摘要
近现代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。油库是协调原油生产、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。在本次课程设计中我将对以下内容进行确定即设计：（5）装卸油泵及机组的型号及台数，输油管道的规格及泵房布置和桶装间布置；（6）油库的装卸能力；（10）计量系统设计；（16）装卸油泵房工艺流程图一张（2#图纸）。本设计阐述了设计的相关理论，介绍了主要运用到的计算公式、计算过程和计算结果；设计内容主要包括了泵的工艺计算、泵的选型和泵的校核，管道规格计算以及选型等等，确保工艺设计的合理、且完全满足任务书规定的收发油及储存作业要求。
关键词：泵房工艺 管道规格 装卸能力 计量系统
目录
摘要................................................................ Ⅰ
1绪 论.............................................................. 1
1.1 设计原则....................................................... 1
1.2 设计规范....................................................... 1
2设计参数........................................................... 2
2.1 基本参数....................................................... 2
2.2 设计要求....................................................... 2
3输油管道的规格..................................................... 3
3.1 油品流速的确定................................................. 3
3.2 输油管道设计................................................... 4
3.2.1输油管径................................................. 4
3.2.2管道材质................................................. 5
4 装卸油泵及机组的型号及台数......................................... 6
4.1管线计算长度的确定............................................. 6
4.1.1鹤管的计算长度........................................... 6
4.1.2集油管的计算长度......................................... 6
4.1.3吸入管的计算长度......................................... 7
4.1.4排出管的计算长度......................................... 7
4.2阻力损失计算................................................... 7
4.2.1鹤管的阻力损失计算....................................... 8
4.2.2集油管阻力损失计算....................................... 8
4.2.3吸入管阻力损失计算....................................... 8
4.2.4排出管阻力损失计算....................................... 9
4.2.5管路总程摩阻损失......................................... 9
4.3泵的扬程....................................................... 9
4.4泵型的选择..................................................... 9
5桶装间布置........................................................ 12
6油库的装卸能力.................................................... 13
6.1 装卸方式...................................................... 13
6.2 装卸能力...................................................... 13
7计量系统设计...................................................... 14
7.1油品计量方法.................................................. 14
7.2油品温度测量.................................................. 14
7.2.1温度计选型.............................................. 14
7.2.2测温位置................................................ 15
7.3油品液面高度测定.............................................. 15
7.3.1自动测量仪表选定........................................ 15
7.4油品的密度
.................................................. 15
7.5流量计选型..................................................... 16
7.5.1质量流量计.............................................. 16
7.5.2椭圆齿轮流量计.......................................... 16
7.5.3腰轮流量计.............................................. 17
8结论.............................................................. 18
9参考文献.......................................................... 19
10附录............................................................. 20
1 绪论
1.1 设计原则
根据《油库设计与管理》等参考资料和课程设计任务书对油库的装卸油泵及机组的型号及台数、输油管道的规格及泵房布置和桶装间布置、油库的装卸能力以及计量系统进行合理的设计，对相关工艺设备进行了设计与选型计算。
由所给出的动力粘度求出原油运动粘度，查表得出其经济流速；再由油库的年输入量求其任务输量；最后根据公式计算所得选取合适的管子管径、壁厚和管材。
油泵设计要计算水力摩阻损失、泵的扬程、允许吸入高度和安装高度等，最后根据计算出的各个参数选取出合适的泵型。
桶装间布置则根据相关规范进行布置；油库的装卸能力视油库的容量和铁路的运输装送能力来选取相应数值；而油库的计量则要量取原油的温度、液面高度以及计算在一定温度下原油的密度；其流量计量选定质量流量计、椭圆齿轮流量计和腰轮流量计其中任一即可。
1.2 设计规范
[1] 郭光臣，董文兰.油库设计与管理[M].东营：中国石油大学出版社，1994
[2] GB/T 50265—97《泵站设计规范》
[3] 邓志安，赵会军，陈弘 著 姬忠礼.泵和压缩机[M]石油工业出版社，2008
[4] GBJ 74-84《石油库设计规范》
2 设计参数
2.1 基本参数
某油库由管道输进原油30万吨/年，全部由铁路外运。
油库所在区域年平均气温15.4℃，月最高温度37℃，月最低温度-27℃；年平均降雨量280mm，日最大降雨量640mm，年平均降雨天数37天；风向为西北。
原油凝固点36℃，初馏点77℃，50℃粘度8.8mPa·s。密度861kg/m3，粘温指数0.038。
说明：由于所给的基础资料有限，在计算过程中基础资料未给出的数据可通过查阅油库设计手册以及相关的规范获得。
2.2 设计要求
（1）设计计算参数正确，工艺流程合理；
（2）设备选型合理，工艺流程图以及相关图纸绘制正确；
（3）设计报告条理清楚，有逻辑性；论文中不能出现错别字等。
3 输油管道的规格
输油管道是由油管及其附件所组成，并按照工艺流程的需要，配备相应的油泵机组，设计安装成为一个完整的管道系统，用以完成油料接卸及输转任务。输油管道的管材一般为钢管，使用焊接和法兰等连接装置连接成长距离管道，并使用阀门进行开闭控制和流量调节。
3.1 油品流速的确定
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。
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。
表3-1不同粘度的油品在管路中的经济流速
由设计参数已知
时原油的粘度为
，又有：
（3-1）
式中：
—动力粘度，
；
—运动粘度，
；
—流体密度，
。
则可得出：
根据表3—1可选得管路的经济流速为：
吸入管路：
排出管路：
3.2 输油管道设计
油库经营的业务流量可由下式计算：
（3-2）
式中：
—某种油品的年销量，
；
—该种油品的业务流量，
；
—装卸油品的年工作时间，
；
—该种油品的密度，
。
则该油库的业务流量为：
3.2.1 输油管径
管径计算公式：
（3-3）
代入已知数据可求得吸入管路管径：
排出管路管径：
表3-2常用公称压力下的钢管
根据算出的吸入管路管径和排出管路管径在表3-2中选择相应的管道直径，因此：
吸入管选择
的无缝钢管，排出管选择
的无缝钢管。
鹤管选择
的无缝钢管，集油管比吸入管大一个级别即可，所以选择
的无缝钢管。
3.2.2 管道材质
表3-3 常用钢管材料选用表
根据计算选择出的管径与条件所给出的油库所在地区温度，以及各种材质钢管所具有的特性，本设计中的输油管材选用：无缝钢管的
（
）号钢，即低合金高强度结构钢，韧性高于碳素结构钢 ，同时具有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和耐腐蚀性，广泛用于受动荷载作用的焊接结构，如桥梁、车辆、船舶、管道、锅炉、大容器、油罐等设备。
4 装卸油泵及机组的型号及台数
油库泵房的泵站一般都是起到为输送油品提供动力的作用，泵房同时也是重点检查的部位之一。因为泵房是油库的心脏，是油库油品收发转输作业的动力源，是油库作业最频繁的场所。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。
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。
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。
4.1 管线计算长度的确定
以下数据都是根据《油库设计与管理》表3-6 所得。
4.1.1 鹤管的计算长度
采用
型转节鹤管，这种鹤管利用弹簧的压力与鹤管臂重力短平衡,操作起来非常轻便,转节采用轻系列轴承及耐油密封圈密封,转动起来非常灵活。
表4-1鹤管零件数据
4.1.2 集油管的计算长度
表 4-2 集油管零件数据
4.1.3 吸入管的计算长度
表 4-3 吸入管零件数据
4.1.4排出管的计算长度
表4-4 排出管零件数据
4.2 阻力损失计算
（4-1）
式中：—管路局部摩阻损失,
；
—管子内径，；
—实际流速，
；
—重力加速度，
；
—局部摩阻的当量长度
其中确定水力摩阻系数
需要计算流体的流态，则需要计算出雷诺数来判断，即：
（4-2）
式中：
—雷诺数，它标志着流动过程中，惯性力与粘滞力之比；
—油品任务输量，
；
—管子内径，；
—油品运动粘度，
（4-3）
式中：
—管壁的相对粗糙度；
—管壁的绝对粗糙度
，此处取
；
—管子内径
4.2.1 鹤管阻力损失计算
，
，
因为
，即为混合摩擦区
4.2.2 集油管阻力损失计算
，，
因为
，即为水力光滑区
4.2.3 吸入管阻力损失计算
，，
因为，即为水力光滑区
4.2.4 排出管阻力损失计算
，，
因为，即为水力光滑区
4.2.5 管路总程摩阻损失
管路摩阻损失是沿程摩阻损失和局部摩阻损失之和，计算中出现的
已经将沿程长度与相当于同样管径管路的当量长度计算在一起，则管路总程摩阻损失：
4.3 泵的扬程
泵的扬程应与管路的能量损失相平衡，即
，其中：
?铁路油槽车液位标高：以铁路地坪高为
，路基高
，罐体中心线距铁轨面高度为
，则
?油罐液位标高：已知油库有
和
两种类型的浮顶罐，其中油罐罐体高
，罐区地坪高，罐底与地坪之间的距离为
,死藏；油罐罐体高
，其他条件同上。
则
取较大的值，所以油品的输送高度为：
则泵的扬程：
4.4 泵型的选择
根据《油库设计与管理》油库中输送轻油和粘度在
以下的油品，广泛采用离心泵。故该油库输送原油时，选用采用离心泵。根据所计算的泵的参数在表4—1中选用合适的泵。
表 4-1 CYZ型自吸式离心油泵性能参数（试验介质为常温清水）
由于流量
以及所算出的泵的扬程，选定型号为150CYZ-55，其流量为
，扬程为
。
5 桶装间布置
灌桶间常按下列方式布置：空桶重桶分别前面进后面出或后面进前面出，灌油总管横穿灌油间的中央，下面装设灌油栓。
（1）灌油栓的相互距离应为
，灌油栓上的阀门装在高
处便于操作；
（2）灌油总管横穿灌桶间中部时应离地以上，以不妨碍操作人员通过；
（3）灌桶间有
高的汽车停靠站台，工作人员可拿着移动式灌油栓从站台直接走上汽车对油桶灌油；
（4）灌装甲、乙类轻质油品的灌桶间，其耐火标准不得低于二级，其余油品的灌桶间，耐火标准可用三级；
（5）灌桶间一般采用素混凝土地坪，地面要有坡度坡向集油沟及集油井，以便收集因灌油不慎而洒至地面的油品；
（6）灌桶间的宽度取
，高为
；
（7）油品重桶库房应设外开门，丙类油品可在墙外侧设推拉门，建筑面积
；
（8）防静电流速
；
（9）灌桶间应装设自然或强制通风设备，换气次数不小于
；
窗户照明面积与地坪面积之比不应小于
。
6 油库的装卸能力
6.1 装卸方式
设计油库的收发油作业都是散装作业，无桶装作业，油库收油方式为接受管道来油、卸载船舶来油,其中所有来油60%来自船舶运送，40%来自管道来油。发油方式是通过输油管和鹤管发到汽车油罐车和火车油罐车，然后运出。
6.2 装卸能力
同时装卸罐车数及装卸时间、流量
表6-1 同时装卸罐车数及装卸时间、流量表
由于油库容量大于
，根据设计数据和上表可知该油库同时进行作业的鹤管数为总鹤管数的一半，即同时进行作业的鹤管数为
个。按照每天
小时的工作时间，同时进行装卸时该油库的铁路最大装卸流量为
。
故油库最大装卸能力为：
。
7 计量系统设计
7.1 油品计量方法
油品计量有三种方法：重量法、体积重量法和体积法。对于大型油罐和罐车等，因不能直接称其重量，所以设计中采用体积重量法来计量。先测油品的体积
、温度和密度
，然后换算成标准体积
和标准密度
，按下式算出在空气中的重量（质量）：
（7-1）
7.2 油品温度测量
温度对油品体积影响较大，所以准确地测出油品温度变化对石油计量有着重要的意义。必须正确的选用测温仪表和测定位置。测温仪器我国目前主要采用水银温度计，其种类有：杯盒温度计、充溢盒温度计、陶罐盒温度计、空气夹套温度计等。
7.2.1 温度计选型
油罐温度计主要有三种型号，其主要规格参数如下：
表7—1 油罐温度计的主要规格及技术条件
由于油库所在区域年平均气温15.4℃，月最高温度37℃，月最低温度-27℃，根据以上条件在表7-1中选择1号温度计最为适宜。
7.2.2测温位置
根据《油库设计与管理》可选用杯盒、充溢盒。测温位置按下列条件决定
① 液体高
以下，在液高中部侧一点
② 液体高
，在顶部液面下
、液体底部上处，公测两点，取算术平均值作为液体的温度
③ 液体高
以上，在顶部液面下、液体中部和底部上处，公测三点，取算术平均值作为液体温度。如果其中有一点温度与平均温度相差大于
，则必须在上部和下部液体中各增测一点，最后以这
点的算术平均值作为液体温度。
7.3 油品液面高度测定
在采用过体积法或体积重量法计量油品时，需要首先测得罐内油品液面高度，并依次计算油品的体积。所以罐内液面高度的测量是很重要的。油品液面高度测量有人工测量和自动测量两类方法，此次设计考虑油罐相对固定，且液面变化频繁，采用自动测量。
7.3.1 自动测量仪表选定
油品自动计量仪表一般是由两大部分组成，即一次仪表和二次仪表。一次仪表的作用是感受被测参数的变化，并把它转换成为可以远距离传送的物理量发送出去。二次仪表接受放大，把被测参数记录或者显示出来。
目前常用的液位自动测量仪表有四种，分别是浮子式液面计、静压式液面计、自动跟踪式液面计、超声波式液面计。
本设计采用目前广泛应用的静压式液面计中的气体量油。利用不可压缩的液体，液柱的高度与液柱的静压力成正比关系的原理，通过测量液体的静压获知液体的高度。
另外，浮子式液面计虽然结构比较简单，但事实因为联结绳的伸长及滑轮与轮轴间的机械摩擦，使液面计的灵敏度和准确度较差，一般做为辅助设备使用，所以不采用此种液位计；自动跟踪式液面计虽然季度高，克服了浮标式液位计测量机构中机械摩擦阻力造成的浮标滞后性，但是价格较为昂贵，后期维护困难、成本高；超声波液面计虽然原理与自动跟踪式液面计不同，但是同样价格昂贵，后期维护费用大。因此，采用静压式液面计更为合适。
7.4 油品的密度
温度对油品影响较大，而该油库所在地区温度变化比较大，同时也影响着油品的密度变化，在计算中考虑极限温度条件下的范围。
油库所在区域年平均气温
，月最高温度
，月最低温度
。
根据公式：
（7-2）
式中：—
时油品的密度，；
—
时油品的密度，；
—石油密度温度系数，参考文献[1]中附表2，取
时，
时，
时，
所以，极限密度范围:
一般密度范围：
7.5 流量计选型
流量计进行油品计量更为方便，特别是零星发放油品时，使用流量计可以直接装车、装桶，可不必另行检尺或称量，应用日益广泛。流量计大致可分为速度式和容积式两大类，速度式流量计，大都用于计量粘度、密度较小的油品，容积式一般用于计量粘度较大的油品。
7.5.1 质量流量计
质量流量计是采用感热式测量，通过分体分子带走的分子质量多少从而来测量流量，因为是用感热式测量，所以不会因为气体温度、压力的变化从而影响到测量的结果。质量流量计适用多种介质、测量准确度高、安装直管段要求低、可靠性好、维修率低、具有核心处理器。
质量流量计是不能控制流量的，它只能检测液体或者气体的质量流量，通过模拟电压、电流或者串行通讯输出流量值。但是，质量流量控制器，是可以检测同时又可以进行控制的仪表。质量流量控制器本身除了测量部分，还带有一个电磁调节阀或者压电阀，这样质量流量控制本身构成一个闭环系统，用于控制流体的质量流量。质量流量控制器的设定值可以通过模拟电压、模拟电流，或者计算机、PLC提供。
7.5.2 椭圆齿轮流量计
椭圆齿轮流量计（又称排量流量计，齿轮流量计），属于容积式流量计一种，在流量仪表中是精度较高的一类。它利用机械测量元件把流体连续不断地分割成单个已知的体积部分，根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数来测量流量体积总量。
适用于高粘度介质流量的测量，但不适用于含有固体颗粒的流体，如果被测液体介质中夹杂有气体时，也会引起测量误差。通常椭圆齿轮流量计的精度可达0.5级，是一种较为准确的流量计量仪表，但是，如果使用时被测介质的流量过小，椭圆齿轮流量计仪表的泄漏误差的影响就会突出，不能再保证足够的测量精度。
7.5.3 腰轮流量计
腰轮流量计又叫罗茨流量计。腰轮流量计能用于各种清洁液体的流量测量，尤其适用于油品计量。它的计最准确度高，可达
级。腰轮流量计特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响，无可动机械零件，因此可靠性高,维护量小。仪表参数能长期稳定工作。插入式腰轮流量计采用压电应力式传感器,可靠性高,可在
温度范围内工作。有模拟标准信号,也有数字脉冲信号输出,容易与计算机等数字系统配套使用,是一种比较先进、理想腰轮流量计的流量仪表。
8 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，对本油库的相关任务进行了合理的设计，对相关工艺及设备进行了设计与选型计算，且已在前面的内容中详细写出。
在课程设计中，由于相关工艺设计了解较少，我在查阅了大量的资料，包括经验数据、图表和相关公式，运用前人归纳的实际经验来解决相关问题，并有工程容许误差范围内的准确性。当然，本次课程设计中的收获也很多，首先，认识到了自己专业知识的缺乏，尤其是对于与专业相关的规范，设计手册的认识，但是同时此次课程设计我学会了如何查阅和应用该类书籍；其次，对于油库的相关设计与计算有了较为深刻的认识和了解；最后，在设计的过程中，进一步锻炼和提高了我的查阅资料，自学自查的能力。
在设计中最重要的是细心与刻苦。实际生产中，可能会因为数据的一些小小的失误就会造成很大的损失，所以科学是严谨的，不仅需要设计者得责任心，也需要制作者得细心。在今后的学习生活中，我会更加努力学好专业课知识，将理论应用于实践。
9 参考文献
[1] 郭光臣，董文兰.油库设计与管理[M].东营：中国石油大学出版社，1994
[2] GB/T 50265—97《泵站设计规范》
[3] 邓志安，赵会军，陈弘，姬忠礼.泵和压缩机[M]石油工业出版社，2008
[4] GBJ 74-84《石油库设计规范》
10 附录
装卸油泵房工艺流程图一张