求有结构简单、可靠，分离效率高，不用经常更换或清洗部件，气流通过压降小等特点。目前，输气站场中经常使用的除尘设备有：旋风分离器、多管旋风分离器、重力分离器和过滤分离器等。因设计中采用多管分离器，故主要介绍该分离除尘器。多管除尘器是一种广泛适用于输气站场的高效除尘设备，它适用于气量大，压力较高，含尘粒度分布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。（1）旋风子轴向进气速度。根据实验，天然气压力在1.0～2.0MPa之间，对Φ100mm旋风子，一般最适宜的旋风子轴向进气速度可控制在下列范围：直筒型旋风子：1～24m/s;圆锥旋风子：12～20m/s。若天然气压力在2～4MPa之间或更高，为防止压降过大，则应选用上述范围的低限，或可再低一些，如10～12m/s。（2）旋风子个数N。旋风子个数N可根据处理量来确定，即(4-1)(4-2)式中：——操作条件下气体的流量，m3/s；——旋风子轴向进气速度，m/s；59 第4章站场工艺——一个旋风子的轴向进气面积，m2；——旋风子外管直径，m；——旋风子内管直径，m；——旋风子导向叶片数，一般n=8；——旋风子导向叶片进气口端部的厚度，m，δ=0.005m。（3）多管除尘器直径的确定。根据公式（4-1）算出所需旋风子个数N，从《天然气长输管道工程设计》表4-3-1算出排管的圈数n，而后得出最外圈旋风子中心圆最小直径，于是多管除尘器的最小内径便为：(4-3)根据算出的D值，在按容器标准规格圆整，并具体画出排管图，若不宜凑成标准尺寸，则可选大一级直径，而在除尘器进口管附近不排管。（4）多管除尘器高度的确定。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，且不小于700mm排气室高度（上管板到封头焊缝的距离）可取，且不小于600mm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。（5）多管除尘器的进、出口管。除尘器的进出口管直径按公式:(4-4)(4-5)式中：——进口管直径，m；——出口管直径，m；——进口管内的气体流速，m/s；——出口管内的气体流速，m/s；59 第4章站场工艺进出管的流速一般取较小值，这样有利于进气均匀分配，推荐进出口气体流速一般为10～15m/s。（6）多管除尘器处理量的计算。在选定旋风子轴向进气速度后，多管除尘器的处理量qv可按下式计算：(4-6)式中：——标准状况下气体流量，m3/s；——操作条件下气体绝对压力，MPa；——操作条件下气体绝对温度，K；——气体压缩因子。（7）多管除尘器总压降按下式计算：(4-7)式中：——多管除尘器总压降，MPa；——操作条件下的气体密度，Kg/m3；——旋风子轴向进气速度，m/s；——重力加速度，m/s2；——阻力系数。4.4.2压缩机的选型和配置压缩机是提升管输气体压力的重要设备，是管道输送的心脏，输气系统安全可靠运行有赖于机组的性能。按工作原理，输气管上应用的压缩机主要有体积型的活塞式往复压缩机和速度型的离心式压缩机。由于干线输气管的管径和流量较大，以及离心压缩机本身的优点，使得离心式压缩机在输气干线上占有绝对优势。（1）活塞式往复压缩机优点：效率高（90%以上），流量压比变化范围大。工况易于调节，流量调节方便，流量变化对效率影响小。机组对环境适应力强，可全天候运转。59 第4章站场工艺缺点：机组排气量小，装机功率在2200kV以下范围内适用。结构复杂，体积庞大，维护工作量大，活动部件及辅助设备多，部件更换频繁。（2）离心式压缩机优点：排气量大，排气连续均匀，工作平稳，无流量脉冲现象。结构紧凑，尺寸小，重量轻，占地面积小。连续运行时间可达4000小时以上，摩擦部件件少，维护工作量小。有较完善的自动监测、保护及调节装置，易于实现自动控制。缺点：效率较低，压比小，高效工作区窄，小流量时可能会发生喘振。一次性投资高，维修难度大，并要求工作人员有较高的技术素质及管理水平。经比较，离心式压缩机适用于大排量、低压比的情况；活塞式往复压缩机适用于低排量、高压比的情况。本工程中输量较大，故选用离心式压缩机。4.4.3驱动机选择和比较常用的驱动机种类有电动机、工业汽轮机、燃气轮机、燃气发动机和内燃机。（1）电动机。适用于中小功率机组，启停冲击电网，对电网要求高，需双回路供电，投资大。（2）工业汽轮机。辅助设备和管线多，不能在短时间内启动，启停机操作复杂。（3）燃气轮机。效率较低，材料费用高；但燃料来源充分，可自成体系，从能源利用和节省投资方面都较为合理。（4）燃气发动机。转速低，无法与离心式压缩机匹配，不能满足本工程需要。（5）内燃机。转速低，燃料来源也不充分。经比较，燃气轮机功率大，转速高，易与离心式压缩机匹配，且易实现自动化，余热回收，节约能源，降低成本。常用于长输管道工程中的输气站上，用作驱动机。4.5小结本章主要介绍了站场的工艺设备，包括站场的各部分的功能、作用、设备以及选用的方法、依据。59 第5章线路工程第5章线路工程5.1线路所处位置及沿线自然条件状况5.1.1线路的选择和要求（1）线路走向应根据地形、工程地质、沿线主要进、供气点的地理位置以及交通运输、动力等条件，经多方案调查、分析比选，确定最优路线。（2）线路宜避开多年生经济作物区域和重要的农田基本建设设施。（3）大中型河流穿（跨）越工程和压气站位置的选择，应符合线路总走向。局部走向应根据大、中型穿（跨）越工程和压气站的位置进行调整。（4）线路必须避开重要的军事设施、易燃易爆仓库、国家重点文物保护区。（5）尽量利用现有公路、铁路，少建新公路，方便运输。5.1.2线路选择的注意事项（1）输气管道宜避开不良工程地质地段。当避开确有困难时，应结合地段特征选择合适的位置和方式通过，详细情况可参考《输气管道工程设计规范》。（2）管道不宜敷设在由于发生地震而可能引起滑坡、山崩、地陷、地裂、泥石流以及沙土液化等地段。5.1.3沿线自认条件状况（1）工程地形、地貌、地质概况管道沿线地形较为平坦，相对高差小于200米。沿线地貌以平原主，有少量间歇性地表水及农田耕地，且沿线大部分地段地下水位较低。（2）工程条件管道所经地区属于暖温带季风性气候，夏季炎热多雨，冬季温和干燥。管线所在地区为东部沿海，经济较发达。5.1.4沿线地区等级划分输气管道通过的地区，应按沿线居民户数和（或）建筑物的密集程度，根据《输气管道工程设计规范》（GB50251-2003）[5]的规定：沿管道中心线两侧各200m范围内，任意划分长度为2km并能包括最大聚居户数的若干地段，按划定地段内户数划分为四个等级：（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。59 第5章线路工程（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、地下设施多的区域。本工程选用的是二级地区。5.2管道敷设5.2.1管道的敷设方式根据输气管道所经过地区的地形、地质及气候条件的不同，其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形式：（1）地下敷设。是长输管道所广泛采用的一种形式，管子顶点低于地表一定距离。（2）半地下敷设。是管底位于地面之下，而管顶位于地面以上。（3）地上敷设（土堤埋设）。是管道管底完全在地面以上。（4）管架敷设。是把管道架设在构筑于地面的支架上面。一般用于跨越人工或自然障碍物、开采矿区和永冻土地段。计划土地平整地段应以平整后的地面标高按表5-1的规定埋设。表5-1最小覆土厚度（从管顶至地面）地区等级土壤类岩石类旱地水田一级0.60.80.5二级0.60.80.5三级0.80.80.5四级0.80.80.55.5.2水下穿越管线水下穿越管线敷设及设计的指导思想是安全可靠、经济合理、施工维护简单。穿越点位置选择：（1）点宜选在水流平缓、河面较窄、河水主流线摆动不大的顺直河段上。（2）平行管线或备用管线之间的距离(不包括同沟敷设管线)，应根据管线敷设方式、管沟开挖机具类型和维护抢修条件，选在不同河段上。必须在同一河段时，其断面水平距离宜大于50m，特殊情况下经论证可不小于30m。59 第5章线路工程（3）越河段的变迁运动历史清楚，河床床面平坦，冲淤变化小，地质构成较为单一；两岸漫滩开阔，岸坡宜呈倾斜状且稳定乃冲刷；河床断面大致呈宽浅“U”对称型。5.2.3管路辅助设施（1）截断阀的设置输气管道应设置线路截断阀。截断阀的位置选择在交通方便、地形开阔、地势较高的地方。截断阀最大的间距按照《输气管道工程设计规范》应符合下列规定：①以一级地区为主的管段不宜大于32km；②以二级地区为主的管段不宜大于24km；③以三级地区为主的管段不宜大于16km；④以四级地区为主的管段不宜大于8km。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。（2）线路的标志输气管道沿线应设置里程桩、转角桩、交叉和警示牌等永久性标志。①里程桩应沿气流前进方向左侧从管道起点至终点，每公里连续设置。阴极保护测试桩可同里程桩结合设置。②在管道穿越铁路、等级公路、地下建筑物、河流、沟渠及较大冲沟、水工设施处，均应设置标志桩。③在管道水平转角处均设置转角桩表示管道走向，便于巡线检测。④对易于遭到车辆碰撞和人畜破坏的管段，应设置警示牌，并应采取保护措施。（3）线路构筑物①管道通过土坎、陡坡、冲沟、崾岘、沟渠等特殊地段时，应根据当地自然条件，因地制宜设置保护管道、防止水土流失的构筑物。②埋设管道的边坡或土体不稳定时应设置挡土墙。挡土墙应设置在稳定地层上。③管道通过易受水流冲刷的河（沟）岸时应采取护岸措施。④管道通过较大的陡坡地段，以及管道受温度变化的影响，将产生较大下滑力或推力时，宜设置锚固墩。5.3清管与试压（1）清管扫线①输气管道试压前应采用清管器进行清管，并不应少于两次。②清管扫线应设临时清管器收发设施和放空口，并不应使用站内设施。59 第5章线路工程（2）输气管道试压应符合下列规定：按《输气管道工程设计规范》（GB50251——2003）的10.2章节有关内容执行①输气管道必须分段进行强度试验和整体严密性试验。②经试压合格的管段间互相连接的焊缝经射线照相检验合格后，可不再进行试压。③输气站和穿（跨）越大中型河流、铁路、二级以上公路、高速公路的管段，应单独进行试压。（3）试验介质①位于一、二级地区的管段可用气体或水作试验介质。②位于三、四级地区的管段及输气站内的工艺管道应采用水作试验介质。（4）试验压力①一级地区内的管段不应小于设计压力的1.1倍。②二级地区内的管段不应小于设计压力的1.25倍。③三级地区内的管段不应小于设计压力的1.4倍。④四级地区内的管段和输气站内的工艺管道不应小于设计压力1.5倍。（5）严密性试验输气管道严密性试验应在强度试验合格后进行，用气体作为试验介质时，其试验压力应为设计压力并以稳压24h不泄漏为合格。5.4阀门与法兰的作用5.4.1阀门的种类及选用（1）阀门选用要求应选用密封性能好，使用寿命长的阀门。在防火区域内关键部位使用的阀门还应考虑阀门的耐火性能。在需要清管的管段，应选用能通过清管器的全通径阀门。（2）阀门的种类闸阀。在管道中主要用于安装在需要全开全关属于截断的管段。具有调节流量的地方不能采用闸阀。在站场装置中通常采用敏感楔式单闸板闸阀。截止阀。59 第5章线路工程主要用于全开全关属于截断的管段。但截止阀可用于流量调节要求不严格的地方，做一般节流控制操作之用。在站场中主要用于粗调节的控制阀门，对流体压力降要求严格的地方不宜采用截止阀。节流阀。又叫针形阀。主要用于调节流量和截流降压。在站场中通常采用角式节流阀。止回阀。用来防止管路介质倒流的一种阀门。球阀。同闸阀的功能相似，是用来作为截断管路介质用的阀门，不能作为调节流量用。球阀因其通径与管路相同，故在输气管线中普遍采用。安全阀。是一种安全保护用的阀门，当管路、设备和容器内的介质压力超过规定数值时，通过安全阀的自动开启，排出超压的介质，以保证管路、设备和容器等的安全运转，防止事故发生。5.4.2法兰的作用一般情况法兰可以铸造或模锻，根据操作条件和介质等可以选择法兰及法兰盖的公称压力、类型、密封面要求及其材料。法兰一般用于管道阀门及设备的安装。5.5小结本章主要介绍了管道的敷设方式，管道的清管试压，以及阀的种类，在输气管线上，为了减少泄气量，采用密封性好的球阀。59 第6章自动控制、通讯及防腐第6章自动控制、通讯及防腐6.1概述6.1.1说明本输气管道工程设计采用以计算机为核心的监控和数据采集SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系统。实现输气管道集中数据采集监控，SCADA系统设在调控中心控制室内，自动控制系统的任务是保证该输气管道安全、可靠、平稳、高效和经济的运行。6.1.2仪表及系统设备选型原则（1）尽量选用国产设备，对于关键设备应当采用国际上的先进设备。（2）所选设备是经过实践考验证明了其技术的先进性，并具有可靠性和稳定性。（3）现场仪表符合《中华人民共和国爆炸危险场所电器安全规范》。国外设备应在国内有支持和服务机构，保证使用配件的供应及后期技术服务。6.2SCADA系统为了保证控制系统的可靠性，同时最大限度的满足生产过程需要，便于生产管理和操作，全线采用SCADA系统。SCADA系统主要由调控控制中心计算机网络控制系统、通信系统、远程控制单元（站控系统或RTU）组成。采用调度控制中心控制级，站场控制级和就地控制级的三级控制方式。第一级为调度控制中心控制级：即调度控制中心对全线进行远程控制，实行统一调度管理。第二级为站场控制级：在首站、中间清管站、分输站和末站设置SCADA站控系统，对站内工艺参数及设备运行状态进行数据采集和监视控制。第三级为就地控制级：就地控制系统对工艺单体或设备进行手动或自动就地控制。6.3仪表检测、控制系统温度检测、压力检测、压力控制及安全系统检测，分输站设置压力流量自动选择性调节系统对用户的压力或流量进行控制。正常情况下该系统为调节系统，以控制下游压力。当供气流量超过设定值时，根据管理需要，控制系统将自动切换为流量调节系统，对用户供气量进行限量控制，压力调节采用电动调节阀。流量检测与计量系统包括贸易计量、自用气计量及管道泄漏检测。59 第6章自动控制、通讯及防腐6.4流量计量系统流量计量系统天然气计量是输气管道中不可缺少的重要环节，计量仪表的精度等级应符合相应的标准规范。首站流量计量属于贸易交接计量，其特点是流量波动大，计量精度要求高。目前，国内外天然气输气管道用于贸易交接计量的仪表主要有孔板流量计、气体涡轮流量计、超声波流量计等。本设计主要采用的是超声波流量计作为管道各站的计量仪表。6.5输气管道的防腐与防护天然气管道大多埋地敷设，由于直接检测困难，往往要到气体泄漏时方知道管道腐蚀已很严重。为了保证管道长期安全运行，防止泄漏的天然物造成危害，工程中要采取防腐蚀措施。（1）外壁防腐蚀①选用耐腐蚀材料制管，如不锈钢、塑料等；②金属防蚀层，如镀锌、喷铝等；③外加防腐层，工程中常用的方法，本工程中采用三层PE外防腐层；④阴极保护法，外加电流阴极保护和牺牲阳极保护法，本工程中管道保护采用外加电流阴极保护，站内保护采用牺牲阳极保护。⑤工艺设计防腐蚀，如防止残留水分，避免异种金属管道连接，解除焊接应力，改善土壤环境等。（2）内壁防腐蚀①选用耐腐蚀材料制管，如不锈钢、塑料衬里等；②采用内涂层，本工程内涂层采用环氧树脂；③在输送天然气中添加缓蚀剂。在本工程中，输气干线和支线采用涂层和阴极保护联合保护的方法，外涂层采用三层PE，内涂层采用环氧树脂，热煨弯头外防腐采用无溶剂环氧涂料+热收缩带，补口选用无溶剂液体双组份环氧涂料+热收缩补口带。站场采用牺牲阳极保护方法。6.6小结本章主要讲了管线建成投产所必备的通讯设备，以及管线的保养，对内管壁图层，外管壁防腐。59 第7章工艺计算书第7章工艺计算书7.1基本参数计算对于理想气体，混合物的体积分数和摩尔分数相等。相对分子质量：相对密度：混合气体的密度：视临界压力：视临界温度：7.2方案优选7.2.1设定计算方案选择三种管径[2]分别为DN660、DN711、DN760，选择三种压比分别为1.3、1.4、1.5，以及有无内涂层，共计18种方案。选取管材材质为X70钢，最小屈服强度为485MPa。选取设计压力为8.5MPa。7.2.2方案示例计算本示例计算中选取管径为DN660的，压比为1.5，有内涂层。其余方案有程序计算得出，计算结果见附件。计算钢管的壁厚：根据管径系列选取壁厚为10.3mm。钢管内径：59 第7章工艺计算书压缩机出口压力：压气站出站压力：（其中δP1是压缩机与输气管连接管线中的损失，δP2是天然气采用空冷器的压力损失）压气站进站压力：（δP3是除尘装置与干线连接的损失，设一级除尘）平均压力：计算输气管评估性通过能力：根据尔罗斯经验，天然气经过空冷器冷却后的年平均温度应保持在14~27℃，选取天然气出站温度tH=27℃，年平均地温选取夏季的t0=15℃。假设平均温度tcp=25℃，l=100km。定压摩尔热容：KJ/(kg·K)焦——汤系数：℃平均温度：59 第7章工艺计算书℃与假设值差距有点大，故重新假设tcp=22.71℃。按照上述计算步骤重新计算，重复算的tpj=22.89℃。天然气粘度：Pa·s压缩因子：根据正文第3章表3-1所得压缩因子雷诺数：水力摩阻系数：根据公式由程序（见附录）求得：λ=0.。站间距：59 第7章工艺计算书与假设值差距较大，故重新假设l=110km，按照上述步骤反算直至误差小于1m，经过程序（见附录）迭代得：末端计算方法同站间距计算方法大体相同，故由程序计算得：末端所求的的参数为：tcp=21.35℃，Tcp=294.35K，Z=0.8760，λ=0.00886,l=253km。末端储气能力校核：储气开始时：设此阶段ZA=0.834储气开始时的起点压力：MPa储气开始阶段平均压力：MPa经过第3章压缩因子计算步骤后得压缩因子Z=0.915，与假设值差距较大，故重新假设Z=0.915，经过程序（见附录）迭代得ZA=0.918，Ppjmin=4.22MPa，P1A=5.99MPa。储气终了时：设此阶段ZB=0.86储气终了的终点压力：MPa储气终了阶段平均压力：MPa经过第3章压缩因子计算步骤计算得压缩因子Z=0.8544，与假设值差别较大，故重新假设Z=0.8554，经过程序（见附录）迭代得ZB=0.8553，Ppjmax=7.38MPa，59 第7章工艺计算书P1B=8.39MPa。末端管路的几何容积：储气能力为：调峰能力:满足调峰要求。7.2.3站场工艺计算压气站数的确定：向上取整得19个压气站。计算气体常数：把全站的通过能力，即体积流量转换成质量流量：kg/s计算天然气在压缩机入口条件下的压缩因子，计算多变能量头：压缩机入口条件下：Mpa59 第7章工艺计算书由第3章压缩因子计算根据表3-1计算得压缩因子：多变能头：（k=1.5）计算一个压气站所需的总功率（即单站计算功率）：选择燃气轮机：根据压气站单站计算功率选择燃气轮机的型号；压气站的功率为N0=9538kW，初选PGT16的压缩机，该机在ISO条件下的额定功率：kW计算在现场实际工作条件下该型号燃气轮机的可用功率：现场实际工作条件及有关修正系数如下：环境温度，25℃Ft=1.03；站址海拔高度400mFa=0.952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：kW确定一个站所需的燃——压机组数：取n=1即一个压气站需设有PGT16型的燃气轮机驱动的燃——压机组1台（工作）+1台（备用）。确定每台离心式压缩机的排量：kg/s59 第7章工艺计算书确定每台离心式压缩机的实际功率：功率利用率：计算燃料气耗量：把PGT16型[8]的燃气轮机在ISO条件下的额定热耗率HRISO=9875KJ/(kW·h)换算成在现场实际工作条件下的HRsite：在近似计算中，修正系数如下：环境温度：25℃Ct=1.03；现场实际排气系统压力损失修正系数：Cex=1.018；现场实际进气系统压力损失修正系数：Cin=1.0098；KJ/(kW·h)计算单位功率，单位时间内的燃气耗量（所输天然气的低热值为37190KJ/m3）：m3/(kW·h)计算一个压气站燃料气的年耗量：m3/a耗钢量计算：kg/m费用现值计算[3]：59 第7章工艺计算书其他计算方案见附录，通过费用现值的比较，最优情况为：管径为762mm，压比为1.3，壁厚为11.9mm，管道有内涂层。此时费用现值总值为193亿。7.3站间距调整，重新布站上述计算未考虑分输的情况，在管线沿途有分气点，考虑分输量的影响以及压气站和分输站合并的情况，重新布站，布站方案如下：根据程序计算得，前六个压气站的站间距为161km，分输的影响使第七个压气站向后移，站间管径重新计算得DN813，壁厚为28.6mm，第七站到第十站因为分输后流量的变化重新计算站间距，有程序得站间距为175km，管径为DN711，壁厚为11.1mm，第十一站因为分输站的影响后移使分输站和压气站合并重新计算管径为DN813，壁厚为25.4mm，第十一站因为分输后流量变化的影响管径选取DN613，壁厚为9.5mm，第十二站因为末段储气管径选取DN610，壁厚为14.3mm，末段长度为253km。59 第7章工艺计算书表7-1压气站布站图压气站编号距起点里程站间距管径壁厚备注NO.kmkmmmmm——10————————216116176211.9——332216176211.9——448316176211.9——564416176211.9——680516176211.9——795014581328.6——8112517571111.1——9130017571111.1——10147517571111.1——11160012581325.4——1217421426109.5——13189715561014.3——终点215025366010.3——7.4管线应力校核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，还应该校核轴向应力。由《输气管道工程设计规范》可查的轴向应力相关关系式：式中：——管线的轴向应力，MPa；——钢材的弹性模量，为2.06x105MPa；——钢材的线性膨胀系数，取1.2x10-5℃；——管线的安装温度，取10℃；——管线的工作温度，取80℃；59 第7章工艺计算书——泊松比，取；——管线的环向应力，MPa；——钢管内径，mm；——钢管的公称壁厚，mm；埋地管线的当量应力可按最大剪切应力破坏理论来计算和校核并应当满足以下条件：以第一种管径为例计算：经检验，管线承压符合要求。其余管径应力校核见下表：表7-2应力校核图管径mm762813711813610610660壁厚mm11.928.611.125.49.514.31.03内径cm738.2755.8688.8762.2591.0581.4454.0MPa263.64112.31263.73127.53264.39172.79263.83MPa-93.95-139.35-93.92-134.78-93.72-121.20-93.89MPa357.59251.66357.65262.31358.12294.00357.72上述计算结果均小于436.5MPa，故应力校核合格。7.5除尘器的设计计算以首站计算为例，首站进站压力4.99MPa，进站温度20℃，压缩因子为Z=0.8949。计算天然气在标况下的密度：计算旋风子的轴向进气面积：选用Ф108/76的旋风子（直筒型），旋风子外管为Φ108X4，其内管为Φ76X4无缝钢管，阻力系数ε=12.7，叶片数n=8，进气端部δ=0.005m。旋风子的外径：59 第7章工艺计算书计算旋风子轴向进气面积：选取旋风子轴向进气速度为11m/s。计算旋风子个数：取116计算除尘器台数：选取除尘器D=900mm，最多可排27根旋风子，计算A：取4台计算旋风子的流速：m/s计算多管尘器的总压降：MPa由此可见选用上述除尘器是合适的。除尘器进出口管径计算：取除尘器进出口流速均为10m/s：m取除尘器进出口流速均为15m/s：m查钢材规格选取Φ323.9x7.9，内径为308.1mm作为除尘器进出口管径。其余站的除尘器计算见下表：59 第7章工艺计算书表7-3除尘器参数压气站站号操作压力压缩系数旋风子个数除尘器台数校核流速校核压降进出口直径14.990.895116410.580.029Φ323.3x7.926.540.86686310.510.038Φ323.3x7.936.540.86686310.510.038Φ323.3x7.946.540.86686310.510.038Φ323.3x7.956.540.86686310.510.038Φ323.3x7.966.540.86686310.510.038Φ323.3x7.976.540.86686310.510.038Φ323.3x7.986.540.86669210.230.036Φ323.3x7.996.540.86669210.230.036Φ323.3x7.9106.540.86669210.230.036Φ323.3x7.9116.540.86669210.220.036Φ323.3x7.9126.540.86652210.520.038Φ323.3x7.9136.540.86652210.520.038Φ323.3x7.97.6截断阀室的计算根据《输气管道设计规范》，输气管线沿线应设置截断阀。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。截断阀的最大间距应符合下列规定：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。本设计中采用二级地区：取90座全线总阀室数位90座。7.7各期投产方案的确定投产启输量投产方案的确定：59 第7章工艺计算书根据投产启输量Q=10x108Nm3/a，用程序计算得压气站站间距4164km，线路总长为2150km，故天然气进站压力就能使天然气输送到配气站不需要开压缩机。一期投产方案的确定：根据一期输量Q=40x108Nm3/a，用程序计算得压气站的站间距为498km，线路总长为2150km，故开首站，第四、七、十、十三站五个压气站就能满足正常运行。7.8软件仿真本次设计应用软件仿真以检测投产启输量、管线泄漏、堵塞等情况的实时数据。在软件中绘制图形如下：图7-1RealPipe仿真图仿真结果见下图：图7-2站间压力曲线变化59 第7章工艺计算书图7-3全线压力变化曲线由上述图得出，对于站间输气管线，压力随着距离的增长，压力降低，对于全线管线，当首站流量较小时，各站压缩机均不用打开，天然气即可利用井口的压力输送到配气站，全线压力变化如上图7-3，在两个拐点处，有分输站。对于本软件模拟，我主要存在以下疑惑：（1）全线压气站压缩机启动后，进出口压力会变成相同的数值，压比为1。（2）按照公司天然气输送过程中如果存在流量变小情况，比如泄漏、分输，流量变小，压降也应该变小，即曲线应该变平缓，而图7-3中显示在1600km处的分输站流量变小，压降变化突然增大。（3）压缩机入口压力小于设定值的时候，压缩机会出现启动不了，而按照自己布站得出的最优管线，压缩机起不到增压的作用。（4）软件模拟一会就会出现内存不足问题，软件直接崩溃。7.9小结本章主要讲了工艺计算、计算结果示例、布站、管线优化、以及软件模拟仿真等。59 结论结论本毕业设计是雪城——西苇天然气工程初步设计。本次设计主要在管径、压比以及有无内涂层等方面进行优化设计，对站场设备进行设备选型。设计的内容包括：输气管道工艺计算、站场工艺设计说明、线路工程、绘制流程图、清管器安装图、以及翻译外文文献。本工程全线总长2150km，共设13座压气站，全线管材均使用X70钢，两个分输站分别和压气站合并，末段长度为253km，管径为Φ660mm，壁厚为10.3mm。全线共设90座阀室，全线优化后预计总投资188.5亿。59 致谢本文是在老师的悉心指导下完成的。从下达设计任务书、试算、编程、画图、到最后定稿无不倾注着老师大量的心血，我再次向老师表示最真挚的感谢!同时，在我的设计过程中也得到了老师和许多同学的帮助，也对他们的帮助深表感谢！由于作者的水平有限，本设计中难免存在许多不足，敬请读者批评指正，作者将不胜感激。59 参考文献[1]苗承武.干线输气管道实用工艺计算方法.第一版.北京：石油工业出版社，2001.[2]GB/T9711.1—1997石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分A级钢管.[3]李波,朱华锋,李建新.干线输气管道优化设计.油气储运,2000.19(8):18~22.[4]中国石油天然气总公司.天然气长输管道工程设计.第一版.山东东营：石油大学出版社，1995.[5]GB50251—气—2003.输气管道工程设计规范.[6]SY/T0010—96.气田集气工程设计规范.[7]GB50183—2004.石油天然气工程设计防火规范.[8]沈珏新,王功礼,天然气长输管道设计中压缩机与驱动机选型,油气储运,1997（1）:16,25—28,31.[9]王利金,川气东送管道工程设计优化,油气储运,2010,29(10):793—795.[10]苗承武.输气管道压气站动力设备与节能工艺.北京：石油工业出版社,2005.[11]ARojeyCJaffret.NaturalGasProductionProcessingTransport.Paris,1997.[12]ThomasCFrick.PetroleumProductionHandbook.NewYork:McGraw-HillBookCompany,1962.[13]DonaldLKatz,RobertLLee.NaturalGasEngineeringProductionandStorage.McGraw-HillPublishingCompany,1990.59 附录附录A表A1输气管道工艺计算表（D=660mm）输气管工艺计算成果表参数单位数值和计算结果年输量Q108m3/a60评估性通过能力q106m3/d17.14设计压力PHMPa8.5管道外径DHmm660管道壁厚mm10.3压比——1.31.41,5有无内涂层——有无有无有无压缩机入口压力PBMPa6.546.075.67计算段起点压力P1MPa8.39计算段终点压力P2MPa6.656.185.78平均压力PcpMPa7.557.347.17末端终点压力PkMPa1.6水力摩阻系数——0.0.0.0.0.0.沿线夏季年平均地温℃25出站温度℃27计算段平均温度℃24.0524.0423.4323.3722.9322.83天然气相对密度——0.6143天然气压缩因子——0.85610.85610.85810.85800.85980.8597压气站间距km7859967211084末端平均压力MPa5.76末端平均温度℃21.3520.721.3520.721.3520.7末端压缩因子——0.8760.87540.8760.87540.8760.8754末段长度km253196253196253196压气站数——263521291925功率计算入口压缩因子——0.86520.86500.87020.86990.87470.8743质量流量Gkg/s145.9146.0136.4146.5146.7147.0单站计算功率kW595859577782778095389534首站计算功率kW13045耗钢量吨费用现值亿元270332.5276.5348.9294.9360.7表A2输气管工艺计算表（D=711mm）59 输气管工艺计算成果表参数单位数值和计算结果年输量Q108m3/a60评估性通过能力q106m3/d17.14设计压力PHMPa8.5管道外径DHmm711管道壁厚mm11.1压比——1.31.41,5有无内涂层——有无有无有无压缩机入口压力PBMPa6.546.075.67计算段起点压力P1MPa8.39计算段终点压力P2MPa6.656.185.78平均压力PcpMPa7.557.347.17末端终点压力PkMPa1.6水力摩阻系数——0.0.0.0.0.008620.沿线夏季年平均地温℃25出站温度℃27计算段平均温度℃24.0824.0623.5523.4723.1523.01天然气相对密度——0.6143天然气压缩因子——0.85610.85610.85820.85810.86000.8599压气站间距km11487140107160123末端平均压力MPa5.76末端平均温度℃21.3520.721.3520.721.3520.7末端压缩因子——0.8760.87540.8760.87540.8760.8754末段长度km253196253196253196压气站数——182415201317功率计算入口压缩因子——0.86550.86530.87080.87040.87550.875质量流量Gkg/s145.7145.8146.1146.3146.3146.6单站计算功率kW596159597788778595479541首站计算功率kW13045耗钢量吨费用现值亿元220.4260.7228.6272.4234.5277.1表A3输气管工艺计算表（D=762mm）59 输气管工艺计算成果表参数单位数值和计算结果年输量Q108m3/a60评估性通过能力q106m3/d17.14设计压力PHMPa8.5管道外径DHmm762管道壁厚mm11.9压比——1.31.41,5有无内涂层——有无有无有无压缩机入口压力PBMPa6.546.075.67计算段起点压力P1MPa8.39计算段终点压力P2MPa6.656.185.78平均压力PcpMPa7.557.347.17末端终点压力PkMPa1.6水力摩阻系数——0.0.0.0.0.0.沿线夏季年平均地温℃25出站温度℃27计算段平均温度℃24.1424.1023.7223.6123.4123.24天然气相对密度——0.6143天然气压缩因子——0.85620.85620.85840.85830.86030.8601压气站间距km161124198152227175末端平均压力MPa5.76末端平均温度℃21.3520.721.3520.721.3520.7末端压缩因子——0.8760.87540.8760.87540.8760.8754末段长度km253196253196253196压气站数——131711141013功率计算入口压缩因子——0.8660.86570.87150.8710.87630.8758质量流量Gkg/s145.5145.6145.7145.9145.9146.2单站计算功率kW596459627794779095569550首站计算功率kW13045耗钢量吨费用现值亿元193218.6200224.6209.2240.1附录B1、水力摩阻系数计算程序：59 #include#includevoidmain(){doubler,K,Re,d,f,t;K=0.;d=0.9842;Re=;r=1.0;t=1.0;do{f=pow((-2.01)*log10((K/(3.71*d)+2.51/(Re*pow(r,0.5)))),(-2));t=f-r;r=f;}while(fabs(t>0.));printf("r=%f ",r);}2、、平均温度、站间距计算程序：#include#includevoidmain(){doubleq,d,DB,PB,P1,P2,Pcp,DH,Q,l,PH,e,K,t1,l1,Cp,Di,tcp,Re,xdmd,a2l,ll1,h,t0,th,Tcp,x,t12,y,c,niandu,Pci,Tci,Pr,Tr,Z,midu0,midu1,slmzxs,slmzxs0,sl;e=1.5;59 K=0.;xdmd=0.6143;l=100.0;tcp=15.0;t0=5.0;th=20.0;slmzxs=1.0;slmzxs0=1.0;Q=60;Pci=4.643;Tci=198.727;PH=7.0;DH=0.813;d=0.0103;q=Q*100/350;DB=DH-2*d;PB=PH/e;printf("PB=%f ",PB);P1=PH-0.05-0.0588;P2=PB+0.11;printf("P2=%f ",P2);Pcp=(2.0/3.0)*(P1+((P2*P2)/(P1+P2)));printf("Pcp=%f ",Pcp);do{do{Tcp=273+tcp;Cp=1.695+1.838*Tcp*0.001+(1.96**(Pcp-0.1))/pow(Tcp,3);Di=(1.0/Cp)*(/(Tcp*Tcp)-1.5);59 a2l=*(1.75*DH*l)/(q*xdmd*Cp*);printf("Cp=%f ",Cp);h=exp(-1*a2l);t1=t0+((th-t0)/(a2l))*(1-h)-Di*((P1*P1-P2*P2)/(2*a2l*Pcp))*(1-(1/a2l)*(1-h));printf("t1=%f ",t1);t12=tcp-t1;tcp=t1;}while(fabs(t12)>0.0001);printf("tcp=%f ",tcp);Tcp=tcp+273;x=2.57+0.2781*xdmd+1063.6/Tcp;y=1.11+0.04*x;c=((2.415*(7.77+0.1845*xdmd)*pow(Tcp,1.5))/(122.4+377.58*xdmd+1.8*Tcp))*0.0001;Pr=Pcp/Pci;Tr=Tcp/Tci;if(Pr>=0.2&&Pr<1.2){if(Tr>=1.05&&Tr<1.2)Z=Pr*(1.6643*Tr-2.2114)-0.3647*Tr+1.4385;if(Tr>=1.2&&Tr<1.4)Z=Pr*(0.5222*Tr-0.8511)-0.0364*Tr+1.0490;if(Tr>=1.4&&Tr<2.0)Z=Pr*(0.1391*Tr-0.2988)-0.0007*Tr+0.9969;if(Tr>=2.0&&Tr<3.0)Z=Pr*(0.0295*Tr-0.0825)-0.0009*Tr+0.9967;}if(Pr>=1.2&&Pr<2.8)59 {if(Tr>=1.05&&Tr<1.2)Z=Pr*(-1.3570*Tr+1.4942)+4.6351*Tr-4.7009;if(Tr>=1.2&&Tr<1.4)Z=Pr*(0.1717*Tr-0.3232)+0.5869*Tr+0.1229;if(Tr>=1.4&&Tr<2.0)Z=Pr*(0.0984*Tr-0.2053)+0.0621*Tr+0.8580;if(Tr>=2.0&&Tr<3.0)Z=Pr*(0.0211*Tr-0.0527)+0.0127*Tr+0.9549;}if(Pr>=2.8&&Pr<5.4){if(Tr>=1.05&&Tr<1.2)Z=Pr*(-0.3278*Tr+0.4752)+1.8223*Tr-1.9036;if(Tr>=1.2&&Tr<1.4)Z=Pr*(-0.2521*Tr+0.3871)+1.6087*Tr-1.6635;if(Tr>=1.4&&Tr<2.0)Z=Pr*(-0.0284*Tr+0.0625)+0.4714*Tr-0.0011;if(Tr>=2.0&&Tr<3.0)Z=Pr*(0.0041*Tr+0.0039)+0.0607*Tr+0.7927;}if(Pr>=5.4&&Pr<=15.0)if(Tr>=1.05&&Tr<=3.0)Z=Pr*(pow((0.711+3.66*Tr),-1.4667))-1.637/(0.319*Tr+0.522)+2.071;midu0=xdmd*1.206;midu1=midu0*((Pcp/(Z*Tcp))/(0./293.0));niandu=c*exp(x*(pow((midu1/1000),y)))*0.001;Re=(4*midu0*Q*/(350*24*3600))/(3.14*DB*niandu);printf("Re=%f",Re);59 printf("niandu=%f",niandu);do{slmzxs0=pow((-2.01)*log10((K/(3.71*DB)+2.51/(Re*pow(slmzxs,0.5)))),(-2));sl=slmzxs-slmzxs0;slmzxs=slmzxs0;}while(fabs(sl)>0.00001);printf("Z=%f ",Z);printf("slmzxs=%f ",slmzxs);l1=pow(((105.113*pow(DB,2.5))/q),2)*((P1*P1-P2*P2)/(xdmd*slmzxs*Z*Tcp));ll1=l1-l;l=l1;printf("l1=%f ",l);}while(fabs(ll1)>1);printf("l=%f ",l1);printf("tcp=%f",tcp);3、初期开始阶段压缩因子计算程序：#include#includevoidmain(){doubleTr,Z1,Pr,Z,BA,Tcp,l,Pcp,Tci,Pci,DB,xdmd,slmzxs,P1A,P2A,q,Q,Z12;Tcp=286.65;Q=36;Pci=4.643;Tci=198.727;DB=0.6394;59 xdmd=0.6143;slmzxs=0.;Z1=0.83;P2A=1.6;l=263;do{q=Q*100/350;BA=105.113*pow(DB,2.5)*pow((1.0/(xdmd*slmzxs*Z1*l*Tcp)),0.5);printf("BA=%f ",BA);P1A=pow(P2A*P2A+pow(q/BA,2),0.5);printf("P1A=%f ",P1A);Pcp=2.0/3.0*(P1A+P2A*P2A/(P1A+P2A));printf("Pcp=%f ",Pcp);Pr=Pcp/Pci;Tr=Tcp/Tci;printf("Pr=%f ",Pr);printf("Tr=%f ",Tr);if(Pr>=0.2&&Pr<1.2){if(Tr>=1.05&&Tr<1.2)Z=Pr*(1.6643*Tr-2.2114)-0.3647*Tr+1.4385;if(Tr>=1.2&&Tr<1.4)Z=Pr*(0.5222*Tr-0.8511)-0.0364*Tr+1.0490;if(Tr>=1.4&&Tr<2.0)Z=Pr*(0.1391*Tr-0.2988)-0.0007*Tr+0.9969;if(Tr>=2.0&&Tr<3.0)Z=Pr*(0.0295*Tr-0.0825)-0.0009*Tr+0.9967;}if(Pr>=1.2&&Pr<2.8)59 {if(Tr>=1.05&&Tr<1.2)Z=Pr*(-1.3570*Tr+1.4942)+4.6351*Tr-4.7009;if(Tr>=1.2&&Tr<1.4)Z=Pr*(0.1717*Tr-0.3232)+0.5869*Tr+0.1229;if(Tr>=1.4&&Tr<2.0)Z=Pr*(0.0984*Tr-0.2053)+0.0621*Tr+0.8580;if(Tr>=2.0&&Tr<3.0)Z=Pr*(0.0211*Tr-0.0527)+0.0127*Tr+0.9549;}if(Pr>=2.8&&Pr<5.4){if(Tr>=1.05&&Tr<1.2)Z=Pr*(-0.3278*Tr+0.4752)+1.8223*Tr-1.9036;if(Tr>=1.2&&Tr<1.4)Z=Pr*(-0.2521*Tr+0.3871)+1.6087*Tr-1.6635;if(Tr>=1.4&&Tr<2.0)Z=Pr*(-0.0284*Tr+0.0625)+0.4714*Tr-0.0011;if(Tr>=2.0&&Tr<3.0)Z=Pr*(0.0041*Tr+0.0039)+0.0607*Tr+0.7927;}if(Pr>=5.4&&Pr<=15.0)if(Tr>=1.05&&Tr<=3.0)Z=Pr*(pow((0.711+3.66*Tr),-1.4667))-1.637/(0.319*Tr+0.522)+2.071;Z12=Z1-Z;Z1=Z;printf("Z1=%f ",Z1);}while(fabs(Z12)>0.0001);printf("Z1=%f ",Z1);59 printf("Pcp=%f ",Pcp);printf("P1A=%f ",P1A);}4、储气终了时压缩因子计算程序：#include#includevoidmain(){doubleTr,Z1,Pr,Z,BB,Tcp,l,Pcp,Tci,Pci,DB,xdmd,slmzxs,P1B,P2B,q,Q,Z12;Tcp=277.42;Q=36;Pci=4.643;Tci=198.727;DB=0.6394;xdmd=0.6143;slmzxs=0.00846;Z1=0.84;P1B=8.39;l=600;do{q=Q*100/350;BB=105.113*pow(DB,2.5)*pow((1.0/(xdmd*slmzxs*Z1*l*Tcp)),0.5);printf("BB=%f ",BB);P2B=pow(P1B*P1B-pow(q/BB,2),0.5);Pcp=2.0/3.0*(P1B+P2B*P2B/(P1B+P2B));printf("Pcp=%f ",Pcp);Pr=Pcp/Pci;Tr=Tcp/Tci;if(Pr>=0.2&&Pr<1.2)59 {if(Tr>=1.05&&Tr<1.2)Z=Pr*(1.6643*Tr-2.2114)-0.3647*Tr+1.4385;if(Tr>=1.2&&Tr<1.4)Z=Pr*(0.5222*Tr-0.8511)-0.0364*Tr+1.0490;if(Tr>=1.4&&Tr<2.0)Z=Pr*(0.1391*Tr-0.2988)-0.0007*Tr+0.9969;if(Tr>=2.0&&Tr<3.0)Z=Pr*(0.0295*Tr-0.0825)-0.0009*Tr+0.9967;}if(Pr>=1.2&&Pr<2.8){if(Tr>=1.05&&Tr<1.2)Z=Pr*(-1.3570*Tr+1.4942)+4.6351*Tr-4.7009;if(Tr>=1.2&&Tr<1.4)Z=Pr*(0.1717*Tr-0.3232)+0.5869*Tr+0.1229;if(Tr>=1.4&&Tr<2.0)Z=Pr*(0.0984*Tr-0.2053)+0.0621*Tr+0.8580;if(Tr>=2.0&&Tr<3.0)Z=Pr*(0.0211*Tr-0.0527)+0.0127*Tr+0.9549;}if(Pr>=2.8&&Pr<5.4){if(Tr>=1.05&&Tr<1.2)Z=Pr*(-0.3278*Tr+0.4752)+1.8223*Tr-1.9036;if(Tr>=1.2&&Tr<1.4)Z=Pr*(-0.2521*Tr+0.3871)+1.6087*Tr-1.6635;if(Tr>=1.4&&Tr<2.0)Z=Pr*(-0.0284*Tr+0.0625)+0.4714*Tr-0.0011;if(Tr>=2.0&&Tr<3.0)59 Z=Pr*(0.0041*Tr+0.0039)+0.0607*Tr+0.7927;}if(Pr>=5.4&&Pr<=15.0)if(Tr>=1.05&&Tr<=3.0)Z=Pr*(pow((0.711+3.66*Tr),-1.4667))-1.637/(0.319*Tr+0.522)+2.071;Z12=Z1-Z;Z1=Z;printf("Z1=%f ",Z1);}while(fabs(Z12)>0.0001);printf("Z1=%f ",Z1);printf("Pcp=%f ",Pcp);printf("P1B=%f ",P1B);}5、费用现值计算程序：#include#includevoidmain(){doublen,i,a,r,c2,c4,c5,ncs,cg,N0,yt1,Qmin,Nshou;n=30;a=0.05;r=0.12;c2=2.11;c4=0.0;c5=0.0;cg=4.0;ncs=18.0;N0=9538;Nshou=13045;59 yt1=0.243;Qmin=37190;for(i=1;i<=30;i++){C1=1000*(a0+a1*DH+(a2*h1*(DH-h1)*pai*Wi*0.001+a3*DH*pai+a5*DB1*pai)*(1+a4))+1600*(a0+a1*DH+(a2*h2*(DH-h2)*pai*Wi*0.001+a3*DH*pai+a5*DB2*pai)*(1+a4))+400*(a0+a1*DH+(a2*h3*(DH-h3)*pai*Wi*0.001+a3*DH*pai+a5*DB3*pai)*(1+a4))+200*(a0+a1*DHk+(a2*hk*(DHk-hk)*pai*Wi*0.001+a3*DHk*pai+a5*DBk*pai)*(1+a4));c4=c4+a*c2/pow((1+r),i);c5=c5+((cg*Nshou+ncs*cg*N0)*350*24*3600)/yt1/Qmin/pow((1+r),i);}printf("c4=%f ",c4);printf("c5=%f ",c5);}59