長輸管道建設中 任何技術方案 包括管道設計 不同的技術措施等 都必須經(jīng)過詳細的技術經(jīng)濟分析 輸油管道在設計中會遇到各種各樣的方案對比問題 其中最主要的也是直接關系到輸油管道總投資和安全經(jīng)濟輸油的是管道的總體方案 總體方案的主要內(nèi)容之一是根據(jù)設計任務書規(guī)定的所輸油品的性質(zhì)和輸量 確定出管道的直徑 工作壓力和泵站數(shù) 為了完成某一給定的輸油任務 有若干方案可供選擇 可采用口徑大泵站數(shù)少的方案 也可以采用口徑小泵站數(shù)多的方案 前者初始投資大 但年運行費用小 后者初始投資小 而年運行費用大 何者為最優(yōu)方案 這就需要根據(jù)技術經(jīng)濟的基本原理 結(jié)合管道所處的經(jīng)濟環(huán)境進行分析 評價和決策 確定出最終方案 方案的技術經(jīng)濟分析和綜合評價決策最佳方案是一項非常復雜的工作 在這里只能作簡單介紹 第四節(jié)等溫輸油管道設計方案的經(jīng)濟比較 等溫輸油管道設計方案的經(jīng)濟比較 在進行方案的技術經(jīng)濟比較時 通常是根據(jù)規(guī)定的輸量 按照經(jīng)濟流速取定幾種管徑方案進行水力計算 求出各方案所需的泵站數(shù) 然后計算出各管徑方案所對應的經(jīng)濟指標 對經(jīng)濟指標進行對比 確定出經(jīng)濟方案 一 經(jīng)濟評價指標的選擇 對一項管道工程進行經(jīng)濟評價 評價指標很多 較常用的有內(nèi)部收益率 凈現(xiàn)值 費用現(xiàn)值 投資回收期和輸油成本等 在進行方案比較時 多用費用現(xiàn)值 這里重點介紹用費用現(xiàn)值的計算方法 其他的評價指標將在儲運工程經(jīng)濟中介紹 等溫輸油管道設計方案的經(jīng)濟比較 費用現(xiàn)值 presentvalueofcost 比較法簡稱現(xiàn)值比較法 使用該方法時 先計算各管徑方案的費用現(xiàn)值 PC 然后進行對比 以費用現(xiàn)值最低的方案為優(yōu) 費用現(xiàn)值的表達式為 式中 I 年全部投資 包括固定資產(chǎn)投資和流動資金 C 年經(jīng)營成本 SV 計算期末回收的固定資產(chǎn)余值 一般取0 W 計算期末回收的流動資金 N 計算期 i 石油行業(yè)財務基準收益率iC 資金具有時間價值 不同時期的費用不能直接相加 但可以將它們折算為現(xiàn)值 以費用現(xiàn)值作為比較標準 二 影響費用現(xiàn)值的因素 對于一條新設計的管道 當線路起 終點及線路走向 所輸油品及輸量已定 即 Z L Q 已定 時 影響費用現(xiàn)值的因素為管材 管徑D 管壁厚度 及主要設備型號 Hc 等 這些因素不是互相獨立的 而是互相聯(lián)系 互相影響的 它們必須滿足 在上面兩式中 Z L Q HS1 hc 已定 和m為參數(shù) 未知數(shù)有n Hc D 這五個未知數(shù)將影響管道的投資和能耗費用 因而會影響方案的經(jīng)濟性 費用現(xiàn)值 在五個未知數(shù)中 先看管材的許用應力 目前我國可供長輸管道選擇的管材不多 一般采用16Mn合金鋼或API5L 6L X60 X70鋼管 因而在經(jīng)濟比較中可以認為是定值 即按管材一定考慮 其余還有四個未知數(shù) 它們由上面兩個方程聯(lián)系起來 所以獨立變量最多只有兩個 由第二式知 管材一定時 Hc是D 的函數(shù) 而由第一式知 n是D Hc的函數(shù) 所以可選 D為獨立變量 決策變量 Hc n為相關變量 這樣我們只需分析D和 對費用現(xiàn)值的影響 對于長輸管道 靠增加壁厚提高工作壓力一般是不經(jīng)濟的 而且對于一定直徑的鋼管 其壁厚可供選擇的范圍也不大 一般只有二三種 因此影響最大的因素是管徑D 三 費用現(xiàn)值與管徑的關系 根據(jù)費用現(xiàn)值的計算公式 費用現(xiàn)值與投資和經(jīng)營成本有關 而經(jīng)營成本主要取決于動力費 投資主要是線路投資和泵站投資 線路投資隨管徑的增大而增大 而泵站投資隨管徑的增大而減小 如圖所示 故存在一個投資最小的管徑 動力費用隨管徑的增大而減小 因而費用現(xiàn)值必然存在極小點 即存在使費用現(xiàn)值最小的管徑D 也就是說必然存在最經(jīng)濟的管徑方案 四 經(jīng)濟流速與經(jīng)濟輸量 由上面的分析可知 對于一個輸量 必存在著一個最優(yōu)管徑 換句話說 對于一個管徑必存在一個經(jīng)濟流量或經(jīng)濟流速 根據(jù)大量的計算結(jié)果及設計 運行實踐 可總結(jié)出不同油品的經(jīng)濟流速 由于各國國情不同 其設備 材料價格 工程費用 燃料及動力價格也不同 因而各國的經(jīng)濟流速也不同 動力價格低的國家經(jīng)濟流速高 我國原油管道 Dg300 700 的經(jīng)濟流速為1 5 2 0m s 成品油管道一般為2m s左右 各種直徑輸油管道的經(jīng)濟輸量見下表 不同直徑輸油管道的經(jīng)濟輸量及工作壓力范圍 五 經(jīng)濟設計方案的確定 1 根據(jù)經(jīng)濟流速初選管徑 2 根據(jù)上述計算結(jié)果在管徑系列中選擇2個相鄰的管徑 分別作方案設計計算 分別求出對應的費用現(xiàn)值 3 比較兩個管徑方案的費用現(xiàn)值 若小管徑的費用現(xiàn)值小 則應向管徑減小的方向計算 直到費用現(xiàn)值增大為止 若大管徑的費用現(xiàn)值小 則應向管徑增大的方向計算 直到費用現(xiàn)值增大為止 4 根據(jù)實際情況確定推薦管徑方案 主要考慮設備 管材的來源 輸量和粘度的變化趨勢等 六 設計計算的基本步驟 1 基礎數(shù)據(jù)和原始資料的收集 1 輸油量 包括分油量或加油量 2 管道起終點 分油或加油點 3 可供選擇的管材規(guī)格 4 可供選擇的輸油泵 原動機型號和性能 5 所輸油品物性 6 線路縱斷面數(shù)據(jù) 沿線氣象及地溫資料 2 設計計算的基本步驟 選擇泵機組型號及組合方式 根據(jù)經(jīng)濟流速初選2個管徑 由泵站工作壓力確定管材及壁厚 管內(nèi)徑 計算設計輸油能力下的水力坡降 判斷翻越點 確定計算長度 計算全線所需壓頭 選泵 確定泵站數(shù) 計算對應管徑方案的費用現(xiàn)值 判斷是否得到最優(yōu)管徑方案 若已得到 轉(zhuǎn) 否則 根據(jù)費用現(xiàn)值隨管徑的變化趨勢選擇下一個應計算的管徑方案 轉(zhuǎn) 按所選方案的管徑 泵機組型號及組合 泵站數(shù)等 計算工作點參數(shù) 流量 泵站揚程 水力坡降 在縱斷面圖上布置泵站 泵站及管道系統(tǒng)各種工況的校核和調(diào)整