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长距离输气管道自控系统设计与应用

长距离输气管道自控系统设计与应用

作者：姚建辉浙江大学

学位级别：硕士

管道运输是用管道作为运输工具的一种长距离输送液体和气体物资的输送方式。它不仅运输量大、连续、迅速、安全、平稳,而且投资少、占地少、费用低。天然气作为一种清洁能源具有密度小、体积大,可压缩的特点,因而管道输送几乎成了天然... 详细信息

管道运输是用管道作为运输工具的一种长距离输送液体和气体物资的输送方式。它不仅运输量大、连续、迅速、安全、平稳,而且投资少、占地少、费用低。天然气作为一种清洁能源具有密度小、体积大,可压缩的特点,因而管道输送几乎成了天然气远距离输送的唯一方式。长距离输气管道线路长,穿越地区人烟稀少,环境恶劣,为了保证管道的安全运营,提高天然气的输送效率,需要对长输管道实行自动化生产和经营管理。本文针对长输管道穿越区域广、涉及线路长的特点,为了实现管道的安全自动高效运营,设计了适用于长输管道的自控系统,实现对管道的集中控制。本文主要进行了以下工作：一、构建了稳定的系统通信网络。本工程通信系统采用一主一备结构,主通讯方式建设专用的光纤网络,备用通讯方式以利用公网为主,在公网覆盖不到的区域,利用专用卫星信道进行通信。二、根据站场的工艺要求,针对典型站场重点工艺区进行了控制方案的设计,由于长输管道大部分站场为合建站场,压缩机组需要联网运行,其载荷分配是压缩机控制程序需要面对的新问题,本章提出了压缩机组联网运行载荷分配控制方案,并设置防喘振系统。三、融入站场安全设计,提高了长距离输气管道安全运营效率。站场安全设计包括紧急停车系统设计和放空系统设计。紧急停车系统可以监测生产过程中出现的或者潜伏的危险,发出警告信息或直接执行预定程序,立即进入操作,防止事故的发生、降低事故带来的危害及其影响。放空系统是利用PHAST V6.53软件来仿真气体的扩散形式和热辐射形式,根据仿真结果设计站场和阀室的放空系统。

关键词：长距离输气管道自控系统通信网络放空系统站场安全设计

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长距离输气管道运行优化研究

长距离输气管道运行优化研究

作者：王宁兰州交通大学

学位级别：硕士

天然气作为一种比较环保的一次能源,逐渐在人类的生产生活中,扮演着越来越重要的角色。由于天然的产地与使用地之间通常距离比较遥远,因此如何实现长距离的天然气运输是天然气大规模使用的前提。本文将涩宁兰天然气管道及其联络线兰银线... 详细信息

天然气作为一种比较环保的一次能源,逐渐在人类的生产生活中,扮演着越来越重要的角色。由于天然的产地与使用地之间通常距离比较遥远,因此如何实现长距离的天然气运输是天然气大规模使用的前提。本文将涩宁兰天然气管道及其联络线兰银线,这一长距离天然气输气管道作为研究对象。目前涩宁兰管道由涩宁兰一线、涩宁兰复线组成,双线并联,伴行铺设,共用工艺场站。涩宁兰天然气管道最大的特点就是所经地区的平均海拔为3000米,最高3760米,最低1670米。涩宁兰一线、涩宁兰复线的管径都是660mm。兰银线是指兰州至银川输气管道。通过兰银管道的河口压气站与涩宁兰管道相连,就可以实现互补。夏季时,可以将青海气田的天然气通过兰银管道河口站外输,而在冬季时,青海气田的天然气不够涩宁兰沿线用户的使用时,就可以使用由西气东输的天然气,经由兰银管道河口站为涩宁兰管道供气。由于涩宁兰输气管道沿线的分输点比较分散,以及在不同分输点的燃气用户的用气性质各不相同,使得涩宁兰输气管道的设计能力与实际运行能力有所偏差,从而导致了输气管道在实际运行暴露出的一些问题,例如夏季,管存量较大,造成管道内压力的加大,而在冬季,涩宁兰沿线用户的用气需求比较大,而涩北气田的供气能力又有限,故要从河口站进行反输。即为供需不匹配的季节矛盾。另外,当涩宁兰输气管道的输量为高输量时,即在1400万方/天600万方/天时,此时的管道能耗较高而效率偏低。通过分析涩宁兰输气管道的实际运行情况,应用模拟软件SPS9.5,对涩宁兰输气管道建立模型。管道模型依据实际管道的里程和高程进行建模,管道规格数据与实际数据一致。其他基础边界条件根据经验取值。使用模拟软件建立的模型与输气管道在实际工况下的运行参数进行模型校对。模拟结果显示,基于SPS仿真模型的计算结果与现场实际数据吻合度高,误差均在可接受范围内,能耗计算误差可控制在3%左右。因此使用SPS9.5建立的涩宁兰管道仿真模型的可靠性较好,后期借助此模型展开涩宁兰管道的优化运行分析及事故工况研究,从而为优化方案的提供基础。后续根据软件模拟计算,按照最低运行能耗择优选择不同数量下的运行方案,并得出了9条具体运行建议和意见。

关键词：长距离输气管道涩宁兰管道压缩机软件SPS9.5

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长距离输气管道的水合物生成预测

长距离输气管道的水合物生成预测

作者：王静长江大学

学位级别：硕士

众所周知,油气资源是油气工业赖以生存和发展的物质基础。而在油气资源的开采、加工以及运输过程中,当满足一定的温度和压力条件时,天然气将与管道中的液态水接触,从而形成一种笼型冰雪状固体。这种固体即为俗称的“天然气水合物”。我... 详细信息

众所周知,油气资源是油气工业赖以生存和发展的物质基础。而在油气资源的开采、加工以及运输过程中,当满足一定的温度和压力条件时,天然气将与管道中的液态水接触,从而形成一种笼型冰雪状固体。这种固体即为俗称的“天然气水合物”。我国是资源大国,天然气可采资源量占世界总量的5.05%,列世界第五位。但我国的天然气资源分布具有明显的不确定性。西部地区特别是新疆塔里木盆地蕴藏着丰富的油气资源,但是这种资源优势并不能转化为西部地区的经济优势,而东部则是我国主要的用气地区。因此,解决我国天然气资源源头在西部,市场在东部的供求不平衡的最佳方法即为天然气的管道输送。而管道输送过程中的高压、低温环境,十分利于水合物生成。一旦天然气水合物形成,它们或附着在管道连接口处,或聚集在管道底部。少量天然气水合物的形成,会减小管道的输送内径,降低管道内天然气的流通量。当天然气水合物在管道内大量聚集形成冰堵时,会造成管道内天然气流通堵塞,甚至造成管道爆裂,带来不可估量的重大经济损失以及人员伤亡。为防止和减少输送管道以及生产设备中形成天然气水合物的风险,当前的首要任务就是开发一系列物理或分析手段,对天然气水合物的形成进行检测和预测,在水合物形成前对可能形成水合物的条件和位置进行提前推测,以做好预防措施,并降低由于天然气水合物形成堵塞而造成的不良后果。目前国内外对天然气水合物的研究,主要围绕在对其预测模型的归纳和分类,或利用实验对动力学抑制剂和热力学抑制剂的不同抑制效果进行讨论。较少有人对长距离输气管道内的水合物生成预测提出明确、可靠的预测方法。而现有的用于预测输气管道的水合物方法,都仅仅使用了输气管道的入口压力进行预测。但是,对天然气管道而言,管道沿线的压力和温度具有一定的变化规律,仅根据管道的入口压力进行水合物生成预测,是非常不准确的。本文在对现有的水合物动力学模型、热力学模型以及经验模型进行简述的同时,利用计算机程序,挑选其中的三种模型进行了实例验证,并从中挑选出精度最高的Chen-Guo模型作为输气管道水合物预测模型的相平衡模型基础。其次,根据输气管道的水力和热力学特性,利用MATLAB程序,计算得到输气管道沿线的温度和压力分布曲线。最终,结合软件计算得到的水合物生成温度曲线、输气管道沿线的压力分布曲线以及所研究管段的实测水露点,分析所选管段中是否会有天然气水合物生成,以及生成水合物的位置区间。除此之外,分析了不同流量、压力以及管径条件下,长距离输气管道内温度、压力的沿程分布情况,判断流量、压力等条件对水合物形成条件的影响,从理论上,提出防止天然气水合物生成的技术手段。最终通过算例,对该软件的计算模型进行了验证,结果表明,本文提出的用于预测长距离输气管道水合物生成预测的模型是准确可靠,可以应用于工程实际的。除了对水合物的生成进行预测,还对传统的用于防止天然气水合物生成的方法进行了简述。例如,通过绝热和外部加热技术杜绝管道在易于形成水合物的低温条件下运行。也可以通过乙二醇对天然气进行脱水处理。降低生产运输体系的压力可以减小水合物形成的可能。但是,这些传统的方法并不总是可行的。比如在海上和深水环境下,由于作业空间的限制,运用隔热或加热方法耗资十分巨大。深水隔热的费用通常为每公里管线＄100,0000。因此,这些传统的方法具有很大的局限性。另一种常用的方法是添加热力学抑制剂。热力学抑制剂是一种水溶性化学物质,可以降低水的活度,提高水合物相的边界压力,或降低温度。工业上通常使用的是甲醇和乙二醇。然而,由于用量较大,通常会造成严重的环境问题,从可持续发展的角度来讲,可行性较低。因此,环保又经济的动力学抑制剂将是未来的发展方向和主要研究重点。

关键词：长距离输气管道天然气水合物生成预测软件水合物抑制剂

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长距离输气管道泄漏扩散研究进展

油气与新能源 2023年第6期35卷 65-73页

作者：刘锴李又绿余东亮蒋毅吴东容徐涛龙李永杰蒋宏业国家管网集团西南管道有限责任公司西南石油大学石油与天然气工程学院

长距离输气管道具有高压、管径大和输送介质易燃易爆的特性,若发生泄漏容易导致重大灾害损失及人员伤亡。通过调研输气管道泄漏扩散的相关研究,从理论模型研究、实验研究、数值模拟等方面论述了输气管道泄漏扩散的国内外研究进展。重点... 详细信息

长距离输气管道具有高压、管径大和输送介质易燃易爆的特性,若发生泄漏容易导致重大灾害损失及人员伤亡。通过调研输气管道泄漏扩散的相关研究,从理论模型研究、实验研究、数值模拟等方面论述了输气管道泄漏扩散的国内外研究进展。重点探讨了地面管道、埋地管道泄漏扩散研究方法及成果,并对目前研究过程中存在的问题进行了论述,旨在对长距离输气管道泄漏扩散研究提供有益参考。对地面管道的已有研究多集中于针对管道自身参数对泄漏的影响,对于泄漏影响因素的考虑尚不够全面;在埋地管道泄漏规律的研究中,对土壤的性质大多只做了简化处理,研究集中在单一土壤或大气中的泄漏扩散等方面。

关键词：长距离输气管道泄漏扩散理论计算数值模拟研究进展

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长距离输气管道的智能化管理措施

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2019年第5期 269-269,271页

作者：许多西南油气田分公司输气管理处四川南充637600

在当前的日常生活中,天然气的使用是较为普遍的,但由于天然气自身具有较高的易燃易爆性,因此就需要对长距离输气管道的运行参数进行实时监测,保证天然气能够安全、顺利的运输。基于此,本文对长距离输气管道的智能化管理进行了分析,并对... 详细信息

在当前的日常生活中,天然气的使用是较为普遍的,但由于天然气自身具有较高的易燃易爆性,因此就需要对长距离输气管道的运行参数进行实时监测,保证天然气能够安全、顺利的运输。基于此,本文对长距离输气管道的智能化管理进行了分析,并对相应的措施进行了阐述。

关键词：长距离输气管道智能化管理措施

维普期刊数据库评论

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长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估

石油工业技术监督 2017年第4期33卷 52-55,58页

作者：徐惠郭杰陈晓艳刘鹏齐利峰中国石化中原油田分公司油气储运中心河南濮阳457000 中国石油规划总院北京100083 中国市政工程中南设计研究总院有限公司第七设计院广东深圳518001

长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估对长距离输气管道水毁工程的管理具有重要意义。通过调查分析水毁灾害风险管理效能评估的国内外研究现状,针对某输气管道的实际情况,选用"多投入—多产出"的效能评估模式,投入指标为人力、财力... 详细信息

长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估对长距离输气管道水毁工程的管理具有重要意义。通过调查分析水毁灾害风险管理效能评估的国内外研究现状,针对某输气管道的实际情况,选用"多投入—多产出"的效能评估模式,投入指标为人力、财力、物力的投入,产出指标为风险辨识的有效性、风险评估的有效性、风险控制的有效性。制定相应的效能评估指标体系,并通过数据包络分析法对其进行效能评估。经验证,评估结果具有一定的合理性和准确性,该效能评估技术具有较强的操作实用性。

关键词：长距离输气管道水毁灾害风险管理效能评估

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埋地长距离输气管道裂纹动态扩展及止裂研究

埋地长距离输气管道裂纹动态扩展及止裂研究

作者：杨茜湖南科技大学

学位级别：硕士

由于管线钢不可避免地存在着原始缺陷,天然气管道在长期服役后有断裂甚至爆炸的风险。高钢级长距离输气管道的断裂速度较大,较难通过材料韧性自行止裂,可以安装止裂器进行强制止裂。本文以西气东输二期管道工程为例,研究了埋地天然气管... 详细信息

由于管线钢不可避免地存在着原始缺陷,天然气管道在长期服役后有断裂甚至爆炸的风险。高钢级长距离输气管道的断裂速度较大,较难通过材料韧性自行止裂,可以安装止裂器进行强制止裂。本文以西气东输二期管道工程为例,研究了埋地天然气管道的受力和变形特征,分析了不同应变率下X80管线钢的材料变形行为,建立了应变率相关的弹塑性损伤本构模型和内聚力断裂模型,研究了X80长距离输气管道的裂纹扩展特征,研究了止裂器长度、厚度以及材料钢级对X80长距离输气管道裂纹止裂的影响规律。本文的主要工作如下:（1）基于Marston土压力理论分析了埋地天然气管道的土压力分布特征,利用Drucker-Prager屈服准则和有限元计算,研究了覆土和内压作用下埋地天然气管道的应力分布和变形特征,分析了埋地深度对管道受力和变形的影响规律。（2）分析了应变率对单轴拉伸下X80管线钢弹性模量、抗拉强度和屈服应力的影响规律,利用Mises应力和应变率相关的强化函数,建立了X80管线钢的弹塑性本构模型,对不同应变率下X80管线钢的单轴拉伸实验进行了数值计算;利用等效塑性应变相关的损伤变量建立了X80管线钢的材料损伤模型,对单轴拉伸下X80管线钢的应变软化行为进行了数值计算。（3）利用内聚力模型建立管线钢的断裂准则,建立了与韧性断裂相适应的内聚区损伤演化法则。利用所建立的弹塑性损伤本构模型和内聚力模型,以西气东输二期管道工程为例,对X80长距离输气管道的裂纹动态扩展行为进行了有限元模拟,分析了该输气管道的裂纹扩展速度、裂纹张开角、塑性耗散能随时间的演化关系。（4）对安装止裂器后X80长距离输气管道的动态断裂与止裂行为开展了有限元模拟,分析了止裂器厚度、长度以及材料钢级对输气管道裂纹止裂的影响规律,分析了止裂过程中断裂速度与塑性耗散能随时间的演化特征。计算结果表明,止裂器厚度取为1倍输气管道厚度时更为经济,并且X100钢级止裂器的止裂效果略优于X80钢级止裂器;当止裂器具有较大厚度和较小长度时,裂纹可能越过止裂区导致止裂失效。

关键词：内聚力模型长距离输气管道高速断裂 X80管线钢止裂器

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长距离输气管道安全预评价研究

湖北理工学院学报 2013年第3期29卷 21-25页

作者：王成乔文鸿陈建松湖北理工学院环境科学与工程学院湖北黄石435003 黄石市安泰消防工程有限公司湖北黄石435003 黄石吉源燃气有限公司湖北黄石435003

长距离输气管道所输送的介质为有火灾爆炸危险的天然气,一旦发生天然气泄漏引发火灾爆炸事故,将造成巨大损失。依照《安全生产法》等法律规定,对长距离输气管道建设项目需进行安全预评价。结合具体实例,说明长距离输气管道建设项目安全... 详细信息

长距离输气管道所输送的介质为有火灾爆炸危险的天然气,一旦发生天然气泄漏引发火灾爆炸事故,将造成巨大损失。依照《安全生产法》等法律规定,对长距离输气管道建设项目需进行安全预评价。结合具体实例,说明长距离输气管道建设项目安全预评价过程,为类似工程提供借鉴。

关键词：长距离输气管道天然气安全预评价

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关于长距离输气管道安全施工与智能管理对策

中国科技期刊数据库工业A 2021年第9期 154-155页

作者：刘威刘洋薛庆丰国家管网集团西南管道兰成渝输油分公司四川成都610000 国家管网集团北方管道有限责任公司锦州输油气分公司辽宁锦州121000

长距离输气干线系统由输气站和管道组成。在长距离传输后,合适的天然气被输送到消费者,在天然气站生产和加工。只有对主管道系统的建设和高层管道系统的建设进行控制和质量控制,才能确保天然气的安全运输。确保主干天然气管道的安全运行... 详细信息

长距离输气干线系统由输气站和管道组成。在长距离传输后,合适的天然气被输送到消费者,在天然气站生产和加工。只有对主管道系统的建设和高层管道系统的建设进行控制和质量控制,才能确保天然气的安全运输。确保主干天然气管道的安全运行,提高管道系统管理的智能管理,增加管道利润,降低天然气运输成本并创造更多的业务。各种天然气站通过管道运输涉及各种站点和管道系统。加强整个行程过程的安全管理可以避免与安全相关的风险,提高管道燃气的效率,并满足用户需求。结合大型天然气管道运行中的潜在安全隐患,我们将采取必要的预防措施,以有效解决安全问题并提高管道运营的安全性。

关键词：长距离输气管道智能管理施工措施安全运行