天然气长输管道爆管时线路截断阀关断压降速率的选取

针对国内天然气长输管道工程线路截断阀压降速率设定值主要借鉴国内外的经验值,缺乏针对性且存在较大误差的问题,利用SPS软件建立了天然气长输管道模型,对管道爆管这一典型泄漏工况进行案例仿真模拟,定性和定量分析管道内压力波的变化及传动规律,分析线路截断阀关断压降速率设定值的选取依据和注意事项。模拟结果表明:需要了解并收集管道运行中各种需关断的事故工况,然后选取恰当的泄漏点一一进行分析,最终得出较为合理的截断阀关断压降速率参考阈值。     

输气站场仪表管道泄漏自动截断阀的研制

天然气泄漏是威胁天然气长输管道站场(阀室)安全生产的最大风险,其中仪表管道发生泄漏的概率高。为有效管控仪表管道泄漏风险,研发一种当仪表管道发生泄漏时具备自动截断功能的仪表阀非常必要。通过弹簧结构设定阀门关闭压差,利用泄漏时产生的压差使阀门自动关闭,研发了一种仪表管道泄漏自动截断阀。该阀主要由金属阀座、节流阀芯、调节弹簧、针型阀旁通4部分组成,结构简单、安装方便。当输气站场(阀室)仪表管道发生大量泄漏时可以立即自动截断,切断供气,有效消除泄漏带来的安全风险。经一系列现场应用测试表明,该阀门截断效果良好,运行稳定,各项性能满足使用要求,可以进一步推广应用。(图5,表1,参24)     

输气管道气体置换的中间注氮方法

在役天然气长输管道停输检修或改线碰口动火作业中,为了确保动火施工的安全,需要对动火段管道内天然气放空后用氮气置换,但线路截断阀内漏会造成氮气置换天然气时发生混气,无法做到置换彻底。由此提出采用中间注氮方法,即在管道放空至微正压后,在碰口部位不动火开一注氮口,自管道中间向两端进行氮气置换。在陕西省天然气长输管道碰口作业中的实践应用,表明:与传统注氮置换方法工艺相比,中间注氮方法可以有效避免线路截断阀内漏带来的带气动火风险,做到置换彻底,动火安全。     

压力分布在线仿真泄漏检测系统

榆济天然气管道目前面临管道泄漏及其次生灾害的威胁,需要一套完整的泄漏检测方案为管道系统安全生产提供保障。针对大型复杂天然气管道系统缺乏干线计量及沿线压力测点众多的特点,采用国内某公司自主研发的基于在线仿真的压力分布泄漏检测系统,通过对比分析在线仿真压力和实测压力偏差分布实现管道全线的实时泄漏检测,持续监测管道系统的运行状态,及时发现可能出现的微小泄漏并确定其位置。结果表明:该泄漏检测系统不仅可用于实现大型复杂天然气管道系统的泄漏检测,还能发现仪表故障、站场异常操作等异常事件,突破了管道系统分段泄漏检测的限制,并可以对天然气管道泄漏进行动态监测,定位泄漏点。     

输气管道法兰泄漏在线治理技术方案

天然气长输管道干线输送压力较高且往往无法停输,一旦与干线连接的法兰部位出现泄漏,在线堵漏很困难。通过对管道法兰连接部位出现的各类泄漏隐患原因进行分析,组建模拟试验系统,结合实际开展管道法兰在线治理技术的试验研究,提出了采用专用高压卡具、不停输开孔封堵和复合材料修复技术治理管道阀门法兰泄漏的技术方案。在实际应用过程中,需要针对法兰泄漏的不同情况,在确保作业安全的前提下选择一种经济有效的技术方案,是有效治理管道法兰泄漏的关键。     

管道线路紧急截断阀的腐蚀问题

针对长输管道线路紧急截断阀阀体外防腐涂层缺陷造成的阴极保护电流流失,以及与线路紧急截断阀临近管道处的加速腐蚀问题,分析了其产生电化学腐蚀的原因.指出管道干线未设置绝缘接头将线路紧急截断阀与干线进行电隔离是造成阴极保护电流流失的主要原因,提出了解决方法和管道线路紧急截断阀在设计方面需要重视的技术环节.     

天然气长输管道焊口开裂泄漏原因

某天然气长输管道在管道穿越处出土端发生焊口开裂泄漏,根据GB50251-2003《输气管道工程设计规范》对管道的工程设计、工程施工和生产运行等3个阶段进行校核,并结合定向钻穿越出土点的地质特征,对该天然气长输管道焊口开裂泄漏原因进行排查和分析。结果表明:管道的工程设计和施工都符合相关规范,而在生产运行过程中,工作压力波动、高速流体冲击、管内介质温度变化以及管道形变等因素可能导致局部应力集中,并在焊口的薄弱环节发生应力疲劳开裂,从而造成泄漏事故。     

一体式焊接截止阀的带压堵漏

川气东送管道站场、阀室大量采用一体式焊接截止阀作为压力或气体取样的根部接口阀,自投产以来,多次发生阀杆微漏,若处理不及时,持续泄漏会造成爆炸、火灾等安全事故。根据川气东送管道站场的泄漏状况,在投产初期采用更换阀门方法不可取的情况下,采取不停输带压堵漏技术。通过对现场泄漏状况的勘查,进行专用夹具的设计、制造,并在实验室内模拟现场压力表根阀泄漏后的带压堵漏治理,取得了良好效果。经现场实际应用,成功解决了困扰输气生产过程中一体式焊接截止阀阀杆泄漏的难题。     

天然气管道清管作业风险分析及应对措施

天然气长输管道需要定期清管,以保证管道安全平稳运行。由于天然气自身易燃易爆的性质以及天然气管道运行压力较高等原因,清管作业存在许多风险。基于国内长距离输气管道的清管作业经验,概述了天然气管道清管过程中可能存在的各种风险,包括清管器卡堵和窜气、盲板操作风险、阀门泄漏、硫化物自燃、天然气爆炸、环境污染等,针对各种风险提出了应对措施。为确保清管作业安全,需要收发球现场各工作小组、沿线阀室、各监听点积极配合。     

天然气管道泄漏声波的混沌特性

天然气管道发生泄漏时,管道内外压力的巨大差异会产生较大的声波变化,因泄漏产生的声波信号会沿着管道向上、下游传播,通过安装在管道两端的声波变送器检测泄漏声波信号即可判断管道泄漏事故的发生。基于此,讨论了混沌系统的最大Lyapunov指数和关联维数等主要特征参数的计算方法,在实际天然气管道泄放天然气模拟管道泄漏并采集声波信号,通过计算泄漏声波信号的混沌特征参数,验证了天然气管道泄漏声波信号具有混沌特性,研究成果可用于指导天然气管道泄漏检测和定位方法研究。     

成品油管道泄漏监测难点与对策

国内外长输管道泄漏监测技术主要有流量平衡法、实时模型法、统计分析法及负压波法。针对成品油管道的运行特点,分析了负压波泄漏监测技术难点,对顺序输送工况下的信号波速进行了定量计算,对多分输、调控频繁等工况下的信号变化进行了定性描述,介绍了成品油管道泄漏监测系统应具备的主要性能。将音波-负压波联合监测方法作为成品油管道泄漏监测的解决方案,并给出泄漏判定准则及泄漏监测流程。兰成渝成品油管道的模拟测试及现场应用结果表明,该解决方案效果良好,且各项指标均符合相关要求。     

输气管道泄漏速率模型研究进展

泄漏量是输气管道泄漏事故后果评价的重要依据。管道泄漏事故发生后,从泄漏处向管道的上下游传递减压波,管道内外巨大的压力差会产生焦耳-汤姆逊效应令气体温度下降,使气体中的重组分冷凝析出,而流量系数的不断变化导致管道内的流场计算更为困难。通过调研现有的输气管道泄漏速率模型,总结了目前泄漏速率模型的研究进展,并分析了各模型的局限性。管道泄漏速率模型多基于计算流体力学建立,其计算精度优于传统模型,但并不能耦合管道全线的水热力参数变化实时计算泄漏速率,因此开发可用于求解长距离输气管道泄漏模型的算法是未来重要的研究方向。     

长输管道事故模拟实装训练辅助装置设计及验证

在中国油气管道安全防护日益严峻的形势下,长输管道应急事故救援力量难以开展真实工况训练。设计了由短距离装配式钢质管道与调节阀组成的长输管道事故模拟实装训练辅助装置,并进行相应的现场试验。结果表明:调节阀在某一特定开度下的实际压差流量曲线与相应长度的同管径管道的阻力特性基本一致,验证了选用调节阀模拟长距离管道水力摩阻的可行性。该装置通过敷设短距离管道,实现了在有限场地条件下与实际管道一致的上下游泵站工况,起到以短代长、减小训练规模、降低管道敷设工作量的作用,并能够更加准确地模拟管道泄漏、堵塞及阀门误动作等事故工况,提高了管道应急事故救援人员的训练水平。     

长输天然气管道泄漏事故后果评价方法与应用

基于层次分析法和模糊综合评价法,提出了一种长输天然气管道泄漏事故后果影响的评估方法。将长输天然气管道的泄漏后果划分为安全后果、经济后果和环境后果3大层次11个影响因素,建立后果评价指标体系,在PHAST等后果模拟计算的基础上使用层次分析法求取权值,建立等级评价矩阵,确定事故后果的主要影响因素,采用模糊分析法确定最终事故后果严重度,从而完整评估泄漏事故的后果。经实例验证,此方法有重要的工程应用价值。     

Shafer气液联动执行机构异常关断事故树分析

输气管道干线截断球阀的气液联动执行机构经常出现误关断的情况,严重影响了管道的安全运行和企业效益.利用事故树定量分析的方法对异常关断事故进行了系统分析.阐述了气液联动执行机构自动关断的原理,利用事故树法详细分析了造成气液联动执行机构异常关断的各种因素,并对各个因素的影响程度进行了定量计算.对可能导致异常关断的29个基本事件进行定量分析后可知：人为失误、ESD误触发、电磁阀掉电、引压管冰堵等因素是造成气液联动执行机构误关断的重要原因.事故树分析结果与管道实际运行情况一致,表明事故树分析方法在实际生产应用中是合理有效的.     

干线快速载断阀压降速率设定值的确定方法

根据输气管道安全的需要,对干线快速截断阀压降速率设定值的确定方法进行了研究.提出了用有限元方法解管道瞬态流动的偏微分方程组,并用稳态流和瞬态流相结合的方法来模拟管道发生泄漏时的流动状态,进而求得干线快速截断阀合适的压降速率设定值.给出了详细的算法和用所编制的工程软件计算的实例.     

输气管道泄漏音波的产生及传播特性

对输气管道泄漏音波的产生和传播特性进行研究,分析了泄漏音波产生的形式,获得了音波信号的时域、频域及时频特征。结果显示：泄漏音波主要由介质与管道相互作用产生的单极子、偶极子和四极子声源所引起,表现为时域上能量突变,但所占时域较窄,所占频域较宽,主要能量集中在0-100Hz。利用软件对泄漏音波在特殊管件（弯管、变径、分支）中的传播特性进行模拟研究,并利用高压输气管道泄漏装置进行试验研究,分析了泄漏音波信号的传播规律,确定了影响音波信号衰减的主要因素。结果显示：音波在管内以平面波形式传播,随着传播距离的增大,音波基本呈指数规律衰减,在较低泄漏量下,泄漏音波信号幅值基本与泄漏孔径无关：音波信号经弯管和直管的损失基本为0,经分支和变径管损失较大。根据拟合计算结果,对于现有型号的音波传感器,其理论安装距离可达100km,利于长输管道的泄漏检测。     

震后输气管道泄漏扩散数值模拟与对策研究

对地震引发天然气管道的泄漏与扩散过程进行了研究,建立了天然气管道泄漏量和扩散瞬态计算模型,提出了相应的求解方法,并以此为基础对天然气泄漏事故进行了危害性评价.介绍了震后天然气管道泄漏事故的维抢修方法,提出了包括应急响应程序、应急组织系统、应急防护与救援、应急预案和应急状态终止在内的一套完整的应急响应系统.该系统的应用可缩短维抢修时间,减少经济损失.     

输气管道线路截断阀布置中的改进

在输气管道设计中,如果按地区等级设置截断阀之后再加设大型河流两侧的岸边截断阀,截断阀的数量将大大增加。通过分析截断阀的作用,提出了恰当而合理的布置方案,减少了截断阀的数量,并在广东LNG工程中得到了成功的应用。     

Hilbert-Huang变换在管道泄漏监测系统中的应用

音波管道泄漏监测系统利用管道泄漏产生的音波信号进行泄漏报警定位。为了能够及时发现泄漏并准确定位,需要从管道的背景噪音中检测到音波信号的微弱瞬态变化以及音波传感器接收到信号瞬态变化的准确时刻。Hilbert-Huang变换作为一种时频分析算法,能够同时获得较高的频率分辨率和时间分辨率,利用该特性,选取兰成渝成品油管道进行模拟试验,使用Hilbert-Huang变换对泄漏音波信号进行处理,可以获得信号的时频分布图,分析信号每个时刻的频率特性,进而得到泄漏音波信号到达传感器的准确时刻,并据此计算泄漏点位置。