天然氣管道輸送管線工藝設(shè)計(jì)

1、目 錄1 緒論11.1 研究課題的目的和意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1 管道施工技術(shù)21.2.2 管道無損檢測41.2.3 管道防腐技術(shù)51.3 研究內(nèi)容81.4 本題目的設(shè)計(jì)步驟81.5 本設(shè)計(jì)所采用的規(guī)范92 天然氣管道輸送102.1 管輸天然氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)102.2 天然氣長輸管線的基本定義102.3 管輸?shù)闹饕斔凸に噮?shù)102.4 天然氣長輸管線的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢112.5 天然氣長輸管線的組成與功能122.6 輸氣管道站場的分類132.6.1 首站的主要功能142.6.2 分輸站的主要功能152.6.3 清管站152.7 天然氣長輸管線的工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容要求162.8 站址選擇

2、要求172.8.1 基本要求172.8.2 布站要求172.9 線路工程182.9.1 線路選擇的原則182.9.2 沿線自然條件狀況192.9.3 沿線城鎮(zhèn)情況192.9.4 沿線地區(qū)等級劃分192.10 壓縮機(jī)組選型202.11 管道材質(zhì)及壁厚選擇202.11.1 材質(zhì)選擇202.11.2 鋼管壁厚的確定212.12 管道跨越工程213 設(shè)計(jì)說明書243.1 概述243.2 水力摩阻系數(shù)253.3 天然氣在輸氣管計(jì)算段中的平均溫度tcp273.4 壓氣站間距l(xiāng)和壓氣站數(shù)283.4.1 壓氣站間距l(xiāng)283.4.2 末段長度的近似計(jì)算293.4.3 壓氣站數(shù)304 計(jì)算說明書324.1 基本參

3、數(shù)確定324.2 計(jì)算末段儲氣長度334.2.1 設(shè)定城市配氣管網(wǎng)334.2.2 確定輸氣管末段的幾何容積、末段儲氣量、確定末段平均壓力344.2.3 確定儲氣階段終了時末段的平均壓力PcpB344.2.4 計(jì)算儲氣階段終了時的ZB354.2.5 計(jì)算儲氣階段終了時的BB364.2.6 計(jì)算函數(shù)值364.2.7 計(jì)算儲氣階段終了時末段的終點(diǎn)壓力P2B364.2.8 計(jì)算儲氣階段終了時末段的起點(diǎn)壓力P1B364.2.9 校核末段長度lk374.3 計(jì)算壓氣站間距374.3.1 計(jì)算輸氣管計(jì)算段中天然氣的平均溫度tcp374.3.2 計(jì)算天然氣壓縮系數(shù)384.3.3 計(jì)算壓氣站間距l(xiāng)384.4 計(jì)

4、算壓氣站數(shù) nc.s404.5 計(jì)算結(jié)果表404.6 方案優(yōu)選464.6.1 末段長度lk大于L464.6.2 站間距l(xiāng)大于L474.7 選擇壓縮機(jī)型號474.8 壓縮機(jī)站的布置504.9 輸氣管道系統(tǒng)中的流程圖524.9.1 長輸管道系統(tǒng)全線的總流程圖524.9.2 長輸管道系統(tǒng)全線的清管站流程圖545 結(jié)論56參考文獻(xiàn)58致謝59附錄A60附錄B72附錄C73附錄D74論文寫作指導(dǎo)、各類文案寫作 QQ6258805261 緒 論1.1 研究課題的目的和意義 隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對能源的需求逐漸加劇，改革開放以來，中國能源工業(yè)發(fā)展迅速，但結(jié)構(gòu)很不合理，煤炭在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)中的比重均高

5、達(dá)72。大量燃煤使大氣環(huán)境不斷惡化，發(fā)展清潔能源、調(diào)整能源結(jié)構(gòu)已迫在眉睫。 而我國天然氣分布又極不合理，區(qū)域差異性很大，所以國家已經(jīng)著手建設(shè)長距離輸氣管線，這將有力地促進(jìn)氣源地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也有利于促進(jìn)沿線各省市區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)效益提高。西氣東輸能夠拉動機(jī)械、電力、化工、冶金、建材等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對于擴(kuò)大內(nèi)需、增加就業(yè)具有積極的現(xiàn)實(shí)意義1。定遠(yuǎn)油坊郢輸氣管線就是西氣東輸長距離管線途經(jīng)安徽省的一個小分支，它通過安徽段的路徑走向?yàn)椋珊幽鲜〗?jīng)安徽省太和、渦陽、利辛、蒙城、懷遠(yuǎn)、鳳陽、定遠(yuǎn)、滁州、全椒等縣市進(jìn)入江蘇，全長342公里。2003年還將建設(shè)定遠(yuǎn)合肥支線（國家籌資建設(shè)）90

6、公里，南京馬鞍山蕪湖支線85公里。2005年左右建設(shè)利辛阜陽等支線，2010年以后建設(shè)合肥巢湖等支線。此外，為保證氣源的穩(wěn)定供氣，提供調(diào)節(jié)和備用手段，還將在定遠(yuǎn)縣建設(shè)大型天然氣儲氣庫。長久以來管道工程的水工保護(hù)方案基本上都是以工程措施為主，大量的建筑材料（如石料、砂、白灰等）的應(yīng)用和獲取，不但給環(huán)境本身造成了一定的破壞，而且還造成了不少永久性的占地，增加了管線建和成本?！皠?chuàng)造能源與環(huán)境的和諧統(tǒng)一”是管道建設(shè)的目標(biāo)之一，采用新技術(shù)、新材料和新工藝，借鑒相關(guān)行業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，將種植草木的護(hù)坡成功地應(yīng)用于本工程。管道內(nèi)涂層是指將涂料噴涂在管道內(nèi)表面，形成一層均勻薄層。天然氣管道內(nèi)涂層減阻技術(shù)的研究始于

7、20世紀(jì)，大規(guī)模應(yīng)用于長輸天然氣管道是在20世紀(jì)50年代。20世紀(jì)初期，人們已經(jīng)認(rèn)識到輸水管道流動性能受管子內(nèi)部表面狀況的影響很大。為了改變流體的流動性能，在水管中應(yīng)用了內(nèi)涂層。在20世紀(jì)中期，內(nèi)涂層開始應(yīng)用在輸油管道上，其目的是為了防止管壁結(jié)蠟而改善流動性能。此后，加拿大于1962年，意大利于1965年，英國于1966年，前蘇聯(lián)于1967年相繼應(yīng)用了大口徑輸氣管道的內(nèi)涂層技術(shù)。在過去的四十年中，內(nèi)涂層以迅速在世界范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。目前在國外管徑508mm及以上的輸氣管道基本上應(yīng)用了內(nèi)涂層2。對于建設(shè)中的輸氣管道，壓氣站的投產(chǎn)總是落后于線路部分的投資。對于合理的在建設(shè)輸氣管道設(shè)備投產(chǎn)計(jì)劃的論證應(yīng)

8、該在這一客觀限制條的范圍內(nèi)進(jìn)行。在分析逐步建設(shè)中輸氣管道壓氣站的負(fù)荷時，要注意這樣一個事實(shí)：在輸氣管道最初的發(fā)展階段，投產(chǎn)的壓氣站的設(shè)計(jì)功率不可能全部被利用，因?yàn)橄到y(tǒng)的輸量偏低、壓氣機(jī)的壓縮比不高。由此可見，沒做壓氣站的設(shè)備應(yīng)該分階段投產(chǎn)，而且，在每一階段應(yīng)該投入的工作機(jī)組數(shù)要視輸氣管道再改發(fā)展階段的需要而定，需要多少臺，就投入多少臺，換句話說，如果建設(shè)中的壓氣機(jī)車間的部分設(shè)備已足以滿足輸氣的要求，那么就應(yīng)該將其投入運(yùn)行，而不必等待該壓氣站所有的全部投產(chǎn)。分階段投產(chǎn)增加了逐步建設(shè)中的輸氣管道的動力裝備程度，并提高了其在起動運(yùn)行階段的輸量3。輸氣管道系統(tǒng)是一個統(tǒng)一、密閉、連續(xù)的水力系統(tǒng)，其中一處

9、工況的變化必然帶來全線工況的變化。特別是隨著天然氣開發(fā)規(guī)模和使用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)也日趨龐大和復(fù)雜。一方面，使得人們更難于了解和掌握管道系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律，論證和提出合理的設(shè)計(jì)方案和運(yùn)行方案的難度增大，難于分析和處理管道系統(tǒng)的事故工況；另一方面，由于管道系統(tǒng)的運(yùn)行狀況直接影響著天然氣的產(chǎn)、供、銷之間的關(guān)系。因此，必須對輸氣管道的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化管理，使輸氣管道將氣體保質(zhì)、保量、安全、經(jīng)濟(jì)的輸送到終點(diǎn)，在滿足氣源和用戶要求的前提下，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益4。輸氣管道經(jīng)歷了由小口徑到大口徑，由低壓到高壓，由手工焊到自動焊等一系列的技術(shù)革新?，F(xiàn)在國外又出現(xiàn)了很多新技術(shù)，例如：復(fù)合加強(qiáng)型管線

10、用管，靈巧清管器，配備有超聲波計(jì)量設(shè)備的輸氣監(jiān)測計(jì)量技術(shù)等。而且人們對天然氣需求量的不斷增長所以有必要對輸氣管道進(jìn)行深入的研究,進(jìn)一步提高輸量以及使管道運(yùn)行更加安全和智能5。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀到目前為止，我國已建成長輸管道4.3×104km,其中天然氣干線管道2.4×104km。已形成縱橫東西、貫通南北、連接海外的管網(wǎng)。到2020年油氣長輸管道干線將達(dá)8×104km，其中天然氣管道干線將達(dá)到5×104km。目前管道建設(shè)趨向于長距離、大口徑、大輸量、高壓力、高鋼質(zhì)。施工質(zhì)量與水平逐年提高，保證了管道運(yùn)行的安全。通常情況下，長輸管線的建設(shè)涉及管道的施工以

11、及管道運(yùn)行過程中所面臨的無損檢測和管道防腐技術(shù)。1.2.1 管道施工技術(shù)    在埋地管道的施工中，遇到穿越河流、公路、鐵路與障礙物時，常規(guī)的開挖方法存在許多問題，“非開挖”敷設(shè)地下管道是當(dāng)今國際管道工程推行了一種先進(jìn)施工方法，在國內(nèi)得到了廣泛使用。    我國近年來在長輸管道的建設(shè)中大量采用盾構(gòu)穿越技術(shù)，已有多條大型河流進(jìn)行了盾構(gòu)穿越。目前采用的盾構(gòu)法穿越施工采用的主要設(shè)備是泥水加壓平衡盾構(gòu)機(jī)。    我國20世紀(jì)70年代末開始使用頂管穿越技術(shù)進(jìn)行短距離的管道穿越。傳統(tǒng)意義上的頂管施工以人工挖掘、千斤頂頂進(jìn)為主。后來發(fā)展到用螺旋鉆挖

12、掘和輸送頂管內(nèi)的土，繼而由盾構(gòu)法派生出的土壓平衡法、泥水平衡法等大型頂管穿越技術(shù)，穿越距離可達(dá)到lkm以上。由液壓來控制頂管前的切土帽以保證頂管的方向性，同時采用了中繼頂進(jìn)、激光測距、機(jī)頭導(dǎo)向糾偏等手段用于頂進(jìn)施工作業(yè)，解決了頂管的長距離和方向性的問題。    我國1985年首次從美國引進(jìn)定向鉆用于長輸管道黃河穿越施工。近20年來，非開挖管道定向穿越在我國發(fā)展迅速。技術(shù)上日臻成熟，定向鉆在非開挖管道穿越技術(shù)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。    定向鉆用于敷設(shè)管道項(xiàng)目取得巨大成果。在我國，有2002年2月以一次穿越總長為2308m、直徑273m的穿越錢塘江的記錄

13、，列于創(chuàng)世界最長穿越記錄，載人吉尼斯世界記錄，著名的西氣東輸工程共使用定向鉆穿越河流36條，其中最長的穿越是在吳凇江的穿越，一次穿越長度為1150m、直徑為1016mm。管道定向穿越施工技術(shù)是一項(xiàng)由多學(xué)科、多技術(shù)、不同設(shè)備集成運(yùn)用于一體的系統(tǒng)工程，在施工過程中任何一個環(huán)節(jié)出問題，都可能導(dǎo)致整個工程的失敗，造成巨大的損失。 由于定向穿越施工應(yīng)用十分廣泛，使得定向鉆技術(shù)得到了長足的進(jìn)步與發(fā)展。國際上已具有多種硬巖施工方法，如泥漿馬達(dá)、頂部沖擊、雙管鉆進(jìn)，能進(jìn)行軟、硬巖層的施工。普遍采用PLC控制、電液比例控制技術(shù)、負(fù)荷傳感系統(tǒng)，有專門的施工規(guī)劃軟件。 我國的管道施工技術(shù)隨著管道工業(yè)的快速發(fā)展，施工

14、技術(shù)得到了長足的進(jìn)步與發(fā)展。形成了一整套的長輸管道適用的行業(yè)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與施工作業(yè)規(guī)程。 在施工中大量采用新技術(shù)、新工藝。在山區(qū)、黃土塬、戈壁、沙漠、無人區(qū)、水網(wǎng)地帶形成了獨(dú)特的施工方法與措施。使我國管道施工水平躋身于世界先進(jìn)水平。 山區(qū)、黃土塬地段，施工設(shè)備和管材運(yùn)行困難，給管道施工帶來諸多不便；尤其是山區(qū)陡坡地段管道安裝更為困難。因此，有無施工便道，施工作業(yè)帶的寬窄，是影響山區(qū)施工的主要問題。應(yīng)根據(jù)管道走向、山勢的特點(diǎn)和濕陷性的土質(zhì)特點(diǎn)，進(jìn)行開辟施工便道、施工作業(yè)帶，以滿足鋼管運(yùn)輸、施工機(jī)具設(shè)備的通行要求。在滿足運(yùn)輸?shù)臈l件下，根據(jù)地形組織適宜的組焊、安裝施工方式，進(jìn)行管道安裝作業(yè)，在管道

15、安裝完成后組織進(jìn)行完善的水工保護(hù)作業(yè)6。 水網(wǎng)地段的管道敷設(shè)類型主要包括水田施工、季節(jié)性濕地施工、鹽堿性沼澤和常年積水的水塘施工等。由于地下水位高，造成作業(yè)帶及施工便道的修筑困難，鋼管及施工設(shè)備的運(yùn)輸不便，管溝開挖成型、管線下溝、回填困難。因此必須采用合理的施工工藝，如便道修筑技術(shù)、水上運(yùn)輸管材、拉森板樁管溝支護(hù)工藝，深井降水施工工藝，挖泥船水下成溝施工工藝，沉管下溝施工工藝等，才能保證高效、高速、高質(zhì)量地完成工程任務(wù)7。1.2.2 管道無損檢測對在線埋地管道進(jìn)行檢測的主要目的是評價管道本體的結(jié)構(gòu)完整性，檢測內(nèi)容包括位置走向勘測、腐蝕評價、泄漏檢測和缺陷檢測技術(shù)四大方面。根據(jù)其特點(diǎn)，檢測技術(shù)又

16、可分為內(nèi)檢測和外檢測兩大類。內(nèi)檢測技術(shù)主要采用管道內(nèi)部爬行器和智能管道機(jī)器人；外檢測技術(shù)根據(jù)是否需要與管體直接接觸，分為開挖檢測和非開挖檢測技術(shù)。管道內(nèi)部機(jī)器人（即管道機(jī)器人）在管道檢測中得到較為廣泛的運(yùn)用。目前，美國、英國、法國和德國等已開發(fā)出了管道機(jī)器人樣機(jī)，并在檢測中得到成功應(yīng)用。管道機(jī)器人是一種可在管道內(nèi)行走的機(jī)器，可以攜帶一種或多種傳感器，在操作人員的遠(yuǎn)端控制下進(jìn)行一系列檢測作業(yè)。一個完整的管道檢測機(jī)器人包括移動載體、視覺系統(tǒng)、信號傳誦系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。管道機(jī)器人的主要工作方式為在視覺、位姿等傳感器的引導(dǎo)下，對管道環(huán)境進(jìn)行識別，接近檢測目標(biāo)，利用超聲波、漏磁通和渦流傳感器等

17、進(jìn)行信息檢測和識別，自動完成檢測任務(wù)。其核心組成為管道環(huán)境識別系統(tǒng)（視覺系統(tǒng)）和移動載體。目前國外的管道機(jī)器人不僅能夠進(jìn)行管道檢測，還具有管道維護(hù)與維修等功能，是綜合的管道檢測維修系統(tǒng)。漏磁通檢測（MFL）主要用于檢測管道的腐蝕缺陷，提供管道上所有缺陷和管件的里程、距最近參考點(diǎn)的距離、周向位置、距上下游環(huán)焊縫的位置，缺陷的深度和軸向長度等信息。目前，它被廣泛地應(yīng)用在長輸管道、煉油廠管網(wǎng)、城市管網(wǎng)和海底管線的檢測。由于漏磁信號和缺陷之間是非線形關(guān)系，管壁的受損情況需通過檢測信號間推斷出來，其檢測精確相對于超聲波檢測法較低，適用于最小腐蝕深度為20%30%壁厚的腐蝕狀況檢測。該方法要求傳感器與管壁

18、緊密接觸，由于焊縫等因素的影響，管壁凸凹不平，使接觸要求有時難以難道。同時由于在測量前必須將管壁磁化，因此漏磁通法僅適合薄管壁。但是保佑于其價格低廉，檢測精度能滿足我國大部分地區(qū)的要求，目前在我國使用較多。渦流檢測技術(shù)主要用于檢測管壁內(nèi)表面的裂紋、腐蝕減薄和點(diǎn)腐蝕等，是目前應(yīng)用較為廣泛的管道無損檢測技術(shù)，分為常規(guī)、投射式和遠(yuǎn)場渦流檢測。常規(guī)渦流檢測受集膚效應(yīng)的影響，只適合于檢測管道表面或近表面缺陷；透射式渦流檢測和遠(yuǎn)場渦流檢測靈敏度。遠(yuǎn)場渦流法具有便于自動化檢測、檢測速度快、適合表面檢測、適用范圍廣、安全方便以及消耗物品少等特點(diǎn)，在發(fā)達(dá)國家得到廣泛的重視。由于溫度和探頭的提離效應(yīng)、裂紋深度以及

19、傳感器的運(yùn)動速度等均對渦流檢測信號有一定的影響，而且由于遠(yuǎn)場渦流很難由檢測信號直接確定缺陷種類，因此要考慮影響壓力管道渦流檢測信號的各種因素，才能取得較好的檢測效果。超聲波檢測技術(shù)相對于漏磁通法而言，具有直接和定量化的特點(diǎn)，其數(shù)據(jù)損失可由相關(guān)的軟件補(bǔ)償，所以有較高的精度。但由于受超聲波波長的限制，對薄壁管，同時對關(guān)內(nèi)的介質(zhì)要求較高。當(dāng)缺陷不規(guī)則時候，將出現(xiàn)多次反射回波，從而對信號的識別和缺陷信號的識別能力。由于超聲波的傳導(dǎo)必須依靠液體介質(zhì)，且容易被蠟吸收，所以超聲波檢測技術(shù)對含蠟高的油管線存在檢測局限。由于從發(fā)射器到管壁之間需要均相液體作為聲波傳播媒介，所以用于天然氣管道時，需要在一個液體段（

20、通常為凝膠）的兩端運(yùn)行兩個常規(guī)清管器，超聲波檢測器放入液體段中運(yùn)行。日本鋼管株式會社（NKK）研制的超聲波檢測清管器能再現(xiàn)管道壁厚和管道內(nèi)壁表面的圖象，探測焊縫腐蝕，檢測腐蝕深度為管壁厚度10%。該公司研制的輪式干耦合超聲波檢測器（用于天然氣管線）不需要耦合劑，檢測效果良好，目前正在開發(fā)可用于長距離天然氣管道的檢測器。對埋地管道的外部檢測，一般首先采用不開挖檢測技術(shù)對管道本體的腐蝕狀況進(jìn)行快速測評，或采用在線泄露檢測技術(shù)對管道的泄露狀況進(jìn)行診斷和評價。對于腐蝕嚴(yán)重或者發(fā)生泄露的部位，還需要進(jìn)行開挖，以發(fā)現(xiàn)管道本體裂紋和腐蝕等缺陷。常規(guī)無損檢測管道開挖后，使用最多的仍為常規(guī)超聲、磁粉和滲透檢測技

21、術(shù)。但近年來也有一些無損檢測新技術(shù)應(yīng)用于管道本體的檢測。超聲導(dǎo)波檢測埋地管道的開挖檢測需要很大的工程量和較長的時間，但有時不開挖會使指定檢測的部位與實(shí)際腐蝕最嚴(yán)重的部位可能存在一定的誤差，開挖點(diǎn)并不一定是存在腐蝕缺陷或泄露的部位，因此埋地管道的檢測需要一種通過一個開挖點(diǎn)能夠?qū)蛇呡^長范圍內(nèi)的管道進(jìn)行精確定位檢測的技術(shù)。近年來，人們利用某些特定頻率的超聲波可以在線狀材料中長距離傳播而衰減較小的特點(diǎn)，開發(fā)出了專用于埋地或帶保溫層管道腐蝕的超聲導(dǎo)波檢測儀器。電磁超聲檢測電磁超聲檢測較常規(guī)超聲方法無需機(jī)械或液體耦合，對表面處理要求較低，能減少輔助性工作量。目前，電磁超聲換能器可以與傳統(tǒng)的壓電晶片換能器

22、可以與傳統(tǒng)的壓電晶片換能器一樣在金屬件中產(chǎn)生縱波、橫波、斜聲束或聚焦聲束，其缺陷檢出能力和信噪比可與壓點(diǎn)陶瓷換能器媲美8。1.2.3 管道防腐技術(shù)目前，管道防腐設(shè)計(jì)主要考慮外防腐，內(nèi)防腐還沒有引起足夠重視。外防腐普遍采用防腐涂層與陰極保護(hù)同時使用的聯(lián)合保護(hù)措施。在管道上應(yīng)用的防腐涂料有石油瀝青、煤焦油瀝青、環(huán)氧瀝青、聚氨酯石油瀝青、煤焦油磁漆(CTE)、環(huán)氧粉末(FBE)、底膠加聚烯烴(POA)、環(huán)氧底漆加底膠加聚烯烴(POE)、環(huán)氧粉末加改性聚烯烴(POF)。國內(nèi)現(xiàn)在主要防腐涂料是石油、瀝青、煤焦油瀝青、聚氨酯石油瀝青、煤焦油磁漆、FBE以及內(nèi)襯塑料等，國外目前常用的各類防腐涂料為CTE、F

23、BE、POA、POE、POF等，其中：石油瀝青具有良好的粘結(jié)性、不透水性和絕緣性，能夠耐多種腐蝕介質(zhì)侵蝕 ,原料充足、成本低、技術(shù)成熟，只要在施工中嚴(yán)格執(zhí)行石油瀝青防腐管道生產(chǎn)。驗(yàn)收規(guī)范，可以得到較好的防腐效果。但石油瀝青耐溫變性能較差，低溫易碎裂，高溫易流淌，易受微生物侵蝕，吸水率高，易老化，使石油瀝青防腐層過早變質(zhì)脫落，失去保護(hù)作用，造成管道腐蝕破壞。 煤焦油瀝青以其使用壽命長，吸水率低，不受細(xì)菌吞噬，成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛采用，但其機(jī)械強(qiáng)度和低溫韌性差。 環(huán)氧煤瀝青其性能優(yōu)于石油瀝青，具有一次成膜厚、涂層致密、耐鹽堿、耐海水、耐潮濕，與金屬粘結(jié)好、抗微生物侵蝕、耐陰極剝離的優(yōu)點(diǎn)，是較理想的防

24、腐涂料，只是目前應(yīng)用較少。 聚氨酯石油瀝青可用于管道或建筑構(gòu)件等，石油瀝青層的常溫補(bǔ)口補(bǔ)傷，同時也大量的用于石油瀝青層的大修，在煤氣工業(yè)中還大量的用于新管道的防腐涂敷。 國產(chǎn)聚氨酯石油瀝青橡膠能消化管道表面的潮氣，有優(yōu)良的理化性和厚涂層的許多特殊性能，常溫施工,短時間干燥，單組份結(jié)構(gòu)，不用固化劑，簡化了施工程序，吸水率低，固化后有強(qiáng)防水性,有優(yōu)良的耐化學(xué)介質(zhì)性能，涂層富有高伸縮性，從而保證了補(bǔ)口補(bǔ)傷的質(zhì)量，其應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。 煤焦油磁漆的粘結(jié)力強(qiáng)，吸水率低，絕緣性能好，耐細(xì)菌蝕,耐石油及其產(chǎn)品溶解,抗土壤應(yīng)力，抗植物根莖穿透,耐陰極剝離，使用壽命長，防腐性能優(yōu)于石油瀝青。熔結(jié)環(huán)氧能阻擋氧的傳

25、輸,能透過陰極保護(hù)電流，與鋼鐵基體有良好的粘結(jié)力，特別是在較低溫度和較高溫度下仍具有較好的抗物理損傷、耐腐蝕和抗水滲透性能。管道的內(nèi)腐蝕在我國剛剛起步，與發(fā)達(dá)國家相比還有一定差距。管道內(nèi)腐蝕不僅保護(hù)管道不受腐蝕介質(zhì)的侵害，而且改善管道內(nèi)部流體運(yùn)動狀態(tài)，提高管內(nèi)表面光潔度，減少水力摩阻，從而使輸送動力降低，輸送量增加,降低運(yùn)輸成本。內(nèi)防腐主要有聚乙烯粉、環(huán)氧聚乙烯雙涂層、 POA、POE、POF、環(huán)氧粉末 (FBE)9。 管道的腐蝕在內(nèi)外壁都會發(fā)生，外壁腐蝕主要是土壤腐蝕、硫酸還原菌腐蝕及管道附近雜散電流腐蝕造成的，腐蝕過程基本屬于化學(xué)腐蝕，內(nèi)腐蝕主要取決于輸送介質(zhì)。目前大部分輸送介質(zhì)中含水量及

26、 Cl、H2S、CO2腐蝕介質(zhì)等的含量較高，管道的內(nèi)腐蝕速度不斷增加，防止管道腐蝕的有效方法就是利用保護(hù)涂層隔離管道與腐蝕介質(zhì)的接觸，屏蔽腐蝕環(huán)境，隔斷陰極與陽極之間的聯(lián)系，使電路中斷?；谏鲜鲈?qū)Ω鞣栏瘜涌砂?10個考察因素進(jìn)行評估，以 10分為滿分。考察因素及滿分標(biāo)準(zhǔn)如下(有代表性的)： 土壤應(yīng)力：管道埋地后，周圍土壤在季節(jié)性的板結(jié)溶解和氣候干濕交替變化過程中，發(fā)生相對移動，對防腐層表面產(chǎn)生推拉應(yīng)力，可能導(dǎo)致防腐層褶皺、下垂或開裂。 粘結(jié)力：粘結(jié)力使防腐層緊密粘附在鋼管表面，不發(fā)生剝離，以有效保護(hù)鋼管。同時良好的粘結(jié)力還是防腐層抵抗土壤應(yīng)力破壞的基礎(chǔ)，對內(nèi)壁來說，則是防腐層對抵抗輸送介質(zhì)

27、應(yīng)力破壞的基礎(chǔ)，以防腐層對鋼管的粘結(jié)力最強(qiáng)為好。 表面處理要求：涂裝前對鋼管的表面處理成本占整個防腐層施工成本的 2/3，防腐層失效的重要原因又往往是施工時表面處理未達(dá)到設(shè)計(jì)要求所致，故較低的表面處理要求是降低施工成本和保證防腐層質(zhì)量的前提，涂裝前對鋼管的表面處理要求以最低為好。 陰極保護(hù)電流屏蔽：一旦防腐層剝離水分滲入防腐層和鋼管之間，就可能對鋼管產(chǎn)生腐蝕，此時如陰極保護(hù)電流能超過剝離的防腐層到達(dá)鋼管表面，形成保護(hù)回路，就可抑制腐蝕發(fā)生，但剝離的防腐層往往會阻止陰極保護(hù)電流的穿過，產(chǎn)生屏蔽作用，以防腐層對陰極保護(hù)的屏蔽作用最小為好。 陰極保護(hù)電流密度陰極保護(hù)電流可補(bǔ)充防腐層對鋼管保護(hù)不足的部

28、分，共同形成對鋼管的有效保護(hù)。在鋼管得到有效保護(hù)的前提下，陰極保護(hù)電流密度越小，則運(yùn)行成本越低，管道運(yùn)行時陰極保護(hù)電流密度最小為好。貯運(yùn)要求：涂敷完防腐層的管道還要經(jīng)歷存貯、搬運(yùn)和敷設(shè)等環(huán)節(jié)，防腐層在后續(xù)工序時受到?jīng)_擊在所難免，防腐層存儲環(huán)境要求低可降低成本和保證質(zhì)量，抗沖擊能力強(qiáng)可減少損傷，此時對發(fā)生的損傷應(yīng)容易發(fā)現(xiàn)以便于修補(bǔ)。以防腐管貯運(yùn)要求低和損傷容易發(fā)現(xiàn)為好。 補(bǔ)傷、補(bǔ)口手段：防腐層應(yīng)有簡便可靠的補(bǔ)傷和現(xiàn)場補(bǔ)口手段，以使現(xiàn)場施工防腐層質(zhì)量不低于管體水平為最好。 彎頭管件防腐：彎頭管件防腐應(yīng)與管體相同或做更好的防腐層，彎頭管件防腐手段與管體防腐層越匹配越好。 涂敷施工難度：施工要求寬松則

29、意味施工成本較低，還意味著防腐層質(zhì)量容易保證。涂敷施工難度按工廠預(yù)制和現(xiàn)場施工分別比較，要求越寬松越好。隨著管道鋪設(shè)技術(shù)的不斷提高和管道使用環(huán)境的惡化，開發(fā)防腐、絕緣、綜合機(jī)械性能高、粘結(jié)力強(qiáng)的涂層材料是管道防腐的趨勢，塑料粉末涂料以其特有的性能在管道防腐工程領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用。 在國外塑料粉末涂料已成為油氣管道防腐的首選材料，在國內(nèi)塑料防腐管道已開始應(yīng)用。目前用于管道防腐的塑料粉末有熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性塑料分子鏈為直鏈或帶有支鏈結(jié)構(gòu)，眾多分子鏈靠分子間力積聚在一起，受熱后軟化、溶解，冷卻后可恢復(fù)原狀，多次反復(fù)化學(xué)性能不變。熱塑性粉末涂料是由熱塑性樹脂、顏料、增塑劑和穩(wěn)定劑等成分干混或

30、溶解混合，粉碎或分級得到的。熱固性塑料分子結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀，各分子之間由化學(xué)鏈連接，受熱后塑化或軟化，發(fā)生化學(xué)變化，并固化定形，固化后再次受熱不發(fā)生軟化或熔化，強(qiáng)熱則分解。熱固性塑料粉末由熱固性樹脂、固化劑、顏料、填料和助劑等組成，應(yīng)用廣泛、性能好的塑料粉末有： 聚乙烯(PE)粉末：聚乙烯是一種應(yīng)用最廣泛、價格最低的熱塑性塑料，由乙烯單體加聚而成的碳、氫兩元素的高分子化合物為白色石蠟狀粉末，聚乙烯在 80以下有優(yōu)良的耐腐蝕性，能耐各種酸、堿、鹽溶液，耐熱，耐水，絕緣，但聚乙烯易發(fā)生光氧化、熱氧化和鹵化反應(yīng)，耐環(huán)境氧化性能較差。在聚乙烯原料中加入適當(dāng)?shù)牧髌絼⒎览匣瘎┑忍砑觿┲瞥煞勰?，即可作為管道防?/p>

31、涂料。聚乙烯粉末管道涂層絕緣物理化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕、耐水，使用壽命長，防護(hù)效果好，但涂層粘結(jié)力較差，不耐陰極剝離，使用溫度范圍小，聚乙烯涂層一般用于輸油、輸氣管道外防腐和輸水管道內(nèi)防腐。 聚苯硫醚(PPS)粉末：PPS粉末是近年來新開發(fā)的粉末涂料，是一種白色對苯基硫的聚合物，交聯(lián)前為鏈狀高分子結(jié)構(gòu)，帶有支鏈，無結(jié)晶熔點(diǎn)，呈熱塑性，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)處理后呈熱固性塑料特征。PPS具有良好的耐腐性，能耐無機(jī)酸堿等侵蝕，在175以下不溶于任何溶劑，具有良好的熱穩(wěn)定性、極好的粘結(jié)性能，對鋼材、玻璃、陶瓷都有很好的粘結(jié)力，耐蠕變性好，電絕緣性能好。 環(huán)氧樹脂 (EP)粉末：環(huán)氧樹脂粉末是一種典型的熱固性塑料，

32、未交聯(lián)的環(huán)氧樹脂本身呈熱塑性，性能也很差，加入固化劑交聯(lián)固化后，才能獲得較好的材料性能，其熔融粘度低，涂膜流平性好，涂層致密無氣孔，表面光滑，防腐性強(qiáng)。由于環(huán)氧樹脂內(nèi)的烴腐性能沒有多大變化。正是環(huán)氧粉末突出的性能在國外已大量用于輸油、輸氣、輸水管道的內(nèi)外壁防腐。 環(huán)氧 /聚乙烯雙涂層：由于塑料存在種種缺點(diǎn)，在日益惡化的使用環(huán)境中單一塑料涂層的防護(hù)性能不夠理想，雙涂層、多涂層復(fù)合材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)已成為防腐技術(shù)的一個發(fā)展方向。環(huán)氧 /聚乙烯雙涂層保持各自原有的長處，克服或改善原來的不足，得到原先所沒有的良好性能。聚乙烯涂層化學(xué)性能穩(wěn)定，耐水、絕緣性能強(qiáng)，有效防止?jié)駳?、水分和氧的侵蝕，但涂層與鋼管表面

33、的附著性及耐陰極剝離性能差，使用溫度較低，一般不超過80。環(huán)氧粉末能耐高溫，可在177260下使用，有極好的粘結(jié)力，抗剪強(qiáng)度可達(dá)15MPa25MPa，但環(huán)氧涂層能吸收少量水分，吸水率為 0.05 %0.1 %，也允許微量氧透過，屏蔽作用較差。環(huán)氧 /聚乙烯兩種涂料之間的最佳組合作用及各自所提供的優(yōu)良性能使涂層具有更卓越的防護(hù)性能，更長的使用壽命。1.3 研究內(nèi)容本課題研究的是運(yùn)用地形起伏地區(qū)輸氣管道的基本公式進(jìn)行輸氣管道的相關(guān)設(shè)計(jì)；運(yùn)用所學(xué)知識，查閱相關(guān)文獻(xiàn)及規(guī)范，確定輸氣管線的水力計(jì)算、熱力計(jì)算及強(qiáng)度計(jì)算從而選擇該管徑對應(yīng)的壁厚、確定進(jìn)出站的壓力、壓縮機(jī)站數(shù)目及布站、壓縮機(jī)站所選壓縮機(jī)的型號

34、、功率及所需燃壓機(jī)組數(shù)目、管線的調(diào)峰能力與其它設(shè)備的選型與布置，并繪制全線流程圖、首站流程圖、清管站流程圖、分輸站流程圖。1.4 本題目的設(shè)計(jì)步驟采用地形起伏地區(qū)輸氣管道的計(jì)算方法確定每一種方案的壓氣站間距，計(jì)算末段長度，確定壓氣站數(shù)，計(jì)算單站功率，選定壓縮機(jī)型號和臺數(shù)等。繪制全線流程圖、首站流程圖、清管站流程圖、城市配氣門站流程圖。撰寫設(shè)計(jì)說明書，計(jì)算說明書。1.5 本設(shè)計(jì)所采用的規(guī)范壓縮機(jī)與驅(qū)動機(jī)選用手冊石油天然氣工程制圖標(biāo)準(zhǔn)全蘇輸氣管道工藝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范2 天然氣管道輸送2.1 管輸天然氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)管輸天然氣的氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)是對有害于管道和輸送過程的天然氣成分限制。氣體是否含有有害

35、成分及含量的多少，對管道的工作狀況、經(jīng)濟(jì)效益和使用壽命有重大影響。它是管道輸送工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理基本內(nèi)容的主要決定因素。中國管輸天然氣的氣質(zhì)要求在GB50251-2003輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范中作了明確規(guī)定：進(jìn)入輸氣管道的氣體必須清除機(jī)械雜質(zhì)；水露點(diǎn)應(yīng)比輸送條件下最低環(huán)境溫度低5；烴露點(diǎn)應(yīng)低于最低環(huán)境溫度；氣體中的硫化氫含量不應(yīng)大于20mg/m3。2.2 天然氣長輸管線的基本定義 天然氣長輸管線就是連接脫硫凈化廠或LNG終端站與城市門站之間的管線，在我國壓力管道分類中屬GA類，其設(shè)計(jì)應(yīng)遵循規(guī)范輸氣管道設(shè)計(jì)規(guī)范GB50251。2.3 管輸?shù)闹饕斔凸に噮?shù)天然氣管道的輸送工藝參數(shù)主要是指輸氣量、輸

36、送距離、輸氣壓力、管徑和輸氣溫度等。其中輸氣量、輸送距離、輸氣壓力和管徑四者相互影響，是需要優(yōu)化的重要參數(shù)。(1) 輸氣量輸氣管道的輸氣量是按年輸氣量或日輸氣量計(jì)算，當(dāng)用年輸氣量時，一般工作天數(shù)按350d計(jì)算。(2) 輸氣壓力輸氣壓力是指管道最高輸氣壓力，以MPa計(jì)，沒有壓縮機(jī)的管道即為管道起點(diǎn)最高壓力，有壓縮機(jī)時即為壓縮機(jī)出口壓力。(3) 供氣壓力輸氣管道沿線或末端向用戶供氣，供氣合同中要求確定交氣壓力，管輸天然氣應(yīng)滿足這些壓力要求，并以此壓力作為管道設(shè)計(jì)條件。(4) 輸氣溫度天然氣在輸送過程中，由于與土壤傳熱和壓力降低產(chǎn)生焦湯效應(yīng)，溫度會降低。由于管道沿程各點(diǎn)溫度都會發(fā)生變化，因此輸送溫度

37、除了對輸氣工藝計(jì)算產(chǎn)生影響外，對于天然氣水、烴露點(diǎn)溫度也會產(chǎn)生影響。(5) 輸送距離一般指管道長度，輸氣管道設(shè)計(jì)時，一般氣源和用戶是先確定，根據(jù)線路走向方案，可以確定天然氣管道的長度。從天然氣管道起點(diǎn)到天然氣用戶交氣點(diǎn)的管道長度即為輸送距離。2.4 天然氣長輸管線的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢由于天然氣資源潛力巨大，在能源結(jié)構(gòu)中的比重不斷增加，因此天然氣管輸技術(shù)水平也得到迅速提高，各種新技術(shù)新材料廣泛應(yīng)用，使得超大輸量、超長距離的天然氣跨國輸送得以實(shí)現(xiàn)。歸納起來管輸技術(shù)的發(fā)展表現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 管材及制管技術(shù)的發(fā)展當(dāng)管徑超過DN400mm以后，無縫鋼管就不能滿足要求，于是就出現(xiàn)螺旋焊縫、直縫焊接

38、鋼管。由于冶金技術(shù)的發(fā)展，大口徑的直縫埋弧焊鋼管得到普遍應(yīng)用，原蘇聯(lián)己經(jīng)制造了DN1420mm的管子。大口徑管道的制造需要有高強(qiáng)度的鋼材作基礎(chǔ)，管線專用鋼材應(yīng)運(yùn)而生。目前我國在管線用鋼上大都采用美國API5L標(biāo)準(zhǔn)X系列管材，最高強(qiáng)度為X70。今后大口徑高強(qiáng)度直縫埋弧焊鋼管是管材及制管技術(shù)的發(fā)展方向。(2) 工藝設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展長輸管線的主要工藝設(shè)備有增壓、調(diào)壓設(shè)備、流量計(jì)量設(shè)備及各種閥門等。隨著綜合機(jī)制技術(shù)的提高，目前這些設(shè)備也都進(jìn)行了更新?lián)Q代。最初在長輸管線上使用的有往復(fù)式和離心式兩種壓縮機(jī)，由于燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的發(fā)展，單臺容量小、笨重的活塞壓縮機(jī)組已經(jīng)被燃?xì)廨啓C(jī)、離心式壓縮機(jī)組代替。航空型燃

39、氣輪機(jī)體積小，便于和離心式壓縮機(jī)匹配，可實(shí)現(xiàn)完全的自動控制，目前已成為長輸管道的首選機(jī)型。這種機(jī)組的熱效率有了很大提高，使用這種機(jī)型的效益更加明顯。調(diào)壓閥是輸氣管道上應(yīng)用最多的穩(wěn)壓設(shè)備，長輸管線上用的全為自力式調(diào)壓閥。由于制造工藝水平的提高和結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，現(xiàn)在使用的調(diào)壓閥調(diào)壓范圍寬，能從幾兆帕一次調(diào)壓到零點(diǎn)幾兆帕；結(jié)構(gòu)亦由原來的薄膜式發(fā)展到曲流式等多種型式。調(diào)壓閥己經(jīng)從原來單一的調(diào)節(jié)性能發(fā)展到壓力檢測、流量監(jiān)控和安全保護(hù)等多種功能。流量計(jì)量己經(jīng)由法蘭改進(jìn)為采用孔板閥?？梢宰龅讲煌飧鼡Q孔板并且全部使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行流量積算，可遠(yuǎn)傳實(shí)現(xiàn)全自動無人操作。為了克服孔板流量計(jì)計(jì)量精度受流量波動影響(流量

40、小于設(shè)計(jì)值的30%時計(jì)量誤差會增大，無法滿足商業(yè)計(jì)量要求)、量程范圍窄、精度低等缺點(diǎn)，目前巳開發(fā)安裝使用渦輪流量計(jì)和超聲波流量計(jì)，它們量程范圍寬、精度高(最高可達(dá)0.5級)而且很容易和計(jì)算機(jī)終端(RTU)相連實(shí)現(xiàn)自動控制。閥門的制造技術(shù)也有了很大的提高，原先在輸氣管上廣泛使用的舊式截止閥和閘閥己被淘汰，開關(guān)和密封性能更好的平板閘閥和球閥廣泛使用。輸氣干線上因?yàn)橐ㄇ骞芷魅坎捎们蜷y，多為氣液聯(lián)動球閥。在管線發(fā)生破裂時這種閥能由管道內(nèi)壓力的瞬間變化能及時關(guān)閉閥門，以防止事故擴(kuò)大，起到安全保護(hù)作用。(3) 先進(jìn)的通信及自控系統(tǒng)目前的長輸管線己經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)為中心的全自動無人操作和管理，調(diào)度監(jiān)控

41、中心可以對全線任何站點(diǎn)下達(dá)調(diào)控指令，這就是SCADA系統(tǒng)。它的功能是監(jiān)控及運(yùn)行調(diào)度管理。與此相適應(yīng)管線通信系統(tǒng)大都采用光纜和衛(wèi)星通信系統(tǒng)，通信系統(tǒng)不但要承擔(dān)話音通信、行政生產(chǎn)調(diào)度管理還要給自控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸通道。原來我國郵電通信較落后，很多地方無法滿足數(shù)據(jù)傳輸要求，因此長輸管線都要自己建立專用通信系統(tǒng)，現(xiàn)在我國的通信質(zhì)量已和發(fā)達(dá)國家沒有多大區(qū)別，所以租用地方通信線路既可以減少首次投資，又方便與地方計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)連接，以求資源共享。(4) 管道施工安裝技術(shù)的發(fā)展長輸管道本身的投資占整個工程總投資的50%以上，因此確保管道的焊接質(zhì)量至關(guān)重要，以前都是手工焊，不但工作量大、工人工作條件艱苦而且也很

42、難保證焊接質(zhì)量。現(xiàn)在采用野外半自動焊和自動焊技術(shù)，不但焊接質(zhì)量穩(wěn)定而且能提高焊接工效，已在西氣東輸工程中使用。線路施工的另一個難點(diǎn)是障礙穿越。如穿越河流、鐵路、高速公路等。原來穿越都是大開挖，尤其是大型河流水下管溝成型困難，管線就位不易而且施工周期長影響航運(yùn)，施工質(zhì)量也無法保證。鐵路和公路車輛運(yùn)行頻繁，開挖施工更為困難。為了解決這一難題，上世紀(jì)80年代我國引進(jìn)了定向鉆技術(shù)，現(xiàn)已廣泛使用。穿長江過黃河已不再成為難題。長輸管線的一個特點(diǎn)是各站場規(guī)模、功能大體相同，采用模塊化組撬技術(shù)，變現(xiàn)場安裝為工廠預(yù)制。如站場的增壓裝置區(qū)、調(diào)壓計(jì)量區(qū)、凈化區(qū)分別在工廠組裝成幾個撬塊用拖車拖到現(xiàn)場，用地腳螺栓固定就

43、安裝好了，大大提高了工效縮短了工期。(5) 高新技術(shù)在管線勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用在線路的勘測上已廣泛使用衛(wèi)星定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和航天遙感技術(shù)，使選出的線路更合理，節(jié)約大量的時間和人力。目前管道設(shè)計(jì)工作基本上都在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，使用各種軟件包進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算機(jī)繪圖。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲得各種信息數(shù)據(jù)，就連與外單位的聯(lián)絡(luò)、發(fā)送各種設(shè)計(jì)工作文件也在個人電腦上就可完成。完全進(jìn)入計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)時代11。2.5 天然氣長輸管線的組成與功能長輸管線的任務(wù)就是根據(jù)用戶的需求把經(jīng)凈化處理的符合管輸氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的天然氣送到城市或大型工業(yè)用戶，它必須具備：(1) 計(jì)量功能。長輸管道在交接氣過程中必須設(shè)置專門的計(jì)

44、量裝置如：孔板流量計(jì)、超聲波流量計(jì)或渦輪流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量。(2) 增壓功能。由于產(chǎn)地和用戶之間距離的長短不等、氣田原始壓力高低不同，長輸管道在輸送過程中往往需壓縮機(jī)進(jìn)行增壓。(3) 接收和分輸功能。大口徑長距離輸氣管線往往經(jīng)過沿線附近的多個氣田分別供給許多城市使用，因此它中途要接收氣田的來氣和分輸給各地的城市。(4) 截?cái)喙δ?。為了使管線在某一地點(diǎn)發(fā)生損壞時不至于造成更大范圍的斷氣和放空損失，應(yīng)分段設(shè)置截?cái)嚅y，它在發(fā)生意外爆破事故時能可靠關(guān)閉。(5) 調(diào)壓功能。與長輸管道連接的下游管線通常會以較低的壓力等級進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如城市管網(wǎng)，因此要把干管的壓力調(diào)到一個相對穩(wěn)定的出口壓力。(6) 清管功能。管

45、道內(nèi)不可避免地遺留有施工過程的留下的污物和長期運(yùn)行后產(chǎn)生的鐵銹、固體顆粒、積液等。壓縮機(jī)、流量計(jì)、調(diào)壓器這些設(shè)備是不允許氣體內(nèi)有雜質(zhì)的，所以一般長輸管道都要定期清管。(7) 儲氣調(diào)峰功能。天然氣的生產(chǎn)和運(yùn)輸過程通常是每天24小時內(nèi)均衡供給的，但城市用氣每小時都在變化，可以利用長輸管線末段壓力的變化，部分地緩沖這種均衡供氣和不均勻用氣之間的矛盾。長距離輸氣管道，尤其是大口徑高壓力的長輸管道往往跨省區(qū)甚至跨國界輸送巨量的天然氣，是能源運(yùn)輸?shù)拇髣用}。它的組成大致可分為：管道本身（包括干線和支線）、站場以及通信調(diào)度自控系統(tǒng)三部分。管道部分除管道本身以外還有通過特殊地段如：江河湖泊、鐵路、高速公路等穿（

46、跨）越工程；管道截?cái)嚅y室；陰極保護(hù)站及線路護(hù)坡、堡坎等構(gòu)筑物。站場部分有首站、清管站、氣體接收站、氣體分輸站、壓氣站、門站等。清管站通常與其它站合建為一個站場，往往同時完成多種功。通信系統(tǒng)承擔(dān)全線的通信聯(lián)絡(luò)、行政、生產(chǎn)調(diào)度和提供自控監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，目前重要的輸氣干線都有固定和移動兩套通信系統(tǒng)，電線路，移動通信主要使用手機(jī)。主要方式是光纜、衛(wèi)星和租用地方的郵電線路，移動通信主要使用手機(jī)11。2.6 輸氣管道站場的分類輸氣站是輸氣管道工程中各類工藝站場的總稱。其主要功能是接收天然氣、給管道天然氣增壓、分輸天然氣、配氣、儲氣調(diào)峰、發(fā)送和接收清管器等。按它們在輸氣管道中所處的位置分為：輸氣首站

47、、輸氣末站和中間站（中間站又分為壓氣站、氣體分輸站、清管站等）3大類型及一些附屬站場（如儲氣庫、閥室、陰極保護(hù)站等）。按站場自身的功能可分為：壓氣站、分輸站、清管站、清管分輸站、配氣站等。(1) 首站首站是天然氣管道的起點(diǎn)站，它接收來自于礦場凈化廠或其他氣源的凈化天然氣，其主要工藝流程為：天然氣經(jīng)分離、計(jì)量后輸往下游站場。通常還有發(fā)送清管器、氣體組分分析等功能。當(dāng)進(jìn)站壓力不能滿足輸送要求時，首站還具有增壓功能。(2) 分輸站分輸站是在輸氣管道沿線，為分輸氣體至用戶而設(shè)置的站場。其主要的工藝流程為：天然氣經(jīng)分離、調(diào)壓、計(jì)量后分輸至用戶。有時還具有清管器收發(fā)、配氣等功能。當(dāng)與清管站合建時，便為清管

48、分輸站。(3) 末站末站是天然氣管道的終點(diǎn)設(shè)施，它接收來自于管道上游的天然氣，轉(zhuǎn)輸給終點(diǎn)用戶（一般為某城市門站或直供的工業(yè)用戶），其主要工藝流程為：天然氣經(jīng)分離、調(diào)壓、計(jì)量后輸往用戶。通常還有清管器接收等功能。(4) 壓氣站壓氣站是輸氣管道的接力站，主要功能是給管道天然氣增壓，提高管道的輸送能力。其主要工藝流程為：天然氣經(jīng)分離、增壓后輸往下游站場。(5) 清管站輸氣管道投產(chǎn)時需要除水、干燥，施工后管道內(nèi)會滯留一些粉塵、雜質(zhì)，影響管道的氣質(zhì)，降低輸氣能力，凝結(jié)水還會加劇管道內(nèi)壁腐蝕。因此需要通過清管器清除管道中的積液、粉塵、雜質(zhì)和異物。清管站主要工藝流程為：清管器接收、天然氣除塵分離、清管器發(fā)送

49、并輸往下游站場。2.6.1 首站的主要功能首站是天然氣管道的起點(diǎn)設(shè)施，氣體通過首站進(jìn)入輸氣干線。通常，首站具有分離、計(jì)量、清管器發(fā)送等功能。(1) 接收并向下游站場輸送從凈化廠來的天然氣首站接收上游凈化廠來的天然氣，為了保證生產(chǎn)安全，通常進(jìn)站應(yīng)設(shè)高、低壓報(bào)警裝置，當(dāng)上游來氣超過或管線事故時進(jìn)站天然氣應(yīng)緊急截?cái)?。向下游站場輸送?jīng)站內(nèi)分離、計(jì)量后的凈化天然氣，通常出站應(yīng)設(shè)低壓報(bào)警裝置，當(dāng)下游管線事故時出站天然氣應(yīng)緊急截?cái)唷?2) 分離、過濾當(dāng)含塵天然氣進(jìn)入過濾器后先在初分室除去固體粗顆粒和游離水。之后細(xì)小的塵污隨天然氣流進(jìn)入過濾元件，固體塵粒在氣流通過過濾元件時被截留，霧沫則被聚合成大顆粒進(jìn)入除霧

50、段，在天然氣流過霧沫撲集器時液滴被分離。分離后的天然氣進(jìn)入下游管道，塵污則進(jìn)入排污系統(tǒng)。(3) 計(jì)量應(yīng)計(jì)量輸入和輸出干線的氣體及站內(nèi)的耗氣，這些氣量是交接業(yè)務(wù)和進(jìn)行整個輸氣系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)的依據(jù)。氣體計(jì)量裝置宜設(shè)置在過濾分離器下游的進(jìn)氣管線、分輸氣和配氣管線以及站場的自耗氣管線上。大流量站場的計(jì)量裝置，可分組并聯(lián)，并設(shè)備用線路。為了減少震動和噪聲，站場管道的氣體流速不宜超過20m/s。常用于測量天然氣體積流量的流量計(jì)有差壓式流量計(jì)、容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲式流量計(jì)幾類。(4) 安全泄放 輸氣首站應(yīng)在進(jìn)站截?cái)嚅y之前和出站截?cái)嚅y之后設(shè)置泄壓放空設(shè)施。根據(jù)輸氣管道站場的特點(diǎn)，放空管應(yīng)能迅速放空輸

51、氣干線兩截?cái)嚅y室之間管段內(nèi)的氣體，放空管的直徑通常取干線直徑的1/3-1/2，而且放空閥應(yīng)與放空管等徑。2.6.2 分輸站的主要功能分輸站是天然氣管道的中間站，氣體通過分輸站供給用戶。通常，分輸站具有分離、計(jì)量、調(diào)壓等功能。(1) 接收上游站場來的天然氣并向下游用戶供氣接收上游站場來的天然氣，該部分內(nèi)容同首站相同。向下游站場輸送經(jīng)站內(nèi)分離、計(jì)量、調(diào)壓后的天然氣，出站應(yīng)設(shè)高、低壓報(bào)警裝置，當(dāng)出站超壓或下游管線發(fā)生事故時緊急截?cái)唷?2) 分離、過濾分輸站如果是直接供給附近用戶用氣，對分離后氣體含塵粒徑要求較小，分離裝置選型可采用過濾分離器。該部分的內(nèi)容也與首站相同。如果是分輸氣體進(jìn)入支線，分輸站距

52、用戶較遠(yuǎn)，分離裝置選型宜采用旋風(fēng)分離器或多管干式除塵器。如粉塵粒徑大于5m，處理量不大時，可選用旋風(fēng)分離器；處理量大時，可選用多管干式除塵器。(3) 調(diào)壓分輸去用戶的天然氣一般要求保持穩(wěn)定的輸出壓力，并規(guī)定其波動范圍。站內(nèi)調(diào)壓設(shè)計(jì)應(yīng)符合用戶對用氣壓力的要求并應(yīng)滿足生產(chǎn)運(yùn)行的檢修需要。調(diào)節(jié)裝置目前多采用自力式壓力調(diào)節(jié)閥或電動調(diào)節(jié)閥，宜設(shè)備用回路。分輸站調(diào)節(jié)裝置宜設(shè)在分離器及計(jì)量裝置下游分輸氣和配氣的管線上。(4) 計(jì)量分輸去用戶的天然氣需要計(jì)量，該部分內(nèi)容和首站相同。(5) 安全泄放分輸站調(diào)壓裝置下游如果設(shè)計(jì)壓力降低，則應(yīng)在出站設(shè)置安全泄放閥，目前采用先導(dǎo)式安全閥。2.6.3 清管站(1) 清管

53、的作用保護(hù)管道，使它免遭輸送介質(zhì)中有害成分的腐蝕，延長使用壽命；改善管道內(nèi)部的光潔度，減少摩阻，提高管道的輸送效率；保證輸送介質(zhì)的純度；對管道內(nèi)壁和管道中的各種損傷和缺陷作診斷性檢測的清管。(2) 清管站的設(shè)置清管站應(yīng)盡量與其他的輸送站場相結(jié)合而建在一起。但當(dāng)管道太長，無合適的站場可結(jié)合時，可根據(jù)具體情況設(shè)置中間清管站。決定清管站間距的主要因素是所用清管器的結(jié)構(gòu)形式、清管皮碗材料、清管器無線電發(fā)射機(jī)的電池耗電量大小、上下游站場的站間距等。站距短，清管效果較好。一般清管分離站可按50-200km間隔考慮設(shè)置。在地形起伏較大的管段，可適當(dāng)縮短其站間距。(3) 清管器的發(fā)送和接收裝置清管器的收發(fā)裝置

54、包括收發(fā)筒、工藝管線、全通徑閥門以及裝卸工具、通過指示器等輔助設(shè)備。收發(fā)筒其筒徑直徑一般比主管大12倍，以便清管器的放入和取出。其發(fā)送筒的長度應(yīng)能滿足最長清管器或監(jiān)測器的需要，一般不應(yīng)小于筒徑的34倍；其接受筒長度應(yīng)更長一些，因?yàn)樗枰菁{不許進(jìn)入排污管的大塊清除物和先后連續(xù)發(fā)入管道的兩個或更多的清管器，其長度一般不小于管徑的46倍。快開盲板 快開盲板是為清掃、疏通管線、檢查、清理容器而在管口處設(shè)置的一種固定式快速開啟裝置。2.7 天然氣長輸管線的工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容要求天然氣長輸管線的工藝設(shè)計(jì)就是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書給定的輸送量和輸送距離經(jīng)工藝計(jì)算及多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較尋找到一個最佳的方案。在設(shè)計(jì)前必須收

55、集到足夠的資料，這些資料包括：(1) 氣源情況即氣源的地理位置、規(guī)模、組分、壓力以及近期、遠(yuǎn)期規(guī)劃，還需了解沿線附近石油天然氣資源勘探情況。(2) 沿線自然條件即地形地貌、交通條件、水電供應(yīng)以及水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、氣象資料和沿線城市發(fā)展規(guī)劃、工業(yè)發(fā)展布局。(3) 沿線城市主要供氣對象的氣量、氣質(zhì)、壓力及其波動范圍的要求以及城市用氣發(fā)展規(guī)劃、有無補(bǔ)充氣源或事故氣源調(diào)峰手段等。以上資料的取得靠大量的調(diào)研和對線路走向的勘探，對不同的走向方案進(jìn)行比較以選擇最佳的路徑。長輸管線的工藝設(shè)計(jì)通常包括以下內(nèi)容：(1) 決定管線的輸送能力和總工藝流程在決定管道輸送能力時必須給今后發(fā)展留下足夠的余地，同時還必須考

56、慮管道維修、事故處理對輸量的影響，同時也可以核算末段的儲氣能力。根據(jù)輸送能力和起源壓力，用戶要求壓力來解決輸送方式即是否需要加壓的問題。在輸量和壓氣站間距都已確定的情況下由水力計(jì)算公式可知管徑和輸氣壓力平方差存在反比的函數(shù)關(guān)系，管徑越大所需輸氣壓力平方差越小。這樣就需要我們在管徑和輸氣壓力平方差兩者進(jìn)行合理的選擇并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。加壓輸送要消耗大量能源并使整個系統(tǒng)經(jīng)營管理復(fù)雜化，經(jīng)營費(fèi)用劇增，而為了降低輸量增大管徑所帶來的線路造價也隨之增加且管徑增加受到制管能力的限制，因此要求兩者之間進(jìn)行詳細(xì)的比較后才能決定。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)一般距離在500600km以內(nèi)可不加壓輸送。氣源壓力低的宜在首站加壓。(2

57、) 決定管徑和壓氣站的站間距和壓比通過上面的輸送方案比較后就可以決定管徑和壁厚，選擇管材，如果是加壓輸送還必須選擇合理的壓比和站間距。壓比的選擇和壓縮方式有關(guān)，通常在長輸管線上多選擇離心式壓縮機(jī)。在沙漠鋪設(shè)的管線考慮到建站困難可適當(dāng)加大壓比來增大站間距。(3) 決定各種站場的布局、選址及站內(nèi)流程除壓氣站外沿線還有分輸站、進(jìn)氣站、清管站等，分輸站和進(jìn)氣站應(yīng)盡量靠近用戶和氣源使支線最短。清管站的位置一般考慮要方便清管作業(yè)。盡可能把各種站和并建設(shè)，以節(jié)約投資和方便管理。在決定各站的工藝流程時，應(yīng)盡量使流程簡單以減小壓力損失，確保安全輸氣并能及時地處理事故及進(jìn)行變工況運(yùn)行。(4) 選擇先進(jìn)適用的工藝設(shè)備長輸管線上的主要工藝設(shè)備有：除塵凈化設(shè)備、調(diào)壓計(jì)量設(shè)備、清管設(shè)備、增壓設(shè)