油气储存技术与管理课程设计小型油库设计泵房工艺设计计算.doc

重庆科技学院油气储存技术及管理课程设计报告学 院:_石油及天然气工程学院_ 专业班级:油气储运班学生姓名: 学 号: 设计地点（单位）_ _ 设计题目:_某小型油库设计泵房工艺设计计算 完成日期： 2011 年 7 月 1 日 指导教师评语: _ _ _ _ 成绩（五级记分制）:_ _ 指导教师（签字）:_ _ 摘要油库设计及管理是一门技术要求很高学科，它是油气储运工程一个主干学科。通过油库设计及管理课程设计可以了解油库一些相关知识并且学会油库布置，为以后工作打下良好基础。此次课程设计，我们小组任务是进行泵房工艺设计计算。其主要内容包含了真空系统、放空系统、输油系统设计，真空泵、离心泵选型与校核，并绘制出泵房工艺流程图与泵房安装图。关键词：泵房、真空系统、放空系统、输油系统、真空泵、离心泵目录摘要11 基本资料及数据22 设计泵房工艺流程42.1 输油系统52.2 真空系统52.3 放空系统63 本次泵房工艺设计相关计算73.1 输油管道管径选取73.2 油罐选取83.3 鹤管数确定93.4 离心泵选型和校核103.4.1 离心泵选型103.4.2 确定泵安装高度133.4.3 汽阻校核133.5 真空泵选型及校核153.5.1 真空泵选型153.5.2 扫舱校核174 泵房工艺流程图和泵房安装图20泵房设计相关规定204.2 泵房工艺系统204.3 泵房工艺流程图214.4 泵房安装图215 课程设计总结22参考文献231 基本资料及数据某市油库属三级民用商业油库，主要经营种类为车用汽油（90#，93#）、轻柴、农柴以及润滑油，汽、柴油主要是汽车发出，兼给过往车辆加油。该库总面积为300×193.5=58050m2，其中储油区占40%为23345m2，其中包括桶装仓库400m2；辅助生产区占7.5%为4365m2；公路收油区占17%为10048m2；公路发油区占24%为13502m2。由于该油库离市区较近，所以本库附属生活区加行设计。该库库址位于该市郊区一个荒坡上（山坡地形见地形图），且周围200m内无大型厂矿企业，油库南面有一条二级公路从库前经过。本油库所经营成品油总容量为82000m3（包括润滑油部分），所周转量为5.2万吨，该油库区自然环境情况：主导风向：西北风年平均气温：16 最冷月平均气温：6 最热月平均气温：27日最低气温：-2 最高气温：41当地大气压：759mmHg年平均降雨量：1500mm 地下最低动水位：-6m 最高动水位：各规格油品容量及年销量油品名称规格容重（T/m3）所销售量(T/年)车 汽90#1750093#17500轻 柴0#10000农 柴20#5000各个油品在任务输量下压头油品种类90#汽油93#汽油轻柴农柴48484848（以中液位，为准）2 设计泵房工艺流程轻油装卸系统是由输油系统、真空系统、放空系统三部分组成，如图1所示。图1 轻油装卸系统2.1 输油系统 输油系统作用在于输转油罐车及储油罐内油品。它包括装卸油鹤管、集油管、输油管与输油泵等。2.2 真空系统我们小组所设计泵房为轻油泵房，轻油泵房大多数采用离心泵。由于离心泵启动前需要预先灌泵，因此在本卸油泵房设置了一套真空系统。真空系统作用如下： 使离心泵与吸入管路充满所输油品； 抽吸油罐车底油； 当夏季气温高时，可利用真空卸油造成虹吸。真空系统由真空泵、真空罐、气水分离器与管路系统组成，如图2所示。图2 泵房真空系统 本泵房真空系统采用水环式真空泵以获得所需真空度。为了保证真空泵内形成水环与循环冷却，在真空泵排出管线上串装一个气水分离器，在这里留下真空泵排出废气中所夹带水滴，并可将它们再送回真空泵去。为了保证真空泵操作平稳可靠与防止油品进入真空泵，在真空泵吸入管线上设置真空罐。真空系统全部工作是通过真空罐来完成。真空系统所有真空管线都汇集在真空罐上。真空罐连通离心泵，是为了抽净泵与它吸入管线中空气，使它们充满油品，进行灌泵（工作时，真空泵首先将真空罐抽至一定真空度后，打开真空管线上阀门，即可将离心泵与它吸入管线中空气抽入真空罐内，同时油罐车中油品在大气压作用下便进入离心泵与它吸入系统）；连通鹤管及扫舱管是为了造成虹吸与抽吸底油；真空罐上接装进气管，是为了放空真空罐时通大气用。真空罐底部闸阀可使罐内油品排放到放空罐或离心泵吸入管中，使在卸油同时将真空罐内油品输至储油罐中。2.3 放空系统泵房设计应考虑放空系统。设置放空系统目是：当用一根管线输送几种油品时防止混油，或输送含蜡与粘滞油而未采用热伴随管时，防止出现凝结事故。放空系统由放空罐与管路系统组成。放空罐数量应根据油库中储存油品品种与牌号确定，每一种牌号至少有一个放空罐。罐容积按需要放空管路容积决定，一般取为管路容积倍。放空罐应设置在较低位置，通常埋入土中，以保证直流。罐高度要尽量小，以便不埋入过深与便于输油时抽出，而且罐要能承受一定土压力。及放空罐连接管线，必须有一定坡度坡向放空罐，并且应深入放空管底，以利抽出油品与减少静电聚集。3 本次泵房工艺设计相关计算3.1 输油管道管径选取表1 不同粘度油品在管路中经济流速粘度经济流速（m/s）运动粘度,10-6(m2/s)条件粘度，°BY吸入管路排出管路1212228242287241072146102014643820601438977601201由表1油品性质，可以得到本油库各油品经济流速。表2 各油品经济流速与运动粘度油品种类粘度经济流速（m/s）运动粘度,10-6(m2/s)吸入管路排出管路90#车汽93#车汽0#轻柴20#农柴90#车汽管径选取：由公式可计算出输油管道管径大小，已知流量Q=48m³/h。则：吸入管线管径：=排出管线管径：=吸入管线管径选DN125mm无缝钢管。 排出管线管径选DN80mm无缝钢管。93#车汽管径选取：已知流量Q=48m³/h。则：吸入管线管径：=排出管线管径：=吸入管线管径选DN125mm无缝钢管。 排出管线管径选DN80mm无缝钢管。0#轻柴管径选取：已知流量Q=48m³/h。则：吸入管线管径：=排出管线管径：=吸入管线管径选DN125mm无缝钢管。 排出管线管径选DN100mm无缝钢管。20#农柴管径选取：已知流量Q=48m³/h。则：吸入管线管径：=排出管线管径：=吸入管线管径选DN125mm无缝钢管。 排出管线管径选DN100mm无缝钢管。3.2 油罐选取由油库设计规范推荐油罐容量计算公式，可得各种油品储存容量；计算公式： Vs=G/k （3-1） 其中：Vs某种油品设计容量，； G该种油品年周转量，t； 该种油品密度，t/； k 该种油品周转系数，k取8计算； 有关利用系数，对轻油取0.95，粘油取0.85。计算：以90#车汽为例，由式（3-1）得 Vs=G/k=17500/8 0.722 根据油库设计可以选用2个2000内浮顶油罐。表3 其余各种油品计算结果油品名称密度T/m3年周转量T周转系数油罐利用系数计算容量m3设计油罐90#车汽1750082000m³ 293#车汽1750082000m³ 20#轻柴1000081000m³ 220#农柴50008500m³ 2油库级别确定：表4 石油库等级划分等级石油库总容量TV（m3）等级石油库总容量TV（m3）一级100000TV四级1000TV10000二级30000TV100000五级TV1000三级10000TV30000由上述计算可得：V=4000+4000+2000+1000=11000，则10000V30000根据中华人民共与国国家标准石油库设计规范规定，本油库属于三级油库。90#车汽：应选择2个2000m³内浮顶油罐，罐高14837mm，中液位高。93#车汽：应选择2个2000m³内浮顶油罐，罐高14837mm，中液位高。0#轻柴：应选择2个1000m³拱顶油罐，罐高11857mm，中液位高。20#农柴： 应选择2个500m³拱顶油罐，罐高9794mm，中液位高4897mm。3.3 鹤管数确定计算公式： n= （3-2）式中， n公路发油鹤管数；G公路散装某油品年发油量，t；B季节不均匀系数，B=1.5-2；K发油不均匀系数，K=1.5-3；m油库每年工作天数，m=360d；Q单只鹤管工作流量，轻油Q=50m³/h；t平均每天工作时数，一般取t=7h；该种油品密度，。 由（3-2）计算公式可得90#车汽： n= 90#车汽： n= 0#轻柴： n= 20#农柴： n= 计算结果见下表所示：表5 鹤管数计算结果油品种类年收油量（t/年）计算结果鹤管数90#车汽17500190#车汽1750010#轻柴10000120#农柴500013.4 离心泵选型与校核 离心泵选型泵杨程可根据管径及油品粘度、输送流量，距离及高差算出。其算式为 （3-3）式中： H泵所需扬程，m；i每米管路阻力损失，也称水力坡降，m/m； L输油管计算长度，m；输油管路终点及起点高差，m。 我们组泵房设计数据为：泵房离汽车灌油鹤管距离为15m，鹤管长度为14m，且每种油品只有一根鹤管，故不再设集油管。鹤管管径及输油管道一致都为DN125。泵房内油品吸入管道长度为。泵房离油罐区距离为100m，90#车汽、93#车汽、0#轻柴、20#农柴其余部分排出管道长度分别为21m、。则各油品吸入管路、排出管路长度分别为：90#车汽：吸入管路：15+14+7.5=；排出管路：100+21=121m。93#车汽：吸入管路：15+14+7.5=；排出管路：100+18.3=。0#轻柴：吸入管路：15+14+7.5=；排出管路：100+15.6=。20#农柴：吸入管路：15+14+7.5=；排出管路：100+12.9=。求取阻力损失，以90#车汽吸入管路为例：流量，粘度， 管壁相对粗糙度：，=/s雷诺数：由此可知，Re1<Re<Re2,流态为混合摩擦区。可求得： 所以： 所以：×93#车汽及90#车汽流态一样，都属于混合摩擦区，吸入管、排出管求法同上。再以0#轻柴吸入管路为例： 流量，粘度，管壁相对粗糙度：，=/s雷诺数：由此可知，3000<Re<Re1,流态为水力光滑区。可求得： 所以： 所以：×20#农柴及0# 轻柴流态一样，都属于水力光滑区，吸入管、排出管求法同上。通过计算，可得到每种油品管路阻力损失表格，如下表所示。采用下表计算：已知各油品流量均为Q=48m³/h。油品管别内径d，m流速（m/s）雷诺数沿程摩阻系数水力坡降计算长度（m）管路阻力损失，m90#车汽吸入管181167排出管28308612193#车汽吸入管181167排出管2830860# 轻柴吸入管15958排出管2000020#农柴吸入管15958排出管20000表6 计算表管路阻力损失包括沿程阻力损失与局部阻力损失两部分。因为吸入管路、排出管路长度较长，局部阻力损失所占比例甚小，因此不逐一计算，而将沿程阻力损失增加5%即可：h = 1.05 。油罐车底部标高为Z1=，储油罐地面标高为20m，90#车汽、93#车汽、0#轻柴、20#农柴油罐中液位高度分别为，。所以，90#×（ i 吸L吸 + i出L出）+×（0.4066+13.794）+（7.418+20-1.1） 93#×（ i 吸L吸 + i出L出）+×（0.4066+13.486）+（7.418+20-1.1） 0# ×（ i 吸L吸 + i出L出）+×（0.493+4.624）+（5.928+20-1.1）20#×（ i 吸L吸 + i出L出）+×（0.493+4.516）+（4.897+20-1.1）表7 GY、GUY型泵性能参数型号流量（m3/h）扬程(m)转速(r/min)效率(%)电机功率(KW)汽蚀余量(m)80GY2580GYU2550262900380GY3280GYU3250322900380GY5080GYU505050290015380GY8080GYU80508029005722380GY12580GYU12550125290049453根据GY、GYU型管道油泵性能参数表，可进行选泵。90#车汽选80GY50或80GYU50型油泵；93#车汽选80GY50或80GYU50型油泵；0# 轻柴选80GY32或80GYU32型油泵；20#农柴选80GY32或80GYU32型油泵。泵房内备用泵应满足所有油品输送流量及扬程要求，则应选择80GY50或80GYU50型油泵。 确定泵安装高度泵安装高度设计： （3-4） 式中，Zg泵安装高度，m； 当地大气压，Pa； 油品在计算温度下饱与蒸汽压，Pa； 油品在计算温度下密度，kg/m³； 油泵样本查得允许汽蚀余量，m； 吸入管路摩阻，m。在常温时，车汽饱与蒸汽压=，柴油饱与蒸汽压可忽略不计。 90#车汽：93#车汽：0# 轻柴：20#农柴：备用泵最高安装高度为油罐车最低液面以上，在这个高度以下泵就不会发生汽蚀现象。 汽阻校核汽阻断流发生条件：夏季温度较高时，卸油系统中某一点剩余压力等于或小于输送温度下油品蒸汽压时，油品在该点就要汽化，并形成汽袋隔阻断流即发生汽阻断流。避免汽阻断流措施：1 设计上：改变鹤管形式或降低鹤管高度；加大汽阻点之前管径；在保证泵到装卸区安全距离前提下，将泵向着罐车方向移近缩短吸入管路长度；2 操作上：对罐车淋水降温或夜间卸车； 调节泵出口阀流量；采用压力卸油 确定泵发生汽蚀点、液位以及泵流量，计算汽蚀剩余压力： （3-5） 式中， 发生汽蚀点剩余压力，m； 当地大气压，Pa； 计算点及油罐车液面标高差，m； 从油罐车到计算点之间管线摩阻，m； V计算点流速，m/s。对各油品管路泵吸入口处进行汽蚀校核： 90#车汽： 8.31m=(饱与蒸汽压)93#车汽： =(饱与蒸汽压)0# 轻柴： 0 (饱与蒸汽压忽略不计)20#农柴： 0 (饱与蒸汽压忽略不计)通过校核计算，各种油品泵吸入口处剩余压力大于对应油品饱与蒸汽压，因此不会发生汽蚀、汽阻现象。3.5 真空泵选型及校核 真空泵选型真空泵选择，应满足工艺要求真空度与抽气速率。真空泵由引油与扫舱水力计算确定，抽气速率根据真空系统容积（设备与管线）、抽气时间、系统起始压力及经历某时间后压力，按下式计算： （3-6） 式中： 真空系统抽气速率，m3/min； V真空系统容积，m3； t抽气时间，min； P1系统开始抽气时绝对压力，Pa； P2系统经历t时间后绝对压力，Pa。真空泵样本上给出抽气速率数值在标准状态下（即大气压力为760mmHg，温度为0），用装在真空泵出口气体流量计测得瞬时流量，所以要将业务要求真空系统抽气速率换算成标准状态下抽气速率。 （3-7）式中： Tb标准状态下温度，； Pb标准状态下压力，Pa； 其他符号意义同前。将油引上时，离心泵进口处绝对压强为 （3-8）式中：P1当地大气压力，取=1×105Pa，Pa； 油品密度，Kg/m³； h最大引油高度，m。本泵房内，各种油品真空管道吸入钢管长度为41m（内径为125mm），真空皮龙（内钢丝胶管）长16m（内径100mm），最大引油高度为4m（包括油品流动时摩阻）。抽气时间取t=5min，操作温度为16。90#车汽：将油引上时，离心泵进口处绝对压强为：即所需真空泵真空度为722××4÷（13600×9.8）=0.212mHg 平均压力该离心泵吸入管总容积为真空系统抽气速率为换算成标准状况下抽气速率93#车汽：将油引上时，离心泵进口处绝对压强为：即所需真空泵真空度为725××4÷（13600×9.8）=0.213mHg 平均压力该离心泵吸入管总容积为真空系统抽气速率为换算成标准状况下抽气速率0# 轻柴：将油引上时，离心泵进口处绝对压强为：即所需真空泵真空度为840××4÷（13600×9.8）=0.247mHg 平均压力该离心泵吸入管总容积为真空系统抽气速率为换算成标准状况下抽气速率20#农柴：将油引上时，离心泵进口处绝对压强为：即所需真空泵真空度为870××4÷（13600×9.8）=0.256mHg 平均压力该离心泵吸入管总容积为真空系统抽气速率为换算成标准状况下抽气速率根据以上计算结果，从泵样本上查得以上几种油品均可选用SZ-1型水环式真空泵(304mmHg柱，抽气量³/min)满足要求，配带电机型号为JQ2-41-4。 扫舱校核我们组所设计泵房所用真空罐为2m³。轻油罐车为50t，底油高度10cm，底油量为³，最大引油高度为4m（包括油品流动时摩阻），扫舱时间为5min，操作温度为16。扫舱速率 （3-9）式中，扫舱速率，m³/min； 考虑吸入空气而引入附加系数，=1.5； 一辆油罐车底油，取³； 扫舱时间，t=5min。真空罐内真空度 （3-10）标准状况下扫气速率 （3-11）当地大气压等于标准大气压=Pa校核：根据引油计算选择真空泵在真空度下扫舱速率不小于。90#车汽：扫舱速率 ×÷5=0.21 m³/min真空罐内真空度 =4×722××Pa标准状况下扫气速率所选真空泵最大排气量为0.4 ，满足要求。93#车汽：扫舱速率 ×÷5=0.21 m³/min真空罐内真空度 =4×725××Pa标准状况下扫气速率，满足要求。0# 轻柴：扫舱速率 ×÷5=0.21 m³/min真空罐内真空度 =4×840××Pa标准状况下扫气速率，满足要求。20#农柴：扫舱速率 ×÷5=0.21 m³/min真空罐内真空度 =4×870××Pa标准状况下扫气速率，满足要求。4 泵房工艺流程图与泵房安装图4.1泵房设计相关规定 油泵站宜采用地上式。其建筑形式应根据输送介质特点、运行条件及当地气象条件等综合考虑确定，可采用房间式（ 泵房）、棚式（ 泵棚）， 亦可采用露天式。 泵房（棚）设置应符合下列规定： 泵房应设外开门，且不宜少于两个，其中一个应能满足泵房内最大设备进出需要。建筑面积小于60时可设一个外开门。 泵房与泵棚净空不应低于。 输油泵设置，应符合下列规定： 输送有特殊要求油品时，应设专用输油泵与备用泵。 连续输送同一种油品油泵，当同时操作油泵不多于3 台时，可设一台备用泵； 当同时操作油泵多于3 台时， 备用泵不应多于2 台。 经常操作但不连续运转油泵不宜单独设置备用泵，可及输送性质相近油品油泵互为备用或共设一台备用泵。 不经常操作油泵，不应设置备用油泵。 用于离心泵灌泵与抽吸运油容器底油泵可采用容积泵。 油泵站油气排放管设置应符合下列规定： 管口应设在泵房（ 棚） 外。 管口应高出周围地坪4m 及以上。 设在泵房（ 棚） 顶面上方油气排放管， 其管口应高出泵房（ 棚）顶面 及以上。 管口及配电间门、窗水平路径不应小于5m。 管口应装设阻火器。 油泵机组布置应符合下列规定： 油泵机组单排布置时，原动机端部至墙（柱）净距，不宜小于。 相邻油泵机组机座之间净距，不应小于较大油泵机组机座宽度1.5 倍。 油品装卸区不设集中油泵站时， 油泵可设置于铁路装卸栈桥或汽车油罐车装卸站台之下，但油泵四周应是开敞，且油泵基础顶面不应低于周围地坪。4.2 泵房工艺系统泵房工艺流程应根据油库业务，分别满足收油、发油（包括用泵发油与自流发油）、输转、倒罐、放空以及油罐车、船舱与放空罐底油清扫等要求。泵房工艺流程设计应遵循一下原则： 应首先满足油库主要业务要求，能保质保量地完成收油、发油任务。 能表达操作方便、调度灵活。 同时装卸几种油品，不互相干扰； 根据油品性质，管线互为备用，能把油品调度到备用管路中去，不致因某一条管路发生障碍而影响操作； 泵互为备用，不致因某一台发生故障而影响作业，必要时还可以数台泵同时工作； 发生故障时，能迅速切断油路，并有充分放空设施。 经济节约，能以少量设备去完成多种任务，并能适应多种作业要求。4.3 泵房工艺流程图4.4 泵房安装图5 课程设计总结本次油库设计及管理课程设计为小组分工合作并完成设计，设计时间为两周。我与同学任务是泵房工艺设计计算。在教师安排完任务后，我们小组就一起讨论、查阅资料并绘制出了泵房工艺流程图与安装图。通过泵房工艺流程图及安装图，我们做了泵房工艺设计计算，其中包括：输油管道选取，油罐选取，离心泵、真空泵选型及校核。我们查阅了大量有关设计计算资料并针对不懂地方向高教师请教，在教室教师为我们进行了答疑并耐心地指导，我非常感谢。现在，我已经很清楚地知道了泵房工艺设计计算方法并能够熟练地计算出数据。此次课程设计包含知识很多，计算量也很大，编辑word文档也很麻烦，但通过两周努力，我们最终完成了课程设计，感到很高兴，本次设计让我知道：我们大学生应当培养自己自学能力，而不光是接收教师课堂上所传授知识。从收集资料到提出疑问，再到数据计算，最终得出结果。其间及教师、同学进行交流，我们学会了怎样进行泵房工艺设计计算，还学会了思考问题，提出问题并通过相关路径解决问题。同时，本次课程设计也培养了我们团队协作能力、语言沟通能力等，并让我深深地感受到理论联系实践是多么重要。此次课程设计也为我今后毕业设计打下了良好基础。教师，谢谢你，教会了我们很多油库设计及管理知识，我们课程设计能够顺利完成，离不开你辛勤付出！参考文献5 马秀让.油库设计实用手册.北京：中国石化出版社，2009第 17 页