輸油管道初步設(shè)計(jì)

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1、題目：Z L輸油管道初步設(shè)計(jì)2 題目設(shè)計(jì)疇及主要容：該管道的設(shè)計(jì)輸量為2000萬噸/年，管道全長(zhǎng)為220km管道的縱斷面數(shù)據(jù) 見表1,輸送的原油性質(zhì)如下：20T的密度為860kg/m3，初餾點(diǎn)為81C, 反常點(diǎn)為28C，凝固點(diǎn)為25C。表2列出了粘溫?cái)?shù)據(jù)。表1沿程里程、高程數(shù)據(jù)（管道全長(zhǎng)220km）里程（km）04580110150170190210220高程（m）286090352528465288表2粘溫?cái)?shù)據(jù)溫度（C）2830354045505560粘度（cP）124.511183.26960534842.5本設(shè)計(jì)主要的研究容如下： 用經(jīng)濟(jì)流速確定管徑，并計(jì)算該管徑下的費(fèi)用現(xiàn)值和輸油成本；

2、 通過熱力和水力計(jì)算確定該經(jīng)濟(jì)管徑方案下的熱站數(shù)和泵站數(shù)，并進(jìn)行 熱泵站的合一； 主要設(shè)備選擇（包括泵、爐、罐、原動(dòng)機(jī)）； 站址確定，在縱斷面圖上布站； 反輸運(yùn)行參數(shù)的確定；站工藝流程設(shè)計(jì)；方案經(jīng)濟(jì)效益分析。3.設(shè)計(jì)方案及研究要求:本次設(shè)計(jì)的題目是輸油管道工藝的初步設(shè)計(jì)。長(zhǎng)輸管道的投資巨大， 需在長(zhǎng)期的時(shí)間保持在其經(jīng)濟(jì)輸量圍，才有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。所以選擇合 適的路線走向，合理確定建設(shè)規(guī)模，選擇正確的站址，對(duì)于節(jié)省投資和運(yùn) 行費(fèi)用，以及安全環(huán)保都有很重要的意義。長(zhǎng)距離輸油管道由輸油站和線路組成。故設(shè)計(jì)的主要容也主要關(guān)于這 兩部分：1通過選線和管道路線的勘查，收集基本的設(shè)計(jì)參數(shù)。2、工藝計(jì)算部分，

3、具體包括：(1) 根據(jù)導(dǎo)師給的原始數(shù)據(jù)，確定進(jìn)出站油溫，并由此確定經(jīng)濟(jì)管徑, 其中經(jīng)濟(jì)管徑的確定方法最經(jīng)常用的有輸油成本法和費(fèi)用現(xiàn)值法。(2) 通過熱力和水力計(jì)算及流態(tài)的判斷，泵站數(shù)的確定，最終進(jìn)行站 址的確定，其中按最小輸量確定熱站數(shù)，按最大輸量確定泵站數(shù)。(3) 校核計(jì)算。包括熱力、水力校核，壓力越站校核，熱力越站校核， 動(dòng)靜水壓力校核，反輸校核，全越站校核等。(4) 工藝流程設(shè)計(jì)，其原則是滿足各個(gè)輸油生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需要，中間熱 泵站工藝流程應(yīng)與輸油方式相適應(yīng)，便于事故的處理和檢修，節(jié)約，和能 促進(jìn)新技術(shù)新設(shè)備的采用。學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告設(shè)計(jì)題目：Z-L輸油管道初步設(shè)計(jì)選題來源：長(zhǎng)輸原

4、油輸油管道初步設(shè)計(jì)題目：Z-L輸油管道初步設(shè)計(jì)選題背景及理由：長(zhǎng)距離輸油管道初步設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際條件所 做的工程具體實(shí)施方案。由工藝計(jì)算來確定管道的總體方案的主要參數(shù)： 管徑，泵站數(shù)，熱站數(shù)，及其位置等。本設(shè)計(jì)主要容包括：由經(jīng)濟(jì)流速確 定經(jīng)濟(jì)管徑，確定所使用管材，由最小輸量確定其熱站數(shù)，最大輸量確定 其泵站數(shù)，并校合各進(jìn)出站壓力和沿線的壓力分布是否滿足要求，并為管 道采用的控制和保護(hù)措施提供設(shè)計(jì)參數(shù)，提出調(diào)整，控制運(yùn)行參數(shù)的措施 在管道的運(yùn)行過程中要根據(jù)輸送條件的變化，進(jìn)行熱力，水力計(jì)算。合理 確定各站的溫度，壓力等運(yùn)行參數(shù)。計(jì)算各個(gè)輸量下的運(yùn)行參數(shù)等等。主要參考文獻(xiàn)：1

5、GB/T 50253-2003,輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī).2 筱蘅，國忠.輸油管道設(shè)計(jì)與管理.第一版.東營：石油大學(xué)，2005： 15-160.3 GB/T 500074-2002.石油庫設(shè)計(jì)規(guī).4 國忠.長(zhǎng)輸管道設(shè)計(jì)中的壁厚選擇.油氣儲(chǔ)運(yùn).1993:12.論文框架:第一章 前言第二章 工藝設(shè)計(jì)說明書1、工程概況；2、基本參數(shù)的選??；2、參數(shù)的選??；4、工藝計(jì)算說明；5、確定加熱站及泵站數(shù)；6、校核計(jì)算說明；7、站工藝流程的設(shè)計(jì)；8、主要設(shè)備的選擇第三章工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書1、經(jīng)濟(jì)流速確定管徑；2、熱力計(jì)算與確定熱站數(shù);3、確定站址；4、反輸量的確定；5、設(shè)備選取及管線校核；6、開爐開泵方案；第四章結(jié)論致

6、參考文獻(xiàn)擬完成論文進(jìn)度安排：（一稿、二稿、三稿、定稿）（1）2月初開始任務(wù)書和開題報(bào)告的編寫，并闡明設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)任 務(wù)，在2月末完成熱站數(shù)和泵站數(shù)的確定以及工藝流程的說明。指導(dǎo)教師 定期對(duì)學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)；（2）3月份開始工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書的編寫，并確定不同輸量下的布站方 案和開爐開泵方案，期間指導(dǎo)教師進(jìn)行中期檢查；（3）4月中旬完成全部計(jì)算，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查審批后做最終定稿。指導(dǎo)教師意見：該學(xué)員積極上進(jìn)、態(tài)度認(rèn)真、虛心好學(xué)，編寫論文時(shí)充分利用各類參 考文獻(xiàn)，將自己所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)完好結(jié)合；語言組織很好, 層次清晰，論文容闡述順暢明了，計(jì)算準(zhǔn)確無誤。經(jīng)審核，可以進(jìn)行答辯。摘要本管線設(shè)計(jì)最大

7、設(shè)計(jì)年輸量為 2000萬噸。管道全長(zhǎng)220km所經(jīng)地段 地勢(shì)較為平坦，高程在2888m之間。經(jīng)過計(jì)算，不存在翻越點(diǎn)。全線均采 用“從泵到泵”的密閉輸送方式以及先爐后泵流程。本設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)濟(jì)流速來確定管徑，選為813X10.3 ,管材選擇無縫鋼管， 鋼號(hào)Q345最低屈服強(qiáng)度為325MPa經(jīng)過熱力和水力計(jì)算， 確定了所需的熱站和泵站數(shù)， 考慮到運(yùn)行管理的 方便，熱泵站的合一。本設(shè)計(jì)中遵循在滿足各種條件的情況下， 工藝流程盡可能的簡(jiǎn)單， 并且 輸油工藝本著應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)的原則，進(jìn)行了首站和中間站的工藝流程設(shè)計(jì)。最后繪制五圖： 管道縱斷面圖， 中間熱泵站工藝流程圖， 首站平面布置 圖，泵房安裝圖，首站工藝

8、流程圖。關(guān)鍵詞 : 管道；輸量；熱泵站；工藝流程ABSTRACTThe length of the pipeline design is 220 kilometers, the elevation height is between 28-88 meters,the section which pipeline passed is smooth.Go through the calculate, there was no get over point.This design used tight line pumping which called“from pump to pump ”so i

9、t can reduce consumptive waste, Moreover, this method can utilize sufficiently remain pressure head.In the design, economic pipe diameter is firstly determined byeco nomic velocity. At lest, 813X 10.3,L325 pipe is used.The transportation capacity and the geography conditions are considered of in ord

10、er to determine the heating station. And including the environmental protection the workers live conditions and so on. Finally, the heating station id placed to the first station,0Km. And direct heating is used.In the condition of meeting all the kinds of those factors, the technological processes a

11、re used as simply as possible, and theadvanced technologiesare used an usuallyas possibly.In each station,oil is first heated and then pumped in heatingpump station in thedesign. The process of the origin stationis: forward transportation,reverse transportation,heat oil cyclingand pigging operation,

12、etc.The technology process of the following station is: forward transportation,reverse transportation,nonpumping operation, nonheating oil cycling and pigging operation, etc.The last , analysis of the projects economic becefics is necessary.The IRR is included.SO ,the project is possible.processKeyw

13、ord：tube type ：transmit output ；hot pumpstation ；technical目錄第一章 前言 1第二章 工藝設(shè)計(jì)說明書 21.工程概況 21.1 線路基本概況 21.2 輸油站主要工程項(xiàng)目 21.3 管道設(shè)計(jì) 2. 基本參數(shù)的選取32.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 32.2 原始數(shù)據(jù) 32.3 溫度參數(shù)的選擇 43參數(shù)的選擇 53.1 管道設(shè)計(jì)參數(shù)53.2 油品密度 53.3 粘溫方程 63.4 總傳熱系數(shù) K 63.5 最優(yōu)管徑的選擇 64工藝計(jì)算說明 75. 確定加熱站及泵站數(shù)75.1 熱力計(jì)算 85.2 水力計(jì)算 95.3 站址確定 106校核計(jì)算說明116.1

14、熱力、水力校核 116.2 進(jìn)出站溫度校核 116.3 進(jìn)出站壓力校核 116.4 壓力越站校核 126.5 熱力越站校核 126.6 動(dòng)、靜水壓力校核 126.7 反輸運(yùn)行參數(shù)的確定 127. 站工藝流程的設(shè)計(jì)138主要設(shè)備的選擇148.1 輸油泵的選擇 148.2 首末站罐容的選擇 158.3 加熱爐的選擇 158.4 閥門 15第三章 工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書 171經(jīng)濟(jì)流速確定管徑 171.1 輸量計(jì)算 17171.2 經(jīng)濟(jì)流速 2熱力計(jì)算與確定熱站數(shù) 192.1 確定計(jì)算用各參數(shù) 192.2 確定流態(tài) 192.3 總傳熱系數(shù)的確定 202.4 最小輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù) 212.5 判斷翻越

15、點(diǎn) 232.6 最大輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù) 232.7 翻越點(diǎn)的校核 253. 確定站址253.1 熱力校核 253.2 水力校核 4. 反輸量的確定 294.1 反輸量的確定 30304.2 反輸泵的選擇 5. 設(shè)備選取及管線校核 305.1 輸油站儲(chǔ)罐總?cè)萘?305.2 輸油主泵的選擇 315.3 給油泵選擇 315.4 反輸泵的選擇 . 315.5 加熱爐選取 315.6 電動(dòng)機(jī)選擇 315.7 閥門 326. 開爐開泵方案 326.1 最大輸量下 32336.2 最小輸量下 第四章 結(jié)論 3435參考文獻(xiàn)36第一章 前言作為油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)的本科畢業(yè)生，我們進(jìn)行了輸油管道的初步設(shè)計(jì)， 使

16、我對(duì)以前所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行了一次綜合回顧及應(yīng)用，尤其是對(duì)管輸工藝 的初步設(shè)計(jì)有了更深的了解和認(rèn)識(shí)。長(zhǎng)距離輸油管道初步設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際條件所 做的工程具體實(shí)施方案。其主要目的是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書規(guī)定的輸送油品的 性質(zhì)，輸量及線路情況，由工藝計(jì)算來確定管道的總體方案的主要參數(shù)： 管徑，泵站數(shù)，熱站數(shù)，及其位置等。本設(shè)計(jì)主要容包括：由經(jīng)濟(jì)流速確 定經(jīng)濟(jì)管徑，確定所使用管材，由最小輸量確定其熱站數(shù)，最大輸量確定 其泵站數(shù)，并校合各進(jìn)出站壓力和沿線的壓力分布是否滿足要求，并為管 道采用的控制和保護(hù)措施提供設(shè)計(jì)參數(shù)，提出調(diào)整，控制運(yùn)行參數(shù)的措施 在管道的運(yùn)行過程中要根據(jù)輸送條件的變化，進(jìn)行熱

17、力，水力計(jì)算。合理 確定各站的溫度，壓力等運(yùn)行參數(shù)。計(jì)算各個(gè)輸量下的運(yùn)行參數(shù)等等。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我系統(tǒng)了專業(yè)課知識(shí)，學(xué)到了很多東西，但水平 和時(shí)間有限，難免有疏漏和錯(cuò)誤之處，希望老師批評(píng)指正。第二章 工藝設(shè)計(jì)說明書1. 工程概況1.1 線路基本概況 本設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際條見作出工程的實(shí)際具體實(shí) 施方案。管線最大年輸量為2000萬噸。全長(zhǎng)220km沿線地勢(shì)平緩，海拔 最低處為28m最高處88m距外輸首站約80公里，首末站高差為60 m, 管線位于平原地區(qū)。管線外有瀝青防腐層，以減輕腐蝕損耗。管線設(shè)計(jì)為 密閉輸送，能夠長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。并采用先爐后泵的流程。占地少，密 閉安全，

18、且對(duì)環(huán)境污染小，能耗少，受外界環(huán)境惡劣氣候的影響小。便于 管理，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)控，自動(dòng)化程度很高，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。油氣損 耗少，運(yùn)費(fèi)較低。1.2 輸油站主要工程項(xiàng)目本管線設(shè)計(jì)年輸量為 2000萬噸年，綜合考慮沿線的地理情況，貫徹 節(jié)約占地、保護(hù)環(huán)境和相關(guān)法律法規(guī)，本著盡量避免將站址布置在海拔較 高地區(qū)和遠(yuǎn)離城市的人口稀少地區(qū)，以方便職工生活，并本著“熱泵合一” 的原則，兼顧平原地區(qū)的均勻布站方針，采用方案如下：設(shè)立熱泵站兩座， 即首站和一座中間站，均勻布站。本次設(shè)計(jì)中管道采用可減少蒸發(fā)損耗，流程簡(jiǎn)單，固定資產(chǎn)投資少， 可全部利用剩余壓力便于最優(yōu)運(yùn)行的密閉輸送方式，并采用“先爐后泵” 的工藝方

19、案。選用直接加熱式加熱爐。鑒于傳統(tǒng)的采用加熱盤管對(duì)罐油品進(jìn)行加熱的方法存在種種弊端，本 次設(shè)計(jì)將熱油循環(huán)工藝也包括在，即部分油品往熱油泵和加熱爐后進(jìn)罐， 而且設(shè)有專用泵和專用爐，同時(shí)該泵和爐還可分別作為給油泵的備用泵和 來油的加熱爐，充分體現(xiàn)了一泵兩用，一爐兩用的方針。1.3管道設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中選擇的管道為外徑 813,壁厚10.3mm管材為L(zhǎng)325的管道。 由于輸量較大，且沿線地溫較高，故從經(jīng)濟(jì)上分析，本管道不采用保溫層。 全線設(shè)瀝青防腐層從而減少腐蝕損失。并設(shè)機(jī)械清蠟設(shè)備，保證全線輸油 管道的暢通無阻。2. 基本參數(shù)的選取2.1設(shè)計(jì)依據(jù)本設(shè)計(jì)主要根據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局和中華人民國建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布的輸

20、 油管道工程技術(shù)規(guī)GB50253-94,并參照其他有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)進(jìn)行的。設(shè)計(jì)中 應(yīng)以下四條設(shè)計(jì)原則：（1）以國家設(shè)計(jì)規(guī)為主要和基本原則，通過技術(shù)比較選擇最優(yōu)化最 經(jīng)濟(jì)的工藝方案。（2）充分利用地形條件，兼顧熱力站、泵站的布置，本著“熱泵合 一”的原則，盡量減少土地占用。（3）設(shè)計(jì)中以節(jié)能降耗為目的，在滿足管線設(shè)計(jì)要求的前提下，充 分利用管線的承壓能力以減少不必要的損耗。（4）注意生態(tài)平衡，三廢治理和環(huán)境保護(hù)。2.2原始數(shù)據(jù)（1）最大設(shè)計(jì)輸量為2000萬噸/年； 生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷（各年輸量與最大輸量的比率）見下表 2-1表2-1生產(chǎn)期生產(chǎn)負(fù)荷表年1234567891011121314生產(chǎn)負(fù)荷（%708

21、090100100100100100100100100908070（2）年最低月平均溫度2C；(3) 管道中心埋深1.55m；(4) 土壤導(dǎo)熱系數(shù) 1.45w/(m?C );(5) 瀝青防腐層導(dǎo)熱系數(shù)0.15w/ (m?C )；(6) 原油性質(zhì) 20C的密度860kg/m3 ； 初餾點(diǎn)81C； 反常點(diǎn)28C； 凝固點(diǎn)25C； 比熱 2.1kJ/(kg ?C )； 燃油熱值4.18 X104 kJ/kg。(7) 粘溫關(guān)系見表2-2表2-2油品溫度與粘度數(shù)據(jù)溫度(C)2830354045505560粘度(cp)124.511183.26960534842.5(8)沿程里程、高程(管道全程 220k

22、m見表2-3表2-3管道縱斷面數(shù)據(jù)里程(km)04580110150170190210220高程(km)2860903525284652882.3溫度參數(shù)的選擇(1) 出站油溫Tr考慮到原油中不可避免的含水，故加熱溫度不宜高于100C,以防止發(fā) 生沸溢。由于本設(shè)計(jì)采取先爐后泵的方式，則加熱溫度不應(yīng)高于初餾點(diǎn) 81 C，以免影響泵的吸入。而且管道采用瀝青防腐絕緣層，故原油的輸油 溫度不能超過瀝青的耐熱溫度。而且，考慮到管道的熱變形等因素，加熱溫度也不宜太高綜上考慮，初步確定出站溫度 Tr=60C。(2) 進(jìn)站油溫Tz加熱站進(jìn)站油溫的確定主要考慮經(jīng)濟(jì)比較。對(duì)于像本設(shè)計(jì)這樣凝點(diǎn)較 高的含蠟原油，由于

23、在凝點(diǎn)附近粘溫曲線很陡，故經(jīng)濟(jì)進(jìn)站溫度常取高于 凝固點(diǎn)2-3 C。又因?yàn)樵偷姆闯｜c(diǎn)為 28C，而反常點(diǎn)以上可認(rèn)為是牛頓 流體。考慮最優(yōu)熱處由理?xiàng)l件及經(jīng)濟(jì)比較來選擇進(jìn)出站溫度。借鑒經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合考慮，初步設(shè)計(jì)進(jìn)站溫度 T z=30C。(3) 平均溫度當(dāng)管路的流態(tài)在紊流光滑區(qū)時(shí)，可按平均溫度下的油流粘度來計(jì)算站 間摩阻。計(jì)算平均溫度可采用下式：(2-1 )1 2Tpj TrTz33式中：Tpj 平均油溫，C;Tr、Tz 加熱站的出站、進(jìn)站溫度，C。3. 參數(shù)的選擇3.1管道設(shè)計(jì)參數(shù)(1) 熱站、泵站間壓頭損失15m(2) 熱泵站壓頭損失30m;(3) 進(jìn)站壓力圍一般為2080m(4) 年輸送天數(shù)為

24、350天；(5) 首站進(jìn)站壓力50m3.2油品密度根據(jù)20C時(shí)油品的密度按下式換算成計(jì)算溫度下的密度：(2-2)t 20( t 20)式中： t, 20 分別為溫度為t C和20 C下的密度；溫度系數(shù),1.825 0.00131520 ,3.3粘溫方程根據(jù)粘度和溫度的原始參數(shù)，用最小二乘法回歸:lg A Bt(2-3)式中:卩一原油的動(dòng)力粘度，Pa Slg b tnn t lg t lg22n t ( t)3.4總傳熱系數(shù)K管道散熱的傳遞過程由三部分組成:(1) 油流至管壁的放熱(2) 管壁、瀝青防腐層的熱傳導(dǎo)(3)管外壁周圍土壤的傳熱總傳熱系數(shù)的計(jì)算公式為:KDInD(i 1)Di1+2 D

25、w_2 t21 2ht2ht 2DwnDT (DT)1式中 D i,一鋼管、瀝青防腐層的徑和外徑， m入i 導(dǎo)熱系數(shù)，w/ (n?C);dw管道最外圍的直徑，ma 1油流至管壁的放熱系數(shù)，w/ ( m?C);2a 2管壁至土壤放熱系數(shù)，w/ (m?C)；入t土壤導(dǎo)熱系數(shù)，w/ (m?C)；h t管中心埋深，mb(2-4)(2-5)3.5最優(yōu)管徑的選擇在規(guī)定輸量下，若選用較大的管徑，可降低輸送壓力，減少泵站數(shù)， 從而減少了泵站的建設(shè)費(fèi)用，降低了輸油的動(dòng)力消耗，但同時(shí)也增加了管 路的建設(shè)費(fèi)用。根據(jù)目前國加熱輸油管道的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，熱油管道的經(jīng)濟(jì)流 速在1.02.0m/s圍。經(jīng)過計(jì)算，最終選定為外管徑

26、813,壁厚10.3mm 4工藝計(jì)算說明對(duì)于高含蠟及易凝易粘油品的管道輸送，當(dāng)其凝點(diǎn)高于管道周圍環(huán)境 的溫度，或在環(huán)境溫度下油流粘度很高時(shí)，不能直接在環(huán)境溫度下等溫輸 送。油流過高的粘度使管道阻力變大，管道沿途摩阻損失變大，導(dǎo)致了管 道壓降劇增，動(dòng)力費(fèi)用高，在工程上難以實(shí)現(xiàn)或運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，且在冬季極 易凝管，發(fā)生事故，所以在油品進(jìn)入管道前必須采取降凝降粘措施。目前國外很多采用加入降凝劑或給油品加熱輸送的辦法。 加熱輸送時(shí)， 油品溫度升高，粘度降低，減少從而達(dá)到輸送目的。本管線設(shè)計(jì)采用加熱 的辦法，降低油品的粘度，減少摩阻損失，降低管輸壓力，節(jié)約動(dòng)力消耗， 或使關(guān)最低油溫維持在凝點(diǎn)以上，保證安全輸

27、送。但也增加了熱能消耗以 及加熱設(shè)備的費(fèi)用。熱油管道不同于等溫輸送的特點(diǎn)是它存在摩阻損失和熱能損失兩種能 量損失，在設(shè)計(jì)和管理工作中，要正確處理這兩種能量的供求平衡關(guān)系； 這兩種能量損失多少又是互相影響的，其中散熱損失起了確定性作用。摩 阻損失的大小決定了油品的粘度，而粘度大小又取決于輸送溫度的高低， 管子的散熱損失往往占能量損失的主導(dǎo)地位。熱油沿管路流動(dòng)時(shí)，溫度不 斷降低，粘度不斷增大，水力坡降也不斷變化。計(jì)算熱油管道的摩阻時(shí)， 必須考慮管路沿線的溫降情況及油品的粘溫特性。因此設(shè)計(jì)管路時(shí)，必須 先進(jìn)行熱力計(jì)算，然后進(jìn)行水力計(jì)算，此外，熱油管的摩阻損失應(yīng)按一個(gè) 加熱站間距來計(jì)算。全線摩阻為各站

28、間摩阻和。5. 確定加熱站及泵站數(shù)5.1 熱力計(jì)算埋地不保溫管線的散熱傳遞過程是由三部分組成的，即油流至管壁的 放熱，瀝青絕緣層的熱傳導(dǎo)和管外壁至周圍土壤的傳熱，由于本設(shè)計(jì)中所 輸介質(zhì)的要求不高，而且管徑和輸量較大，油流到管壁的溫降比較小，故 管壁到油流的散熱可以忽略不計(jì)。而總傳熱系數(shù)主要取決于管外壁至土壤 的放熱系數(shù)2， i值在紊流狀態(tài)下對(duì)傳熱系數(shù)k值的影響可忽略。計(jì)算中周圍介質(zhì)的溫度To取最冷月土壤的平均溫度，以加權(quán)平均溫度 作為油品的物性計(jì)算溫度。由于設(shè)計(jì)流量較大，據(jù)經(jīng)驗(yàn)，將進(jìn)站溫度取為Tz=30C，出站溫度取為Tr=60C。在最小輸量下求得加熱站數(shù)(1) 流態(tài)判斷ReRe1(2-6)(

29、2-7)4Qdv59.7872 e =d式中q 體積流量，m/s ；，V 運(yùn)動(dòng)粘度；d徑，m；e管壁絕對(duì)粗糙度，m。經(jīng)計(jì)算3000 20X19HSB泵：H 322 6.9824 10 5Q1.75 量 Q =2500 m3/h ，額定效率=0.87。2020X15HSB泵：H 139 3.1759 10 5Q1.75 量 Q =2500 m3/h ， 額定效率 =0.89。計(jì)算管道全線摩阻確定站泵的個(gè)數(shù)：H 總=1.01iL+ Z式中 z起終點(diǎn)高差，m確定泵站數(shù)H總Np=(2-12)H hm5.3站址確定以節(jié)省投資和方便管理。若管道初期的輸量較低時(shí)，所需加熱站數(shù)多， 泵站數(shù)少。到后期任務(wù)輸量增

30、大時(shí)，所需的加熱站數(shù)減少，泵站數(shù)增多設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到不同時(shí)期的不同輸量的特點(diǎn)，按最低輸量做熱力計(jì)算, 布置加熱站，待輸量增大后該為熱泵站站址的確定除根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求外，還需按照地形、地址、文化、氣 象、給水、排水、供電和交通運(yùn)輸?shù)葪l件，并結(jié)合施工、生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù), 以及職工生活等方面綜合考慮，并且滿足：(1) 進(jìn)站油溫為30 C；(2) 根據(jù)進(jìn)站油溫經(jīng)過反算出的出站油溫應(yīng)低于管道允許的最高出站 油溫；(3) 進(jìn)站壓力應(yīng)滿足泵的吸入性能；(4) 出站壓力不超過管線承壓能力最終確定站址如下表2-4 :表2-4 布站情況表站號(hào)123站類型熱泵站熱站末站里程(km)0110220高程(m)2835886

31、. 校核計(jì)算說明6.1熱力、水力校核由于對(duì)站址的綜合考慮，使熱站、泵站的站址均有所調(diào)整，因此必須 進(jìn)行熱力、水力校核。求得站址改變后的進(jìn)出站溫度，進(jìn)出站壓力壓力， 加熱站負(fù)荷等以確保管線的安全運(yùn)行。6.2進(jìn)出站溫度校核在不同輸量下固定進(jìn)站油溫來反算出站油溫，校核所得出站油溫應(yīng)低 于初餾點(diǎn)。6.3進(jìn)出站壓力校核不同輸量下，利用反算出的出站油溫，得出水力坡降，進(jìn)而得出進(jìn)出 站壓力，進(jìn)站壓力太低會(huì)使吸入不正常，太高則容易引起出口超壓，并要 考慮為今后的調(diào)節(jié)留有余地。故首站，中間站一般布置在動(dòng)水壓頭在 30-80m 的地方。各站進(jìn)站壓力只要滿足泵的吸入性能要求，出站壓力均不超過最大承 壓，出站溫度低于

32、最高出站溫度，就可以合格6.4 壓力越站校核當(dāng)突然發(fā)生意外事故，如某中間站遇到斷電、事故或檢修時(shí)，或由于 夏季地溫升高，沿程散熱減小，從而導(dǎo)致沿程摩阻減小，為了節(jié)約動(dòng)力費(fèi) 用，可以進(jìn)行中間站的壓力越站，以充分利用有效的能量。從縱斷面圖上 判定壓力越站最困難的站，并對(duì)其的進(jìn)出站壓力進(jìn)行確定以滿足要求，對(duì) 于壓力越站而言，其所具有的困難主要是地形起伏的影響及加熱站間距的 影響。壓力越站的計(jì)算目的是計(jì)算出壓力越站時(shí)需要的最小輸量，并根據(jù) 此輸量計(jì)算越站時(shí)所需壓力，并校核其是否超壓。6.5 熱力越站校核當(dāng)輸油主泵不可避免地遇到斷電、事故或檢修時(shí)，或由于夏季地溫升 高，沿程散熱減小6.6 動(dòng)、靜水壓力校

33、核（1）動(dòng)水壓力校核動(dòng)水壓力是指油流沿管道流動(dòng)過程中各點(diǎn)的剩余壓力，即管道縱斷面 線與水力坡降線之間的垂直高度， 動(dòng)水壓力的變化不僅取決于地形的變化， 而且與管道的水力坡降和泵站的運(yùn)行情況有關(guān)，從縱斷面圖上可以看出， 動(dòng)水壓力滿足輸送要求。（2）靜水壓力校核靜水壓力是指油流停止流動(dòng)后，由地形高差產(chǎn)生的靜液柱壓力，由縱 斷面圖可知?jiǎng)铀畨毫σ矟M足輸送要求。6.7 反輸運(yùn)行參數(shù)的確定當(dāng)油田來油不足時(shí)，由于流量小，溫降快導(dǎo)致進(jìn)站油溫過低或者由于 停輸?shù)仍颍踔脸霈F(xiàn)凝管現(xiàn)象，需進(jìn)行反輸。由于反輸是非正常工況， 浪費(fèi)能量，故要求反輸量越小越好。為了防止浪費(fèi)，反輸量應(yīng)該越小越好， 但相應(yīng)地增加了加熱爐的熱

34、負(fù)荷，在設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際情況的最小輸量為 反輸輸量。本設(shè)計(jì)取管線可能的最小輸量為反輸輸量。由具體計(jì)算可知， 可以滿足反輸條件。經(jīng)過一系列的校核，選擇的站址滿足要求。反輸泵可充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，經(jīng)校核滿足熱力、水力及壓力越站要 求；末站反輸泵不宜過大，經(jīng)計(jì)算知可選用并聯(lián)泵 , 泵參數(shù)的選取見后計(jì)算 書。7. 站工藝流程的設(shè)計(jì) 輸油站的工藝流程是指油品在站的流動(dòng)過程，實(shí)際上是由站管道、器 件、閥門所組成的，并與其他輸油設(shè)備相連的輸油系統(tǒng)。該系統(tǒng)決定了油 品在站可能流動(dòng)的方向、輸油站的性質(zhì)和所能承擔(dān)的任務(wù)。1）制定和規(guī)劃工藝流程要考慮以下的要求：（ 1）滿足輸送工藝及生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求。輸油站的主要操作

35、包括： 來油與計(jì)量；正輸；反輸；越站輸送，包括全越站、壓力越站、熱 力越站； 收發(fā)清管器； 站循環(huán)或倒罐； 停輸再啟動(dòng)。（2）便于事故處理和維修。（ 3）采用先進(jìn)技術(shù)及設(shè)備，提高輸油水平。（ 4）流程盡量簡(jiǎn)單，盡可能少用閥門、管件，力求減少管道及其長(zhǎng)度，充分發(fā)揮設(shè)備性能，節(jié)約投資，減少經(jīng)營費(fèi)用。2）輸油站工藝流程：（1）首站接受來油、計(jì)量、站循環(huán)或倒罐，正輸、向來油處反輸、加熱、收 發(fā)清管器等操作。（2）中間站 正輸、反輸，越站，收發(fā)清管器。（3）末站 接受來油，正輸、反輸，收發(fā)清管器，站循環(huán)，外輸，倒罐等操作。3）流程簡(jiǎn)介：（1）來油計(jì)量 來油計(jì)量閥組（2）站循環(huán)及倒罐 罐閥組泵加熱爐閥組罐

36、（3）正輸（首站） 上站來油閥組給油泵加熱爐主輸泵下站（4）反輸 下站來油閥組給油泵加熱爐主輸泵上站（5）壓力越站 來油閥組加熱爐下站 8主要設(shè)備的選擇 8.1 輸油泵的選擇 （1）輸油主泵 選泵原則： 滿足管線輸量要求，使泵在各輸量下均在高效區(qū)工作 充分利用管線承壓能力，減少泵站數(shù)，降低工程造價(jià)。故所選輸油主泵為：20X0X19HSB泵，20X0X15HSB泵（2）給油泵選泵原則：大排量、低揚(yáng)程、高效率故所選輸油主泵為：SJA68PX18（3）反輸泵：管道在以下兩種情況下需要反輸： 輸量不足，需要正反輸交替來活動(dòng)管道以防止凝管。 出現(xiàn)事故工況時(shí)進(jìn)行反輸，如末站著火。主要考慮資源利用問題所以選

37、用輸油主泵充當(dāng)。經(jīng)計(jì)算滿足要求。8.2 首末站罐容的選擇(2-13)mT350式中 m 年原油輸轉(zhuǎn)量，kg；V 所需罐容，m3;-儲(chǔ)油溫度下原油密度，kg/m3;利用系數(shù)，立式固定罐0.85，浮頂罐0.9 ；T原油儲(chǔ)備天數(shù)，首站3天，末站4-5天。8.3加熱爐的選擇選爐原則：(1)應(yīng)滿足加熱站的熱負(fù)荷要求，爐效高；(2)為便于檢修，各站宜選用兩臺(tái)以上加熱爐。加熱站的熱負(fù)荷由下面的公式計(jì)算：Q=Gc(Tr-Tz)( 2-13)式中 Q 加熱站的熱負(fù)荷，kw；G油品流量，m/h ；c 油品比熱，kJ/kg C。提供的加熱爐型號(hào)如下：800kw,1000kw,1250kw,1600kw,2000kw

38、,2500kw,3150kw,4000kw,5000kw8.4閥門根據(jù)規(guī)及各種閥門的用途，站選用的閥門類型如下：(1) 油罐上的閥門用手動(dòng)閘閥(2) 泵入口用手動(dòng)閘閥(3) 串聯(lián)泵出口用閘閥(4) 出站處設(shè)調(diào)節(jié)閥閥組(5) 為防止泵出口管線超壓，泵出口管線上設(shè)高壓泄壓閥(6) 熱泵站設(shè)低壓泄壓閥(7) 清管器收發(fā)球筒與站間管線連接用球閥閥門規(guī)格的選用1）閥門的公稱直徑應(yīng)與管線的公稱直徑相同2）閥門的公稱壓力應(yīng)大于閥門安裝處的壓力第三章工藝設(shè)計(jì)計(jì)算書1.經(jīng)濟(jì)流速確定管徑1.1輸量計(jì)算選定進(jìn)站油溫Tz=30 C，出站油溫Tr=60 C1平均溫度 T pj =( 60+2X30) =40 C3溫度系

39、數(shù)=1.825-0.001315 pj=1.825-0.001315 860 =0.694120C 時(shí)的密度 20860 kg / m3平均密度pj= 20 仃功20)860-0.6941(40-20)=846.118kg/m 3質(zhì)量流量 G=2000 X1000t/a生產(chǎn)天數(shù)350天最大體積流量3=0.7817m/s=2000 1000 10000max846.12 350 24 3600最小體積流量2000 1000 10000846.12 24 350 360030.7=0.5472 m /s1.2經(jīng)濟(jì)流速之間，（3-1 ）輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)定經(jīng)濟(jì)流速圍為1.5m/s2.0 m/sd=

40、式中：d經(jīng)濟(jì)管徑（mQ體積流量（kg/s ）V經(jīng)濟(jì)流速（m/s）原油密度（kg/m3）Qmax 時(shí)：經(jīng)濟(jì)管速為 1.5m/s 時(shí)，d=/4 0.7817 =814.8mm 3.14 1.5經(jīng)濟(jì)管速為 2.0m/s 時(shí)，d= 4_.7817 =705.6mm N 3.14 2.0初選外徑為711mmfn 813mm勺管子。反算經(jīng)濟(jì)流速:iax外徑為711mm勺管子：v=4Q2=4 078172=2.09 m/sd2 3.14 (0.711 0.0103 2)2外徑為813mm的管子：4Q4 0.7817 “/v= 22 =1.59 m/sd 3.14 (0.813 0.0103 2)iin外徑為

41、711mn的管子：v=4Q2=4 078172 0.7=1.46 m/sd2 3.14 (0.711 0.0103 2)2外徑為813mm勺管子:4Q4 0.7817V= d2 =3.14 (0.813 0.0103 2)20.7 =1.10 m/s綜上：外徑為813m m的管子在Qmax：和 Qmin時(shí)經(jīng)濟(jì)流速都在1.0m/s2.0m/s之間，故所選外徑813mm的管子。根據(jù)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)第 63頁表2-4，查管道承壓，經(jīng)過線性插值得：P=5.7105 MPa.查輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)第20頁表5.2.1,選擇無縫鋼管，鋼號(hào)Q345=325( S16mr時(shí)為 315)K=0.72,=1.0。

42、(T =Ks=0.72 1 325=234 MPa計(jì)算最大承壓:由PD2K s，式中：S鋼管計(jì)算壁厚，mmP設(shè)計(jì)壓力，MPa（此處為6.4MPS）；D鋼管外徑，mms 材料最低屈服強(qiáng)度，MPa(本設(shè)計(jì)選擇的鋼材型號(hào)均為 S360,其 s=360MPa；K設(shè)計(jì)系數(shù)，站外取0.72 ；焊縫系數(shù)1.0 ；得到S =9.92mm考慮防腐穩(wěn)定等因素壁厚應(yīng)留 0.51mm裕量。查輸 油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)第485頁附錄二：選擇API標(biāo)準(zhǔn)鋼管813 10.3,則d=792.4mm2. 熱力計(jì)算與確定熱站數(shù)2.1確定計(jì)算用各參數(shù)確定粘溫關(guān)系見表3-1表3-1溫度(C)2830354045505560粘度(cP)12

43、4.511183.26960534842.5由表給出的粘度和溫度作粘溫關(guān)系圖，得析蠟點(diǎn)41 C由最小二乘法：lg A Bt(3-2)其中 A lg B t , B n tlg2 t 2lg得出兩個(gè)粘溫方程nn t ( t)(28 C 41 C) lg 卩=2.692-0.02158T(41C60C) lg卩=2.2204-0.00986T代入上面的公式得:pjpjlg 卩=2.692-0.02158T=69.0cp,69.0538.15 10 m/s846.12 102.2確定流態(tài)計(jì)算如下：雷諾數(shù)：R e=計(jì)算后得：Qmax =0.7817 m/s 時(shí)，Remax=15419;Qmin =0.

44、5472m/s 時(shí)，Remin =10794。因?yàn)樗x為無縫鋼管，根據(jù)輸油管道工程設(shè)計(jì)規(guī)GB50253-2003中所推薦的管壁粗糙度為e=0.06mmRe2e4 =1.5110d1=59.8 =1.3895 X106()73000V Remin V Remax V Re1因此，屬水力光滑區(qū)，B =0.0246，m=0.252mmQm；xm =0.004587dmin =0.002458水利坡降：i min2.3總傳熱系數(shù)的確定由于大直徑，高輸量下的油流溫降較小，故在本設(shè)計(jì)中采用不保溫輸送。對(duì)于無保溫層的大直徑管道，忽略其外徑差值，則其總傳熱系數(shù)K為:1k=1(3-3)其中，由于處于紊流狀態(tài)，1

45、對(duì)傳熱系數(shù)影響很小，可以忽略。管外壁至大氣放熱系數(shù)a公式中：土壤導(dǎo)熱系數(shù):Dw lnDW 叫w)2 1入 t=1.45w/(m C)(3-4)管中心埋深h t=1.55m瀝青防腐層一般6mm9mm這里取 7mm即瀝青防腐層：厚度S =7mm導(dǎo)熱系數(shù)入=0.15w/m C計(jì)算結(jié)果如下:2=1.7565k=10.007=1.623w/m C1.75650.152.4最小輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù)生產(chǎn)天數(shù)350天2000 1000 10000 最小質(zhì)量流量 G min =350 24 36002000 1000 10000 最小質(zhì)量流量Qmin =846.120.7=462.97kg/s對(duì)應(yīng)的水利坡降

46、為：I min =站間距由公式Lr = K(350 24 3600mQ im in=2.46 X0 dTr T b )b )0.7=0.5472m/sm inTz T(3-5)其中當(dāng)油流在管道中流動(dòng)時(shí)，與管壁不可避免的存在摩擦，而卻隨著粘度的增大，其摩擦也就越嚴(yán)重。由于摩擦生熱從而會(huì)使油溫有所上升， 即會(huì)引起溫升b:b= gi min Gmink D9.8 0.00246 462.97=2.691.623 3.14 0.813所以計(jì)算可得LR=183.47km熱站數(shù)：n=1.2 ,取 N=2Lr平均站間距:L r=L= 110kmn反算Tr :TR1 =:eaL (tz t0 b)+T b =

47、45.13 C迭代一次 Tr1 =45.05 C,故取 Tr=45.13 C則:Tpj1Tr2Tz=35.04 C33pj = 20(Tpj20) = 849.56 kg/m則pj69031.02 10 4m/spj 846.12 10Qmin =G =0.5449 m3/sI minQ im in=2.58 X10泵站數(shù):管道最大承受壓力5.7105Mpa時(shí)，4旦 5.7105 10685.89 mg 9.8 849.56查表選擇泵型號(hào)：額定流量額定流量20X0X19HSB泵：H 322 6.9824 10 5Q175串聯(lián)泵，3Q =2500 m /h ， 額定效率 =0.87。20X0X1

48、5HSB泵：H 139 3.1759 10 5Q1.75 串聯(lián)泵，3Q =2500 m /h ， 額定效率 =0.89。大泵： 比 3226.9824 10 5Q1.75=246.23m小泵： H 2139 3.1759 10 5Q1.75 =104.54m總共選兩臺(tái)大泵，一臺(tái)小泵，其中一臺(tái)大泵備用H=2H1 + H2=683.8m沿程總摩阻：Hf=1.01iL+ Z +nhm +20=633.3mn為熱站數(shù)h m為站摩阻泵站數(shù)：n p=巴,其中，he為站損失p He he633 . 3丄n p = 1,故取 N=1。683.815即最小輸量下熱站數(shù)為2個(gè)，泵站數(shù)為1個(gè)2.5判斷翻越點(diǎn)根據(jù)管道

49、縱斷面圖知:(80km,90m可能存在翻越點(diǎn)H1.01iL Zz Zq0.00258 220 1031.018828633.276mHg1.01iLf1ZZ13ZQ 0.00258 80 101.019028270.464.mHf1H在最小輸量下也不存在翻越點(diǎn)2.6最大輸量下確定熱站數(shù)和泵站數(shù)生產(chǎn)天數(shù)350天最大質(zhì)量流量G最質(zhì)量流量 Q2000 1000 10000max=661.38kg/s350 24 36002000 1000 10000846.12 350 24 3600Q mmax5 mdln()bmax=0.7817m/s對(duì)應(yīng)的水利坡降為：imax3=4.59 X10GcR =KD

50、 Tz T(3-5)其中：gi maxG max b=k D站間距由公式L= 9.8 0.00459 661.381.623 3.14 0.813=7.18所以計(jì)算可得LR=299.2km熱站數(shù)：n= 1 ,取 N=1。 Lr平均站間距:L R=L=220km n反算Tr :TR1 =:eaL(TZ t0b )+T0 b =49.31 C迭代一次 Tr1 =49.09 C, 迭代第二次Tr2=49.09 CoI max泵站數(shù)：Qmax=4.74 X10故取 tr=49.09 C則：Tpj2Tz =36.36 C3pj =20仃功 20) = 848.64 kg/m 3則Pj pj69.05.3

51、9.51 10 m/ s848.64 103Qmax = G =0.7793 m3/s=2805.6 m 3/h管道最大承受壓力5.7105Mp時(shí)，688.63mPHg5.7105 1049.8 848.64查表選擇泵型號(hào)：20X20X9HSB泵：H3226.9824“ 5 J7510 Q串聯(lián)泵，額定流量Q =2500 m3 /h ，額定效率 =0.87。20X20X5HSB泵：H1393.17591.7510 Q串聯(lián)泵，額定流量Q =2500 m3/h , 額定效率 =0.89。n p =633.3=1.86,故取 N=2683.8 15最大輸量下，熱站數(shù)1,泵站數(shù)2。2.7翻越點(diǎn)的校核根據(jù)

52、管道縱斷面圖知：(80km,90m可能存在翻越點(diǎn)H 1.01iL ZZZQ 0.00474 220 103 1.01 88 28 1113.228m3H f11.01iLf1ZZ1 Zq 0.00474 80 101.01 90 28 444.992.mH f1H在最大輸量下也不存在翻越點(diǎn)。3. 確定站址表3-2熱站數(shù)泵站數(shù)最小輸量21最大輸量12根據(jù)地形的實(shí)際情況，本著熱泵合一的原則，進(jìn)行站址的調(diào)整：最大輸 量下設(shè)1個(gè)熱泵站和1個(gè)泵站，最小輸量下1個(gè)熱泵站和1個(gè)熱站。根據(jù)水利坡降系數(shù)畫出管道縱斷面圖，由管道縱斷面圖進(jìn)行布站，可將各站平 均布 站，無 需進(jìn)行調(diào) 整，站址為：(0km,28mj)

53、 ； ( 110km,35m)；(220km,88m。3.1熱力校核(1)Qmin :令 b=0,KDa=GminCLR=110Km,2#首站,10 6匸623 3.140.813=4.261462.97 2.1 103由Lr 3n立衛(wèi)得： a tz ToTr =46.74 C12TpjTrTz =35.58 C33炯=2.692-0.02158T=1.9243pj = 20(Tpj20)=849.19 kg / mpj 9.89 10 5m/spjGQmin =0.5452I minQ im in=2.5610b=giminGmin =2 81 k D由Lr 1l得:a TZ T0Tr =4

54、5.06 C .12TpjTrTz =35.02 Cpj33pj41.02 10 m/spj)min G33=0.5449 m3/s=1961.78 m3 / hpj =20(Tpj 20)=849.57 kg / m3i minQ i m103炯=2.692-0.02158T=1.9363器礦=2.58 dGGmin =462.96kg/sq= Gmin C(Tr Tz )=14641.7kw滿足熱力要求，計(jì)算符合要求(2) Qnax :末站一2#站令 b=0,a= -KD=2.983 10 6,G maxCLR=110Km,1 . Tr T0 由LrIn得：a Tz TTr =40.87

55、CTpj12。TrTz =33.62 C33=2.692-0.02158T=1.966pj =20 (Tpj20)=850.55 kg / m3pj 1.087pjGQmax=0.777610 4m/sm3 / smmaxQ3=4.88 10 dgi G b=竺 =7.64 k D由Lr丄山亙丄得：a Tz T0Tr =37.91 C .12。Tpj -Tr Tz =32.64 C33炯=2.692-0.02158T=1.988(TjI maxmax maxpj 一 2020)=851.23 kg / m31.14pjpjGQmax=0.7770410 m/ s33m / s =2797.1 m / hQ m3I maxmh=4.94 10 3 dG