输气站场ESD系统的应用及动态模拟分析

为保护输气站场安全并减少事故状态下天然气的损失,有必要在输气站场设置ESD系统。结合新气管道的实际需求,对ESD系统的设计方法进行探讨,并利用SPS软件对ESD系统事故关断过程进行仿真模拟,通过分析关断过程中压力、流量等参数的变化,确定了ESD系统在事故关断过程中应采取的保护措施,包括:合理地布置管卡约束,提高管线系统结构的刚度;尽量避免放空支管垂直接入放空总管,减小气流冲击力,降低产生管道撕裂、管壁冲蚀等问题的可能性;尽可能少用弯头,在必要的位置减小管道弯度,以增强减振效果。     

输气站场放空系统设计思路

输气站场最重要的两个安全措施是紧急关断和紧急放空。文章结合川气东送管道输气站场放空系统的设计实践,从输气站场放空量计算、放空背压确定、放空管径计算、放空火炬计算等方面,论述了输气站场放空系统的设计思路、优化原则、设计取值以及需要进一步探讨的问题。     

国外油气站场管道试压试验标准剖析

梳理分析了国内输油、输气站工艺管道试压标准,提出借鉴国外标准的先进理念来提高国内输油、输气站设计和运行水平的思路。国外输油、输气站工艺管道试压标准的先进性主要体现在以下几方面:管道运行压力较低,强度试验和严密性试验合并进行,或者仅进行严密性试验;工艺管道划分原则;试压过程空气含量检测方法和降压程序;工艺管道试压周期等。此外还介绍了国内外关于输油、输气站工艺管道试压的先进技术和施工实例,包括利用严密性数学模型确定合理稳压时间;利用高压气体爆炸能量计算方法确定气试压损伤半径等。最后提出借鉴国外标准,提高我国输油、输气站工艺管道试压标准的建议。     

往复式压缩机工艺管道的布置及防振措施

做好往复式压缩机进出口管道布置工作以及防振设计是装置安全有效运行的保障。文章针对往复式压缩机布管的工艺要求及管道的振动原因,提出了在配管设计中满足布管工艺要求的工艺措施以及对管道进行防振、减振的措施。在配管的防振、减振设计中,加固管系或增设管系支撑点虽然能显著提高系统的刚度,改变振动特征,但必须考虑到管道热应力,满足管系柔性需要。     

输气站场低温工况设计要点

合理确定最低设计温度和选材是输气站场运行安全性和建设经济性的重要保证。为合理确定输气站场承压管道、设备的最低设计温度和选材,从最低设计温度和低温低应力工况的定义入手,结合输气站场可能产生低温的典型工况,阐述了输气站场最低设计温度的确定方法,介绍了输气站场管道、管件选材及其低温韧性试验温度与性能指标确定的原则和要点,为输气站承压管道和设备最低设计温度的合理确定和选材提供参考。该研究为输气站场的本质安全设计提供了借鉴。     

压缩机平衡管剧烈振动问题研究

为解决中亚天然气管道压气站RR(Rolls Royce)机组平衡管出现剧烈振动，引起平衡管管口开裂的问题，对CCS7压气站的压缩机及平衡管进行振动测量，基于数值方法模拟压缩机振动引起平衡管振动和气流脉动引起的平衡管振动问题，获得了压缩机、平衡管及附属管道的振动速度和振动频率。发现在高转速工况下压缩机振动频率和气流脉动频率均能够引起平衡管共振，造成平衡管剧烈振动，当输气量控制在4.2×10⁷ m³/d以下能够有效减小气流脉动引起的共振现象。据此在平衡管不同位置安装U形管卡可以达到减振效果，当U形管卡安装于距离同心异径接头焊缝800～950 mm处可以起到较好的减振效果。研究成果可为解决平衡管振动问题提供实例参考，同时可为未来天然气压气站管道设计和压缩机选型提供技术支持。     

常减压蒸馏装置闪蒸塔进料管道振动分析

常减压蒸馏装置闪蒸塔(或初馏塔)进料管道因其气液两相流的特性经常出现振动。通过对多个炼油厂管道典型布置方案以及工艺设计参数的分析,结合气液两相流的管道振动特点,探寻闪蒸塔(或初馏塔)进料管道的振动原因,并由此提出此类管道的抗振办法。具体到配管专业,可以通过优化平面布置,改变管道走向和合理设置管道支吊架等方法,有效降低管道振动幅度,保证管道长期平稳运行。     

输气站场埋地管道泄漏检测方法探讨

与天然气长输管道相比,输气站场埋地管道有压力等级多、管径差别大、交叉点多、埋地深、种类多等特点,随着服役年限的逐渐增加,输气站场中的埋地管道发生泄漏的风险也在逐年增加。当输气站场埋地管道发生泄漏时,由于受到土壤和地面障碍物的影响,往往会扩散至离泄漏点较远的区域,使迅速确定泄漏位置、赢得抢修工作时间造成了困难。通过明确输气站场埋地管道可能发生泄漏的主要风险点,对在生产实践中被证明效果较好的几种泄漏检测方法进行分析探讨,综合运用几种泄漏检测方法,可以迅速判断站场埋地管道泄漏发生位置,为处理类似问题提供了有效方法。     

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输气站场风险评价技术是一门新型的站场管理技术。随着川渝地区经济的发展，天然气输气管网日趋复杂化，气体流量、流向都有了不同程度的变化，输气站场的工艺流程及设备也随之变化，但许多站场的整改方案却缺乏前瞻性综合分析和理论依据，导致部分输气站场频繁整改，造成了很大浪费。为此，通过对四川输气站场风险评价方法的研究，将风险管理理论引入输气站场的生产管理中。根据管道风险管理理论的思想，依据有关天然气站场设计、施工验收及消防安全环保等方面的国家标准和行业标准，结合输气站场自身设备种类多、工艺复杂、相对独立等特点从而提出了一种主观性的评分系统，建立了一套输气站场风险评价理论体系。据此为管理者提出现场改、扩建合理化建议，指导其投资方向，将站场整改从被动的事后维护转向主动的事前预防，以改善输气站场性能并减少事故的发生率。     

盲支管对顺序输送管道混油影响的数值研究

为分析研究顺序输送管道的混油问题,建立了有盲支管的顺序输送管道的物理-数学模型。利用PHOENICS软件对混油段通过盲支管管段时的体积分数分布进行了数值模拟,并以实际算例给出混油段体积分数变化的图像和曲线。通过对有、无盲支管混油段体积分数的对比分析,得出盲支管对顺序输送管道混油的影响。研究结果为研究中间泵站、转油(分输)站对顺序输送管道混油的影响打下了基础。     

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依据四川石油管理局输气公司经营的１２条输气管道近２５年的运行数据和陕甘宁盆地中部气田先导开发试验区地面集输管网近两年的运行数据，运用数理统计理论，对天然气管道的可靠性特征量进行了统计，并介绍了天然气管道事故分布统计及其参数估值的步骤，给出了天然气干线管道事故分布、维修时间分布类型及其估值以及采气管线、集气支线、站内管线的事故率。     

天然气泄漏燃烧对管道钢管性能影响研究

天然气集输站场小间距并行管道如果发生泄漏,可燃气体扩散受管道布局影响,在管道附近积聚,点燃后产生的喷射火焰将严重影响周边管道和设备的运行安全。针对集输站场并行管道小间距架空敷设的特点,建立泄漏扩散模型,模拟分析并行管道的喷射火焰高温覆盖范围,以此研究钢管理化性能的变化规律。研究结果表明,在天然气向平面喷射的情况下被点燃后,当管道间距不超过2 m时,泄漏点周围30 m的空间可产生1000 K以上的高温,从而使该高温范围内的钢管发生软化、组织相变,并出现附加内应力及裂纹等。建议集输站场内并行天然气管道的间距应大于2 m,并采用埋地铺设管道,以利用土壤进行火灾爆炸防护。     

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油气长输管道作为一种特殊设备被广泛应用于石油、石化、化工等各个行业。随着运行时间的增长，部分管道在设计、制造、安装及运行管理中的问题逐渐会暴露出来，致使管道事故时有发生，对人民生命财产安全、社会稳定和工业生产构成了威胁。如何发现管道缺陷，提高检测技术水平，确保压力管道安全可靠运行，变过去的不足维护和过剩维护为视情维护，是目前世界各国同行普遍关注和迫切需要解决的重大课题。文章介绍了当今国内外较为成熟、先进的管道外检测（涂层检测）和管道内检测（智能检测）技术和方法，并结合近年来在油气长输管道开展检测工作取得的一些经验，探讨了国内油气长输管道检测技术的发展情况以及薄弱环节，提出了相应的对策和措施。     

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达—卧输气管线(达县站—卧龙河集气总站)全长148.086 km，管线规格为Φ429×10(9) mm，沿线共有石河、大竹、福成寨、张家场和卧龙河等5个集气站。该管线是川东地区连接南、北的天然气集输枢纽干线，对四川、重庆地区的工农业生产及经济发展都具有重要的作用。为了改善达—卧线输气现状，在其沿线安装了从加拿大Propak公司部分引进的天然气橇装脱水装置。文章以石河脱水站装置为例，简明介绍了其工艺流程、设计参数和技术要求，并根据试运行情况，详细分析了主要工艺参数、装置操作要点及试运行中的合理性，并从现场操作的角度对其做出了评价和建议。     

管道安全对焊管制造技术的新挑战

改革开放以来,我国的油气需求急剧增长,推动了油气管道建设飞速发展,陆续建设了一系列油气长输管道。截至2018年底,我国累计建设油气长输管道里程数为13.6万km,其中,天然气管道累计达到7.9万km,加上正在建设的中俄东线、鄂安沧和新气南段,我国天然气管道里程将接近9万km。随着我国油气长输管道网络的初步建成,油气管道遍布全国,管道安全问题也日益突出,近年来由于高钢级管道断裂而引发的爆炸事故,对焊管制造技术提出了新的挑战。通过对国内外管道失效事故的回顾,总结了我国管道制造技术面临的挑战,并提出了应对措施和研究方向的建议。     

国内天然气管道强度设计系数的评估研究

采用管道单一强度设计系数方法无法科学地反映管材性能、管道施工和管道运行维护水平。为了克服上述方法的不足并评估和改进现行《输气管道工程设计规范》(GB 50251—2015)中规定的天然气管道强度设计系数,采用基于可靠性的天然气管道设计方法,针对国内近4×10~4 km已建天然气管道,根据管道压力、管径、管材钢级等划分了258种计算工况;在满足天然气管道目标可靠度的前提下,应用国内的管材、焊接情况、腐蚀情况和运行维护情况等统计数据,经过大量迭代计算得到了天然气管道的临界壁厚,并反推得到了不同工况下的天然气管道等效设计系数。研究结果表明:①从一级地区到四级地区,由可靠性方法反推得到的天然气管道强度设计系数均随管道管径的增大而逐渐增大;②小管径工况的天然气管道强度设计系数一般小于国家标准规定值;③大管径工况的天然气管道强度设计系数则大于国家标准规定值。进而分别对不同地区等级的小管径管道(管径不大于508 mm)、中等管径管道(管径介于508~711 mm)和大管径管道(管径介于711~1 219 mm)的强度设计系数进行了细化和调整,增强了其合理性。     

蚁群算法在天然气输送管道优化设计中的应用

针对天然气输送管道优化模型中设计变量多，约束条件复杂的特点，以管道建设投资、压气站投资和运行费用最小为原则，运用蚁群算法和MATLAB语言编制了天然气输送管道数学模型的优化仿真程序，并对管道的选型、设计压力、压气站个数、压缩比及站间距离进行了优化设计。优化仿真结果表明，在满足管道强度约束、稳定性约束、能量平衡约束及边界约束的前提下，达到了费用最小，且优化效果好于遗传算法。从而证明了蚁群算法应用于天然气输送管道的优化设计是可行的。     

沿海成品油输油站内管道应力释放的措施

针对浙江沿海某成品油输油管道站场站外埋地管线受到侧向和轴向推力,且管线两侧均无法移动,导致站内管线应力集中,造成部分管线位移的问题,采取了站内外管线上方降低荷载、站内管线更换可调节管托、固定墩增加混凝土方桩支护、站外管线平衡压带更换配重块等措施,释放了管线应力,保证了管线的安全运行。     

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“西气东输”管道全长3900 km，设计输气量为120×108 m3/a，设计压力为10 MPa，外径为1016 mm，采用带内涂层的X70钢管敷设，管道沿线分布着10座压气站和11条分气支线。在“西气东输”管道达到120×108 m3/a的设计输气能力时，全线投运的压气站和压缩机组数目较多。利用笔者自行研制的“西气东输”管道优化运行专用软件，计算了在多种条件下的稳态优化运行方案，并从输气工艺角度对计算结果进行了较深入的分析与讨论，在此基础上总结了“西气东输”管道优化运行的基本规律，对该管道投产后的运行调度及后期的增输改造具有参考价值。     

渣油加氢柱塞泵减振分析

根据油田系统柱塞泵选型的渣油加氢装置高压柱塞泵振动严重,造成泵和入口管线不能正常使用,维修管理成本高。为解决柱塞泵振动问题,根据柱塞泵的工作原理和产生振动原因,分析了减振的措施:优选柱塞泵出口和入口管径、安装蓄能器、优化管线布置、避免共振、优化工艺参数、加强设备管理等。根据炼油装置实际情况在柱塞泵结构设计、传动速度比、管径选择及支架加固等方面对装置进行了改造。改造后泵体振动X方向3.4 mm/s,Y方向3.8 mm/s,Z方向2.9 mm/s,泵进、出口管线振动速率控制在4.0 mm/s以下,高压柱塞泵及相关管线故障率降低。