油库工艺设计资料

2020-02-04 来源：小奈知识网

油库工艺设计资料

摘要

油库是接收、储存、发放石油或石油产品的独立企业或单位。它是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，也是我国现代化建设和军队后勤建设的重要组成部分。它对于保障国防和促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。

由于石油工业的快速进步和石油战略地位的不断提高，油库的建设也越来越重要。本设计将根据设计任务书，在B油田联合站附近拟建一座原油库，以便联合站净化油经其中转到相向的外输首站及炼油厂。在综合运用所学的专业知识的前提下，查阅了有关原油库各操作单元设计和计算的规范及文献。本设计阐述了设计思路和相关理论，介绍了主要运用到的计算公式、计算结果；详细说明了原油库各操作单元的计算过程，并设计了该油库的总平面布置图和工艺流程图。本设计主要包括总平面布置、工艺流程及消防系统设计和计算、自动化控制概念设计等方面。本油库的总平面布置符合有关规范规定，工艺设计合理、且完全满足任务书规定的收发油及储存作业要求。

关键词：原油库；工艺设计；平面布置；设备；油田

ABSTRACT

Oil depot is an independent enterprise or company to receive, store and distribute petroleum or petroleum products. It is a link to coordinate the production and processing of crude oil, and the supply and transportation of petroleum products. It is a base of the national oil reserves and supply. It is as well as an important component part of the national modernization and army logistic construction. It has an important significance to guarantee the safety of national defense and promote the rapid development of national economy.

With the rapidly progressing of oil industry and the rising of the strategic petroleum status, the construction of oil depot is also becoming increasingly important. According to the design task, a crude oil depot B nearby a combined station is being to be constructed. So that the purified commercial crude oils can be transported out of the depot B to the terminal station and a refinery locating at the opposite direction. Under the condition of comprehensively using the professional knowledge, the related criteria and references on the design and calculation of each operation unit for the crude oil depot were studied. This design mainly expounds the design thinking, related theories, and introduces the main calculation formula and results, and describes in detail the calculation steps of each operation unit, and presents the overall plane layout and process flow diagram. This design mainly includes the design of overall plane layout, process flow and fire fighting system design and calculation, and the concept design of automate control system. The overall plane layout meets the prescription of related criteria, the process flow design is reasonable and completely meets the requirements of the receive, distribution and storage operation demanded by the job specification.

Keywords: crude oil depot; process design; overall plane layout; equipment; oilfield

1.1 设计的背景及目的 ....................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 ........................................................................................... 1 1.3 设计原始数据 ............................................................................................... 2 1.4 设计要求 ...................................................................................................... 2 1.5 设计过程 ...................................................................................................... 3 1.5.1 总平面布置 ......................................................................................... 3 1.5.2 工艺流程设计 ..................................................................................... 3 1.5.3 加热系统设计 ..................................................................................... 4 1.5.4 消防系统设计 ..................................................................................... 4 1.5.5 自动化控制概念设计 ......................................................................... 4 1.5.6 设计基础数据 ..................................................................................... 4 2 总平面布置 ............................................................................................................. 6 2.1 油库容量 ...................................................................................................... 6 2.2 油库的分级和分区 ....................................................................................... 7 2.3 储油区 .......................................................................................................... 8 2.4 装卸区 ......................................................................................................... 11 2.5 辅助生产区 .................................................................................................. 11 2.6 行政管理区 .................................................................................................. 11 2.7 污水处理设备 ............................................................................................. 12 2.8 库内道路 .................................................................................................... 12 3 工艺流程设计与计算 ........................................................................................... 13 3.1 工艺流程设计 ............................................................................................. 13 3.1.1 水力部分 ........................................................................................... 14 3.1.2 泵房工艺流程 ................................................................................... 16 3.2 水力计算 .................................................................................................... 17 3.2.1 经济流速 ........................................................................................... 17 3.2.2 任务输量 ........................................................................................... 18 3.2.3 管径 .................................................................................................. 18 3.2.4 实际流速 ........................................................................................... 19

1 绪论 ..................................................................................................................... 1

3.2.6 局部摩阻 ........................................................................................... 21 3.2.7 总水力摩阻 ....................................................................................... 21 3.3 泵房工艺计算 ............................................................................................. 21 3.3.1 泵的流量 ........................................................................................... 22 3.3.2 泵的扬程 ........................................................................................... 22 3.3.3 校核泵与管路的工作点 ................................................................... 22 3.3.4 泵的允许吸入高度 ........................................................................... 23 3.3.5 泵的允许安装高度 ........................................................................... 23 4 热力系统设计与计算 ........................................................................................... 24 4.1 加热系统设计 ............................................................................................. 24 4.2 热力计算 .................................................................................................... 26 4.2.1 油罐周围介质温度 ........................................................................... 26 4.2.2 油罐总传热系数 ............................................................................... 26 4.2.3 加热油品所需的总热量 ................................................................... 27 4.2.4 蒸汽经加热器至油品总传热系数 .................................................... 28 4.2.5 加热器面积 ....................................................................................... 30 4.2.6 蒸汽消耗量 ....................................................................................... 31 5 消防系统设计与计算 ........................................................................................... 31 5.1 消防系统设计 ............................................................................................. 31 5.1.1 基本参数的设定 ............................................................................... 32 5.1.2 清水系统设计 ................................................................................... 34 5.1.3 泡沫系统设计 ................................................................................... 34 5.2 消防系统计算 ............................................................................................. 35 5.2.1 空气泡沫灭火系统的基本参数 ........................................................ 35 5.2.2 清水系统 ........................................................................................... 37 5.2.3 泡沫系统 ........................................................................................... 40 6 自动化控制概念设计 ........................................................................................... 43 6.1 自动化控制的概念和发展状况 ................................................................. 43 6.2 自动化控制的发展趋势 ............................................................................. 45 6.3 自动化系统的主要类型 ............................................................................. 46 6.4 压力的测量和控制 ..................................................................................... 47 6.5 流量的测量和控制 ..................................................................................... 48 6.6 温度的测量和控制 ..................................................................................... 48 6.7 液位的测量和控制 ..................................................................................... 49

3.2.5 沿程摩阻 ........................................................................................... 19

6.9 静电的测量和控制 ..................................................................................... 50 6.10 机泵自动化 ............................................................................................... 50 7 结论及建议 ........................................................................................................... 52 7.1 结论 ......................................................................................................... 52 7.2 建议 ......................................................................................................... 53 致谢 ....................................................................................................................... 54 参考文献 ................................................................................................................... 55 附录 ....................................................................................................................... 56

6.8 含水分析及密度的测量和控制 ................................................................. 49

B油田原油库工艺设计

1 绪论 1.1 设计的背景及目的

油库是接收、储存、发放石油或石油产品的企业或单位。它是协调原油生产、原油加工、成品油供应及运输的纽带，是国家石油储备和供应的基地，它对于保障国防和促进国民经济高速发展具有相当重要的意义。此外，油库是我国现代化建设和军队后勤建设的重要组成部分，也是油料储存、供应的基础。从储油方式看，油库可分为地面油库、隐蔽油库、山洞油库、水封石洞油库和海上油库等。

随着石油工业的飞速发展，油库建设取得了长足的进步。现代油库已从传统意义上的单一储存石油的仓库向综合储存和输转石油、液化气、化工产品、物资等方向发展，并且在其他企业，如铁道、交通、电力、冶金等部门也建有各种类型的油库，以保证生产和运输的正常进行。

我国油库的发展是在较为薄弱的工业基础上起步的，它与石油工业和国民建设的发展息息相关。经过较短的时间，我国油库已有了较快发展。目前，我国原油库的单库容量已超过了百万吨级，油库中单个油罐的容量也超过了数万吨乃至数十万吨，而商业性油库也向着中型化方向发展。与之相应的油库中的各种设施也日益复杂化、现代化。

随着石油工业的进步和石油战略地位的不断提高，油库的建设也越来越重要。本设计将根据本设计任务书，在B油田联合站附近拟建一座原油库，以便联合站净化油经其中转到相向的外输首站及炼油厂。为此，本设计将依据相关原始资料及设计标准规范，对该油库的总平面布置、收发油流程、消防系统等作业区进行合理的设计，并对主要工艺设备进行选型计算。

1.2 国内外研究现状

科学技术的日新月异，推动了石油行业的高速发展，也推动了油库形式的多样化和油库功能的不断更新，使油库从被动的静态经验型管理逐步转向自我完善、自我发展的动态开拓型管理，标准化管理、目标管理等新思想在油库管理中得到一定应用，并且自动化管理与控制技术也成为油库设计中越来越重要的一部份。

根据我国国情，我国现在战略储备量还很少，国家石油储备基地一期工程

B油田原油库工艺设计

还在建设中，计划到2015年我国石油战略储备将为800万立方米，所以还需建设一大批的油库以满足实际需要。这预示着在未来的十几年间，我国油库的发展在以后会有很大的发展空间，还有一大批油库待建。同时，我国油库的自动化控制技术也在加快发展中。

从国外油库的情况来看，由于国际形势的日益复杂各国争相进行石油储备，上个世纪六十年代末美国和日本已经开始进行石油战略储备，走在了各国之前。此外，国外一些发达国家的油库自动化管理已较为成熟，所获得的好处是可观的，不仅减少了许多工作量、提高了工作效率、大大优化了安全管理系统、还节约了许多不必要的经济投资。

1.3 设计原始数据

（1）气象资料

主导风向为西北风，年平均风速1.8m/s；月平均最低温度为4℃、最高温度31℃；年降雨总量600mm，最大冻土深度200mm，当地大气压765mmHg。

（2）地质交通资料

库区底层下岩石坚硬，可支持油罐及储液直接加载；库区地势平坦、自然坡度为1%，周围2km以内无大型建筑物。

（3）收发作业

年周转量为1200万吨；收发油均采用管道，收油来自附近联合站；发油目的地为外输首站与炼油厂，发油比例为3：1；油库外输首站管线长12km、进出口高差+0.5m；油库炼油厂管线长25km、进出口高差1.2m。

（4）原油性质

凝点28℃，20℃时密度为880kg/m³；当油温高于35℃时呈牛顿流体，其粘温特性为560e0.06T；相关热力学参数可按有关规范规定确定。

1.4 设计要求

B油田联合站附近拟建一原油库，以便联合站净化油经其中转到相向的外输首站及炼油厂，要求对该油库设计以下内容。

（1）总平面布置：储油区、装卸区、辅助生产区、行政管理区的布置。（2）总工艺流程设计及相关水力、热力计算：确定管径、计算摩阻损失、确定泵的扬程、校核泵和管路的工作点、对泵机组进行布置、计算加热器的相关参数。

（3）消防系统设计：合理选择消防系统、计算消防系统相关参数、选择和

B油田原油库工艺设计

布置消防设备。

（4）自动控制概念设计。

（5）采用CAD绘制平面布置图、工艺流程图。（6）编写设计计算书、说明书和材料表。

1.5 设计过程

1.5.1 总平面布置

（1）根据设计依据，对油库进行分区，划定各区的具体位置，对区内的主要设施作布置。

（2）确定油品的设计容量。

（3）储油区的布置：根据油品的性质和设计容量，确定油罐的类型、尺寸、个数、罐间距以及排间距，确定储油区内防火堤的内面积和高度。

（4）装卸区的布置：该区域是油品进出油库的一个操作部门，其主要设施是泵房和装卸器材，本设计中收发作业均通过管道完成。

（5）辅助生产区的布置：辅助生产区是为生产服务的，其相关设施应尽量接近生产单位，该区域的主要设施为锅炉房和消防泵房。

（6）行政管理区的布置：一般布置在油库主要出入口附近，并应设单独的对外出入口，宜设围墙与其他各区分开。

（7）库内道路的布置：库内道路的布置应按相关规定进行。（8）库内管道的布置：库内管道的布置应按相关规定进行。（9）绘制平面布置草图。

1.5.2 工艺流程设计

（1）根据油库的业务要求，初步确定工艺流程，选择合理的布管形式，绘制工艺流程草图。

（2）合理选择管径：根据油品的性质选择出相应的经济流速，再由经济流速和业务要求的输送量求得管内径。

（3）管路的摩阻损失计算：管路的摩阻损失主要是沿程摩阻损失和局部摩阻损失，可根据总平面布置图由相关公式和参数求得。（4）要求合理选择泵房位置，确定泵房工艺流程。

（5）确定泵的扬程：根据管径、油品的粘度、任务输量、距离及高差确定泵的扬程。

B油田原油库工艺设计

（6）查阅相关资料，根据泵的扬程和任务输量，确定输油泵的类型、尺寸和数量。

（7）校核泵与管路的工作点：作泵和管路的特性曲线，确定泵和管路的工作点进行校核，以及泵的允许安装高度。

（8）根据相关规定和要求进行泵机组和管组的布置。

1.5.3 加热系统设计

（1）根据油品的性质，选取合理的油罐加热方法和输油管道加热方法。（2）根据设计依据和相关公式，确定油品的定性温度和周围介质的温度。（3）根据有关条件选取油罐加热器，并对其进行布置和计算。

（4）计算油品的平均温度、蒸汽经加热器至油品的总传热系数以及单位时间内加热油品所需的总热量。

（5）计算罐壁传热系数、罐顶传热系数以及罐底传热系数，结合罐壁面积求得油罐总传热系数。（6）计算加热器的面积。

（7）计算用于油罐加热器的蒸汽消耗量。（8）油罐和管路的保温计算。

1.5.4 消防系统设计

（1）根据油库的总体布置、油罐容量及油品性质等因素合理选择灭火系统，制定消防系统流程。本设计选择空气泡沫消防系统。

（2）确定空气泡沫灭火系统的基本参数，计算泡沫供给强度、泡沫计算耗量、泡沫产生器数量、泡沫液储备量以及消防用水总耗量。

（3）消防设备的选择和布置：主要是泡沫系统和清水系统的选择、布置以及相关参数的计算。

1.5.5 自动化控制概念设计

参考大量的文献资料进行自动化控制概念的设计，主要是针对泵房自动化压力、温度、流量、液位、含水率、密度、静电的测量和控制提出了建议。

1.5.6 设计基础数据

除了前述任务书提供的基础数据外，还有下列的原油性质参数（1）密度

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已知原油20℃时的密度为880kg/m3，则其定性温度下的密度可按下式计算：

20t20 (1-1)

式中 ——t℃时油品密度，kg/m3；

20——20℃时油品密度，kg/m3；

——石油密度温度系数，参考文献[1]中附表2，取0.00066。

8800.0006632201000872kg/m3

（2）闪点

闪点是指在规定条件下加热油品时，逸出的油蒸汽与空气形成混合气，当与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度。原油闪点一般为－5℃30℃[1]，根据文献[2]3.0.2中的规定，该油品属于甲类。

（3）运动粘度

运动粘度是指油品动力粘度与密度的比值，它反映油品在层流状态（即牛顿流体）下的流动性能。

560e0.06T (1-2)

式中 ——油品运动粘度，m2/s；

T——油品温度，K。本设计中根据任务书提供的设计依据，取

T=35℃，即308K。

560e0.063085.277106m2/s

（4）饱和蒸汽压

饱和蒸汽压是指液体表面与液体表面的蒸汽处于平衡状体时蒸汽的压力。本设计参考文献[3]中表1-59，取原油的饱和蒸汽压为3104Pa。

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2 总平面布置

油库的总平面布置是指将油库各种设施综合考虑后，在已确定的库址地形图上，按照一定比例合理地加以布局，并标绘出油库全部设计的名称、位置、平面尺寸等。它是油库设计的重要组成部分，也是整个油库设计的前导和基础。在充分调研、了解相关设计资料的基础上，可结合油库特点，按下述原则考虑总平面布置：

（1）便于收发作业；

（2）库内油品应尽量做到单向流动，避免在库内往返交叉；

（3）合理分区，以便各种作业安全生产，避免非生产人员来往于工作区域，特别是储油区和装卸区；

（4）库内布置的各种设施，必须符合防火、卫生等有关设计规范，确保油库安全。同时应力求布置紧凑，减少用地；

（5）变配电间及锅炉房等辅助设施要尽量靠近主要用电、用气单位，以节省投资和经营费用；

（6）充分利用地形，做好隐蔽工作；

（7）考虑到油库的今后发展，应适当留有扩建余地。

2.1 油库容量

油库建设首先需要解决的问题是正确地确定油库的容量。正确地确定油库容量不仅可以节约投资，还可以加快建设速度，充分发挥投资效益。油库容量在生产上主要起调节作用，保证向市场和生产部门稳定地供应油品。因此，它的库容必须做到集中来油时能及时把油品卸入库内储存，在两次来油的间歇中，有足够的油品供应市场。很明显，确定油库储油容量时，最重要的因素便是确定市场的供销情况和运输情况。对于油田原油库，它的任务是接受各转油站的来油，并通过长输管线或铁路罐车进行外输。来油比较稳定，外输则受交通运输影响。因此，这种油库的容量，重点是考虑交通运输条件。油库容量要保证在交通运输暂时中断的情况下，具有足够的容量接收油田来油。把这种为了保证运输中断时，能储存油田来油的天数称为储备天数，用N来表示。储备天数主要取决于运输方式、线路条件、气象和封冻停航等因素。作为参考，铁路外输可取N7；长输管线外输可取N25。油田原油库的容量可按下式计算：

VsGN （2-1）

365 6

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式中 Vs——油库设计容量，m3；

G——油库年周转量，kg；

——原油密度，kg/m3。32℃时该原油密度为872kg/m3；

——油罐利用系数。本设计中采用浮顶罐，取0.95；

N——储备天数。本设计中取N3。

1200104103Vs311.91104m3

3658720.95即油库容量为11.91104m3。

2.2 油库的分级和分区

油库主要是储存易燃易爆的石油和石油产品，这对油库安全是个很大的威胁。油库容量越大，一旦发生火灾或爆炸等事故所造成的损失也越大。因此应从防火安全观点出发，根据油库总容量的大小，分为若干等级并制定与其相应的安全防火标准，以保证油库安全。

石油库等级的划分应符合表2-1的规定[2]：

表2-1 石油库的等级划分

等级一级二级三级四级五级石油库总容量TVm3 100000TV 30000TV100000 10000TV30000 1000TV10000 TV1000 石油库储存油品的火灾危险性分类应符合表2-2的规定[2]：

表2-2 石油库储存油品的火灾危险性分类

类别甲乙丙

油品闪点Ft（℃） Ft28 A B A 7

28Ft45 45Ft60 60Ft120 B油田原油库工艺设计

B Ft120 本设计中，根据油库容量（11.91104m3）和原油性质（－5℃Ft30℃），由表2-1与表2-2可知，该原油库属于一级油库，火灾危险性属于甲类。

油库内的各项设施散发的油气量和火灾危险程度以及操作方式各不相同，而且差别较大。因此有必要按生产操作、火灾危险程度、经营管理特点将各项设施分区布置。将特殊区域加以隔离，限制一般人员出入，这有利于安全管理，并便于采取消防措施。

油库按业务要求一般可分为储油区、装卸区、辅助生产区、行政管理区等四个区域。生活区一般设在库外，与油库分开设置，以便于安全管理，油库分区概况如图2-1所示。

辅助生产区行政管理区

储油区装卸区图2-1 油库分区示意图

2.3 储油区

储油区又称油罐区，它是油库储存油品的区域，也是油库的核心部门，安全上需要特别注意，其首要任务是保证储油安全，防止火灾和泄漏。储油区的主要设备是储油罐。除储油罐外，该区还应根据规范布置罐位，设置防火堤和消火栓以及消防系统，采取防雷、防静电、安全监视等一系列保安措施，以保证绝对安全。

同时，储油区内储存有大量油品，如果发生火灾，不仅油库本身遭受重大经济损失，而且危及周围地区的安全，所以应特别注意油罐区防火安全距离的设定。在各级油库中，罐区及区内油罐的布置，必须遵照国家有关消防安全技术规定，保证罐区内外的防火间距符合要求。这样即使油品的蒸汽扩散到有火源的场所，由于已被稀释到很小的浓度，也不致形成火灾的有害之源。区内各

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罐之间保持一定的安全距离还能防止一个罐着火时殃及其它油罐，油罐之间的防火距离可参考文献[2]中6.0.5的规定。

油罐区布置时应遵循的如下部分规定[2]：

（1）石油库的油罐设置应采用地上式，有特殊要求时可采用覆土式、人工洞式或埋地式。

（2）石油库的油罐应采用钢制油罐，其设计应符合国家现行油罐设计规范的要求。

（3）选用油罐类型应符合下列规定：储存甲类和乙A类油品的地上立式油罐，应选用浮顶油罐或内浮顶油罐，浮顶油罐应采用二次密封装置。

（4）同一个油罐组内油罐的总容量应符合下列规定：

①固定顶油罐组及固定顶油罐和浮顶、内浮顶油罐的混合罐组不应大于

120000m3；

②浮顶、内浮顶油罐组不应大于600000m3。

（5）油罐之间的防火距离不应小于文献[2]中表6.0.5的规定。（6）地上油罐组应设防火堤，防火堤的设置应符合下列规定：

①防火堤应采用非燃烧材料建造，并应能承受所容纳油品的静压力且不应泄漏。

②立式油罐防火堤的计算高度应满足堤内有效容积的需要。防火堤的实高应比计算高度高出0.2m，且不应低于1m（以防火堤内侧涉及地坪计）、不宜高于2.2m（以防火堤外侧道路路面计）。如采用土质防火堤，堤顶宽度不应小于

0.5m。

③严禁在防火堤上开洞。管道穿越防火堤处应采用非燃烧材料严密填实；在雨水沟穿越防火堤处，应采用排水阻油措施。

④油罐组防火堤的人行踏步不应少于两处，且应处于不同方位。（7）防火堤内的有效容积，应符合下列规定：

①对于固定顶油罐，不应小于油罐组内一个最大油罐的容量。

②对于浮顶油罐或内浮顶油罐，不应小于油罐组内的一个最大油罐容量的一半。

③当固定顶油罐与浮顶油罐或内浮顶油罐布置在同一油罐组内时，应取①与②中规定的较大值。

（8）立式油罐罐组内应按下列规定设置隔堤：

①当单罐容量小于5000m3时，隔堤内的油罐数量不应多于6座。

②当单罐容量等于或大于5000m3至小于20000m3时，隔堤内的油罐数量不应多于4座。

③当单罐容量等于或大于20000m3时，隔堤内的油罐数量不应多于2座。

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④隔堤内沸溢性油品储罐的数量不应多于2座。 ⑤隔堤顶面标高，应比防火堤顶面标高低0.20.3m。

⑥隔堤应采用非燃烧材料建造，且应能承受所容纳油品的静液压力而不应泄漏。

根据油库容量和原油性质，可选4个30000m3油罐[4]，油罐类型为立式圆柱形钢浮顶罐，直径46m，高19.35m，罐区的布置示意图如图2-2所示。

由此可见，罐区面积S14014019600m2。

本设计中防火堤围绕罐区环形敷设，防火堤的内面积即罐区的面积为

19600m2。根据罐型和规定，防火堤的有效容量本设计中防火堤围绕罐区环形敷

设，防火堤内面积即罐区面积为19600m2。由防火堤的内面积和防火堤的有效容量，防火堤的高度可按下式计算：

HV （2-2） S式中 H——防火堤计算高度，m； V——防火堤有效容积，m3； S——防火堤内面积，m2。

H150000.8m 19600防火堤实高应比计算高度高出0.2m，则其设计高度为1m。

此外，隔堤高度应比防火堤高度低0.20.3m[2]，取隔堤高度为0.8m。

3000030000

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图2-2 罐区布置示意图

2.4 装卸区

该区是油品进出油库的一个操作部门，其主要设施是油泵站和装卸器材。本设计中油库的收发油均采用管道，因此装卸区的布置主要是油泵站的布置。油泵站采用地上式，其建筑形式可根据输送介质的特点、运行条件及当地气象条件等综合考虑决定，本设计中采用房间式（即泵房）；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60m2时可设一个外开门；连续输送同一种油品的油泵，当同时操作的油泵不多于三台时，可设一台备用泵；当同时操作的油泵多于三台时，备用泵不应多于两台。

2.5 辅助生产区

油库的生产活动中，需要有一些相应的辅助设施，如锅炉房、变配电间、机修间、材料库、化验室、污水处理间、消防泵房等等。这些设施是保证油库正常运行所必需的，但它们在操作上又是独立的体系，因此把这些设施尽量集中在同一个区域，组成辅助生产区，既便于管理，又有利于安全。

辅助生产区是为生产服务的，其中的相关设施应尽量接近生产区，以利于生产。锅炉房为明火生产建筑，应布置在油罐区主导风向的下侧，在有油气的生产车间的下风向，并应尽可能布置在供热负荷的中心地段或接近热负荷较大的建（构）筑物，以便尽量缩短管线，减少热损耗，并考虑自流回水的可能性。消防泵房的位置，要便于进水和观望油罐区及消防区的人员活动；消防水池应靠近消防泵房。变配电间可布置在消防泵房附近，并靠近油泵房等主要动力用电建筑，即尽可能位于供电负荷中心地段，以便外接电线。

2.6 行政管理区

该区是油库的行政和业务管理区域，它是生产管理的中心。行政管理区内的业务部门一般布置在油库主要出入口附近，并应设单独对外的出入口，宜设围栅与其它各区分开，以便联系工作和接洽业务的人员不进库区。

油库的生活设施，如家属宿舍、娱乐活动场所等公共设施应设置在库外，并离库区有一定的距离。

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2.7 污水处理设备

污水处理设备，例如污水泵房、污水池等的布置位置，应便于承接各种污水管道和适合处理后的排放方向，与行政管理区及生活区应有一定的间距，并处于下风向。隔油、浮选等污水处理设施，宜结合总平面及地形特点集中布置。

2.8 库内道路

石油库内道路的设计，应符合下列规定[2]：（1）石油库油罐区应设环形消防道路。

（2）油罐中心与最近的消防道路之间的距离，不应大于80m；相邻油罐组防火堤外堤脚线之间应留有宽度不小于7m的消防通道。

（3）消防道路与防火堤外堤脚线之间的距离，不宜小于3m。

（4）一级石油库的油罐区和装卸区消防道路的路面宽度，不应小于6m。（5）一级石油库的油罐区和装卸区消防道路的转弯半径，不宜小于12m。此外，石油库通向公路的车辆出入口（公路装卸区的单独出入口除外），一、二、三级石油库不宜少于2处，四、五级石油库可设1处。

石油库应设高度不低于2.5m的非燃烧材料的实体围墙，山区或丘陵地带的石油库可设置镀锌铁丝网围墙，企业附属石油库在本企业毗邻一侧的围墙高度不宜低于1.8m。

石油库内应进行绿化，除行政管理区外，库内不应栽植油性大的树种。防火堤内严禁植树，但在气温适宜地区可铺设高度不超过0.15m的四季常绿草皮。消防道路与防火堤之间不宜种树，石油库内绿化不应妨碍消防操作。

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3 工艺流程设计与计算

3.1 工艺流程设计

工艺流程设计是指合理布置和设计油库主要油品的流向和可能完成的作业。一个好的工艺流程不仅能完成更多的作业，还能节约建设投资，而且操作关系明确，便于安全生产，减少操作错误。

布置油库流程时，必须首先考虑油库的业务要求以及同时操作的业务种类，使之操作方便、调度灵活、互不干扰、经济合理、节约投资。不但满足收发作业要求，而且应使各油罐间能相互输转，油泵能互为备用。总之，在流程布置上要辩证地处理好业务要求、生产管理和建设投资三者的关系。一个好的流程设计是三者的统一：满足生产、调度灵活、节约投资。

虽然油库的工艺流程有各种不同的布置和处理，但归纳起来主要有三种布置形式：单管系统、双管系统、独立管道系统。从材料消耗看，单管系统最省，独立管道系统最耗材。但从使用来看，单管缺点较多，如同组油罐无法输转，必须输转时需另装临时管线；一条管线发生故障时，同组的所有油罐都无法操作；而独立管道系统则布置清晰，专管专用，不用排空，检修时也不影响其它油罐的作业，但管材消耗多，泵房管组也相应增大。因此在实际应用中，除临时性油库或地方性小油库采用单管系统外，油罐数量或油品种类较多的油库多以双管系统为主，辅以单管或独立管道系统。油库具体采用哪种管道系统，应根据油库业务特点，结合具体情况，因地制宜，慎重选择。

在确定油库工艺流程后，可着手布置油库管网。管网布置时应力求线路最短，尽量走直线，避免纵横交错、相互干扰。

本设计中，根据油库的具体情况，采用独立管道系统。油田来油经计量后被送进油罐，发油时原油先被输油泵送至加热炉，经加热后外输，其大致的工

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艺流程原理如图3-1所示。

油田来油计量间储油罐油泵房加热炉外输图3-1 工艺流程原理图

3.1.1 水力部分

完成油库工艺流程设计和管网布置的同时，还要进行管路的水力计算，以便经济合理地选择管径和泵机组。

管路设计中，管径直接影响油库投资、经营费用（动力消耗等）和维修费用等，需要全面分析研究，才能做出比较正确的选择。这样选择的管径一般可以做到更为经济合理，因此常称之为经济管径，相应于该管径的流速则称为经济流速。工程设计中，每一条管路并非从最基础的原始资料分析入手，而是利用大量工程实践积累的数据来设计。只有当工程很大，选择数据稍有变动，就会导致较大的投资和其它费用，这就需要做原始的经济分析对比。

油库设计中，管径都是通过经济流速计算的。即首先根据油品的性质选择相应的经济流速，然后按照业务要求的输量，求得管子内径，其中经济流速可参考表3-1取得。

表3-1 不同粘度的油品在管路中的经济流速

粘度运动粘度10ms 62经济流速，ms 条件粘度吸入管路排出管路 °BY 12 228 2872 72146 146438 12 24 410 1020 2060 1.5 2.5 1.3 1.2 1.1 1.0 2.0 1.5 1.2 1.1 438977 60120 0.8 1.0 根据原油粘度（5.277106m2/s），可得管路的经济流速：吸入管1.3ms，排出管2.0ms。

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同时，根据油库年周转量，可分别求得罐区到泵房、油库到外输首站、油库到炼油厂的任务输量为：0.456m3s、0.342m3s、0.114m3s。这样便可利用

公式：d4Q vj求出管子内径，参考国家标准钢管规格得到标准管径，再利用公式：

v4Q 2d反算流速。结果表明，罐区到泵房、油库到外输首站、油库到炼油厂的实际流速分别为：1.253ms、1.785ms、2.165ms。

在已知油品的任务输量和实际流速、粘度以及管路的相对粗糙度（管壁内凸起的绝对高度称为管壁的绝对粗糙度，它与管子半径的比值称为相对粗糙度；管路的绝对粗糙度可参考文献[5]表3-3取得，本设计取0.15mm）后，便可根据雷诺数的大小，判断油品在管路中的流态，进而求得水力摩阻系数。最后利用达西公式，便可分别算出各段管路的沿程摩阻损失，求和可得管路的总程摩阻损失为466.117m。

库内管道的特点是线路较短，管件阀件等较多，因此流体通过这些部件的摩阻损失不能忽视，可用下式计算：

v2hj （2-3）

2gLdv2或 hj （2-4）

d2g其中Ld为局部摩阻的当量长度，可根据文献[5]中表3-6取得。油库工艺流程中所涉及的管件阀件及其数量列于表3-2：

表3-2 管件阀件表

管阀件名称大小头过滤器止回阀 90°弯头平板闸阀转弯三通涡轮流量计 Ldd 数量（个） 8 24 12 90 60 24 6 9 77 340 60 4 40 *hj2.5m 15

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则可得到管路的局部摩阻损失为30.846m。从而，根据沿程摩阻损失、局部摩阻损失便可得到管路的总摩阻损失为496.963m。

3.1.2 泵房工艺流程

油库泵房工艺流程是油库工艺流程的一个重要组成部分。油库中油品的收发和输转，必须依靠泵房内的泵机组和管路配合工作来完成。因此，泵房流程设计是否合理，将影响到油库作业能否顺利完成。泵房工艺流程应根据油库业务，分别满足收油、发油（包括用泵发油和自流发油）、输转、倒罐以及放空等要求。

油库泵房工艺流程的设计应遵循以下原则：

（1）应首先满足油库主要业务要求，能保质保量地完成收发油任务。（2）能体现操作方便，调度灵活。

（3）经济节约，能以少量设备完成多种任务，并能适应多种业务要求。油库中输送粘度较小的轻质油品时，广泛采用离心泵。因为离心泵具有结构简单、紧凑、基础小、可与原动机直接相连、流量均匀、工作时无惯性力、价格低廉、管理方便等优点。因此，在油库中应用最为广泛。除了必须选用容积泵外，大都采用离心泵。

选择离心泵时，首先要确定输送油品性质和泵的工作参数。油品的性质主要包括输送温度下的油品粘度、蒸气压、腐蚀性、密度等。当输送油品确定后，便可从相应手册查得或按有关公式换算。泵的工作参数包括流量、扬程、吸入高度等，可根据工艺要求和位置条件等确定。

本设计中，泵的流量应与油品的任务输量相平衡，即：

Q1640.15m3h

泵的扬程应与管路的能量损失相平衡，即：

HhrhjZ

其中Z可根据任务书提供设计依据和油罐高度求得，则：

H466.11730.8460.51.2(19.35)476.913477m

根据泵的流量和扬程可选DKS型输油泵三台，其中两台并联工作，另一台为备用泵。该泵的主要性能参数：额定流量为850m3h，额定扬程为550m液柱，吸程为2.5m，允许气蚀余量为8m，配带电机功率1600kW，转速2980rmin，效率78%，输送介质温度可达120℃。

在输油系统中，泵与管路组成一个统一的水力系统。其中，管路及泵任何一方的工作状况变化都会破坏原有系统的能量平衡，而重新建立新的能量平衡。只有当泵供给的能量刚好满足管路消耗的能量时，泵和管路系统才处于平衡状

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态，此时泵的扬程和流量是否处于有效区域内，这就需要对泵和管路系统的工作点进行校核。

泵与管路处于平衡状态的工作点可由以下方法求得。由泵和水力学可知，离心泵特性曲线上的每一点，表示在相应流量下泵所给出的能量；而管路特性曲线上的每一点，表示在相应流量下为克服管路摩阻和管路终点与起点高差所需的能量。因此，对于简单管路，首先绘出气管路特性曲线，然后再同一坐标系中，以同一比例绘出泵的特性曲线，这两条能量供给线与能量消耗线的交点便是泵与管路处于平衡状态的工作点。

本设计中，由图3-2可知，泵的工作点在有效区域内，所选油泵符合输送要求。

v2PaPvh，分别求得泵的允许hsh和HyHs此外，可根据公式Hs2gg吸入高度和泵的安装高度，它们依次为0.425m与0.21m。

H 泵并联工作的特性曲线工作点 49

管路特性曲线 0

图3-2 泵与管路的工作点

3.2 水力计算

3.2.1 经济流速

根据原油粘度（5.277106m2/s），并参考文献[5]中表3-2，可得管路的经济

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流速：吸入管1.3ms，排出管2.0ms。

3.2.2 任务输量

QG (3-1) 360式中 Q——油品任务输量，m3h；

G——油品年周转量，kg；

——油品密度，kg/m3；

360——油库运行天数，参考文献[5]取得。从罐区到泵房：

1200104103Q11640.15m3h0.456m3s

35087224从油库到外输首站：

900104103Q21230.11m3h0.342m3s

35087224从油库到炼油厂：

300104103Q3410.04m3h0.114m3s

350872243.2.3 管径

油库设计中，管径是根据经济流速和任务输量共同决定的，计算公式为：

d4Q (3-2) vj式中 d——管路的计算内径，m；

Q——油品任务输量，m3s； vj——油品经济流速，ms。

则从罐区到泵房：

d140.4560.668m

1.3参考文献[5]，采用71115的钢管，其内径为681mm；从油库到炼油厂：

d240.3420.467m

2参考文献[5]，采用5087的钢管，其内径为494mm；

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从油库到外输首站：

d340.1140.269m

2参考文献[5]，采用71115的钢管，其内径为259mm。

3.2.4 实际流速

v4Qd2 式中 v——油品实际流速，ms；

Q——油品任务输量，m3s；

d——管子内径，m。

则从罐区到泵房：

v40.45610.68121.253ms

从油库到炼油厂：

v40.34220.49421.785ms

从油库到外输首站：

v40.11430.25922.165ms

3.2.5 沿程摩阻

计算管路的沿程摩阻损失所涉及的公式有：

Ldv2hr2g 式中 hr——管路沿程摩阻损失，m；

——水力摩阻系数；

L——管路长度，m； d——管子内径，m；

v——实际流速，ms；

g——重力加速度，ms2。

2ed 式中 ——管壁的相对粗糙度；

(3-3) (3-4)

(3-5) B油田原油库工艺设计

e——管壁的绝对粗糙度，mm。可参考文献[5]，取e0.15mm。

d——管子内径，mm。

Re4Q (3-6) d式中 Re——雷诺数，它标志着流动过程中，惯性力与粘滞力之比；

Q——油品任务输量，m3s；

d——管子内径，m；

——油品运动粘度，m2/s。

（1）从罐区到泵房

Re40.456161645 60.6815.2771059.720.150.00044 68159.7409740

Re1870.00044873000ReRe1，流体处于水力光滑区，得：

0.31640.31640.0157 44Re16164523001.253h10.01570.554m 0.68129.8（2）从油库到外输首站

Re40.342167126

0.4945.27710620.150.00061 49459.7282061

Re159.7870.00061873000ReRe1，流体处于水力光滑区，得：

0.31640.31640.0156 44Re1671262121031.785h20.015661.603m 0.49429.8（3）从油库到外输首站

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Re40.114106255

0.2595.27710620.150.00116 25959.7135301

Re159.7870.00116873000ReRe1，流体处于水力光滑区，得：

0.31640.31644Re41062550.0175 h0.0175251032.165230.25929.8403.96m （4）总沿程摩阻

hrh1h2h30.55461.603403.96466.117m

3.2.6 局部摩阻

Ldv2hjd2g 式中 hj——管路局部摩阻损失，m；

d——管子内径，m；

v——实际流速，ms；

g——重力加速度，ms2；

Ld——局部摩阻的当量长度，可参考表2-4求得。

Ldd9877243401260904604024126001.2532hj0.01571260029.82.5630.846m

3.2.7 总水力摩阻

由沿程摩阻和局部摩阻可得，管路的总水力摩阻损失为：

466.117＋30.846＝496.963m

3.3 泵房工艺计算

(3-7)

B油田原油库工艺设计

3.3.1 泵的流量

泵的流量应与油品的任务输量相平衡，即Q1640.15m3h。

3.3.2 泵的扬程

泵的扬程应与管路的能量损失相平衡，即HhrhjZ，其中Z可根据任务书提供设计依据和油罐高度求得，则：

H466.11730.8460.51.2(19.35)476.913477m

3.3.3 校核泵与管路的工作点

（1）泵的并联工作曲线

表3-3 泵的并联工作特性曲线

流量（m3h） 1640 1660 1680 1700 （2）管路的特性曲线

扬程（m） 495 520 536 550 表3-4 管路的特性曲线

流量（m3h） 1610 1630 1642 1650 （3）泵与管路的工作点

由图3-2可知，泵的工作点A在有效区域内，所选油泵符合输送要求。

摩阻损失（m） 462 486 497 508 22

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3.3.4 泵的允许吸入高度

HsPaPvhsh (3-8) g式中 Hs——泵的允许吸入高度，m；

Pa——当地大气压，Pa；

Pv——油品的饱和蒸汽压，Pa，此处取P[5]v3104Pa；

——油品的密度，kgm3；

g——重力加速度，ms2；

hsh——泵的允许气蚀余量，m。

H10.23104s8729.880.425m

3.3.5 泵的允许安装高度

v2HyHs2gh 式中 Hy——泵的允许安装高度，m；

Hs——泵的允许吸入高度，m； v——油品在泵吸入管中的流速，ms；

g——重力加速度，ms2； h——吸入管的摩阻损失。

2Hy0.4251.25329.80.5540.21m

(3-9)

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4 热力系统设计与计算

4.1 加热系统设计

许多油品（如高粘和高凝固点的原油、燃料油、重柴油、农用柴油、润滑油等）在低温时具有很大的粘度，而且某些含蜡油品在低温时由于蜡结晶析出，会发生凝固。为了降低这些油品的粘度，提高其流动性，必须进行加热。油库中对油品加热的主要目的是：降低油品在管道内输送的水力摩阻，加快油罐车和油船的装卸速度，促进原油破乳，使油品脱水和沉降杂质，加速油品的调合等。此外，厂矿企业用燃料油或残渣油作为加热炉或锅炉燃料时，应在燃料油使用前预先加热。

油品加热常用的热源有水蒸气、热水、热空气和电能等。水蒸气是目前最常用的热源，它具有热焓高、易于制备和输送、使用比较安全等优点，油库加热作业常采用表压为38个大气压的水蒸气。

在油库中对油品进行加热所采用的加热方法有：蒸汽直接加热法、蒸汽间接加热法、热水垫层加热法、热油循环加热法和电加热法等。其中蒸汽间接加热法是将水蒸气通过油罐中的管式加热器和罐车的加热套，使加热器或加热套升温来加热油品，蒸汽与油品不直接接触。这种方法适用于一切油品的加热，目前应用广泛。

油库中对输油管道的加热方法有蒸汽管伴随加热和电加热。库内管道一般

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都不长，热油在管道中输送不会有很大温降，油品不至于在管路中凝固，所以一般情况下不需要进行伴随加热。只是对间歇作业的不放空的粘油和凝固点低于最低周围介质温度的油品，它们的管路才采用伴随加热。

管路的电加热有直接加热、间接加热和感应加热三种方法。直接加热法是对管路直接通电，使管路自体发热而加热管内油品，此法比较简便，但管路应包覆良好的电绝缘材料，以减少电流损失和保证安全；间接加热法是把有良好电绝缘的电热导线和油管用保温材料包扎在一起，电热导线通电后发热，将热量传给油管以加热管内油品；感应加热是把线圈和油管用保温材料包扎在一起，线圈通交流电后产生交变磁场，输油管在交变磁场中诱发产生感应电流而升温，使管内油品被加热。

综上所述，本设计中油罐加热采用蒸汽间接加热法，输油管加热采用电加热法。

油罐中常用的管式加热器按布置形式可分为全面加热器和局部加热器；按结构形式分为分段式加热器和蛇管式加热器。

局部加热器仅布置在罐内的收发油管附近，全面加热器则均匀布置在罐内距罐底不高的整个水平位置上。对于粘度不高，且不会冷至凝固点温度以下的油品，或一次需要发出数量不多的油品，适宜采用局部加热器。若在短时间内要从油罐中发出大量油品时，应采用全面加热器。

分段式加热器由于分段管组的长度不大，蒸汽通过管组的摩阻较小，因此它可以在较低的蒸汽压力下工作。此外，由于分段管组长度不大，还可使蒸汽管入口高度降低，这样就使整个加热器的安装位置较低，可以尽量减少加热器下面“加热死角”的体积。

分段式加热器的加热管在罐内平面上的分布不如蛇管式加热器均匀，加热效果也不如蛇管式好，管子的连接接头多，伸缩不便，容易造成管子接头处焊口的损坏，发生蒸汽渗漏。因此对于要求严格控制含水量的油品，对于经常操作并需要长时间连续加热的油罐，最好采用蛇管式加热器。对于不要求严格控制含水量的油品，对于进行间歇加热作业并需要经常调节加热面积的油罐，适宜采用分段式加热器。

本设计中，根据原油库的具体情况，选用蛇管式全面加热器。加热器的面积可按公式FQ计算，其中Q为单位时间内加热油品

K0(t1ty)所需的总热量，K0为蒸汽经加热器至油品的总传热系数，t1为热源进入加热器时的温度，ty为加热过程中油品的平均温度。此外，为了求出单位时间内加热油品所需的总热量，必须先求油罐的总传热系数K值。

以上这些参数都可由相关的公式及规定求出，其结果为：油罐的总传热系

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数为0.269Wm2℃、单位时间内加热油品所需的总热量为57904.5W、蒸汽经加热器至油品的总传热系数为200.2W/m2℃、加热器的实际加热面积为2.86m2、加热器所用的蒸汽耗量为0.0271kgs。根据蒸汽耗量，参考文献[5]，可选

WNG181型内燃回火锅炉3台，长5895mm，宽2744mm。

为了减少热损失，可将油罐和管路进行保温。对于是否保温及其厚度的确定，要根据经济比较来完成。一般情况下山洞油罐和覆土隐蔽油罐不保温，在北方寒冷地区的地上油罐常保温。油库中的埋地油管和能迅速放空的地面油管往往不保温，不能在输油后迅速排空的粘油管路和采用伴随加热或电加热的输油管路常需保温。本设计中，根据油库的具体情况，应对油罐和输油管进行保温。根据经验并参考文献[3, 4]，选择玻璃棉毡为保温层材料，油罐和输油管的保温层厚度分别0.8m和0.2m。

4.2 热力计算

4.2.1 油罐周围介质温度

tjttu41tqi24 （4-1）

式中 tj——油罐周围介质温度，℃；

ttu——最冷月地表平均温度，℃。根据任务书提供设计依据，取

ttu1℃；

tqj——最冷月大气平均温度，℃。根据任务书提供设计依据，取

tqi4℃；

——油罐的高度和直径的比值，tjH。 D19.350.421 46140.421143.19℃

240.4214.2.2 油罐总传热系数

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KKbiFbiKdingFdingKdiFdiFbiFdingFdi （4-2）

式中K表示传热系数，F表示面积，角码符号bi、ding、di分别指罐壁、罐顶和罐底。按油罐装满系数为0.95计算，Fbi应取为罐壁总面积的95%，Fding应取罐顶面积和5%罐壁面积之和。

地上保温立式油罐的罐壁传热系数Kbi可近似地由下式求得：

Kbibao （4-3） bao式中 bao——保温材料的导热系数，Wm2℃；根据经验，选择玻璃棉毡为保

温层材料[5]，取bao0.05Wm℃。

bao——保温层的厚度，m；在此取bao0.2m[5]。

Kbi0.050.25Wm2℃ 0.2对于有保温层的地上立式金属油罐[5]，罐顶传热系数Kding0.35W/m2℃；

V500m3时，罐底传热系数Kdi0.06W/m2℃；500V5000m3时，Kdi0.12W/m2℃；V5000m3时，Kdi0.21W/m2℃。由总传热系数公式可

知，对总传热影响最大的是罐壁部分，其次是罐顶，而罐底的影响最小。本设计中油库选用的油罐为30000m3，所以取Kding0.35W/m2℃，

Kdi0.21W/m2℃。

FbiDH95%4619.3595%2655.17m2

Fding4D2DH5%Fdi44624619.355%1800.81m2

4D244621661.06m2

K0.252655.170.351800.810.211661.060.269W/m2℃

2655.171800.811661.064.2.3 加热油品所需的总热量

本设计中，原油的加热是为了保温，其所需的热量可按下式计算：

QFiKtytj （4-4）

式中 Q——单位时间内加热油品所需的总热量，W；

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F——油罐的总面积（FFiidingFFbiFdi，ding、Fbi、Fdi分别

为罐顶、罐壁、罐底的表面积），m2；

K——油罐总传热系数，Wm2℃；

ty——加热过程中油品的平均温度，℃；根据设计任务书，取

ty32℃；

tj——油罐周围介质温度，℃。

Fi4D2DH4D21661.062794.911661.066117.03m2

Q6117.030.269323.1957904.5W

4.2.4 蒸汽经加热器至油品总传热系数

K0值用圆筒壁传热公式计算[5]：

K0d1nd111lni1a1d1i12idia2dn1 （4-5）

式中 a1——蒸汽向加热器内壁的内部放热系数，Wm2℃；

di——管子的内外径及计入水垢和油污等在管子内外壁上的沉积物

后各层的直径，m；

i——水垢、管子、油品沉积物等的导热系数，Wm2℃； d——加热器管子的外径，m；

a2——从加热器管子最外层至油品的外部放热系数，Wm2℃。

蒸汽在加热器管子内的运动速度较快，蒸汽本身粘度一般很小，因此常处于紊流状态（Re104）。内部放热系数a1可按紊流状态下强制运动的放热公式计算：

Nua1d0.0266Re0.806Pr1/3 （4-6）

式（4-6）为不考虑相变情况下的计算公式。实际上，蒸汽在加热器管子中不断冷凝，加热器中同时存在蒸汽和冷凝水，因此计算放热系数a1时应考虑相变的影响。此时，蒸汽对加热器内壁的内部放热系数a1（W/m2℃）可按下式计算：

a11.163(3400100)31.21 （4-7） l式中 ——加热器进口处的蒸汽速度，一般取1030ms；

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l——蒸汽从加热器进口至出口所经过的管子长度，m。

由以上两式求得的a1值常在350011600W/m2℃之间，数值较大，因此

1项就很小，实际计算中甚至可以忽略不计，再考虑到d与dn1之间的差别并a1d1不大，K0的计算可简化为：

K011Ra2 （4-8）

式中 a2——从加热器管子最外层至油品的外部放热系数，Wm2℃；

R——附加热阻，m2℃/W；其值可由文献[5]中的表4-6查得。

a2ydGrPrn （4-9）

式中 、n——系数，决定GrPr值的大小，可参考文献[5]中的表4-7查得；

d——加热器管子外径，m；

y——油品在定性温度下的导热系数，W/m℃。

Gr——格拉晓夫准则，反映流体在自然对流时粘滞力与浮升力的关

系，即流体自然对流的强度；

Grgtd32

Pr——普朗特准则，反映流体的物理性质：

Prc 其中 g——重力加速度，g9.81m/s2；

——定性温度下流体的运动粘度，m2/s；

c——定性温度下流体的比热容，kJ/kg℃。在此取c1.976kJ/kg℃；

——定性温度下流体的导热系数，W/m℃；

——定性温度下流体的密度，kg/m3；

℃1；可由文献[5]表4-8查得； ——定性温度下流体的体膨胀系数，

t——流体的平均温度与放热壁面温度的差值，℃；

d——决定性尺寸，m；考虑管线内部放热时为内径，外部放热时为

外径。

y117.515y10.00054t （4-10）

3kg/m式中 15——15℃时的油品密度，； yt——油品的定性温度，℃。

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油品的定性温度取油品平均温度ty和加热器管子外壁温度的算术平均值。加热器管子的外壁温度可先假设，求出a2值后再校核原假设是否正确，也可近似地取加热器管子外壁温度等于蒸汽温度。

根据文献[5]，加热器采用603.5无缝钢管制作，d=0.06m，附加热阻R取为0.00172m2℃/W。已知罐内油品平均温度为32℃，假设加热器管壁温度为110℃。对于各准则的计算，定性温度取为

11103271℃。 2315y0.880.0006615200.8833kg/m

y117.50.06273710.608106m2/s 10.0054710.082W/m℃560e30.8833100.880.0006671200.8463103kg/m3

0.8156103℃1

Gr9.810.8156103110320.0633.65108

0.60810620.6081061.976103846.3Pr12.4

0.082GrPr3.6510812.44.531092107

根据文献[5]中表4-7，取0.135，n1/3。则 a20.1351/30.0824.53109305.3Wm2℃ 0.06K0110.00172305.3200.2W/m2℃

4.2.5 加热器面积

FQ （4-11）

K0(t1ty)式中 Q——单位时间内加热油品所需的总热量，W；

K0——蒸汽经加热器至油品的总传热系数，Wm2℃；

t1——热源进入加热器时的温度，℃；根据文献[5]，表压为0.4MPa的

蒸汽温度为143℃；

ty——加热过程中油品的平均温度，℃。

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F57904.52.61m2

200.2(14332)考虑到结垢、结污对传热效果的影响，增加10%左右的加热面积作为富裕量，取实际加热面积F2.86m2。

4.2.6 蒸汽消耗量

GzQ （4-12） izin式中 Gz——加热器所用的蒸汽量，kgs；

Q——单位时间内加热油品所需的总热量，kW； iz——干饱和蒸汽的热焓，kJkg； in——饱和冷凝水的热焓，kJkg；

57904.5103Gz0.0271kgs

2738.3601.64根据文献[5]，可选WNG181型内燃回火锅炉3台，长5895mm，宽2744mm。

5 消防系统设计与计算

5.1 消防系统设计

消防系统的设计是油库设计的重要组成部分。空气泡沫消防技术是目前用于扑灭油罐火灾最有效而且最普遍的方法，其设计的主要内容是：根据油库的总体布置，油罐的容量及其所储存的油品种类等因素合理选择灭火系统，制定消防系统流程；根据有关防火规范，计算泡沫液和消防用水的耗量和储备量；通过水力计算，选择并布置消防泵、消防管线以及配套作用的其它消防设备和器材。油库消防设施的设置，应根据油库等级、油罐形式、油品火灾危险性及与邻近单位的消防协作条件等因素综合考虑确定。

石油库消防设施应遵循的部分规定[2]如下：

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（1）泡沫灭火系统的设置，应符合下列规定：

①地上固定顶油罐、内浮顶油罐应设低倍数泡沫灭火系统或中倍数泡沫灭火系统。

②浮顶油罐宜设低倍数泡沫灭火系统；当用中心软管配置泡沫混合液

的方式时，亦可设中倍数泡沫灭火系统。

（2）油罐的泡沫灭火系统设施的设置方式，应符合下列规定：

①单罐容量大于1000m3的油罐应采用固定式泡沫灭火系统。 ②单罐容量小于或等于1000m3的油罐可采用固定式泡沫灭火系统。

③当企业有较强机动消防力量时，其附属油库的油罐可采用半固定式

或移动式泡沫灭火系统。

（3）油罐应设消防冷却水系统，其设置应符合系列规定：

①单罐容量不小于5000m3或罐壁高度不小于17m的油罐，应设固定式消防冷却水系统。

②单罐容量小于5000m3，且罐壁高度不小于17m的油罐，可设移动式消防冷却水系统，或固定式水枪与移动式水枪相结合的消防冷却水系统。

（4）1～4级石油库应设独立消防给水系统。

（5）当石油库采用高压消防给水系统时，给水压力不应小于在达到设计消防水量时最不利的灭火所需要的压力；当石油库采用低压消防给水系统时，应保证每个消火栓出口处在达到设计消防水量时，给水压力不应小于0.15MPa。

（6）消防给水系统应保持充水状态。严寒地区的消防给水管道，冬季可

不充水。

（7）1～3级石油库油罐区消防给水管道应采用环状敷设；4～5级石油

库油罐区的消防给水管道可采用枝状敷设；山区石油库的单罐容量小于或等于5000m3且油罐单排布置的油罐区，其消防给水管道可采用枝状敷设。1～3级石油库油罐区的消防水环形管道的进水管道不应少于2条，每条管道应能通过全部消防用水。

（8）石油库的消防用水量，应按油罐区消防用水量计算确定。油罐区的

消防用水量，应为扑救油罐火灾配置泡沫最大用水量与冷却油罐最大用水量的总和。

5.1.1 基本参数的设定

确定泡沫液和消防水的耗量和储备量是选择消防设备和器材的前提条件，

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而这些参数的确定又取决于泡沫和冷却水的供给强度、灭火计算时间以及防止回燃所必需的冷却时间等参数。这些参数选取是否恰当，不仅关系到灭火的可靠性，还将直接影响到油库的建设投资。

为了在规定的时间内（泡沫连续供给时间）有效地扑灭油罐火灾，单位时间内单位燃烧面积上提供的泡沫体积称为泡沫供给强度。泡沫供给强度与油品的类型、发射泡沫的设备和消防队的战术水平有关。轻质油品挥发能力强，油品蒸汽的穿透能力强，需要有较大的泡沫供给强度；固定式泡沫灭火设备的泡沫的使用率高，可采用较小的供给强度；移动式泡沫灭火设备的泡沫的使用率低，可采用较大的供给强度。不0.25m；当采用软密封时堰板的高度不应小于

0.9m。

浮顶油罐的泡沫

在消防设计中，为了适当地确定泡沫液和水的储备量以及它们的输送设备，通常是以扑灭油罐组中的某一个油罐火灾作为依据。因此首先要明确以哪一个油罐作为着火罐。一般的做法是从最困难的条件出发，选择泡沫需要量最大的那个油罐作为着火罐。如果油罐组中所有油罐都储存着同样闪点范围的油品，则以截面积最大的油罐作为着火罐。如果不同容量的油罐所储存的油品又各不相同时，则必须经过比较才能判断应以哪个油罐作为设计依据的着火罐。

为了扑灭油罐火灾，单位时间内所必须供给的泡沫体积称为泡沫计算耗量，它可由公式QpZpF求得，本设计中为294.09ls。其中，浮顶罐的燃烧面积应按罐壁与泡沫堰板之间的环形面积计算，泡沫堰板距罐壁的距离应为1.21.4m，本设中取1.4m。当采用机械密封时堰板的高度不应小于同的泡沫产生器所采用的产生器数量，应按每个泡沫产生器的保护周长计算确定。不同闪点的油品其泡沫供给强度也不同。浮顶油罐的泡沫供给强度应考虑泡沫流散展开的可能，它的泡沫产生器的型号有关。本设计中取泡沫供给强度为1.5lsm2[5]。保护周长和泡沫或混合液供给强度，可参考文献[5]中表8-45。本设计中选用12个PS16型立式空气泡沫产生器，每个油罐分别配置3个。

Qh2nqqc2、QymQhQhQh1Qh2、泡沫液储备量可利用公式Qh1ncqc1、

求得，结果为33.09m3。

消防用水总耗量包括配置全部泡沫混合液用水量、冷却着火罐和冷却邻近油罐最大用水量的总和。对于地上、半地下油罐区，当某一油罐发生火灾时，为了保护罐体、控制火灾蔓延、减少火焰热辐射影响、保障相邻油罐安全，不仅对着火罐需要进行冷却，而且对距着火罐直径1.5范围内的相邻地上、半地下油罐均应冷却。因为在火场上，着火油罐下风向的相邻油罐吸收热量最大，其次是侧风向，下风向最小，所以当冷却范围内的油罐超过三座时，仍按其中较大的油罐计算。着火的浮顶油罐需冷却，但因火势仅在浮盘周边，火势较小，

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所以其相邻油罐可不冷却。油罐单位周长上所需要的冷却水量称为冷却水供给强度，本设计中取冷却水供给强度为0.5lsm，浮顶罐的冷却水供给时间为4h。因此，根据相应公式，可求出消防用水耗量为1551.17m3。

5.1.2 清水系统设计

消防水池容量主要取决于配制全部泡沫混合液用水量和冷却油罐用水量，本设计为1551.17m3。根据文献[6]中表10-6，可选用2个容量为800m3的水池，长20m，宽10m，高4m，水深3.8m。

我国常用的消防管线包括钢管和铸铁管两种，埋地敷设的消防管线应采用铸铁管。消防水干管应采用环形敷设，在环状管网上应用截断阀门分成若干独立段，以保证个别段损坏或检修时，仍能保证扑救火灾和冷却油罐用水。在干管的支线上应设阀门。消防水管线的直径，应根据流量和水压要求，由计算确定。

若水的经济流速取3ms，则可求得管子内径为0.175m[6]。根据文献[7]，取清水管线管径为0.18m，则水的实际流速为2.83ms。根据总平面布置图及文献[2]中的相关规定，清水管线的总长度为700m。

清水泵主要是用来对着火油罐及其邻近油罐提供冷却水，其工作流量必须满足水枪所需的出水量，扬程必须满足任一水枪出口处所需的压力。两者都可按文献[5]中相关的公式和规定求得，其中清水泵的工作流量为0.079m3s，扬程为78.56m。可选16支PQ8泡沫枪。

消火栓是灭火供水设备之一，其数量可由水枪数量和备用消火栓数量确定，结果为9个。消火栓的位置按其保护半径确定，而消火栓的保护半径不宜大于

120m。在初步布置了消火栓的位置后，应该用消火栓的保护半径检验其布置是否合理，以保证被冷却油罐周围任一点都能得到冷却，也就是说保证消火栓与它负责冷却的油罐之间的距离不大于消火栓的保护半径。

5.1.3 泡沫系统设计

泡沫系统的设计和布置首先应进行泡沫比例混合器的选型，可选用5台PH64型泡沫比例混合器并联工作。泡沫液罐的容量可按公式

V1.051.2QymQh3求得，结果为41.14m3。泡沫干管一般都是围绕着防火堤敷设成环形管网。其一端与泵出口管相接，另一端与油罐顶上的固定空气泡沫产生器的支管线相连，在连接的支管线上应设截断阀门，以便集中地向着火油罐供给泡沫。浮顶罐上的空气泡沫产生器，可两个合用一根泡沫混合液管线。

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若泡沫干管敷设成环形管网时，应在干管的适当位置设置截断阀门，以保证在某一段管线发生故障或检修时，不妨碍泡沫混合液的供给。泡沫管线的敷设方式一般采用直接埋地敷设，埋置深度应在当地的冰冻线以下，以防冻结。管线的防空坡度一般为2‰。

若泡沫的经济流速取3ms，则管子内径为0.359m[8]。取泡沫管线管径为

0.377m，则泡沫的实际流速为2.71ms[7]。根据总平面布置图及文献[2]中的相关规定，可知泡沫管线的总长度为700m。

泡沫泵的选择需根据泡沫混合液的流量、扬程以及它与混合液管线的配合。泡沫泵的设计流量应按扑灭一次着火油罐火灾所必须的泡沫混合液流量和泡沫比例混合器动力水的回流损失流量计算，相关公式为Q2Qhq，结果为

306.21103m3s。泡沫泵的扬程应满足在克服了泡沫混合液管线的摩阻损失和

标高差后，在空气泡沫产生器进口仍应具有足够的剩余压力，以保证空气泡沫产生器能在标定压力下工作，所以其剩余压力最低不得小于5105Pa，相关公式为H2hpZPc82.27m，因此可选用3台12sh-6A型清水泵并联工作[8]。 cg5.2 消防系统计算

5.2.1 空气泡沫灭火系统的基本参数

5.2.1.1 泡沫供给强度

根据文献[5]中表8-43，取泡沫供给强度Zp1.5lsm2。 5.2.1.2 泡沫计算耗量

QpZpF （5-1）

式中 Qp——泡沫计算耗量，ls；

Zp——泡沫供给强度，lsm2；

F——燃烧面积，m2；浮顶罐的燃烧面积应按罐壁与泡沫堰板之间

的环形面积计算，泡沫堰板距罐壁的距离应为1.21.4m，本设中取1.4m。

461.42196.06m2 462F44Qp1.5196.06294.09ls

5.2.1.3 泡沫产生器

浮顶罐的泡沫产生器数量应根据每个泡沫产生器的保护周长计算确定。

2 35

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ncL （5-2） l式中 nc——泡沫产生器数量，个；

L——浮顶罐罐壁周长，m；

l——泡沫产生器的最大保护周长，m；在此取l48m[5]。

nc46412 48应选用12个PS16型立式空气泡沫产生器，每个油罐分别配置3个。 5.2.1.4 泡沫液储备量

（1）油罐所需的泡沫混合液流量

Qh1ncqc1 （5-3）

式中 Qh1——扑救油罐火灾需用泡沫混合液流量，ls；

nc——泡沫产生器数量，个；

qc1——每个泡沫产生器的混合液流量，ls；在此取qc11000lmin[5]

。

Qh1121000200ls 60（2）流散液体火焰所需的混合液流量

Qh2nqqc2 （5-4）式中 Qh2——扑救流散液体火焰需用泡沫混合液流量，ls；

nq——泡沫枪数量，支；在此取nq16[5]；

qc2——每支泡沫枪的混合液流量，ls；在此取qc26.4lsQh2166.4102.4ls

[5]

。

（3）泡沫混合液总流量

QhQh1Qh2200102.4302.4ls

（4）泡沫液储备量

QymQh （5-5）

式中 Qy——泡沫液储备量，m3；

m——泡沫混合液中泡沫液所占的百分比，%；

——泡沫延续供给时间，s；在此取1800sQh——泡沫混合液总流量，m3s。

[5]

；

m121160.4100%=6.08%

302.4Qy6.08%1800302.410333.09m3

5.2.1.5 消防用水耗量（1）冷却水供给强度

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根据文献[5]中的表8-46，取冷却水供给强度Zs0.5lsm。（2）冷却范围

着火浮顶罐因火势仅在浮盘周边，火势较小，所以其相邻油罐可不冷却。（3）冷却水供给时间

浮顶罐的冷却水供给时间应为4h[5]。（4）配制全部泡沫混合液用水量

Qs11mQh （5-6）

式中 Qs1——配制全部泡沫混合液用水量，m3；

m——泡沫混合液中泡沫液所占的百分比，%；

——泡沫延续供给时间，s；在此取1800sQh——泡沫混合液总流量，m3s。

[5]

；

Qs193.92%1800302.4103511.2m3

（5）冷却着火油罐用水量

Qs2ZsL11 （5-7）

式中 Qs2——冷却着火油罐用水量，m3；

Zs——冷却水供给强度，lsm；

L1——着火罐冷却范围计算长度，m；在此取L146144.44m[5]

；

1——冷却水供给时间，h。

Qs20.5103144.44436001039.97m3

（6）消防用水总耗量

QsQs1Qs2511.21039.971551.17m3

5.2.2 清水系统

5.2.2.1 消防水池容量

消防水池容量主要取决于配制全部泡沫混合液用水量和冷却油罐用水量。

VsQs1551.17m3

根据文献[8]中的表10-6，选用2个容量800m3的水池，长20m，宽10m，高4m，水深3.8m。 5.2.2.2 消防水管线

水的经济流速取3ms[8]，则管内径：

d4Qv40.0720.175m

3取清水管线管径为0.18m[7]，则水的实际流速：

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v4Q40.0722.83ms 22d(0.18)根据总平面布置图及文献[2]中的相关规定，可知清水管线的总长度为

700m。

5.2.2.3 清水泵的选用（1）清水泵的流量

Q1Qs21 （5-8）

式中 Q1——清水泵的设计流量，m3s；

Qs2——冷却着火油罐用水量，m3；

1——冷却水供给时间，s。

Q11039.970.072m3s

43600清水泵的实际流量应为1.1Q10.079m3s。（2）消火栓出口压力

hxhzhd （5-9）

式中 hx——消火栓出口压力，m；

hz——水枪喷嘴出口处的必须压力，m；

hd——水带的摩阻损失，m。

hzaSk （5-10）

1aSk(0.01S)k4；式中 a——射流总长度与充实水柱长度的比值系数，a1.1980Sk——充实水柱长度，m；

——与水枪喷嘴口径有关的特性系数，在此取0.0097Sk[5]

。

H1H2 （5-11） sinak式中 H1——着火点离地面的高度，m；

H2——水枪喷嘴离地面的高度，m；

ak——水枪喷嘴射流与地面的夹角。一般取ak60。

hdAdlqx2

式中 Ad——水带阻力系数；取Ad0.00384；

l——水带计算长度，m；在此取l20m[5]；

qx——水枪出水量，ls。

qxhz （5-12）

式中 hz——消火栓出口压力，m；

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——水枪嘴特性系数，在此取1.57[5]

。

S19.350.5ksin6021.77m

a1.1980(0.0121.77)41.37

h1.3721.77z10.00971.3721.7741.97m

qx1.5741.978.12ls h2d0.00384208.125.06m

hx41.975.0647.03m

（3）消防管路沿程摩阻

2ed 式中 ——管壁的相对粗糙度；

e——罐壁的绝对粗糙度，m。铸铁管取0.15mm；

d——管内径，mm。

20.151800.00167 Re4Qd 式中 Re——雷诺数；

Q——水的体积流量，m3s；

d——管内径，m；

——水的运动粘度，m2s，在此取1106m2s[3]。Re40.0720.181106509554

Re59.71859.78789209

70.00167Re665765lg665765lg0.0016720.001671670432

Re1ReRe2，流体处于混合摩擦区，由：

11.8lg6.81.11Re7.40.0194

 39

5-13）5-14）（（

B油田原油库工艺设计

Lv2hg （5-15）

d2g式中 hg——消防管路沿程摩阻，m；

——水力摩阻系数；

L——管路长度，m； d——管内径，m；

v——水的流速，ms；

g——重力加速度，取g9.8ms2。

2h7000.182.83g0.019429.830.83m （4）清水泵的扬程

H1hxhgZ 式中 H1——清水泵扬程，m；

hx——消火栓出口压力，m； hg——消防管路沿程摩阻，m；

Z——水枪高度与消防水池出口液面标高的差值，Z0.50.20.7m[8]

。

H147.0330.830.778.56m

5.2.2.4 消火栓的数量

n1s2nxnr 式中 ns——消火栓数量，个；

nx——水枪数量，支；

nr——备用消火栓数量，个；在此取nr4。

nQ1xq x式中 Q1——清水泵的设计流量，m3s；

qx——水枪出水量，ls。

0.072103nx8.128.87，取nx9；

n1s2948.5，取ns9。

5.2.3 泡沫系统

（5-16）

m；在此取

（5-17）

（5-18） B油田原油库工艺设计

5.2.3.1 泡沫比例混合器数量

nbQh （5-19） qb式中 nb——泡沫比例混合器数量，个；

Qh——泡沫混合液总流量，ls；

qb——泡沫比例混合器最大泡沫混合液流量，ls。本设计中选用

PH64型泡沫比例混合器，其最大泡沫混合液流量为

64ls。

nb302.44.725，取nb5 64即选用5台PH64型泡沫比例混合器并联工作。 5.2.3.2 泡沫管线

泡沫的经济流速取3ms，则泡沫管线内径为：

d4Qv40.3020.359m

3若取泡沫管线管径为0.377m，则泡沫的实际流速：

v4Q40.3022.71ms d2(0.377)2根据总平面布置图及文献[2]中的相关规定，可知泡沫管线的总长度为

700m。

5.2.3.3 泡沫液罐容量

V1.051.2QymQh3 （5-20）

式中 V——泡沫液罐容量，m3；

1.051.2——安全容量系数，本设计中取1.1；

Qy——泡沫液储备量，m3；

m——泡沫混合液中泡沫液所占的百分比，%；

Qh3——充满泡沫管道的泡沫混合液体积，m3。

0.359d2Qh3L70070.82m3

44V1.133.096.08%70.8241.14m3

5.2.3.4 泡沫泵的选用（1）泡沫管路沿程摩阻

2

2e d41

B油田原油库工艺设计

式中 ——管壁的相对粗糙度；

e——罐壁的绝对粗糙度，m；铸铁管取0.15mm；

d——管内径，mm。

20.150.000796 377Re4Q d式中 Re——雷诺数；

Q——泡沫的体积流量，m3s；

d——管内径，m；

——泡沫的运动粘度，m2s；在此取2.64106m2s[5]。

Re40.302386538 60.3772.641059.759.7208080

Re1870.00079687Re2665765lg1665765lg0.0007963813820

0.000796Re1ReRe2，流体处于混合摩擦区，由：

6.81.111.8lg Re7.4Lv2hp

d2g知0.0171。

式中 hp——泡沫管路沿程摩阻，m；

——水力摩阻系数；

L——管路长度，m； d——管内径，m；

v——泡沫的流速，ms；

g——重力加速度，取g9.8ms。

7002.71hp0.017111.9m 0.37729.8（2）泡沫泵的扬程

H2hpZPc （5-21） cg22 42

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式中 H2——泡沫泵扬程，m；

hp——泡沫管路沿程摩阻，m；

Z——空气泡沫产生器入口与消防水池液面和标高差，m；本设计

中：

Z19.35221.35m

Pc——空气泡沫产生器进口工作压力，Pa；在此取Pc5105Pa[5]

。

c——泡沫混合液密度，kgm3。因为其中有94%的水，所以一般取

cs1103kgm3，s为水的密度。

g——重力加速度，取g9.8ms2；

5105H211.921.3511039.882.27m

（3）泡沫泵的流量

Q2Qhq 式中 Q2——泡沫泵的设计流量，m3s；

Qh——泡沫混合液总流量，m3s；

q——泡沫比例混合器动力水回水流量，m3s。

qf2gH 式中 ——流量修正系数，取0.98；

f——泡沫比例混合器喷嘴截面积，取f9.7105m2；

g——重力加速度，取g9.8ms2； H——泡沫泵扬程，m。

q0.989.710529.882.273.81103m3s

Q32302.4103.81103306.21103m3s

6 自动化控制概念设计

6.1 自动化控制的概念和发展状况

5-22）

5-23）

（（B油田原油库工艺设计

现代自动化技术是将计算机技术、通讯技术和控制技术有机地结合起来，利用仪器仪表、通讯设备和计算机等对信息进行测量、传输、处理、决策和控制，实现对各种设备和系统自动化的控制。它广泛应用于工业、农业等生产领域和军事领域，深入到教育、金融、服务、流通、管理等领域，甚至家庭也出现了各种自动化家用电器。其中，工业自动化在自动化事业的各个领域中极为重要。它的广泛应用能提高工厂装备的技术水平，节约能源、降低消耗、促进生产的柔性化和集成化，同时能提高产品质量和劳动生产率、提高产品的竞争能力，还能改善劳动条件，控制环境污染，保证生产安全可靠。在工业领域中，随着石油工业的进步和石油战略地位的不断提高，油库建设的日益重要，自动化管理与控制技术也成为油库设计中越来越重要的一部份。

油库自动化包括收发油作业的自动控制、油料的自动控制检测和计量、油品的储存安全以及业务管理自动化等内容。油库自动化的发展是随着自动化技术与自动化仪表的发展而发展起来的。目前，美国、日本、德国等工业发达国家对油品的储运已普遍地实现了过程参数的自动检测和作业流程的计算机控制与管理。

上世纪70年代末，国外油库开始使用计算机进行发油作业。早期的发油装置包括体积流量计、过滤器、气体分离器、阀门和油温检测等设备，根据管线油温、密度、发油体积，由计算机自动算出发油重量，并通过计算机控制阀门的开启与关闭，达到自由发油的目的。

上世纪80年代中期，集中式发油控制系统发展到了鼎盛的时期，其中最具代表性的是日本TOKI公司提供的“TTC-100系列”和“TTC-500系列”控制系统。1984年，美国Smith Meter公司率先推出了集散型微机控制发油系统——ACCULOAD1发油系统。它采用计算机分级控制，以专用微机控制装置实施第一级分散控制，以系统计算机实施第二级集中控制。集散式计算机控制系统通常由三类设备组成：第一类是直接与被监控的过程相连接的设备，如现场测控计算机、智能控制单元及相应的过程输入输出通道、接口；第二类是完成高级人机对话与计算功能的设备，如中央计算机、操作台（站）、屏幕显示器、打印机等；第三类是提供通信手段的设备。集散式计算机测控系统采用一台中央计算机指挥若干台面向现场的测控计算机和智能控制单元，这些现场测控计算机和智能控制单元可直接对被控对象进行测控，负责对过程进行控制，并向中央计算机报告过程情况。中央计算机负责全局的综合控制，管理调度，计划及执行情况报告等任务。

与此同时，我国对油库自动化工作也很重视。早期的自动化仪表以压缩空气为动力与信号传导媒介，如QDZ型气动单元组合仪表，GGY-01型储罐气控称重仪等油罐遥测气控系统和阀门气控系统，随后采用DDZ型电动单元组合仪

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表构成油料自动化收发装置。

上世纪80年代以后，随着计算机在国内的普及，不少研究单位和厂家研制开发了微机自动发油系统。现已投入批量生产的发油设备有BC-801型智能流量测控系统等。这些产品实现了集中控制的功能，受到小型油库和加油站的青睐。但由于国内生产工艺水平的限制等原因，这些产品与国外先进水平相比还有一定差距。随着改革开放，一些油库也引进了国外先进的自动化控制系统，如青岛石油公司第二油库投资40万美元引进的美国Smith Meter公司的微机控制发油系统，对12个车位进行自动发油；胜利石油公司黄岛油库在大火后耗资6000万美元，分别从8个国家进口了多种控制和测量的设备和系统，对油库收发油和管道输油进行自动控制和管理。

6.2 自动化控制的发展趋势

（1）控制与信息管理有机结合，向综合自动化发展。

随着测控技术的发展，集散式计算机测控系统承担的功能越来越多，特别是当今世界进入了一个新的信息时代，油库自动化的概念不仅仅包含着要处理多种作业过程的“物质流”信息，而且还要把各种管理信息与过程信息相结合，而组成“信息流”综合管理系统。新型的集散式控制系统将过程控制与信息管理结合起来，采用4C技术（计算机、控制、通信、CRT）。不仅可以实现作业过程最佳和安全经济运行，还可以实现营业管理、库存管理、作业过程实时监视调度和数据记录、处理、统计、传递、以及指定作业计划、计算机辅助决策等管理功能，逐步成为一种测、控、管一体化的综合系统，达到安全、可靠、精确、简便、高效、低耗的目标。

（2）向智能自动化系统发展。

应用人工智能的思想，采用各种最新技术，诸如智能传感技术、自适应技术、数据处理技术、分布式数据库、高速和高质量的数据通信技术、在线诊断和容错技术等，使系统对作业过程自动补偿、自动校正、自动检测和诊断故障，并采取必要的措施排除。智能自动化将使自动化系统更具灵活性、完整性、经济性和安全性。

（3）结构的小型化、设计方法组合化、软硬件产品模块化、标准化。系统小型化是工业测控系统的发展趋势之一。对于大系统，采用集散式系统和局部网络，使系统分散化即负载分散、危险分散、功能分散和地域分散。开放式系统结构和总线系统技术的发展，导致了组合化设计方法的盛行，人们不再采用传统的方法对某一对象单独设计一种系统，而是采用组合化设计方法，即针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬件模板和软件进行组合，从而

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可大大缩短开发周期，降低设计费用。将系统分成若干个硬、软件模块，进行完善设计，使软、硬件产品模块化、标准化，不仅能简化设计工作，缩短设计周期，降低成本，而且修理更换方便，也便于更新和扩充，使系统适应性更强。

6.3 自动化系统的主要类型

按照功能的不同自动化系统分为若干类型，下面选其中主要的6种类型进行介绍，在实际应用中它们常常组合使用。

（1）自动监测系统

自动监测系统主要用于对生产过程运行参数，如压力、温度、液位、流量等和工艺设备状态参数，如阀的开关、泵的启停、环境中可燃气体的浓度等进行检测，并集中在值班室或中控室显示。显示有两种方式：一种是选择式，即根据需要显示某一参数；另一种是轮循式，即按规定的时间间隔自动轮流显示各种参数。检测的数据还可以储存和打印出来，当超过高、低限时还可通过声光屏幕报警。

（2）开环控制系统

开环控制系统主要用于由人工在值班室或中控室通过开关及调节器对阀门的开关及开度和电机的启停及转速进行操作控制，之所以称为开环控制系统，主要是强调这种控制没有自动形成信息的监测、分析判断、反馈控制的闭合环路。目前油田上还有大量机泵变频调速，采用的就是这种开环控制系统。开环控制系统经常和自动化监测系统结合起来使用，分析判断工作由人工完成。

（3）逻辑控制系统

逻辑控制系统主要用于根据仪表传感器监测的数据，利用事先编好的逻辑控制程序对阀门的开关及电机的启停进行控制。这是一种闭环控制，整个过程是自动进行的。

（4）调节控制系统

调节控制系统主要用于根据仪表传感器监测的数据，利用事先编好的调节控制程序对阀门的开度集电极的转速进行连续调节，使被控制量保持在预定值上。这也是一种闭环控制，是为保证产品质量而大量使用的一种控制系统，它能保证生产过程中的各种工艺参数，如压力、温度、液位、流量保持在规定值附近。

（5）紧急切断系统

紧急切断系统是一种专门用于生产安全保护的系统，它根据仪表传感器不断监测到的与安全生产有关的运行参数（如压力、温度、液位、流量），设备的状态参数（如机泵的负载、振动、轴位移及电机绕组的温升、电流和电压），利

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用事先编好的故障和事故诊断程序分析生产系统的安全状况。当系统处于危险状况时，它发出警报提醒值班操作人员采取措施；当系统即将发生事故时，利用事先编好的紧急停车程序，使各台设备有序地停止运行，或将有事故的部分设备切断开来。由于它是用于生产安全保护，所以对它采用的自动化设备可靠性的要求比一般用于生产控制的要高。尽管它的功能也可用一般的生产控制系统来实现，但是对于生产安全保护有较高要求的地方，它是单独设置独立于生产过程控制系统之外的。

（6）火灾消防系统

火灾消防系统是一种专门用于扑灭火灾的系统。它根据测温、测烟等设备检测到数据，当分析判断火灾发生时，立即通过泵、管道、喷嘴进行喷淋和喷泡沫等救灾。喷淋是用来降低已燃设备和相邻未燃烧设备的温度；喷泡沫是扑灭已燃设备的火。它是单独设置自成系统的，一般油田及管道油库的罐区都设有这种系统。

6.4 压力的测量和控制

压力是油气集输、储运工作中需要经常测量和控制的重要工艺参数之一，如油气分离器、脱水器、加热炉都必须在一定压力下工作，压力的变化会影响处理效果，过高会危及设备安全。例如，稳定塔必须在一定的负压下工作，压力波动会影响轻油产量和质量；外输管线的压力大小及变化还是调节外输流量、判断管线事故（穿孔、堵塞）的重要手段和依据。因此，压力的测量与控制具有十分重要的意义。

监测工艺设备和管道生产过程中介质的压力、差压的设备称为压力计。压力传感器（或压力变送器）一般由具有敏感功能、传感功能、变送功能、显示功能的元件组成。常用的产品由电容式变送器、差动电感式变送器、振弦式变送器、扩散硅式变送器、蓝宝石外延硅式变送器。表示产品的性能指标有：测量范围、精度、静态误差、使用温度、过载保护、温度稳定性、长期稳定性等。在产品选用时，应注意被测介质的性质；在仪表选用手册上，对各类变送器都有应用场合的说明。

为了适应生产需要，压力测量仪表的品种规格很多，分类方法也不同，常用而又比较合理的分类是按其仪表的转换原理来分，大致可分四类：

（1）液柱式压力计，将被测压力转换成液柱高度差进行测量；

（2）弹性式压力计，将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量；（3）电气式压力计，将被测压力转换成各种电量进行测量；

（4）活塞式压力计，将被测压力转换成活塞上所加平衡砝码的重力进行测

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量。

目前生产中使用单元组合仪表的压力变送器的测压部分，仍以弹性元件为基础。

6.5 流量的测量和控制

油气储运过程中的生产介质，主要通过动力设备如压缩机、泵等在管道中输送。流量不但是油气储运过程中监测设备工况的重要参数，也是物料流动工况特征参数之一，它的测量对确保安全生产有很大意义。同时也是企业经济核算的基本依据。

监测工艺设备输入输出以及管道中介质流量的设备一般称为流量计，它可按以下原则分类：

（1）按测量对象分类，可分为封闭管道流量计和敞开流道（明渠）流量计两大类。

（2）按测量目的分类，可分为总量表和流量计。

（3）按测量原理分类，各种物理原理是流量测量的理论基础，流量测量的物理原理有力学原理、热学原理、声学原理、电学原理、光学原理等。

（4）按测量方法和结构分类，封闭管道流量计可分为推理式流量计和容积式流量计两大类，然后再细分为各种类型。一般流量计由传感器、转换器和显示仪三部分组成。事实上，分类主要以传感器的特征为依据。目前显示仪的主流产品是以微处理器为基础的。所谓灵巧式（或智能式）流量显示仪，它可以涵盖全部流量计（模拟信号和脉冲信号），只要输出信号转换为标准信号即可与之接口。

（5）按流量测量的类型，可分为体积流量计和质量流量计。

6.6 温度的测量和控制

温度测量在油气生产中是一个关键性的参数，尤其是在大批量销售原油、成品油或天然气的场合更是如此。在这些输送监测现场，为了把毛（重）容积换算成在标准温度状态下的净容积，必须对温度进行准确的测量。除了低温液化天然气和利用天然气水合物储存天然气外，管道油气温度测量并不需要很宽的温度范围，几乎全部都在0150℃范围之内。监测工艺设备和管道在生产过程中的介质温度的设备称为温度计、温度传感器或温度变送器。它采用的敏感元件主要有两种：热电阻或热电偶。目前用得较多的产品是一体化温度变送器。在结构上它将感温、传感、变送三部分集于一体，具有小型化、无需补偿导线、

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远传性好、抗干扰能力强、工作稳定可靠、精度高、耐温、耐湿、耐振等特点。它的主要技术指标有：感温元件的类型（热电阻或热电偶）、测温范围、精度、结构特征（如保护套管直径、插入深度及安装形式等）、负载电阻、防爆类型等。监测油罐内油温的设备称为油罐平均温度变送器，它利用感温元件测得上、中、下三层油温，在求得平均温度并变成420mA的标准信号输出。

温度测量仪表种类繁多，若按测量方式的不同，测温仪表可分为接触式和非接触式两大类。前者的感温元件与被测介质直接接触，后者的感温元件却不与被测介质相接触。接触测温仪表简单、可靠，测量精度较高。但是，由于测温元件需要与被测介质接触进行充分的热交换，才能达到平衡，因而产生了滞后现象，而且可能与被测介质产生化学反应。另外，由于受到耐高温材料的限制，接触式测温材料不能应用于很高温度的测量。非接触式测温仪表由于测温元件不与被测介质接触，因而其测温范围很广，其测温上限原则上不受限制；由于它是通过热辐射来测量温度的，所以不会破坏被测介质的温度场，测温速度也较快。但是，这种方法受到被测介质至仪表之间的距离以及辐射通道上的水蒸气、烟雾、尘埃等其他介质的影响，因此测量精度较低。

常用的机械式温度计大多只能就地指示，辐射式的精度较差，只有电的测温仪表精度高，且测温元件很容易与温度变送器配用，转换成统一标准信号进行远传，以实现对温度的自动记录和自动调节。因此，生产过程控制中应用最多的是热电偶和热电阻温度计。

6.7 液位的测量和控制

液位和压力、流量一样，都是油气生产中常遇到的被测工艺参数，它在生产中同样占有重要的地位，并且随着生产过程的不断发展。一般常把生产过程中的储罐所存在的液体高度或表面的位置叫做液位。在油气生产中，精确测定储油罐中的液位高度是正确计算储油量、确定库存、计算输量的重要措施。液位的主要测量方法有：玻璃液位计、浮力式液位计、静压式液位计、差压式液位计及其他物位计。

监测工艺设备中油水界面高度的设备称为界面计、界面传感器或界面变送器。它可分为浮筒式、射线式、电磁波式。

监测油罐中液面高度的设备称油罐液位计。当前常用的有差压液位计、超声液位计、光电液位计、雷达液位计四种。

6.8 含水分析及密度的测量和控制

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在油气集输储运工程中，原油要经过分离、沉降、电脱水、稳定等初步加工处理后，才能进行外输或存储，原油的密度及含水率是原油处理、输送过程中进行质量监测的主要指标，也是作为油品贸易、外输过程中净油量结算的依据。

目前，原油的含水率及密度测量仍然以人工取样、蒸馏化验原油含水、玻璃浮子密度及人工测量密度的方法为主。由于受到人工取样的离散性及主观因素的影响，测量结果连续性差，误差较大，远远不能满足工业测量的需要。因此，推广原油含水、密度在线自动测量已势在必行。

监测原油含水率的设备称为原油含水分析仪，在各生产环节都有应用。在油田原油外输计量上，用测定外输原油的含水率来检查是否满足商品质量要求。原油含水分析仪按测量范围分低含水、中低含水、中高含水及高含水分析仪。低含水分析仪主要采用电容法，高含水分析仪主要采用微波法。

密度测量仪表的种类有很多，有浮力式、重力式、吹气压力式、振动式和超声波式等。其中有一种振动管式密度计，它结构简单、性能稳定、测量范围宽、样品种类广，且能以较高的精度连续在线测量原油的密度值，因此被广泛应用于生产过程中。

6.9 静电的测量和控制

静电测量在研究静电机理、防止静电危害的工作中占有重要地位。在静电测量中，一般常用的被测物理量有静电电位、电流、电阻、电容、电场强度和放电电量等，其中采用较多的是测量静电电位和绝缘电阻。两种绝缘体摩擦产生的静电电位往往高达数千伏或数万伏，而其放电电流则极为微小，一般多为微安或微微安的数量级，因此在进行静电测量时，必须使用相应的具有较高输入阻抗的高压测试仪表。常用的静电测量仪器有QV型静电电压表、BYJA型感应式静电电压表、KS325型集电式静电计、ZC36型超高电阻微电流测试仪、振簧式静电计。

6.10 机泵自动化

油品储运转输过程的一个重要环节就是机泵。一般情况下，机泵集中安装在室内，便于操作管理。机泵的操作常与油罐操作一起进行，其工作特点是启停频繁。除了特殊需要，一般机泵都应处于最大或额定工况下工作，正常工作时，流量和压力均不需要调节。

机泵的操作主要是在机泵现场附近对机泵的运行进行监视，这种操作劳动

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强度大，效率低，噪声严重；而且有些机泵因工艺要求需靠近油箱而比较分散，管理也不方便。机泵自动化的目的就是要改变这种操作方式，把机泵的部分日常作业改为自动或遥控进行，操作人员可在一定距离外的操作室（控制室）内按动电钮或开关进行作业，并通过仪表和信号、报警指示灯等监视机泵的运转情况。这样，每个操作人员操作管理机泵的台数可大大增加，且操作简便，使劳动环境大为改善。

目前储运系统输转油品用得较多的电动离心泵大多有普通（或防爆）三相交流异步电机直接拖动。这种电机的启动过程比较简单，即内控制回路使接触器或启动器吸合，电动机馈电而直接启动。

保证泵房自动化正常运行的重要环节是对机泵运行的监测。当机泵实现遥控启停后，其运行工况要通过监测系统传递到远距离的操作室，供操作员随时监视。当出现越限等故障时，就要启动报警系统提醒操作人员注意，必要时自动切断有关运行设备。机泵运行监测的内容包括：泵压力、电机电流、轴承温度等。

泵压是反映泵正常运行的重要参数之一。泵正常运行时，泵压都在一定范围内，每一种工况都有相应的压力，一般变化不大。在不正常的情况下，由于介质入口流量小于泵的正常流量，泵会出现抽空现象，此时泵压急剧下降；或由于出口管道阻力增大而使泵压升高，这些情况均可由泵压偏离正常范围而加以判断。一般地，测量和远距离传送压力均用压力变送器。

电动离心泵运行时，除了泵的压力外，电动机电流也是重要参数。操作员可以根据电流是否在正常范围内来判断电机的工作情况，功率在几十千瓦以上的电动机都采用电流表监视。电流的测量虽然比较简单，但远距离监视，同样要通过变送器，将交流电流转换成统一的直流讯号传送。这是因为一般就地监视的电流表都是通过电流互感器，测量电机某一相的电流（电动机一般都是三相平衡的），互感器次级电流量程常用的是5A。对不同功率的电动机，选用不同变比的电流互感器。

机泵在运行中，需要经常检查轴承温度。由于润滑油用久变质、缺油等原因可能使轴温过高而烧毁。现在机泵大部分采用滚动轴承，按规定其表面温度不能超过75℃。所以，将此值限定为轴承温度报警的上限。获得警报讯号的办法主要有三种：第一种是轴承盖上安装热电阻，用二次仪表上附有的上限警报点作为讯号报警；第二种是采用温度继电器；第三种更为简单的方法是用热熔金属。

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7 结论及建议

7.1 结论

根据设计任务书的要求及相关设计标准，采用油库设计与管理的基本理论，对本油库的工艺流程、总平面布置进行了合理的设计，对相关工艺及设备进行了设计与选型计算，得出了以下主要结论：

（1）根据任务书对油库总平面进行了布置和规划，划定各区的具体位置，对区内的主要设施作布置，并绘制了总平面布置图。

（2）根据年周转量和原油性质求得油库容量，并确定出油罐的类型、尺寸、个数等，同时对防火堤进行了相应的计算。其中油库总容量为11.91104m3，选用4个30000m3油罐储备原油。

（3）根据油库的业务要求，确定了油库的工艺流程并选择合理的布管形式，按相关规范绘制出工艺流程图。选用DKS型输油泵三台，其中两台并联工作，另一台为备用泵。该泵的主要性能参数：额定流量为850m3h，额定扬程为550m液柱，吸程为2.5m，允许气蚀余量为8m，配带电机功率1600kW，转速2980rmin，效率78%，输送介质温度可达120℃。

（4）完成了相关热力计算，加热器的面积为2.61m2，蒸汽耗量为0.0271kgs。选择玻璃棉毡为油罐和输油管的保温层材料，油罐和输油管的保温层厚度分别为0.8m和0.2m。

（5）对油库的消防系统进行了设计和计算。其中，选用12个PS16型立式空气泡沫产生器，每个油罐分别配置3个泡沫产生器；选用5台PH64型泡沫比例混合器并联工作；泡沫液罐储备量为33.09m3；选用2个容量800m3的水池，长20m，宽10m，高4m，水深3.8m。

（6）初步完成了自动控制概念设计。

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7.2 建议

尽管本设计围绕B油田原油库进行了较系统的设计工作，完成了预期的设计目标，但仍有很多基础理论及应用有待深入研究。因此，建议下一步应加强以下两方面的研究。

（1）原油库水力计算与热力计算相当繁琐，有必要开发相应模块的计算机程序，以提高计算精度与设计计算效率；

（2）油库自动化控制的具体实施涉及到仪表的优选问题，有必要加强相关仪器设备的性价比研究，开发新型的油品计量仪表，为提高油库管理水平奠定理论和物质基础。

B油田原油库工艺设计

致谢

四年的大学生活即将结束，在此对每一位在学习和生活中给予我关心和帮助的人表示深深的感谢！

首先要感谢我的导师敬加强教授在论文写作过程中给予的悉心指导，多次对论文的修改提出宝贵意见，在此表示衷心感谢，并对敬老师严谨的治学态度表示敬意。

感谢在四年的学习和生活中给予我指导、关心、帮助的其它各位老师和同窗好友，他们丰富的知识、无私的帮助使我受益匪浅。

最后，向百忙之中抽空评阅这篇论文的老师表示感谢！

B油田原油库工艺设计

参考文献

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[12] 王怀义. 石油化工管道安装设计便查手册[M]. 北京: 中国石化出版社,

2003.

[13] 王国轩, 陈静. 石化装置用泵选用手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 2004. [14] 吴明, 孙万富, 周诗岽. 油气储运自动化[M]. 北京: 化学工业出版社, 2005.

[15] [美]Nayyar, M.L.著, 李国成等译. 管道手册[M]. 北京: 中国石化出版社,

2005.

[16] 杨筱蘅. 输油管道设计与管理[M]. 山东: 中国石油大学出版社, 2006.

B油田原油库工艺设计

附录

附录一附录二 B油田原油库总平面布置图B油田原油库工艺流程图

绪论 1

1.1 设计原则 ............................................................................................................... 11.2 主要设计资料 ....................................................................................................... 11.3 油库建设程序 ....................................................................................................... 42 总平面布置说明 5

2.1 平面布置的主要原则 ........................................................................................... 52.2 库内分区及区内设施 ........................................................................................... 53

总平面设计计算 8

3.1 库容的确定 ........................................................................................................... 83.2 罐区布置及防火堤高度的确定 ......................................................................... 11

3.2.1汽油及航空煤油罐区 123.2.2 柴油罐区 123.2.2粘油罐区 13

3.3 铁路卸油系统设备的选择 ................................................................................. 14

3.3.1 根据作业情况确定每天到库的车位数 143.3.2 根据牵引定数确定最大车位数 163.3.3 鹤管数的确定 163.3.4 铁路作业线的确定 163.3.5 栈桥 16

3.4 公路散装发油的设施 ......................................................................................... 16

3.4.1 公路散装鹤管数的确定 163.4.2 流量Q的确定 17

3.5 公路整装发油的设施 ......................................................................................... 19

3.5.1 灌油栓数目的确定 193.5.2 q的计算： 193.5.3 最大灌装量： 203.5.4 桶装仓库的面积 203.5.5 高架罐的选取 22

4 消防系统的有关计算 24

4.1 泡沫系统的计算 ................................................................................................. 24

4.1.1 选择着火罐 24

4.1.2 泡沫计算耗量的确定 244.1.3 泡沫发生器个数的确定 254.1.4 泡沫液储备量的计算 25

4.2 计算消防水量 ..................................................................................................... 26

4.2.1 配置全部泡沫混合液用水量 264.2.2 冷却着火罐用水量 264.2.3 冷却临近油罐用水量 27

4.3 消防设备的选择和布置 ..................................................................................... 27

4.3.1 泡沫系统 4.3.2 清水系统

5 卸发油工艺计算 33

2730

5.1 总工艺流程设计 ................................................................................................. 33

5.1.1 工艺流程说明 335.1.2 工艺计算的说明 33

5.2 轻油铁路卸油工艺计算 ..................................................................................... 35

5.2.1 业务流量 35

5.2.2 鹤管、集油管、吸入管、排出管管径选取 355.2.3 计算长度的确定 375.2.4 摩阻的计算 40

5.2.5 求业务流量下的扬程 425.2.6 油品的流量和扬程 455.2.7 各种流量下的扬程 525.2.8 选泵 55

5.3 泵几何安装高度的确定 ..................................................................................... 56

5.3.1 泵的安装高度计算 565.3.2 泵汽蚀性能校核 57

5.3.3 卸油管路汽阻断流校核 57

5.4 粘油铁路卸油泵房水力计算 ............................................................................. 59

5.4.1 管径与计算长度的确定 595.4.2 求各流量下的摩阻 655.4.3 求业务流量下的扬程 705.4.4 画管路特性曲线并选泵 74

5.5 公路发油系统的水力计算 ................................................................................. 75

5.5.1 管径的确定 755.5.2 计算长度的确定 765.5.3 业务流量下的摩阻 79

5.6 公路轻油扬程的有关计算 ................................................................................. 89

5.6.1 公路轻油业务流量下的扬程 895.6.2 各种流量下的扬程计算 92

5.7 公路轻油泵的选择和校核 ................................................................................. 955.8 泵几何安装高度的确定 ..................................................................................... 965.9 泵汽蚀性能的校核 ............................................................................................. 96

5.10 粘油发油系统水力计算 975.10.1 管径的确定 97

5.10.2 公路散发粘油摩阻的确定 995.10.3 公路整发摩阻计算 101

5.11 高架罐高度的确定 ......................................................................................... 101

5.11.1 高架罐高度的校核 1025.11.2 校核吸入真空度 1035.11.3 校核排出压力 103

6 总结 104

致谢 107 附录 108

参考文献 105

III

西安石油大学本科毕业设计（论文）

1 绪论

1.1 设计原则

本油库是一座中转兼分配型商业油库，经计算为二级成品油库。油库向本省各三级油库及本市各加油站、企事业单位、农村用户等供油。

本油库设计贯彻执行国家有关的方针政策，做到技术先进、经济合理、生产安全、管理方便、确保油品质量、减少油品损耗、防止环境污染、节约用地、节约能源。

油库库址选择在交通方便，有条件接轨的地方，以便铁路运输。在库址选择中尽量节省用地，同时保证生产能正常运行、管理方便、确保安全，同时满足设计规范。

（一）总平面布置时做到便于收发作业，库内油品单向流动，避免了在库内往返交叉；合理分区，以便于各种作业安全生产；避免非生产人员来往于生产区域；库内布置的各种设备设施，符合防火、卫生安全的有关规范，确保油库的安全，力求布置紧凑，减少用地，节省投资和经营费用。同时，对辅助生产设施也进行了合理的布置，变配电间及锅炉等辅助设施应尽量靠近主要用电、电气单位，尽可能节省投资。并且储油区布置在明火区的上风向。

（二）在工艺流程设计时，充分考虑了油库的业务要求，同时操作的业务种类，使之操作方便，调度灵活，互不干扰，经济合理，节约投资，不但满足收、发作业要求，并应使各油罐间能相互输转、相互油泵能互为备用。

1.2 主要设计资料

1 本设计具体资料祥见任务书。

2 本库经营油品的种类及主要参数见表1-1。

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表1–1 油品的种类

及主要参数

油品名称计算温度 90#汽油 93#汽油 97#汽油 3#航空煤油 0#柴油 -10#柴油 10#柴油农用柴油 32#机械油 40#机械油 30SD汽油机油 35℃/-12℃ 35℃/-12℃ 35℃/-12℃ 35℃/-12℃ -12℃ -12℃ -12℃ -12℃ 9℃ 9℃ 9℃ 2

粘度 0.76 0.76 0.76 0.76 8.5 8.5 8.5 8.7 150 120 110 密度t/m3 0.73 0.72 0.70 0.72 0.84 0.85 0.83 0.86 0.89 0.93 0.92 西安石油大学本科毕业设计（论文）

8#柴油机油 12#柴油机油 6#溶剂油 9℃ 9℃ 9℃ 120 110 100

0.92 0.92 0.7 Ⅰ.计算温度确定原则

1. 汽油：汽油的蒸汽压大，卸油时在鹤管易产生汽阻断流，油泵易发生汽蚀，且汽油拈温曲线平缓，拈度随温度变化较小，故在水力计算时取最热月平均温度；安装高度计算时取最冷月平均温度。

2. 柴油：蒸汽压低，水力计算时取最冷月平均温度；

3. 粘油：因粘油输送时需要加热，故取其操作温度。 Ⅱ. 重度的确定

相应计算温度下的重度由《石油库设计手册》查取。 Ⅲ. 粘度的确定

相应计算温度下的粘度由《石油库设计手

册》查取。

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1.3 油库建设程序

从提出项目建议书到油库投产，大致要经过：提出项目建议书、编制设计任务书（或可行性研究报告）、编制初步设计、施工图设计和投产等环节。本设计主要进行初步设计（总平面设计和总工艺流程布置）及施工图设计（铁路轻油综合泵房安装图）。

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2 总平面布置说明

2.1 平面布置的主要原则

1 便于收发作业，油库装卸和发放区要尽可能地靠近交通线，使铁路专用线和公路支线较短；

2 库内油品做到单向流动，避免在库内往返交叉；

3 合理分区，以便于各种作业安全生产，避免非生产人员来往于工作区域，特别是储油区和装卸区；

4 库内布置的各种设施必须符合防火、卫生等有关设计规范，确保油库安全，同时应力求布置紧凑减少用地；

5 变配电间及锅炉房等辅助设施要尽量靠近主要用电、电气单位，以节省投资和经营费用；

6 储油区要布置在明火区的上风向；

7 油库对外单位要设置在靠近发放区的地位，以便提货人员联系； 8 充分利用地形，做好隐蔽工作；

9 考虑到油库以后的发展，以适当留有扩建余地。

2.2 库内分区及区内设施

1 储油区

储油区是油库平面布置的重点，是油库的核心，其主要建（构）筑物有油罐、防火堤、油泵房、变配电间等。

储油区的位置在工艺上，使收、发油作业都比较方便，输油线路短。一般油罐排列的顺序是轻质油罐离卸油泵房较远，重质油罐离泵房较近，按汽油、柴油、粘油的顺序排列。这是因为轻质油品的粘度比较小，不需要加热，管线稍长一些其摩阻损失增加不大，对于粘度大、凝固点较高的重质油品的油罐，如果布置在较远的位置，由于管线增长，相应的加热保温设施也要增加，不仅管线的摩阻损失增加，而且管线的建设投资费用也要增加。

储油区分三个小区：汽油组小区、柴油组小区、粘油组小区。由于汽油区内罐的总容量超过了20000m3 ，根据《石油库设计规范》GB74-84第4.1.9条，区内设置了隔油堤，堤的高度比防火堤低0.2米，为了防止防火堤内地坪积水，堤内地坪有

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1%的排水坡度，自油罐基坡向防火堤脚。

储油区内储存大量油品，其防火安全问题特别重要。罐区及其区内油罐的布置都按照国家有关消防安全技术规定布置，保证油品蒸汽不扩散到有火源的场所。由于已被稀释到很小的浓度，也不致形成火灾的有害之源，同时区内各罐之间保持一定的安全间距，还能防止一个罐着火时殃及其它油罐。

2 装卸区

铁路装卸区在油库的北部边缘地带，以免因铁路油罐车的进出而影响其它各区的操作管理，同时减少了铁路与库内道路的交叉，有利于安全和消防。其主要（构）建筑物有：铁路装卸油品栈桥、站台、油泵房、变配电间、桶装油品仓库等。

作业线严格保持平直线段，以利于散装油品的精确计量、卸净油品和防止油罐列车溜车事故。装卸作业线采用尽头式布置，采用两股作业线，共用一座栈桥。

公路装卸区布置在油库西北侧的油库出入口附近，用围墙围起来，并单独设出入口，以防止外来车辆或无关人员进入到库内其他各区，其区内建（构）筑物有汽车装卸油设备等。

3 辅助生产区

辅助生产区是为生产服务的，其有关设施尽量接近生产单位，其区内建（构）筑物有：修洗桶间、消防泵房、器材库、化验室等。明火生产建筑布置在主导风向下侧，消防泵房位置设置在便于进水的地方，消防水池和泡沫剂库靠近消防泵房。

4 行政管理区

行政管理区布置在油库主要出入口附近，并设单独对外的出入口，设有围墙与其他各区隔开，以便联系工作和使接洽业务人员不进库区。其主要建（构）筑物有：行政大楼、活动中心、浴室，食堂等。

5 库内道路布置

库内道路连接各区，使联系方便、线路短捷，便于车辆行驶，特别是发生火灾时，消防车辆能迅速畅通到达火灾现场。考虑到以上要求，基本设计思想如下：

(1) 库内道路应布置成环形道，对于库内有汽车往返交叉作业的路段，路面宽为不小于6.5米，对于较少行驶车辆的路段，路面宽不小于3.5米，设成单车道。

(2) 油罐区周围设有环形消防道路，油罐组间设3.5米宽的消防道路与环形道路相连，油罐区消防道路与防火提坡脚线的距离不小于3米。

(3) 铁路装卸区设有消防道路、消防道路与库内道路构成环形道。 (4) 库内消防道路两侧不植树。

(5) 库内单车道错车道宽度为路宽加2.5米，其平行段的长度为10米，两端斜向连接的长度为10米。

6 立面布置

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进行立面布置的目的是要合理的确定出各工艺设备。建（构）筑物和管线的标高，保证各生产设施之间，特别是装卸油品作业时，能有良好的工作环境，满足生产的需要。同时，通过立面布置使土石方工程最小，并达到基本平衡，对库内地势予以全面规划，以便于排泄地面水，保证管线及道路坡度均匀。

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3 总平面设计计算

3.1 库容的确定

库容是指石油库的公称容量和桶装油品设计的存放量之和，不包括零位罐、高架罐、放空罐及石油库自用油品罐的容量。油库在生产上起调节作用，保证向市场和生产部门稳定地供应油品。因此，它的库容必须做到集中来油时能及时把油品卸入油库内储存，在两次来油间歇有足够的油品供应市场。

本油库采用周转系数法确定库容。周转系数是某种油品的储油设备在一年内可被周转使用的次数，从而确定油库等级，再根据各种油品的总罐容选择油罐。选罐原则为：

1 尽可能选择大容量罐； 2 每种油品至少选两个油罐； 3 油罐规格尽可能统一。

以90#汽油为例写出计算过程，其计算公式如下： VS =

G ( 3-1 ) 式中VS —某种油品设计罐容， m3；

K —某种油品年周转系数； —油品密度，T/ m3； G —某种油品年销售量，T/y；

—油罐利用系数，轻油=0.95，粘油=0.85。

对于90#汽油：

G=55000T/y =0.73 T/ m3 K=10 轻油=0.95 VS =

55000 =6608.99 m3

100.730.95所以90#汽油选取二个5000 m3的立式内浮顶油罐，其他油品的罐容及所选油罐型号、个数见表3

–1

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表3–1 油品的罐容及所选油罐型号、

个数

注：由于汽油易挥发，所以选用内浮顶罐，以减少蒸发损耗。其他油品选用拱顶罐皆可，各型油罐尺寸见表3-2

选罐表

油品名称 90#汽油 0.73 93#汽油 0.72 97#汽油 0.70 3#航空煤油 0#柴油 0.84 10#柴油 0.85 -10#柴油 9

密度周转系年周转所需容所选罐数 12 12 8 8 10 8 7 额积 2 90000 10964.3000×9 4 2 0.72 30000 5482.4 3000×2 50000 6265.6 5000×2 20000 3095.9 3000×2 0.83 50000 9058.8 5000×2 30000 5639.1 3000×55000 6608.9 5000×西安石油大学本科毕业设计（论文）

农用柴油 0.86 7 4 3 4 4 3 9 25000 4371.4 3000×2 3000 991.4 500×2 3000 1265.0 500×3 2000 639.4 500×2 3000 959.1 500×2 2500 1065.6 500×2 3000 560.2 500×2 32#机械0.89 油 40#机械0.93 油 30SD汽0.92 油机油 8#柴油机油 12#柴油0.92 机油 6#溶剂油

0.92 0.70 表3–2 所用油罐的参数

罐别浮顶罐拱顶罐

公称容量 3000 5000 500 计算容量 3060 5133 550 罐内径罐壁高度 16000 20000 8983 15850 16960 8810 西安石油大学本科毕业设计（论文）

总库容V=

Vsi=56967.7<50000 m

所以此油库为二级油库。

3.2 罐区布置及防火堤高度的确定

根据《油库消防员》可以确定各罐区的面积及防火堤高度，首先反复调整各罐区内油罐位置，使罐区面积最小，且防火堤高度能满足规范要求。各油罐之间的防火距离参照下表：

表3–3 油罐之间的防火距离参照油品类地上固定顶罐内浮顶别罐甲、乙1000立方米的油罐：0.4D且类 0.6D且不大于20m 不大于1000立方米以下的油20m 罐：0.6D 丙A类 0.4D宜不大于15m 丙B类大于1000立方米油罐：5m 不大于1000立方米油罐：2m 注：表中D为相邻油罐中较大油罐的直径，罐到放火堤的距离应大于其壁高的一半。

油西安石油大学本科毕业设计（论文）

3.2.1 汽油及航空煤油罐区

图3–4 汽油灌区图

L1=8.5+16×0.4×3+20×0.4+8.0+16×4+20=127.7m L2=8.5×2+20×0.4+20×2=65 m

22罐区有效面积：S127.7651m2

43.14(202168)6064.8211vmax5000防火提高度 h220.41m dS6064.82h实hd0.2=0.41+0.2=0.61m

防火堤的高度为1m.

3.2.2 柴油罐区

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图3–5 柴油

罐区

L1=8.5+8+20×0.4×2+16×0.4+20×2+16×2=110.9 L2=8.5+20×2+20×0.4+8.5=65

罐区有效面积 S=110.9×65-0.25×3.14×(202×4+162×4)=5149.06 防火提高度 hd=0.5Vmax/S=0.5×5000/5149.06=0.49

H实=hd+0.2=0.69

防火堤高度为1m

3.2.2 粘油罐区

图3–6 粘油罐区

L14.58.9868.9870.64.5100.6m L298.980.68.98232.4m

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罐区有效面积：S100.632.43.14138.9822436.44m2 411vmax500hd220.10m

S2436.44h0.100.20.30m

所以防火堤高度为1m。

3.3 铁路卸油系统设备的选择

3.3.1 根据作业情况确定每天到库的车位数

3.3.1.1 在这里，先计算每种油品每日到库最大罐车数，再根据机车牵引定数确定日到库最大罐车位数，取最小值，本设计中采用双股作业线，故鹤管数为车位数的一半。

计算公式： N式中N—每天到库最大车位数；

GK ( 3-2 ) 360G—某种油品散装铁路收油的计划年周转量，t/a；

K—收油不均匀系数，取K=2；

v—油罐车的容积，v=50 m3；

—该种油品的密度，t/ m2；

360—一年的工作日。 3.3.1.2 计算示例

以90#汽油为例：

NGK=55000×2/360×50×0.73=8.37 360取N=9

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3.3.1.3 其他油品的计算结果如下：

表3–7 其他油品的车位数

油品名称 90#汽油 93#汽油 97#汽油 3#航空煤油最大车位数 8.37 车位数 9 最大油品名称车位数农用柴油 3.23 32#机械油 40#机械油 30SD汽油机油 8#柴油机油 12#柴油机油 0.37 0.36 0.24 0.36 0.30 车位数 4 1 1 1 1 1 1 13.88 14 4.76 4.62 5 5 7 3 7 0#柴油 6.61 10#柴油 -10#柴油 Σn=82

2.61 6.69 6#溶剂油 0.47 15

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3.3.2 根据牵引定数确定最大车位数

n=列车牵引定数×0.014=2800×0.014=39.2 由于n=min( Σn、n )=40

3.3.3 鹤管数的确定

鹤管数n=40/2=20

3.3.4 铁路作业线的确定

铁路作业线设二股，前面卸轻油,后面卸粘油,中间间距24m

铁路作业线设三股，加上栈桥长度。铁路作业线的长度：

L=l1+l2+n1=10+20+(20-1) ×6=144m

3.3.5 栈桥

采用双侧操作粘油下泄器就地建造故栈桥的长度按轻油的鹤管树确定 L=（20-1）×12=228 m

为了使工作方便两边各加长2m L=228+2×2=232m 桥宽2m ,距轨高度为3.5m

3.4 公路散装发油的设施

3.4.1 公路散装鹤管数的确定

mtQ

式中n—公路发油鹤管数；

n=( 3-3 )

G—公路散装某油品的年发油量，t；

K—发油不均应系数，K =1.5；

M—油库每年工作天数,取m=300d；

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t—平均每天工作小时，取t=6h；

。 Q—单支鹤管的工作流量，

m/h

3.4.2 流量Q的确定

由《石油库设计规范》8-1-3规定：灌装4000L汽车油罐车时，汽、柴等油品为8min

40001036030 m3/h 则：Q轻=

8又812规定灌装流速不大于4.5m/s 本油库采用Dg100的鹤管： Q轻<

D24V=3.14×0.12×4.5/4=127m3/h

所以取Q轻=45m3/h 同时取Q粘=30 m3/h

3.4.2.1 以90#汽油为例：

3.4.2.2 其它油结果如下品计算：

GK=10000×1.5/300×6×0.73×45×0.5=0.53

mtQ西安石油大学本科毕业设计（论文）

表3–8 其

它油品鹤管数

油品种年周转类 90#汽油 93#汽油 3#航空煤油 -10#柴油 10#柴油农用柴油 32#机械油 42#机械油量 10000 25000 10000 密度t/m3 0.73 0.72 0.72 0.84 0.83 0.85 0.86 0.89 0.93 18

计算鹤实际鹤管数 0.53 1.28 0.53 0.66 0.43 0.17 0.43 0.13 0.12 管数 1 2 1 1 合用一支 0#柴油 15000 10000 4000 10000 2000 2000 1 合用一支西安石油大学本科毕业设计（论文）

30SD汽油机油 18#柴油机油 12#柴油机油 6#溶剂油

1000 2000 1500 1200 0.92 0.92 0.92 0.70 0.06 0.12 0.09 0.1 1 合用一支 1 由于轻油鹤管数很多，因而使用倒车式装油台，这样可以同时灌装多辆汽车油罐车和多种油品，而粘油由于用量少，故采用通过式装油台，占地少。

3.5 公路整装发油的设施

3.5.1 灌油栓数目的确定

Q qKT n式中n—灌油栓数目；

(3-4)

Q—每天最大灌装量，t；

q—每个灌油栓每小时计算生产量，m3/h； T—灌油栓每天工作时间，取T=6小时； K—灌油栓的利用系数，取K=0.5； —罐装油的密度，t/ m3。

3.5.2 q的计算：

《石油库设计规范》GB2002,10.2.3规定，灌装200L油桶时，汽油、轻柴等油

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品宜为1min,润滑油宜为3min。

所以，轻油：q20010312 m3/h

160200103粘油： q3= 4 m3/h

603.5.3 最大灌装量：

QGmK 式中G—年发油量，t；

K—不均匀系数，取K=1.1； m—油库每年工作天数，m=360天。

3.5.4 桶装仓库的面积

FQndk 式中F—桶装仓库的面积，m2； Q—最大日灌装量，t；

n—堆放层数，轻油n=2，粘油n=3； K—充满系数，取K=0.6； —体积利用系数，取=0.3； —某种油品的密度，t/m³。以公路93#汽油为例：

QGMK=150003601.145.83t

nQqKT45.83120.560.721.77，取整为2 FQ45.83ndk=

20.720.90.60.3196.45 m2

(3-5)

(3-6)

西安石油大学本科毕业设计（论文）

表3–9 其它油品的计算结果

油品名称 #密度T/m 3公路整装计算灌油实际灌油栓数 2 1 1 2 1 1 1 仓库体积m3 196.45 56.11 33.30 164.48 10.6 10.1 10.25 10.25 量T 栓数 93汽油 0.72 15000 1.77 0柴油 0.84 5000 0.50 10柴油 0.85 3000 0.30 农用柴油 32#机械油 40#机械油 30SD汽油机油 8#柴油机油 12#柴油机油 0.86 15000 1.48 0.89 1000 0.10 0.93 1000 0.09 0.92 1000 0.09 0.92 1000 0.09 ##1 0.92 1000 0.09 10.25 21

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6#溶剂油

0.70 300 0.04 4.04 桶装仓库储存一天的油桶，即 F轻=450.34m2 F粘=55.49m2 取F总=505.83 m2

3.5.5 高架罐的选取

粘油公路发油量少，且有灌桶作业，在设计中要采用卧式高架罐，这样可以减少一些不利因素，根据《石油库设计规范》GBJ74-84第8.1.6条，每种油品高架罐的总容量，一二级石油库不应大于日罐装量的一半，每种油品的高架罐数不宜多于两个。

VKG m (3-7)

式中K — 不均匀系数，K=2.0；

G — 每种油品的灌装量，t； m — 年工作天数，m=350天； — 油品密度，T/m3 ；以32#机械油为例：

VKG2.01000==6.42 m3 m0.89350高架罐取其日灌装量的一半，所以 V高=3.21m3，取V高=4m3。其余油品的高架罐的计算结果见表

表3–10 其它油品高架罐的计算及结果油品名称密度T/m 22

3体积m 3选罐（卧）西安石油大学本科毕业设计（论文）

公称容积m 32#机械油 40#机械油 30SD汽油机油 8#柴油机油 12#柴油机油 6#溶剂油 0.89 0.93 0.92 0.92 0.92 0.70 3.21 3.07 3.11 3.11 3.11 1.23 4 4 4 4 4 2 323

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4 消防系统的有关计算

消防系统为油库的安全提供了保证，在油库中占有重要的地位。本油库的消防系统的计算主要参照《油库消防员》。本库的消防系统中，采用固定式泡沫灭火系统。

4.1 泡沫系统的计算

4.1.1 选择着火罐

取5000m3的大罐作为着火罐，才能确定油库一次灭火所需的最大泡沫用量。取5000m3 的0#柴油罐作为着火罐进行计算，所以泡沫供给强度为Zp=6.0L/min.㎡

4.1.2 泡沫计算耗量的确定

为了扑灭着火罐火灾，单位时间内所必须的供给泡沫体积称为泡沫计算耗量。它可由下式求得：（选用PC16泡沫产生器）

QpZpF (4-1) 式中Qp— 泡沫计算耗量, l/s；

Zp— 着火罐所储存油品的泡沫供给强度, l/s.m2； F — 燃烧面积, m2。

11FD23.1423.642438.7m244

6Q438.743.87L/s60由《油库消防员》查得扑灭流散火要用PQ8型泡沫枪，罐直径在15–25m时，取3支，泡沫发射量为8l/s，所以，泡沫枪的总耗量为：3824l/s

所以 5000m3柴油管一次灭火计算耗量为 Q=43.87+24=67.87l/s

根据《低倍数泡沫灭火系统设计规范》第3.2.1条规定，泡沫连续供给时间为40min，则一次灭火所需泡沫总耗量为： Q总=67.874060=162.89m3

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4.1.3 泡沫发生器个数的确定

选用PC16型泡沫产生器

ncQpq167.874.24 16所以选用PC16型泡沫产生器5支

4.1.4 泡沫液储备量的计算

1 油所需的泡沫混合液流量根据《油库消防员》选择以下公式：

Qh1Ncqc1

(4-2)

式中Qh1— 扑灭油罐火灾需用泡沫混合液流量，l/s； Nc— 泡沫产生器（或泡沫枪）数量，个；

qcl=16l/s。 qcl— 每个泡沫产生器（或泡沫枪）的泡沫混合液流量，l/s；PC16型， q16=80l/s QhlNc1=5c2 流散液体火焰所需的混合液流量

Qh2Nqqc2

(4-3) 式中Qh2— 扑灭流散火灾所需泡沫混合液流量，l/s; Nq— 泡沫枪数量，支，取三支;

qc2— 每个泡沫枪泡沫混合液流量，l/s。PC8型，qc=8l/s。 Qh2=38=24l/s

所以泡沫混合液总流量 QhQh1Qh2=80+24=104l/s 3 泡沫液储备量

Qy1mQh

(4-4)

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式中Qy1— 泡沫液储备量 m3；

m — 泡沫混合液中泡沫所占的百分比, %；

Qh— 扑灭油罐及流散液体火焰所需用泡沫混合液总流量, l/s；

— 泡沫连续供给时间，min；取40min 。

所以： Qy1mQh=6%4060104=14.976m3

4.2 计算消防水量

消防水量总耗能包括配置全部泡沫混合液用水量、冷却着火罐和冷却临近油罐做最大用水量总和。据《油库消防员》中消防给水规定，固定顶管的固定冷却系统，冷却水供给强度为2.5l/min.m2；相邻油罐冷却水供给强度为2.0 l/min.m2。

4.2.1 配置全部泡沫混合液用水量

Qsi(1m)Qh

(4-5)

式中m — 泡沫混合液中泡沫液所占的百分比，%，取6% ；  — 泡沫连续供给时间，min, 取40min；

Qs3ZsLs1Qh—补救油罐及流散火焰需要泡沫混合液总流量，l/s。

Qs1=（1-6%）1044060=234.624m3

4.2.2 冷却着火罐用水量

Q着= DHqT

(4-6)

式中D — 着火罐直径，m； H — 着火罐冷壁高，m； Q — 冷却水供给强度，l/s.m2； T — 冷却水供给时间，s；T=6h。

Q总=3.1423.6412.532.5660=837.09m

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4.2.3 冷却临近油罐用水量

对距着火罐1.5倍直径的相邻储管应进行冷却，用水量可按下式计算。

Q邻=nDHqT

(4-7)

式中 n — 需要同时冷却的着火罐个数，直径不同时应分别计算；

D — 着火罐直径，m；

H —着火罐冷壁高，m； Q — 冷却水供给强度，l/s.m2； T — 冷却水供给时间，s；T=6h。

Q着= 33.1423.6412.532.5660+3.141615.852660+3.14

2016.082660 =3309.42m3

所以：消防用水总量

Q总Qs1Q着Q邻234.624837.093309.424381.13m3

所以可以设一个50156 m3的消防水池。

4.3 消防设备的选择和布置

4.3.1 泡沫系统

1 泡沫比例混合器

常用的为PH32型和PH64型比例混合器，最大泡沫混合液流量为32l/s和64l/s选用PH64型泡沫比例混合器数量可按下式计算：

NbQh qb(4-8) 式中Nb — 泡沫比例混合器数量，个；

Qh — 次灭火泡沫混合器需要总液量，l/s；

qb — 某型号泡沫比例混合器最大泡沫混合液流量，l/s。

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所以 NbQh=104/64=1.62 qb选用2个PH64型泡沫比例混合器。 2 泡沫管线

埋设深度应在当地的冰冻层以下，放空坡度一般为2‰，泡沫混合液流速一般取2.5—3.0m/s,本设计中取3.0m/s,则： d4Q40.0560.1542m

3.0所以选取φ1685.6的无缝钢管。 3 泡沫液罐的储量

其不应小于所需的泡沫液量与充满管道的泡沫混合液中所含泡沫液量之和。

V(1.051.2)(QyimQh3)

(4-9) 式中：1.05-1.2 — 安全容量系数，本设计取1.2； Qyi— 一次灭火泡沫液储备量，m3；

M — 泡沫混合液中泡沫液所占的百分比，%，取6%；

Qh3 — 充满泡沫管道的泡沫混合液体积，由总平面布置图中得，着火罐至泡沫站的距离为150m。

2(0.1568)2.m930 则 Qh31504V1.2(QyimQh3)1.2(14.7976%2.9)=17.97m3

4 泡沫泵的选择

( 1 ) 泡沫混合液总流量：Q=104l/s ( 2 ) 判断流态

一般取 Vp200.1335106m2/s，有《输油管道设计与管理》查得，绝对当

量粗糙度 =0.2mm,d=156.8mm,2e=20.5/156.8=6.38103 d4Q4561036Re3.40810 6d3.140.15680.13351028

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Re159.7因为 ReRe2 所以属于粗糙区

8719278

10.0266 2(1.742lg)( 3 ) 计算扬程和设计流量取计算长度L=235m

L8Q22358(104103)2hp0.0266 =9.26m 2424dgd0.15683.149.80.1568泵扬程

PcZ Hh (4-10) pc式中H — 泡沫泵的扬程，m； hp— 泡沫混合液总摩阻损失，m；

Z— 空气泡沫产生器入口与消防水池液面和标高差，m； Pc — 空气泡沫产生器进口工作压力，Pa；

c— 泡沫混合液密度（因为其中有94%的水，一般取 c=s，s为水的密度）kg/m3。

泡沫泵设计流量

Q1Qhq （4-11）

qf2gH （4-12）式中Q1— 泡沫泵设计流量，m3 /min；

q— 泡沫比例混合动力水回流量，m3 /min；

 — 流量修正系数，取 =0.98；

f — 泡沫比例混合器喷嘴截面积，一般取f =9.7×10-5m2； g — 重力加速度，m/s2；

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H — 泡沫泵扬程，m 。

4.3.2 清水系统

1 消防水池容量

在扑救火灾和冷却油罐期间有清水补充。

VsQs1q补Qs1Qs1729.2941729.29461621.214m39696

消防水池容量可设计为 40×40×4.2m3 2 有关水枪数的计算

选用QZ19型直流水枪，由《油库设计与管理》查得：0.0097，1.570 a．充实水柱长度

SK=

H1H2

sink（4-13）

式中Sk— 冲实水柱长度，m；

H1 — 着火点离地面高度，H1=1.2m； H2 — 水枪喷嘴离地面高度，H2=1.2m；

水枪喷嘴射流与地面的夹角，取 αk=600 16.081.2=17.182 m

所以 SK=

sin600α

k —

b．水枪喷嘴必须压力

HZ=

SK （4-14）

1SK式中 HZ — 水枪喷嘴必须的压力，m

α — 射流总长度与充实水柱长度的比值系数，a=1.19+80(0.01Sk)4 ：φ ：与

水枪喷嘴有关的特性系数

a1.1980(0.01Sk)41.1980(0.0117.182)41.26

hz1.2617.18221.6527.41m

10.00971.2617.1820.79c．水枪出水量

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QX=HZ （ 4-15）

式中QX — 水枪出水量，L/s； β — 水枪喷嘴的特征系数。

qx1.5727.416.56L/s。

d．水带摩阻损失。

2hdAdLqx

(4-16)

式中Hd — 水带磨阻损失；

Ad — 水带的磨阻系数，去衬胶水带，直径为50mm，查得Ad =0.00677； L — 水带的计算长度，取L=60；

2qx— 水枪的出水量

7760 hd0.00626.56m 17.483 清水泵的扬程

HhzhdhgZ

(4-17)

式中hz— 为保证一定长度的充实水柱在水枪喷嘴出口处所必须的压力，m； hd— 水带的摩阻损失。m；

hg— 自消防水池出口经消防给水管网至消防栓出口的总摩阻损失，m，取

hg=2m；

Z—水枪高度与消防水池出口液面高的差值，m，取2m。

HhzhdhgZ27.4117.482248.89m

4 消防清水泵的流量

Q2Zs(L1L2)

(4-18)

式中Q2— 清水泵的设计流量，m3/h；

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Zs— 冷却水供给强度，L/s.m； L1— 着火罐冷却范围计算长度，m； L2— 邻近油罐冷却范围计算长度，m。

Q2Zs(L1L2)13.14(2212.532212.53215.711.37)55.85m3/60h

所以选用IS65－40－250型清水泵

5 水枪数的确定

nxQ2q x(4-19)

式中Q2— 单位时间内冷却用水量，m3/h； qx— 水枪出水量，L/s。

nQ2q669.67871.46x6.56360010310.9 x632

取11个西安石油大学本科毕业设计（论文）

5 卸发油工艺计算

5.1 总工艺流程设计

本油库是一座中转兼分配型品油库，油品全部由铁路运入，由铁路散发，公路散发和公路整装发出．

5.1.1 工艺流程说明

本油库主要流程包括：铁路轻﹑粘油卸油流程，轻﹑粘油发油流程及库内倒罐流程五大部分组成：

1 轻油卸油流程

铁路油罐车 → 轻油卸油泵房→ 罐区 2 粘油卸油流程

铁路油罐车 → 粘卸油泵房 → 罐区 3 轻油发油流程

罐区 → 轻油发油泵房→ 发油鹤管／罐装间

4 粘油发油流程

罐区 → 粘油发油泵房 → 高架罐区 → 罐装间／发油鹤管 5 倒罐流程

轻油罐 → 轻油卸油泵房 → 轻油罐粘油罐 → 粘油卸油泵房 → 粘油罐

5.1.2 工艺计算的说明

轻油按最冷月平均温度选泵,在校核时，因轻油蒸汽压高易发生汽阻，所以选最热月平均温度校核；粘油常需要加热,所以操作温度为计算温度，各种油品的物性参数见表5

–1.由<<石油库设计手册>>查得：

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表5–1 油品的物性参数

油品名称 90#汽油 93#汽油 97#汽油 3#航空煤油 0#柴油计算温度 35℃/-12℃ 35℃/-12℃ 35℃/-12℃ 35℃/-12℃ 粘度 0.76 0.76 0.76 0.76 吸入经排出管经济流速 1.5 1.5 1.5 1.5 1.3 1.3 1.3 1.3 1.0 1.1 1.1 1.1 济流速 2.5 2.5 2.5 2.5 2.0 2.0 2.0 2.0 1.1 1.2 1.2 1.2 -12℃ 8.5 -10#柴油 -12℃ 8.5 10#柴油 -12℃ 8.5 农用柴油 -12℃ 8.7 32#机械油 40#机械油 30SD汽油机油 8#柴油机9℃ 9℃ 9℃ 9℃ 150 120 110 120 34

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油 12#柴油机油 9℃ 110 100 1.1 1.1 1.2 1.2 6#溶剂油 9℃ 5.2 轻油铁路卸油工艺计算

5.2.1 业务流量

铁路部门对油库卸油时间有一定的要求。一般情况下，大中型油库具有每小时卸4-6节油槽车的规定，本油库以每小时卸4节油槽车计算。取Q鹤=50m3/h 所以 Q业=450=200 m3/h

5.2.2 鹤管、集油管、吸入管、排出管管径选取

4Q (5-1) V D=

式中： V — 经济流速，m/s;

Q — 卸车流量, m3/s; D — 计算管径, m。

以90#汽油为例：Din42000.217m

3.141.53600选择Φ2198的无缝钢管 Dout42000.188m

3.142.53600选则Φ1946的无缝钢管。

鹤管选择Φ1084的无缝钢管。集油管比吸入管大一个级别即可，所以可选 Φ2196的无缝钢管。其它油品的管径见表5-2（单位：mm）：

表5–2 油品的

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管径油品鹤管集油管吸入管排出管 90#汽Φ108×油油油空煤油 0#柴油 -10#柴油油农用柴油 Φ108×4 Φ108×4 4 Φ108×4 Φ273×7 Φ273×Φ1948 8 8 8 ×6 ×6 ×6 ×6 Φ273×7 Φ273×Φ194Φ273×7 Φ273×Φ194Φ273×7 Φ273×Φ1944 4 4 4 93#汽Φ108×97#汽Φ108×3#航Φ108×Φ219×6 Φ219×Φ1948 8 8 8 ×6 ×6 ×6 ×6 Φ219×6 Φ219×Φ194Φ219×6 Φ219×Φ194Φ219×6 Φ219×Φ19410#柴Φ108×36

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5.2.3 计算长度的确定

1 鹤管选择Dg100-79型轻油卸油鹤管

表5–3 卸油鹤

管数据

数量 90°弯Dg100闸阀转弯三头 6 30 2 18 通┻↓ 1 40 Ld/d

Ld/d = 630+218+140=256 Ld = d Ld/d = 0.1256 = 25.6m

几何长度 Ln = 10.25m

Lhe= Ld + Ln =25.6 + 10.25 = 35.85m

所以鹤管的计算长度为36m。 2 集油管

表5–4 集油管数

据

种类转弯三通数量 1 40 通过三通 1 18 转弯三转弯三通 1 136 通 1 23 Ld/d

Ld/d = 40+18+136+23= 217

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Ld = d Ld/d =0.259217=56.203m

几何长度 Ln = 12（20-1）+12/2=234m

Lhe= Ld + Ln=234+56.203=290.203m

所以集油管的计算长度为290m 3 吸入管

表5–5 吸

入管数据

种类过滤闸阀大小90°转弯器数量 1 2 18 头弯头三通 1 9 2 30 2 18 ld/d 77

Ldd248

lj=30m

Ld=19+0.257×248=82.7m 取L=94m dLd柴油 L= lj + dΣ=19+0.254×248=81.99m 取93m

d汽油 L= lj + dΣ

4 排出管

表5–6 排出

管数据

种类截止阀数量 Σ

闸阀大小头 1 18 1 4 90°2 30 转弯4 45 弯头三通 1 Ld=722 dld/d 460 90#汽油： lj=223m

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L=223+0.182×722=354 m

93#汽油: lj=187m

L=187+0.182×722=318 m

97#汽油： lj=129m

L=129+0.182×722=260 m

3#航空煤油： lj=100m

L=100+0.182×722=231m 0#柴油： lj=253m

L=253+0.247×722=431 m

-10#柴油： lj=217m

L=217+0.247×722=395 m

10#柴油： lj=188m

L=188+0.247×722=366m 农用柴油： lj=159m

L=159+0.247×722=337m

所以各油品的管路的计算长度如下表（单位:m）

表5–7 油品的管路的

计算长度油90#93#汽97#3#航0#柴10#-10#农汽空油吸入管排出39

品汽油柴柴用油油油油煤油油柴94 94 94 94 93 93 93 93 354 318 260 231 431 395 366 337 西安石油大学本科毕业设计（论文）

管集油管鹤管

5.2.4 摩阻的计算

以90#汽油摩阻计算为例：（计算鹤管）

Q=50 m 3/h=0.0139 m 3/s， 0.7310-6m2/s, d=0.1m

Re 4Q40.01392.33105

d3.170.10.731033600290 290 290 290 290 290 290 290 36 36 36 36 36 36 36 36 Re1=

59.787=59.7/(2×0.2/0.1)8/7=3.285×104

=6.25×105

Re2=

665765lg因为 Re1 16.81.111.8lg

R7.4e所以 λ=0.02414

Lifv2h吸1.39m

d2g在业务流量下各管段的摩阻见下表:

表5–8 管段的摩阻

西安石油大学本科毕业设计（论文）

计算数据（单位：m）油90#93#97#3航0柴空油 ##10#-10#农柴油品汽汽汽油柴油柴油用油油油煤h1.31.31.31.31.39 1.39 1.39 1.39 9 9 9 9 鹤 h3.13.13.13.11.521.521.421.4集油管56 56 56 56 614 614 691 269 2292292962969417 9417 7594 575 8 2 2 775 603 368 712 h1.01.01.11.10.480.480.450.4吸入管 8 h7.46.65.44.812.111.119.217.排出管2106635054259 1 7 8 h12.12.11.10.15.514.522.520.235126518831 659 113 987 总 9901 4 1 2 41

西安石油大学本科毕业设计（论文）

5.2.5 求业务流量下的扬程

1 槽车与油罐间的液位差： ( 1 ) 铁路油槽车液位标高

铁路地坪高为0m，路基0.35m，罐体半径R=1.3m，罐体中心线距轨面高度为2.463m

中液位标高： H中=0.35+2.463=2.813m 高液位标高： H高=0.35+2.463+1.3=4.113m 低液位标高： H低=0.35+2.463-1.3=2.153m b. 油罐液位标高

以90#汽油为例：

90#汽油为5000m3浮顶罐，罐体高16.96m，罐区地坪高0m，罐底与地坪之间距离为0.5m，死藏0.5m

中液位标高： H中=0.5+0.5+16.96/2=9.48m 高液位标高： H高=0.5+0.5+16.96=17.96m 低液位标高： H低=0.5+0.5=1m

表5–9 各种油品

的标高（单位：m）油90#93#97#3#航0#柴油中9.48 8.92 8.9液2 8.92 42

10#-10#农用品汽油汽油汽油空煤油柴油柴油柴油 9.48 8.92 9.48 8.92 西安石油大学本科毕业设计（论文）

位标高H中 16.85 17.97 16.85 17.97 16.85 7 5 85 高17.916.816.液位标高H高 1 1 1 1 1 1 1 1 低液位标高H低表5–10 各种油品

的液位差（油罐—槽车）（单位：m）

西安石油大学本科毕业设计（论文）

油90#93#97#3航0柴油 ##10#-10农用#品汽油汽油汽油空煤油柴油柴油柴油高15.814.614.614.615.814.615.814.6—17 低中6.666.106.106.106.666.106.666.10—7 中

97 97 97 17 97 17 97 7 7 7 7 7 7 7 表5–11 业务流量

下的扬程H=⊿Z+ h总（单位：m）油90#93#97#3航0柴油 ##10#-10#农柴油品汽油汽油汽油空煤油柴油柴油用高28.826.925.825.231.429.238.335.—071 324 231 152 001 629 283 684 低中19.618.318.916.622.220.629.127.—571 424 229 252 501 729 783 094 中 44

西安石油大学本科毕业设计（论文）

5.2.6 油品的流量和扬程

表5–12 90#

汽油（单位：m） 160 180 200 220 240 h0.8884 1.1246 1.39 1.6779 1.9973 鹤 h1.99214 2.54129 3.156 3.71892 4.45303 集油管 9 h0.645720.82373 1.02298 1.20524 1.4434 吸入管 45

西安石油大学本科毕业设计（论文）

h4.66812 5.9661 7.42108 8.75342 10.496 排出管 h8.1943810.455712.990015.355418.38979 2 6 8 3 总

表5–13 93#

汽油（单位：m） 160 180 200 1.39 220 240 h0.8884 1.1246 鹤 h1.99214 2.5412集油管1.6779 1.9973 3.156 3.71892 4.45303 9 9 3 h0.645720.82371.02298 1.20524 1.4434 吸入管 8 46

h4.1934 5.35936.66639 7.86325 9.42863 排西安石油大学本科毕业设计（论文）

出管 9.894 12.235314.465317.32237 1 6 #

h7.719669 总

表5–14 97

汽油（单位：m） 160 180 200 220 240 h0.8884 1.1246 1.39 1.6779 1.9973 鹤 h1.99214 2.54129 3.156 3.71892 4.45303 集油管 2 5 h0.712650.909361.12962 1.33112 1.59446 吸入管 h3.42857 4.38188 5.45051 6.42907 7.70894 排出管 47

西安石油大学本科毕业设计（论文）

h7.021768.9571311.126113.157015.75372 5 3 1 3 总

表5–15 3#航

空煤油（单位：m） 160 180 200 220 240 h0.8884 1.1246 1.39 1.6779 1.9973 鹤 h1.99214 2.54129 3.156 3.71892 4.45303 集油管 2 5 h0.712650.909361.12962 1.33112 1.59446 吸入管 h3.04615 3.89314 8.4257 5.71198 6.8491 排出管 h6.639348.4683914.101312.439914.89382 5 2 2 9 总 48

西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–16 0#

柴油（单位：m） 160 180 200 220 240 h1.0339 1.3088 1.6177 1.9528 2.3245 鹤 h0.999551.25064 1.52614 1.77398 2.0929 集油管4 7 7 7 7 2 h0.320540.401060.489410.568890.67117吸入管 h7.95619 9.9679 12.1775 14.1669 16.7289 排出管 h10.310112.928415.810718.462521.81749 1 6 8 7 总

表5–17

西安石油大学本科毕业设计（论文）

10柴油（单位：m） 160 180 200 220 240 #

h1.0339 1.3088 1.6177 1.9528 2.3245 鹤 h0.999551.25064 1.52614 1.77398 2.0929 集油管4 7 7 7 7 2 h0.320540.401060.489410.568890.67117吸入管 h7.29164 9.13513 11.1603 12.9836 15.3315 排出管 h9.6456412.095614.793517.279120.42001 4 6 8 7 总

表5–18

-10#柴油（单位：m） 160 180 200 50

220 240 西安石油大学本科毕业设计（论文）

h1.0339 1.3088 1.6177 1.9528 2.3245 鹤 h0.999551.25064 1.52614 1.77398 2.0929 集油管4 7 7 7 7 2 h0.320540.401060.489410.568890.67117吸入管 h12.8355 15.8999 19.2368 22.2205 26.0393 排出管 h15.1895 18.860422.870026.516131.12781 6 8 7 总

表5–19

农用柴油（单位：m） 160 180 200 220 240 h1.0339 1.3088 1.177 1.9528 2.3245 鹤 51

西安石油大学本科毕业设计（论文）

h0.999551.25064 1.52614 1.77398 2.0929 集油管4 7 7 7 7 2 h0.320540.401060.489410.568890.67117吸入管 h11.8185 14.640 17.7125 20.4599 23.9761 排出管 h14.1725 17.600520.905024.755529.06461 6 8 7 总

5.2.7 各种流量下的扬程

表5–20

90汽油（单位：m）

西安石油大学本科毕业设计（论文）

低中—中 160 180 200 28.80706 220 31.17248 240 34.20673 高—24.0114 26.27272 14.86139 17.12272 19.65706 22.02248 25.05673

表5–21 93

汽油（单位：m）

高—低中—中 13.82667 16.001 18.34237 20.57231 23.42936 22.41667 24.591 26.93237 29.16231 32.01936 #

160 180 200 220 240

表5–22 97#

汽油（单位：m）

高—低中—中 13.12876 15.06414 17.23313 19.26401 21.86073 21.71876 23.65414 25.82313 27.85401 30.45073 160 180 200 220 240

西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–23 3航

空煤油（单位：m）

高—低中—中 12.74634 14.5754 20.20832 18.54692 21.00089 21.33634 23.1654 28.79832 27.13692 29.59089 #

160 180 200 220 240

表5–24 0#

柴油（单位：m）

高—低中—中 16.97719 19.59541 22.47776 25.12958 28.48447 26.12719 28.74541 31.62776 34.27958 37.63447 160 180 200 220 240

表5–25 10#柴油 180 26.79264 （单位：m）

高—低中—24.34264 29.49056 31.97618 35.11707 160 200 220 240 15.75264 18.20264 54

20.90056 23.38618 26.52707 西安石油大学本科毕业设计（论文）

中

表5–26

-10柴油（单位：m）

高—低中—中 160 31.0065 21.8565 #

180 34.67741 25.52741 200 38.68706 29.53706 220 42.33318 33.18318 240 46.94487 37.79487

表5–27 农用柴油

200 35.60206 27.01206 （单位：m）

高—低中—中

5.2.8 选泵

根据前面所求各流量下的扬程坐中—中液位时的管路特性曲线图，特性曲线见附图一，并在Q=200m3/h选泵：

90#汽油 Q=200m3/h H=19.65706m 93#汽油 Q=200m3/h H=18.34237m 97#汽油 Q=200m3/h H=17.23313m 3#航空煤油 Q=200m3/h H=20.20832m 0#柴油 Q=200m3/h H=22.47776m

160 28.8695 20.2795 180 32.29751 23.70751 220 39.45258 30.86258 240 43.76167 35.17167 西安石油大学本科毕业设计（论文）

10#柴油 Q=200m3/h H=20.90056m -10#柴油 Q=200m3/h H=29.53706m 农用柴油 Q=200m3/h H=27.01206 每种油品均选用同一型号的泵，各选一个，其参数如下：

表5–28 泵

的参数

必扬程效率汽量Q 转速 H η 蚀 r/min m （%）余3m/h 量 m 120 36.3 240 28.5 0 IH150-125-315 200 32.0 14563 2.5 75 2.8 72 3.8 流需型号 5.3 泵几何安装高度的确定

5.3.1 泵的安装高度计算

当油槽车和油罐处于低液位时吸入压头低，这一工况是最危险工况，故按低—低液位计算泵的安装高度。由于90#汽油的饱和蒸汽压较高，吸入困难，易产生气蚀，故以90#汽油为准计算安装高度，泵的几何安装高度的计算公式为： HgPaPrHAShr

(5-2)

西安石油大学本科毕业设计（论文）

式中Pa — 当地大气压，Pa；

Pr — 油品的饱和蒸汽压，Pa； HA-S— 吸入损失，m； ⊿[hr] — 允许汽蚀余量，m。

夏季最热月平均气温为35℃，Pr=375mmHg，Pa=0.99×105Pa,Q=220m3/h时，此流量下的h鹤=1.67m, h集=3.72m，h吸=1.21m，⊿hr=2.93m，h=7.678m。则：

⊿[hr] = 2.93+0.5 = 3.43m

(742.56375)13.67.6783.434.104m Hg720因为 [Hg]>Z泵入口-Z液面即 Z泵入口< [Hg]+ Z液面且 Z液面最低=7.513m

所以 Z泵入口<7.153-4.104=3.049m 泵入口标高为3m。

5.3.2 泵汽蚀性能校核

在最危险工况下Q=220m3/h，h=7.768m，对于90#汽油 Pr=375mmHg，Pa=0.99×105Pa，r=720Kg/ m3，

(742.56375)13.6 Hg7.6783.434.104m

720则允许吸上真空度

PaPr742.5637513.61.5642V2hr3.434.59m 2g72029.8Hs实际吸上真空度

Hs = V2/2g+⊿Z + h = 0.0798+（3.4-7.153）+ 7.678=4.0048m

因为 Hs < [Hs]

所以泵在吸入90#汽油时在最危险工况下可以正常吸入，不会发生汽蚀。

5.3.3 卸油管路汽阻断流校核

以97#汽油为例：

在低 — 高液位下 Q=166m3/h，h=2.315m时，

西安石油大学本科毕业设计（论文）

Pa/r=0.99×105/720×10=14.027m

Pr/r=375×13.6/720=7.08m

由上计算可以看出在月平均最低气温下不会发生汽阻断流现象，由校核泵可知，泵的选择也是比较合理的。 5.3.4 真空系统的计算

在卸油系统中，为引油和真空填空鹤管的虹吸，卸油系统一般都有真空系统。真空系统包括扫线鹤管、扫线集油管、真空输油管、真空罐和真空泵。

1 真空罐和真空管线的确定

由有关文献推荐，真空罐取两个2m3卧式钢罐；真空罐用Dg50无缝钢管，真空输油管和集油管取Dg50无缝钢管。

2 真空泵的选择

真空泵的选择原则：真空泵可根据实际抽气率和真空系统残压要求选择，所选真空泵要求真空泵残压下的抽气率必须大于计算抽气率，真空泵可由引油要求来选择。

按引油选择真空泵

选择真空泵以柴油在最冷月温度条件下计算，由于车卸油过程中真空泵的操作

是不连续的，所以真空泵抽气速率计算公式为：

P1V Qg=2.3lg (5-3)

P2t式中 Qg — 真空系统的抽气速率，m3/min； V — 真空系统的容积，m3； T — 抽气时间,一般取3-5min ；

P1 — 系统开始抽气时的绝对压力，Pa ； P2 —系统经历t时间后的绝对压力，Pa 。

柴油离心泵吸入容积

3.14 VV鹤V集V泵吸V真空管 43.14 =（0.12×4×10.25+0.2592×126+0.2072×87）

4 =11.883m 离心泵进口处的绝对压力：

P2=0.99×105-840×9.8×2.729=7.54×104Pa

Qg=2.3×11.883/4Lg(0.99×105/0.795×105)=0.7695 m3/min

P1P2平均压力为： P==8.72×104Pa

2在标况下的抽气率为：

西安石油大学本科毕业设计（论文）

Qg= QgTb .P1P2=1.235 m3/min

T2Pb‘

根据以上计算的结果，从泵样本上查得选用WY-50（V5）型水环式离心泵。其参数如下表：

表5–29 泵

的参数

型号抽气速极限3转速电机功率 (%) 5.5 (m/h) 真空(r/min) (Pa) WY-50（V5） 5.4 粘油铁路卸油泵房水力计算

200 1300 300 考虑到粘油的来油量少，为了节约投资，采用性质相近的油品共用一台泵。粘油铁路卸油可用4个下卸器，机械油共用一台泵，30SD汽油机油用一台泵，柴油机油共用一台泵，6#溶剂油用一台泵，共用3台泵。

5.4.1 管径与计算长度的确定

1 业务流量 Q=50m3/h=0.0139m3/s 2 管径的选择

(1) 在机械油中32#机械油粘度最大 =150 m2/s，V吸=1.1m/s，V排=1.2m/s； Din =

4Q=（4×0.0139/3.14×1.1）1/2=0.127m 取Φ133×6 V4Q=（4×0.0139/3.14×1.2）1/2 =0.121 m 取Φ133×8 V59

Dout =

西安石油大学本科毕业设计（论文）

( 2 ) 在柴油机油中

Din =

4Q=（4×0.0139/3.14×1）1/2 =0.133m 取Φ133×6 V4Q=（4×0.0139/3.14×1.1）1/2=0.127m 取Φ133×8 VDout =

( 3 ) 30SD汽油机油中

Din =

4Q=（4×0.0139/3.14×1）1/2 =0.133m 取Φ133×6 V4Q=（4×0.0139/3.14×1.1）1/2=0.127m 取Φ133×8 VDout =

( 4 ) 6#溶剂油中

Din =

4Q=（4×0.0139/3.14×1）1/2 =0.133m 取Φ133×6 V4Q=（4×0.0139/3.14×1.1）1/2=0.127m 取Φ133×8 VDout =

其它管径的选择

各种油品的管径的选择见下表（单位：mm）

表5–30 油

品的管径

油品下卸器集油管吸入管 32#机械Φ108油油 ×4.0 ×4.0 40#机械Φ108Φ140×6 Φ140×6 60

排出管 Φ133×8 Φ133×8 Φ133×6 Φ133×6 西安石油大学本科毕业设计（论文）

30SD汽8#柴油机油机油 6#溶剂油

Φ108Φ108×4.0 ×4.0 Φ108×4.0 Φ140×6 Φ140×6 Φ140×6 Φ140×6 Φ133×6 Φ133×6 Φ133×6 Φ133×8 Φ133×8 Φ133×8 Φ133×8 Φ133×8 油机油 ×4.0 12#柴油Φ1083 计算长度的确定以机油和机械油计算为准：

表5–31 下卸器

种类数量 Ld/d 90°弯头 2 30 2 18

表5—32

集油管

种类数量通过三通 1 61

闸阀转弯三通 1 136 L=d×Ld/d + Ln = 29.02m 取L=30m;

转弯三通 1 西安石油大学本科毕业设计（论文）

Ld/d 18 136

表5–33

L=d×Ld/d + Ln =49.7 取L=50m

吸入管

种类闸过器数量 2 1 2 转弯泵90°口 1 2 大头 1 4 表5–34

排出管

种类闸阀截止90o大小转弯数量 3 Ld/d 9 1 30 3 30 1 4 3 136

阀滤三通入弯头小Ld/d 9 77 136 45 30 L=d×Ld/d + Ln =167.375m 取L=170m

通过1 45 阀弯头头三通三通 L = Ln + dLd/d =161.75m 取L=165m

西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–35 其他给油品

的计算长度（单位：m）

下卸器集油管吸入管

4 摩阻的计算

以32#机械油计算为例：

( 1 ) 下卸器

Q=00139m3/s v=15010-6 m2/s d=0.1m 2eε=4×10-3

d4Q0.013946

Re = 10<2000 d3.140.115964 ReLifv2H= =2.59976m

d2g32#机30SD汽8#柴油6#溶剂械油油机油机油 30 50 170 30 50 170 30 50 170 油 30 50 170 排出管 144.8 179.8 205.8 218.5 ( 2 ) 集油管

Q=0.0139 m3/s =150×10-6 m2/s d=0.128m

2e=3.077×10-3 d4Q40.0139Re =  ×106 Re<2000

dv3.140.13159

64

ReεLifv2H= =1.51708m

d2g63

西安石油大学本科毕业设计（论文）

( 3 ) 吸入管

Q=0.0139 m3/s =150×10-6 m2/s d=0.121m

2e=3.2×10-3 d4QRe=<2000

dv64 ReεLifv2H= =6.0342m

d2g( 4 ) 排出管

Q=0.0139 m3/s =159×10-6 m2/s d=0.115m Re=

4Q<2000 dv64 ReLifv2H= =5.1397m

d2g

表5–36 业务流量下的

摩阻（单位：m）

西安石油大学本科毕业设计（论文）

下卸器集油管吸入管排出管 32#机械油 30SD汽8#柴油机油机油油 6#溶剂油 2.5997 1.90649 1.90649 1.7331 1.51708 1.18371 1.18371 1.0760 6.03423 5.03990 5.03990 4.5817 5.139744 6.53300 7.47771 7.2273 h总 15.29075 14.6631 15.60781 14.6181

5.4.2 求各流量下的摩阻

按照前面轻油摩阻的计算方法，可以算出各油品的摩阻，由于32#、40#机械油共用一个泵， 8#柴油机油、12#柴油机油共用一个泵，30SD#汽油机油、6#溶剂油各用一个泵。

表 5–37 32#机械油

的摩阻计算结果 ( 单位：m ) 流量 35 40 65

45 55 西安石油大学本科毕业设计（论文）

摩阻 h下卸器 98 1.8198 1.1213 4.8180 5.0295 12.7826 2.0797 1.2927 5.4953 5.7370 14.6086

2.3397 1.4555 6.1898 6.4519 16.4347 2.851.777.557.8920.0869 h集油管 99 h吸入管 08 h排出管 21 H总 5–38 8#柴油机油的摩

阻计算结果 ( 单位：m )

流35 40 66

45 55 西安石油大学本科毕业设计（论文）

量摩阻 h下卸器 1.4558 0.9039 3.8486 5.3495 11.5578 1.6638 1.8718 2.2877 1.0330 1.1621 1.4204 4.3984 4.9482 6.0479 6.1137 6.8779 8.4064 13.2089 14.86

5–39 30SD汽油机油的

18.1624 h集油管 h吸入管 h排出管 H总摩阻计算结果 ( 单位：m )

流量摩阻 35 40 45 55 h下1.3341.52567

1.7152.097西安石油大学本科毕业设计（论文）

卸器 5 1 8 1 h集油管 0.8285 0.9469 4.0319 5.2264 1.0653 4.5359 5.8797 1.3020 5.5438 7.1863 16.1292 h吸入管 3.5279 h排出管 4.5731 H总 10.264 11.7303 13.1967

表5–40 6溶剂油

的摩阻计算结果 ( 单位：m )

流量摩68

35 40 45 55 西安石油大学本科毕业设计（论文）

阻 h下卸32 器 h集油32 管 h吸入72 管 h排出91 管总 H10.2327 11.8677 13.1562 16.0799 5.058 5.7815 6.50400 7.953.203 3.6655 4.12398 5.030.758 0.8604 0.96837 1.181.218 1.5598 1.55964 1.9069

西安石油大学本科毕业设计（论文）

5.4.3 求业务流量下的扬程

1 槽车与油罐之间的液位差 ( 1 ) 铁路油槽车液位标高

铁路地坪高为0m，路基0.35m，罐体半径R=1.3m，罐体的中心线距轨面高度为2.463m。

中液位标高：H中=0.35+2.463=2.813m 高液位标高：H高=0.35+2.463+1.3=4.113m 低液位标高：H低=0.35+2.463-1.3=2.513m ( 2 ) 油罐液位标高以10#机械油为例

10#机械油为500m3 浮顶罐,罐体高8.81m,罐底与地坪之间距离为0.5m，死藏位0.5m,所以油罐液位标高为:

中液位标高：H`中=0.5+8.81/2=4.905m 高液位标高：H`高=0.5+8.81=9.31m 低液位标高：H`低=0.5+0.5=1m

表5–41 各种油品的液

位标高 ( 单位：m )

油品液位中高液位 1 4.99.31 70

机械油 30SD汽油机油 4.905 9.3柴油机油 4.905 9.31 6#溶剂油 4.905 9.31 液位 05 西安石油大学本科毕业设计（论文）

低液位

1 1 1 1 表5–42 各种油品的液位差（油罐-槽车）

( 单位：m )

油机械品液位差高中

2 业务流量下的扬程

业务流量下的扬程H=△Z+h总，其结果见下表：

30SD汽柴油机6#溶剂油机油油油油 626.797 2.092 6.797 2.092 6.797 2.092 —低 .797 —中 .092 表5–43 业务

流量下的扬程 ( 单位：m )

机械油 30SD汽油柴油机油 6#溶剂油油品扬71

机油西安石油大学本科毕业设计（论文）

程 —低 —中

3 各种流量下的扬程

高22.08775 中17.38275 21.4601 22.40481 17.69981 21.4151 16.7101 16.7551 表5–44 32机

械油 ( 单位：m )

流量扬程高—低中—中

35 40 45 55 19.5796 21.4056 23.2317 26.8839 14.8746 16.7006 18.5267 22.1789 西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–45 30SD

汽油机油 ( 单位：m )

流量扬程高—低中—中 17.061 18.5273 19.9937 22.9262 12.356 13.8223 15.2887 18.2212

表5–46 8#柴油

机油 ( 单位：m ) 流量扬程高—低中—中 18.3548 20.0059 21.657 24.9594 13.6498 15.3009 16.952 20.2544

表5–47 6溶剂

35 40 45 55 35 40 45 55 #

西安石油大学本科毕业设计（论文）

油 ( 单位：m ) 流量扬程高—17.0297 18.6647 19.9532 22.8769 低中—12.3247 13.9597 15.2482 18.1719 中

5.4.4 画管路特性曲线并选泵

1 根据前面所求各流量下的扬程作中—中液位时的管路特性曲线，并在Q=50m3/h时选泵：

12#机械油 Q=50m3/h H=17.38725m 30SD汽油机油 Q=50m3/h H=16.7551m 8#柴油机油 Q=50m3/h H=17.69981m 6#溶剂油 Q=50m3/h H=16.7101m 2 选泵

32#、40#机械油选用同一台泵，8#柴油机油、12#柴油机油选用同一台泵，30SD汽油机油、6#溶剂油单独使用一台泵。泵型号及参数见表4

35 40 45 55 –48

西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–48 6#溶剂

油泵的参数

流量L/min 排出口压转速力电动机型号 KW 型号 LBZ1-400 800 1470 0.5 18.5

粘油泵具有较强的自吸能力，因而不用校核

5.5 公路发油系统的水力计算

公路发油系统包括轻油和粘油两大部份，公路发油采用散装和桶装发放，轻油用泵送发油，粘油用高架罐自流发放。轻油泵房共设5台泵，每种油品各设一台泵

5.5.1 管径的确定

1 业务流量的确定：根据公式

Q=qn ( 5-4 ) 式中 Q — 泵的流量，m3/s； q — 单支鹤管的流量，m3/s； n — 某种油品的鹤管数，支。 2 经济流速：取V吸=1.5m/s

V排=2.5m/s

3 计算管径： d4Q ( 5-5 )

式中： Q — 流量，m3/s；

 — 流速，m3/s；

西安石油大学本科毕业设计（论文）

D — 管径，m。以0#机械油为例：

D鹤=

4Q4500.0841m 取Φ89×=4.0

V3.1436002.5 D吸=

45030.188m

3.1436001.5所以选取：Φ194×4 D排 =

40530.146m

3.1436002.5取排出管的直径为Φ159×7

表5–49 其他油

品的计算结果如下表油品种类鹤管吸入管排出管 90#汽油 Φ89×4.0 Φ194×8 Φ159×6.0 93#汽油 Φ89×4.0 Φ194×8 Φ159×6.0 97#汽油 Φ89×4.0 Φ194×8 Φ159×6.0 10柴油 Φ89×4.0 Φ194×8 Φ159×6.0 -10柴油 Φ89×4.0 Φ159×8 Φ159×6.0 农用柴油 Φ89×4.0 Φ159×8 Φ159×6.0

5.5.2 计算长度的确定

1 鹤管

选Dg89-型轻油卸油鹤

##西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–50 鹤管

部件当量长度

种类数量 LD/d 5 30 3 18 90°弯头闸阀过滤器 1 77 LD/d=5×30+3×18+1×77=281m LD=d×LD/d=0.081×281=22.76m

几何长度: Lj=10.53+4=14.53m

L= LD+Lj=22.76+14.53=37.29m 所以取鹤管的计算长度为38m 2 吸入管

流量计 1 2 表5–51 吸入

管部件当量长度

种类数量 LD/d 77 18 9 77

过滤器 1 闸阀大小头 3 1 90°通过转弯 2 136 弯头三通三通 6 30 1 2 LD/d=1×77+3×18+1×9+6×30+1×2+2×136=628m

西安石油大学本科毕业设计（论文）

LD=d×LD/d=0.182×304=114.2968m 取LD=115m

几何长度: 90#汽油Lj=178 m

93#汽油Lj=159m 3#航空煤油 Lj=115m 0#柴油 Lj=215m -10#柴油 Lj=197m 10#柴油 Lj=183 农用柴油Lj=168

计算长度：90#汽油Lj=293 m

93#汽油Lj=274 m 3#航空煤油 Lj=230m 0#柴油 Lj=330m -10#柴油 Lj=312m 10#柴油 Lj=297m 农用柴油Lj=282

3 排出管

表5–52 排出

管部件当量长度

截止种类数量 LD/d 340 18

LD/d=1×340+2×18+1×4+3×30+1×40＋1×60=552m

汽油 LD=d×LD/d=0.149×552=82.248m 几何长度: 90#汽油Lj=15 m

闸大小阀头 1 1 4 90°转弯转弯阀 1 弯头三通三通 3 30 1 40 1 60 西安石油大学本科毕业设计（论文）

93#汽油Lj=20 m 3#航空煤油Lj=25m 0#柴油 Lj=30m -10#柴油 Lj=35m 10#柴油 Lj=40m 农用柴油 Lj=45m

计算长度 90#汽油 L=82.248+15=97.248m 取L=100m 其他油品计算长度同理可得，见表5

–53

表5–53 各种油品的计

算长度(单位m) 油品管段长 90#汽93#汽3#航0#-10#10#柴油 38 空煤柴油油农用柴油 38 油油柴油鹤管 38 38 吸入管排出管

5.5.3 业务流量下的摩阻

38 38 38 293 274 230 330 312 297 282 100 105 110 115 120 125 130 对于系统摩阻的计算应先判断流态，然后由达西公式求出各段摩阻。每种轻油并设四根鹤管，以90#汽油为例，写出计算过程，其它油品的计算结果列入表中。

西安石油大学本科毕业设计（论文）

1 鹤管

Q=50 m3/h=0.0139m/s,=0.73×10-6㎡/s,d=0.081m

2e20.21034.938103

d0.081Re4Q40.01392.87105 6d3.140.810.7310 Re159.7872.58104

665765lgRe24.92105

因为 Re1ReRe2 所以属于混合摩擦区

16.81.111.8lg

R7.4e=0.02734

LV2L8Q23880.01392h鹤＝ 240.02734d2gdgd0.0813.1429.80.0814 ＝4.56m 2 吸入管

Q=3×50 m3/h=0.0417 m3/s,=0.73×10-6㎡/s,d=0.182m

4Q40.0417Re3.84105 6d3.140.1820.7310 Re159.74 06.51187Re2665765lg1.23106

因为 Re1ReRe2 所以属于混合摩擦区

16.81.111.8lg

R7.4e=0.0248

西安石油大学本科毕业设计（论文）

LV2L8Q230580.04172240.0248h鹤＝ 24d2gdgd0.1823.149.80.182 =5.453m

3 排出管

Q=3×50 m3/h=0.0417m/s,=0.73×10-6㎡/s,d=0.149m

2e20.21032.685103

d0.149Re4Q40.04175 4.69106d3.140.1490.7310

Re159.7875.18104

Re2665765lg9.8105

因为 Re1ReRe2 所以属于混合摩擦区

16.81.111.8lg Re7.4=0.02482

LV2L8Q214080.04172240.02482H排＝ d2gdgd0.1493.1429.80.1494= 6.18m

4 业务流量下的各段的摩阻见下表

表 5–54 业务

流量下各管段的摩阻（单位：m）

油品90# 汽 93# 3#航0#柴-10#10#农用汽空煤81

油柴柴柴油西安石油大学本科毕业设计（论文）

种油油油类摩阻m 油油 h鹤管 4.54.56 4 6 15.96 6 5 8 16.19 4.56 4.58 6.12 4.34.34.35 2 7 5 2 9 5 7 4 14.46 5.55.24.94.95.15.14.35 4.75 5.66 14.76 h吸入5.85.4管管 h排出5.56.1H总

15.214.14.6 84 76 5 各流量下所需的扬程 ( 1 ) 求各流量下的摩阻

分别取不同的流量，在这些流量下计算各种油品的摩阻，技术方法与业务流量下的相同，现将摩阻列成表如下表：

表5–55 90#汽

油摩阻（单位：m）油品35 82

45 55 60 西安石油大学本科毕业设计（论文）

流量摩阻m h鹤管2.498 3.482 5.197 6.198 h吸入管3.10 4.158 6.015 6.993 h排出管2.573 8.13总

表5–56 93#汽

油摩阻（单位：m）

2.84 5.955 17.167 6.187 19.378 H10.48 5 西安石油大学本科毕业设计（论文）

油品流35 量摩阻m 45 55 60 h鹤管2.498 2.588 3.150 8.2总46 3.482 5.197 6.198 h吸入管3.431 4.677 5.597 h排出管3.204 5.732 6.323 H10.117

15.606 18.118 西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–57 3航

空煤油摩阻（单位：m）

油品流35 量摩阻m 45 55 60 #

h鹤管2.498 3.632 3.067 9.1总93.482 5.197 6.198 h吸入管4.861 6.825 8.132 h排出管3.362 11.705 85

5.706 17.728 6.857 21.187 H西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–58 0柴油

摩阻（单位：m）

油品流35 量摩阻m 45 55 60 #

h鹤管2.384 3.714 5.290 6.165 h吸入管2.109 3.327 4.824 5.487 h排出管86

2.967 3.738 5.606 7.469 西安石油大学本科毕业设计（论文）

H总7.46 10.779

15.72 19.121 表5–59–10柴

油摩阻 ( 单位：m ）

油品流量摩阻m 35 45 55 60 #

h鹤管 2.384 1.803 3.24 3.714 3.841 3.27 87

5.29 4.493 5.127 6.165 5.67 7.243 h吸入管 h排出西安石油大学本科毕业设计（论文）

管 H总 7.427 10.825 14.91

19.078 表5–60 10#柴

油摩阻 ( 单位：m ）

油品流量摩阻m 35 45 55 60 h鹤管 2.384 1.74 3.83 3.714 3.508 3.951 5.29 4.742 5.905 6.165 5.980 7.238 h吸入管 h排出管 H总 7.954 11.173 15.937 19.383

西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–61 农用

柴油摩阻 ( 单位：m ）

油品流量摩阻m 35 45 55 60 h鹤管 2.857 2.589 5.51 4.146 6.219 5.298 h吸入管 1.742 3.257 h排出管 3.67 3.478 5.579 7.354 H总 8.269 9.324 15.235 18.871 5.6 公路轻油扬程的有关计算

5.6.1 公路轻油业务流量下的扬程

1 计算汽车罐车与储油罐之间的高差

公路地坪标高 0m, 设汽车罐顶距地面为2.4m，罐车中部离地1.5m，罐半径为0.9m ，出口高为0.35m。所以汽车罐车液位高为：(单位：m)

中液位高为

：H= 1.5= 1.5m

高液位高为：H=1.5+0.9= 2.4m 低液位高为：H= 1.5-0.9+0.35= 0.95m

西安石油大学本科毕业设计（论文）

2 对油罐液位标高，有铁路水力计算部分可知，见表5-55

表5–62 各个油品油罐液位标

高（单位：m）

油90#汽93#汽3#航品油油空煤油中9.48 8.92 8.92 9.48 8.92 9.48 8.92 液位标高H中0#柴10#柴-10#油农用油柴油柴油 7 5 5 7 5 7 5 高17.916.816.817.916.817.916.8液位标高H高 1 1 1 1 90

低1 1 1 西安石油大学本科毕业设计（论文）

液位标高H低

3 液位差的确定（油罐车- 油罐）

表5–63 各种油品的液位

差（单位：m）

油品 90汽93汽液位差高—低中—-7.98 -7.42 -7.42 -7.98 -7.42 91

##3#航空煤油 0柴油 #-10#10柴农用油柴油 #油油柴油 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 1.4 -7.98 -7.42 西安石油大学本科毕业设计（论文）

中表5–64 业务流量下各种油品的扬程（单位：m）

油品扬程高—中—中

5.6.2 各种流量下的扬程计算

根据所得摩阻和高程差计算扬程H=△Z+∑f，现将各流量下的扬程的计算结果列入下表，见表5

90#93#3航空煤油 16.66 7.84 #0#-10柴#10#汽汽柴柴农用柴油油油 17.317.59 8.油油油 16.24 6.16.15.16.16 86 16 7.6.48 7.34 低 6 7.98 77 86 34 –58—表5–62。

表5–65 90#汽

各种流量下的扬程如下

油（单位：m）

西安石油大学本科毕业设计（论文）

量流35 45 55 60 扬程高—低 8.597 11.105 17.128 20.587 中—中 -1.263 1.065 7.089 10.547

表5–66 93汽

油（单位：m）量扬程高—低中—中 9.646 11.517 17.006 19.518 0.826

流35 45 55 60 2.137 8.186 10.698 表5–67 3航空

煤油（单位：m）量扬程高—低中—中 10.597 13.105 19.128 22.587 1.777 3.725 10.308 13.767

流35 45 55 60 西安石油大学本科毕业设计（论文）

表5–68 0柴

油（单位：m）量扬程高—低中—中

表5–69 -10#柴

油（单位：m）量扬程高—低中—中

表5–70 10柴

油（单位：m）量流35 45 94

流35 45 55 60 8.86 12.179 0.04 2.799 17.12 20.521 8.3 11.701 流35 45 55 60 8.827 12.225 0.007 2.845 16.31 20.478 7.49 11.658 #

55 60 西安石油大学本科毕业设计（论文）

扬程高—低中—中 9.354 12.573 17.337 20.783 0.534 3.193 8.517 11.963

表5–71 农用

柴油（单位：m）流量扬程 35 45 55 60 高—低 9.669 10.724 16.635 20.271 中—中 0.849 1.344 7.815 11.451 5.7 公路轻油泵的选择和校核

根据前面所求各流量下的扬程作中—中液位时的管路特性曲线，并在Q=50m3/h时选泵：

90#汽油 Q=50m3/h H=7.98 93#汽油 Q=50m3/h H=8.77m 3#航空煤油 Q=50m3/h H=7.84m 0#柴油 Q=50m3/h H=6.68m －10#柴油 Q=50m3/h H=7.34m 10#柴油 Q=50m3/h H=6.48m 农用柴油 Q=50m3/h H=7.34m

每种油品选用一台管道泵，均为同一型号。其参数如表5-20

表5–72 泵的

参数

型号流扬程转速效95

必须西安石油大学本科毕业设计（论文）

量 m/h IH100—80—160

3m r/min 率气蚀% 余量m 13.8 2900 67 3.0 73 3.0 70 3.0 35 50 12.5 65 10 作管路特性曲线与泵的性能曲线图（见附表二）可见泵在各种工况下基本都在高效区内工作。

5.8 泵几何安装高度的确定

对于YG80-10型管道泵以90#汽油为例校核：

在低—高液位下，工作点流量Q=52 m3/h，h吸=6.455m,⊿hr=3.0m,

[ ⊿hr]=2.1+0.4=2.5m

泵的几何安装高度计算式： [Hg1]=

PaPr-hA-S-[⊿hr] （5－6）

式中：Pa – 当地大气压，Pa=1.02×105 Pr – 饱和蒸汽压，Pr=375mmHg；  – 重度，=720Kg/ m3。

所以 Hg19900037513.6106.4553.42.9m

72010 [Hg1] >Z泵入口-Z液面 Z泵入口泵入口标高为4m ,取房标高为自然地坪标高。

5.9 泵汽蚀性能的校核

在最危险况下校核，即在低-高液位下，工作点流量Q=44.7 m3/h，h吸=3.657m,

西安石油大学本科毕业设计（论文）

⊿hr=2.1m

以90#汽油为例：Pa=1.02×105mmHg，Pr=375mmHg，=720Kg/ m3 V则允许吸上真空度

4Q4520.728m/s 22d3.1436000.182PaPrHSm

742.737513.60.7283.43.572V2hr2g72029.8实际吸上真空度 Hs = V2/2g+⊿Z + h = 0.0273.153+5.328=3.374<[Hs]=3.572m

所以不会产生汽蚀，可以正常吸入。

5.10 粘油发油系统水力计算

粘油高架罐发油包括整发和散发两种方式，由于本设计中即有鹤管又有灌油栓，故在确定高架罐的安装高度时必须两种同时考虑，以散发来确定高架罐的高度，以整装校核，不同时发油。

5.10.1 管径的确定

灌油间有3个灌油栓，每个灌油栓流量6m3/h。一支鹤管的流量为25 m3/h。 ( 1 ) 灌油栓直径的确定

h0.104+2.334=2.438m对于32机械油

dp4Q4644mmV3.141.13600

dx#

4Q4646mmV3.141.03600

对于30SD汽油机油

dp4Q4642.1mmV3.141.23600

西安石油大学本科毕业设计（论文）

dx4Q4644mmV3.141.13600

8#柴油机油

dp4Q4642.1mmV3.141.23600

dx4Q4644mmV3.141.13600

6#溶剂油

dp4Q4644mmV3.141.13600

dx4Q4642.1mmV3.141.23600

因此，各种油品的灌油栓的直径取Φ89×4.0无缝钢管，从高架罐到灌油栓之间的输油管段取Φ108×6.0的无缝钢管。

( 2 ) 公路发油鹤管管径的确定：

32#机械油 d42594mm

3.141.03600所以取管径为Φ108×6.0无缝钢管

30SD汽油机油 d42589.7mm

3.141.13600所以取管径为Φ108×6.0无缝钢管

8#柴油机油 d42589.7m m3.141.13600所以取管径为Φ108×6.0无缝钢管 6#溶剂油 d42589.6m m3.141.13600所以取管径为Φ108×6.0无缝钢管

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5.10.2 公路散发粘油摩阻的确定

以32#机械油为例

( 1 ) 鹤管计算长度的确定由前面可得L=38；流量Q=25m3/h=0.00694m3/s 流态判断 Re4Q425728 6d3.140.081150103600因为 Re<2000 所以属于层流

64640.088 Re728280.006941.3 2m243.149.80.12LV2L8Q38240.088 hd2gdgd0.130SD汽油机油 h=0.971m 8#柴油机油油 h=1.059m 6#溶剂油 h=0.883 ( 2 ) 输油管摩阻计算对于32#机械油：

流态判断 Re因为 Re<2000 所有属于层流

4Q40.00694589 d3.140.1150106由总平面布置图上取L=86.8

64640.109 Re58922LV2L8Q86.880.00694240.1093.7 73m h24d2gdgd0.13.149.80.130SD汽油机油 h=2.207m 8#柴油机油油 h=2.381m 6#溶剂油 h=1.974 ( 3 ) 排出管

表5–73 排除管

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部件当量长度

种类闸阀 90°弯头数量 LD/d

对于32#机械油计算长度：

几何长度由总平面布置图得：Lj37.5

Ld/d21877330+45203 LD=dLd/d0.120320.3 L=LDLj=57.8 取L=58

2LV2L8Q58240.109 hd2gdgd0.1280.006942.5 17m243.149.80.1过滤器 1 77 流量计 1 45 2 18 3 30 30SD汽油机油 h=2.216m 8#柴油机油油 h=2.398m 6#溶剂油 h=2.034 所以公路发油时， 32#机械油摩阻为：

h=h鹤+h输+h=1.32+3.773+2.517=7.61 30SD汽油机油

h=h鹤+h输+h=0.971+2.207+2.216=5.394

8#柴油机油摩阻：

h=h鹤+h输+h=1.059+2.381+2.5398=5.838 6#溶剂油

h=h鹤+h输+h=0.883+1.974+2.034=4.891

因为32#机械油摩阻最大，以下计算以32#机械油为准。

100

西安石油大学本科毕业设计（论文）

5.10.3 公路整发摩阻计算

以32#机械油为例

( 1 ) 灌油拴计算长度由前面可得L=4

4Q46流态判断 8Re173.6d3.140.081150103600因为 Re<2000 所以属于层流

64640.368 Re173.8LV2L8Q2480.001672240.3680.0975m 则 h24d2gdgd0.0813.149.80.081( 2 ) 输油管摩阻计算

4Q流态判断 Red3.14因为 Re<2000 所以属于层流

4660.115010 8140.360064640.455 Re140.8对于排出管，计算长度 L=LDLj=20+10=30

2LV2L8Q30240.455 hd2gdgd0.1280.001670.3 15m243.149.80.1所以输油管道摩阻 h=2+0.314=2.314m 公路整发粘油摩阻 h总=0.0975+2.314=2.4115

5.11 高架罐高度的确定

高架罐高度的确定。粘油高架罐布置在发油亭的一侧，高架罐底标高为 6m, 高架罐体积为4m3的罐。其直径为d＝1.2m,H低＝5.5＋H,其中H为高架罐高度。公路散发油油罐车H高，＝8.7m,则高架罐应满足：

H低－H高，－h总＞0 ( 5－7 )

即 5.5+H-8.7-2.438＞0

101

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H＞5.638

故可设高架罐高为6m.

5.11.1 高架罐高度的校核

有前面计算可知，对整装发油h总2.438m，又知灌油间高3.5m，标高5.5m，200L油桶高为0.9m，则所需高架罐高度：

H=h总Z+0.92.438（5.5-5.2）+0.93.638m<6m

可见，选6m高的高架罐足以满足要求对粘油水利系统进行选泵，见表5-29

表5–74

ZCY-29/3.6-1泵参数

型号吸入及排出口径 ZCY-29/3.6-1 Φ70mm 102

流量m3/h排出口压Kg/cm3吸转速电动机入r/mi真空度Hs(m)型号 n 力高 29 3.6 5 1500 JD-140M6（11KM）西安石油大学本科毕业设计（论文）

5.11.2 校核吸入真空度

以32#机械油为例求实际真空度

Hs=⊿h吸+V2/2g+⊿Z,

其中泵房标高为5.5m，入口标高为5.7m，油罐低液位标高为 7.1m

V24250.0399m

2g36003.140.10.129.8 ⊿h吸=5.523m

所以 Hs=5.523+0.0399+5.5-7.1=4.4629m<[Hs]=5m 所以能正常吸入。

5.11.3 校核排出压力

以32#机械油为例

P排=（h排+⊿Z）=908[15.165+(54.5+0.5+6.47-54.7)] 9.8 =1.952105<3.528105Pa

所以满足排出压力。

由于粘油具有自吸能力所以不用校核。

103

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6 总结

本油库设计参考了很多与油库相关的资料,对油库的多方面进行了设计计算,即:对铁路装卸区、公路发油区、储油区、行政管理区、辅助生产区进行了设计。铁路装卸区满足了铁路收发油的要求,公路发油区满足了公路发油的要求,储油区满足了储油和安全防火的要求, 同时也满足了油库的业务要求,行政管理区和辅助生产区满足了油库其它方面的业务要求。

所以本油库是按照各种规范设计完成，满足了各方面的设计要求,同时也满足了各方面的业务需求。是一座经济合理的,符合消防防火要求的油库。

104

西安石油大学本科毕业设计（论文）

参考文献

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西安石油大学本科毕业设计（论文）

[5] 郭光臣.潘家划，高锡棋. 油罐及管道强度设计[M].石油工业出版社. 1986. [6] 郭光臣. 油库设计[M]. 石油工业出版社. TE588.

[7] 肖治. 崔车植干线管道强度及稳定性计算[M].石油工业出版社. 1982. [8] 沈尔诚. 油库综合自动化系统沈尔诚[M]. 广州：广州华南计算机技术研究所.

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[9] 石油库设计规范宣贯辅导教材[S].中国计划出版社. 2003.10 .TE922—65 [10] 聂世全，王伟峰，范继义. 油库固定消防设施存在的问题及改进措施[M]. [11] 王伟峰，范继义.泵和压缩机[M].石油大学出版社. 2001. [14] 丁成伟，主编.离心泵和轴流泵[M].机械工业出版社.

[15] 石油化工规划设计院组编写. 泵和电动机的选用[M]. 石油化学工业出版社.

1976.

106

西安石油大学本科毕业设计（论文）

致谢

毕业设计即将结束，在此，首先我要感谢指导我的邓志安老师，他们自始至终对我充满无微不至的关怀和指导，并提供了诸多相关资料。特别是在毕业设计邓老师给了我很多宝贵的意见和指导方法，使我的毕业设计得以顺利完成，这些都将使我在今后的学习和工作中受益匪浅。

同时，我也非常感谢我们班的同学，在和他们一起学习的三个多月时间中，得到了他们的大力支持和帮助，使我感受到团结协作的重要性。由于得到了老师和同学对我的大力帮助和指导，使得我能够如此顺利地完成本次毕业设计。

最后，谨以此文向本次毕业设计的指导老师表示最衷心的感谢和最崇高的敬意！同时也向全系的各位领导和老师，以及所有在毕业设计过程中给予我帮助的同学表示由衷的感谢！

107

西安石油大学本科毕业设计（论文）

附录

附图1 各种油品铁路扬程，流量与效率曲线图附图2 各种油品铁路扬程，流量与效率曲线图

108

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附图1

附图1-1 90汽油铁路特性曲

线图

90#汽油 43＃

3 2 2 1 1 5 0 0 10 3 流量(m /h) 20 7高-低 6效率(%) 中-中泵曲线 6效率曲线 5 530 78扬程(m)

＃

附图1-2 93汽油铁路特性曲

线图

109

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93#汽油 43 3 2 2 1 1 5 0 0 7高-低 6效率(%) 中-中泵曲线 6 效率曲线 5 5102030 3 流量(m /h)

78扬程

(m)

附图1-3 97#汽油油铁路特性

曲线图

110

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97#汽油 43 3 2 2 1 1 5 0 0 10 3 流量(m /h) 20 7高-低 6效率(%) 中-中泵曲线 6效率曲线 5 530 78扬程(m)

附图1-4 3＃航空煤油铁路特性

曲线图

3#航空煤油 43 3 2 2 1 1 5 0 0 7高-低 6效率(%) 中-中泵曲线 6 效率曲线 5 5102030 3 流量(m /h)

78扬程

(m)

111

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附图1-5 0#柴油铁路特性曲线

0#柴油 43 3 2 2 1 1 5 0 0 10 3 流量(m /h) 20 高-低 6中-中效率(%) 泵曲线 5效率曲线 4 330 78扬程(m)

附图1-6 -10#柴油铁路特性

曲线图

112

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-10#柴油 44 3 3 2 2 1 1 5 0 0 8777776666610 3 流量(m /h) 2030 高-低效率(%) 中-中泵曲线效率

扬程

(m) 附图1-7 10#柴油铁路特性曲

线图

113

西安石油大学本科毕业设计（论文）

10#柴油 44 3 3 2 2 1 1 5 0 0 8777776666610 3 流量(m /h) 2030 高-低效率(%) 中-中泵曲线效率曲线

扬程(m) 附图1-8 农用柴油铁路特性

曲线图

农用柴油 44 3 3 2 2 1 1 5 0 0 8777776666610 3 流量(m /h) 2030 高-低效率(%) 中-中泵曲线效率曲线

扬程

(m) 114

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附图2

附图2-1 90#汽油公路

特性曲线图

90#汽油 2 2 1 1 5 0-77 0 2 3 流量(m /h) 46 6高-低效率(%) 中-中 6泵曲线效率曲线 58 5

扬程

(m) 附图2-2 93＃汽油公路

特性曲线图

115

西安石油大学本科毕业设计（论文）

93#汽油 21 77 扬程(m) 1 5 0 0- 2 4 流量(m /h) 3 6 6高-低效率(%) 中-中 6泵曲线效率曲线 58 5

附图2-3 3航空煤油公

路特性曲线图

3#航空煤油 2177＃

1 0 50- 24368 6高-低效率(%) 中-中 6泵曲线效率曲线 5 5扬程(m) 流量(m /h) 116

西安石油大学本科毕业设计（论文）

附图2-4 0＃柴油公路特

性曲线图

0#柴油 21 77 扬程(m) 1 5 0 0- 2 4 流量(m /h) 3 6 6高-低效率(%) 中-中 6泵曲线效率曲线 58 5

附图2-5 -10柴油

公路特性曲线图

＃

117

西安石油大学本科毕业设计（论文）

-10#柴油 21 5 0776 扬程(m) 1 0高-低效率(%) 中-中 6泵曲线效率曲线

52- 4 流量(m /h) 3 6 8 5

附图2-6 10柴油

公路特性曲线图

-10#柴油 21＃

5 0776 扬程(m) 1 0高-低效率(%) 中-中 6泵曲线效率曲线

52- 4 流量(m /h) 3 6 8 5

附图2-7 农用柴油

118

西安石油大学本科毕业设计（论文）

公路特性曲线图

农用柴油 21 5 0776 扬程(m) 1 0高-低效率(%) 中-中 6泵曲线效率曲线

52- 4 流量(m /h) 3 6 8 5

119

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