【正文】 輸氣管道工藝計(jì)算20120927 輸氣管道工藝計(jì)算 目錄一、輸氣管道壓力的計(jì)算二、輸氣管道管存的計(jì)算三、輸氣管道輸差的計(jì)算四、輸氣管道清管器的相關(guān)計(jì)算 一、輸氣管道壓力的計(jì)算輸氣管道壓力分布輸氣管道沿線的壓力是按拋物線的規(guī)律變化的。靠近起點(diǎn)的壓力降比較緩慢，距離起點(diǎn)越遠(yuǎn)，壓力降越快，在前3/4的管段上，壓力損失約占一半，另一半消耗在后面的1/4的管段。3/4L1/2Px 一、輸氣管道壓力的計(jì)算管道沿線任意點(diǎn)氣體壓力計(jì)算式式中：Px——管道沿線任意點(diǎn)氣體壓力(絕)(MPa)；P1——管道計(jì)算段內(nèi)起點(diǎn)氣體壓力(絕)(MPa)；P2——管道計(jì)算段內(nèi)終點(diǎn)氣體壓力(絕)(MPa)；XL——管道計(jì)算段起點(diǎn)至沿線任意點(diǎn)的長度(km)；——管道計(jì)算段的實(shí)際長度(km)。 一、輸氣管道壓力的計(jì)算輸氣管道平均壓力式中：Pm——管道內(nèi)氣體平均壓力(絕)(MPa)；P1——管道計(jì)算段內(nèi)起點(diǎn)氣體壓力(絕)(MPa)；P2——管道計(jì)算段內(nèi)終點(diǎn)氣體壓力(絕)(MPa)。 二、輸氣管道管存的計(jì)算式管存管存是指管道中實(shí)際儲(chǔ)存的天然氣體積量，即管道儲(chǔ)氣的氣體數(shù)量，是反映管道運(yùn)行時(shí)壓力、溫度、季節(jié)、運(yùn)行配置以及運(yùn)行效率的綜合指標(biāo)，是控制管道進(jìn)出氣體平衡的一個(gè)重要參數(shù)。管存與管容（與管道長度、內(nèi)徑等有關(guān)）、壓力、溫度及壓縮因子參數(shù)有關(guān)。理論上，壓縮因子參數(shù)與管道輸量、壓氣站配置、壓氣站出站溫度及管道地溫等因素有關(guān)。 二、輸氣管道管存的計(jì)算式管道管存的計(jì)算式式中:Q儲(chǔ)——管道的儲(chǔ)氣量(Po=,To=)，m?；V——管道容積，單位為立方米(m?)；T——?dú)怏w的平均溫度，單位為開爾文(K)；P1m——管道計(jì)算段內(nèi)氣體的最高平均壓力(絕)，MPa；P2m——管道計(jì)算段內(nèi)氣體的最低平均壓力(絕)，MPa；ZZ2——對應(yīng)P1m、P2m時(shí)的氣體壓縮系數(shù)。 二、輸氣管道管存的計(jì)算式管道管存的估算式常見管徑的管容量(粗算)管徑(mm)管容（m?/km）DN72010384DN6108277DN5088190DN4067121DN219733 三、輸氣管道輸差的計(jì)算輸差天然氣輸差是指管道輸送的差值。產(chǎn)生輸差的原因主要有：設(shè)備泄漏、計(jì)量誤差、生產(chǎn)操作中的放空與排污等。 三、輸氣管道輸差的計(jì)算一般輸氣量差值計(jì)算式Q差＝(V1+Q1)(Q2+Q3+Q4+V2)式中：Q差—Q1—Q2—Q3—某一時(shí)間輸氣管道內(nèi)平衡輸氣量之差值；同一時(shí)間內(nèi)的輸入氣量；同一時(shí)間內(nèi)的輸出氣量；同一時(shí)間內(nèi)輸氣單位的生產(chǎn)、生活用氣量，單位為立方米(m?)；Q4—同一時(shí)間內(nèi)放空氣量；V1—計(jì)算時(shí)間開始時(shí)，管道計(jì)算段內(nèi)的儲(chǔ)存氣量；V2—計(jì)算時(shí)間終了時(shí)，管道計(jì)算段內(nèi)的儲(chǔ)存氣量。 三、輸氣管道輸差的計(jì)算相對輸差計(jì)算式式中：——相對輸差(%)。檢驗(yàn)輸氣質(zhì)量，一般不能高于3% 四、輸氣管道清管器的相關(guān)計(jì)算影響清管器速度的因素清管器的運(yùn)行速度應(yīng)控制在1218km/h，才能確保清管器的速度慣性能順利通過三通處而不被卡堵。影響清管器速度的主要因素：球前后的壓力差、球在管內(nèi)的摩擦阻力、管內(nèi)徑變化、管內(nèi)雜物的阻力等。而球前后的壓力差與推球的壓力源（氣源量）相關(guān)：球的摩擦阻力與球的過盈量和管內(nèi)壁粗糙度相關(guān)；管內(nèi)雜物與施工清管的質(zhì)量相關(guān)。 四、輸氣管道清管器的相關(guān)計(jì)算清管器運(yùn)行距離估算式式中：L估——清管器運(yùn)行距離，單位為(m)，Po=,To=；T——清管器后管段內(nèi)氣體平均溫度(K)；Q進(jìn)——發(fā)清管器后的累計(jì)進(jìn)氣量(m?)；d——輸氣管內(nèi)直徑(m)；P——推清管器壓力，即某時(shí)刻清管器后管段內(nèi)氣體的平均壓力(絕)(MPa)。 四、輸氣管道清管器的相關(guān)計(jì)算清管器的運(yùn)行速度估算公式輸氣流量可計(jì)算下的瞬時(shí)速度公式(實(shí)際操作中常用)清管器運(yùn)行速度主要取決于清管器上游管段的輸氣流量和管道運(yùn)行壓力。式中:Q——輸氣流量(Po=,To=)單位為立方米每天(m?/d)。F——管道內(nèi)徑橫截面積，單位為平方米(㎡)。p——清管器后平均壓力，單位為兆帕(MPa)。v——清管器運(yùn)行速度，單位為千米每小時(shí)(km/h)。 四、輸氣管道清管器的相關(guān)計(jì)算輸氣流量不可計(jì)算下的速度公式式中:V——清管器平均運(yùn)行速度，單位為米每秒(m/s)。t——運(yùn)行L距離的實(shí)際時(shí)間，單位為秒(s)。 謝謝！管道輸氣工藝正文實(shí)現(xiàn)天然氣管道輸送的技術(shù)和方法。主要是根據(jù)氣源條件及天然氣組分，確定輸氣方式、流程和運(yùn)行方案；確定管材、管徑、設(shè)備、沿線設(shè)站的類型及站距等?！　≡缙诘奶烊粴夤艿垒斔?，全靠氣井的自然壓力，而且天然氣在輸送過程中不經(jīng)過處理直接進(jìn)入管道?，F(xiàn)代天然氣管道輸送則普遍采用壓氣機(jī)提供壓力能，對所輸送的天然氣的質(zhì)量也有嚴(yán)格的要求。　　管道輸送天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)天然氣的主要成分是甲烷，其次為乙烷、丙烷、丁烷及其他重質(zhì)烴類氣體。此外，天然氣還含有少量硫化氫、二氧化碳、氫氣和水蒸氣等，還可能含有固體砂粒、凝析液和水等?！瓤諝廨p。％～15％(體積)時(shí),遇明火會(huì)發(fā)生爆炸。被水蒸氣飽和的天然氣，在一定的壓力和溫度條件下，會(huì)生成外觀象雪狀的結(jié)晶水合物?！　√烊粴庵兴鶐У墓腆w雜質(zhì)會(huì)使管道斷面縮小，甚至堵塞，使機(jī)件和儀表磨損。凝析液和水因其聚集而會(huì)增加輸送的能耗，會(huì)腐蝕管道和儀表等。水合物結(jié)晶甚至能完全堵塞管道。硫化氫和二氧化碳等酸性氣體遇水時(shí)會(huì)嚴(yán)重腐蝕金屬設(shè)備。因此，天然氣進(jìn)入輸氣管道前必須進(jìn)行氣液分離，除去游離水、凝析液和固體雜質(zhì)，以及硫化氫和水。目前許多國家均制定了管道輸送天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通常要求經(jīng)過處理的天然氣中硫化氫含量小于(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)；天然氣露點(diǎn)溫度低于管道周圍環(huán)境溫度5～10℃?！　∮吞锇樯鷼馐窃谟吞锊捎蜁r(shí)從石油中分離出來的氣態(tài)碳?xì)浠衔铮渲饕煞忠彩羌淄?、乙烷、丙烷等烴類，但甲烷的含量比天然氣要少些，乙烷則多些。此外，油田伴生氣還含有較多的天然汽油成分，容重較天然氣大，熱值較天然氣高。油田伴生氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)同天然氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大致相同?！　≥敋饬鞒虂碜詺饩奶烊粴庀仍诩瘹庹具M(jìn)行加熱、降壓、分離，計(jì)量后進(jìn)入天然氣處理廠，脫除水、硫化氫、二氧化碳，然后進(jìn)入壓氣站,除塵、增壓、冷卻,再輸入輸氣管道。在沿線輸送過程中，壓力逐漸下降，經(jīng)中間壓氣站增壓，輸至終點(diǎn)調(diào)壓計(jì)量站和儲(chǔ)氣庫，再輸往配氣管網(wǎng)。氣田井口壓力降低時(shí)，則需建礦場壓氣站增壓。輸氣管道系統(tǒng)流程如圖所示。3輸氣工藝3.1一般規(guī)定3.1.1輸氣管道的輸氣量受到氣源供氣波動(dòng)、用戶負(fù)荷變化、季節(jié)沮差及管道維修等因素的影響，不可能全年滿負(fù)荷運(yùn)行。為保證輸氣管道的年輸送任務(wù)，要求輸氣管道的輸氣能力必須有一定的裕量。故本規(guī)范規(guī)定輸氣管道輸氣設(shè)計(jì)能力按每年工作350d計(jì)算。由于有的設(shè)計(jì)委托書或合同中規(guī)定的輸氣規(guī)模為日輸氣量，在工藝設(shè)計(jì)中，日輸氣量更能直接反映出輸氣管道的輸氣能力和規(guī)模，故本條補(bǔ)充了日輸氣量作為輸氣管道的設(shè)計(jì)輸送能力指標(biāo)。3.1.2本規(guī)范規(guī)定的管輸氣體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，主要考慮了輸送工藝、管槍安全、管道腐蝕及一般用戶對氣質(zhì)的使用要求。管輸氣體已成為一種重要的能源和商品，第十五屆世界煤氣會(huì)議Al天然氣集氣和調(diào)節(jié)分會(huì)的報(bào)告中指出：供氣單位提供的天然氣必須符合一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，一般來說不需再行加工即可保證順利輸送、分配及一般用戶的用氣要求。對影響天然氣順利輸送、分配和使用的雜質(zhì)有：硫化氫、水、烴冷凝物及固體雜質(zhì)等?！　∷饵c(diǎn)：輸氣管道中的游離水是造成管道腐蝕的主要原因，沒有水就沒有電化學(xué)腐蝕或其他形式的腐蝕產(chǎn)生。根據(jù)四川石油設(shè)計(jì)院、四川石油局輸氣處關(guān)于《低濃度硫化氫對鋼材腐蝕的研究》結(jié)果表明：“……工業(yè)天然氣經(jīng)過硅膠脫水后對鋼材無腐蝕，腐蝕試樣仍保持原來金屬光澤，腐蝕率幾乎等于零，表明無水條件下鋼材的腐蝕是難以產(chǎn)生的。”管輸氣體脫水后還能提高管輸效率。管愉氣體水露點(diǎn)，世界多數(shù)國家是按不同季節(jié)提出在最大可能操作壓力下氣體的露點(diǎn)溫度值（見表l）?？紤]到我國幅員遼闊，氣候差異較大，對氣體水露點(diǎn)要求因地而異，故本規(guī)范只規(guī)定了氣體水露點(diǎn)溫度與最低輸氣溫度的最小差俏。 　　烴露點(diǎn)：脫除管輸氣體中液態(tài)烴的主要目的是提高管輸效率、保障輸氣安全。世界多數(shù)國家對烴露點(diǎn)要求按水露點(diǎn)方法做出規(guī)定（見表l）。本規(guī)范根據(jù)我國具體情況規(guī)定了氣體的經(jīng)露點(diǎn)?！　×蚧瘹浜浚阂话阏f，當(dāng)脫除管輸氣體中的游離水后，就沒有腐蝕發(fā)生。但考慮到我國輸氣管道不是單純把氣體從起點(diǎn)輸送到終點(diǎn)，沿線有大量民用與工業(yè)用戶。因此，為確保用戶的安全和環(huán)境衛(wèi)生，對脫水后的管輸氣體硫化氫含量規(guī)定應(yīng)符合二類天然氣含量標(biāo)準(zhǔn)（即硫化氫含量小于20mg/m3，符合民用氣標(biāo)準(zhǔn)），以滿足多數(shù)用戶要求。同時(shí)集中脫硫也較為經(jīng)濟(jì)?！　”疽?guī)范對管輸氣體中最高含塵量未作具恢規(guī)定，因?yàn)樯袩o合適的檢驗(yàn)氣體中雜質(zhì)含量的儀表。對固體雜質(zhì)脫除只提出原則要求。3.1.3在氣源壓力、施工技術(shù)水平及管材質(zhì)量都能滿足的情況下，高壓輸氣一般比較經(jīng)濟(jì)。對于以氣井井口壓力為動(dòng)力的管道．應(yīng)充分利用地層能量，盡可能提高管道起輸壓力。對用壓縮機(jī)增壓輸氣的管道應(yīng)通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇最優(yōu)的工藝參數(shù)：壓力、管徑、壓比。管輸壓力的確定還應(yīng)考慮目前我國制管水平、施工質(zhì)量和竹道通過地區(qū)安全等因素。3.1.4輸氣管道應(yīng)做好防腐設(shè)計(jì)，以保證輸氣管道的使用壽命，避免事故發(fā)生。管道防腐分為外防腐（即防止土壤、環(huán)境等對金屬的腐蝕）和內(nèi)防腐（即防止所輸送氣體中的有害介質(zhì)對管子內(nèi)壁金屬的腐蝕）。根據(jù)國內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)制定的國家現(xiàn)行的《鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐防腐蝕控制工程設(shè)計(jì)規(guī)范》SY0007和《埋地鋼質(zhì)管道強(qiáng)制電流陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》SY/T0036提出了防止管道外腐蝕的有效辦法，故本規(guī)范規(guī)定輸氣管道外防腐應(yīng)按該兩部規(guī)范的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行?！　》卜媳疽?guī)范第3.1.2條規(guī)定的氣體一般不會(huì)對管子內(nèi)壁金屬產(chǎn)生腐蝕。當(dāng)輸送不符合上述規(guī)定的氣體時(shí)，應(yīng)采取其他有效的措施。如：降低氣體的水露點(diǎn)、注人緩蝕劑或內(nèi)部涂層等措施，防止管子的內(nèi)壁腐蝕發(fā)生。由于工程造價(jià)、金屬耗量等經(jīng)濟(jì)原因，輔氣管道一般不允許采用增加腐蝕裕量的方法來解決管壁內(nèi)腐蝕問題。故本規(guī)范規(guī)定：管道采取防腐措施后，確定管壁厚度時(shí)可不考慮腐蝕裕量。3.1.5輸氣管道設(shè)銳清管設(shè)施，一方面為進(jìn)行必要的清管，另一方面為正常生產(chǎn)時(shí)的管道檢測。管子內(nèi)壁粗糙及管內(nèi)存有污物是目前管輸效率較低的主要原因。鑒于目前國內(nèi)制管、管道施工及生產(chǎn)管理狀況有時(shí)達(dá)不到預(yù)期效果，為了消除施工中管道內(nèi)存留的污物及生產(chǎn)中的凝析液體．因此，本規(guī)范提出對輸氣管道系統(tǒng)的清管要求?！　≥敋夤艿纼?nèi)壁涂層效益是明顯的，不但可以防腐蝕，而且可以大大提高管輸效率，據(jù)有關(guān)資料報(bào)道可提高竹輸效率約5%～8%或更大一些。但因目前國內(nèi)管道內(nèi)壁涂層應(yīng)用還不十分廣泛，故本規(guī)范只規(guī)定宜采用。3.2工藝設(shè)計(jì)3.2.1本條增加了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求．系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)是將影響工藝方案的各種設(shè)計(jì)參數(shù)、條件分別組合，構(gòu)成多個(gè)工藝方案，經(jīng)工藝計(jì)算和系統(tǒng)優(yōu)化比較．最終確定推薦工藝方案的過程，近年國內(nèi)大型輸氣管道工程設(shè)計(jì)己廣泛應(yīng)用。3.2.2定方案首先是選擇輸氣工藝，然后確定工藝參數(shù)。通過工藝計(jì)算和設(shè)備選型、管徑初選從而進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，才能最終確定管徑和輸壓。對是否需要增壓輸送也需在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較之后才能確定．優(yōu)化設(shè)計(jì)就是選擇輸氣工藝、選定管徑、確定輸壓、選定壓比、確定站距、進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的過程．本條所列工藝設(shè)計(jì)應(yīng)包括的主要內(nèi)容為輸氣管道工藝設(shè)計(jì)不可缺少的四個(gè)方面的內(nèi)容。3.2.3本條所指的氣源是氣田氣或高壓煤氣等．充分利用氣源壓力是提高輸氣壓力增加輸氣量的方法之一，也是一項(xiàng)節(jié)能措施，并有顯著的經(jīng)濟(jì)效果。只要管道本身的制造、安裝工藝能夠達(dá)到并符合技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)化條件，而氣源的壓力也能較長時(shí)間保證，輸氣壓力應(yīng)盡量提高?！　≥敋夤艿朗欠癫扇≡鰤狠斔停Q于輸氣管道長度、輸氣量、管徑大小的選擇等各方面的條件進(jìn)行綜合分析和方案比較后確定。壓氣站的站距，取決于壓氣站的站壓比選擇．壓氣站的站數(shù)取決于輸氣管道的長度。本條所規(guī)定的站壓比和站距值是當(dāng)確定采用增壓愉氣工藝并已確定采用離心壓縮機(jī)時(shí)，對于站壓比的選擇和站距的確定所提供推薦性的數(shù)值范圍。由于制管技術(shù)不斷提高，新的制管材料繼續(xù)開發(fā)，制管成本可能下降，壓縮機(jī)的壓比和功率以及制造技術(shù)均有可能提高，今后壓氣站的站距設(shè)計(jì)可能隨著提高，因此條文中對站距未限制其上限值。3.2.4本條規(guī)定壓縮機(jī)選型應(yīng)滿足輸氣工藝設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行工況變化兩個(gè)條件。也就是在輸氣工藝流程規(guī)定的范圍內(nèi)要求壓縮機(jī)在串聯(lián)、并聯(lián)組合操作變更或越站輸氣時(shí)，其機(jī)組特性也能同管道特性相適應(yīng)，并要求動(dòng)力機(jī)也應(yīng)在合理功效范圍內(nèi)工作。3.2.5輸氣干線各分輸站、配氣站和末站的壓力，是由管道輸氣工藝設(shè)計(jì)所確定的。上述各站的輸氣壓力和輸氣量應(yīng)控制在允許范圍內(nèi)，否則將使管道系統(tǒng)輸氣失去平衡，故干線上的各分輸站和配氣站對其分輸量或配氣量及其輸壓均需進(jìn)行控制和限制。3.2.6為了保證進(jìn)人管道的氣體質(zhì)量符合第3.1.2條的規(guī)定要求，應(yīng)對進(jìn)入輸氣干線的氣體進(jìn)行檢測。3.2.7輸氣管道的壁厚是按輸氣壓力和地區(qū)等級(jí)確定的．輸氣壓力可能出現(xiàn)兩種情況，一是正常輸氣時(shí)所形成的管段壓力，二是變工況時(shí)的管段壓力．當(dāng)某一壓氣站因停運(yùn)而進(jìn)行越站操作時(shí)，則停運(yùn)壓氣站上游管段壓力一般大于正常操作條件時(shí)的壓力．故本條規(guī)定管道系統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足運(yùn)行工況變化的要求。3.2.8壓氣站設(shè)干線越站旁通閥的目的是為了在必要時(shí)進(jìn)行越站操作。越站操作的情況有三種：①壓氣站本身發(fā)生意外事故；②壓氣站壓縮機(jī)和動(dòng)力機(jī)需要定期檢修；③干線輸氣工況發(fā)生變化（即干線輸氣量降低）。　　清管站干線越站旁通管路是止常運(yùn)行管路。輸氣站的進(jìn)、出站管線裝設(shè)截?cái)嚅y，其目的為：①站內(nèi)設(shè)備檢修需要停運(yùn)；②輸氣管道發(fā)生事故或輸氣站本身發(fā)生事故引起的停運(yùn)。由于輸氣站或干線、支線停運(yùn)，則需與輸氣管道截?cái)?，故?yīng)裝進(jìn)出站截?cái)嚅y。截?cái)嚅y的安裝位置要求是參照美國《輸氣和配氣管道系統(tǒng)》ASME160