发布时间 : 星期三 文章输气管道工艺设计论文毕业论文-输气管道工艺设计答辩更新完毕开始阅读
2.3 天然气长输管线的组成与功能
长输管线的任务就是根据用户的需求把经净化处理的符合管输气质标准的天然气送到城市或大型工业用户，它必须具备：
(1) 计量功能。长输管道在交接气过程中必须设置专门的计量装置如：孔板流量计、超声波流量计或涡轮流量计进行计量。
(2) 增压功能。由于产地和用户之间距离的长短不等、气田原始压力高低不同，长输管道在输送过程中往往需压缩机进行增压。
(3) 接收和分输功能。大口径长距离输气管线往往经过沿线附近的多个气田分别供给许多城市使用，因此它中途要接收气田的来气和分输给各地的城市。
(4) 截断功能。为了使管线在某一地点发生损坏时不至于造成更大范围的断气和放空损失，应分段设置截断阀，它在发生意外爆破事故时能可靠关闭。
(5) 调压功能。与长输管道连接的下游管线通常会以较低的压力等级进行设计，比如城市管网，因此要把干管的压力调到一个相对稳定的出口压力。
(6) 清管功能。管道内不可避免地遗留有施工过程的留下的污物和长期运行后产生的铁锈、固体颗粒、积液等。压缩机、流量计、调压器这些设备是不允许气体内有杂质的，所以一般长输管道都要定期清管。
(7) 储气调峰功能。天然气的生产和运输过程通常是每天24小时内均衡供给的，但城市用气每小时都在变化，可以利用长输管线末段压力的变化，部分地缓冲这种均衡供气和不均匀用气之间的矛盾。
长距离输气管道，尤其是大口径高压力的长输管道往往跨省区甚至跨国界输送巨量的天然气，是能源运输的大动脉。它的组成大致可分为：管道本身（包括干线和支线）、站场以及通信调度自控系统三部分。
管道部分除管道本身以外还要通过特殊地段，如江河湖泊、铁路、高速公路等穿（跨）越工程；管道截断阀室；阴极保护站及线路护坡、堡坎等构筑物。
站场部分有首站、清管站、气体接收站、气体分输站、压气站、门站等。清管站通常与其它站合建为一个站场，往往同时完成多种功能。
通信系统承担全线的通信联络、行政、生产调度和提供自控监测系统的数据传输任务，目前重要的输气干线都有固定和移动两套通信系统，电线路。语音通信及应急通信主要采用光缆、卫星和租用地方的邮电线路；移动通信主要使用手机[12]。
2.4 输气站种类及功能
2.4.1 输气站种类
(1) 输气首站及功能
输气首站是设在输气管道起点的站场。一般具有分离、调压、计量、清管发送等
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功能。主要流程是：
①接受气体处理厂来气，经检测、分离、计量升压后输出； ②发送清管器；
③事故状况及维修等放空和排污。 (2) 输气末站及功能
输气站终点又称末站，其任务是接收来气，通过计量、调压后将天然气分配给不同的用户。
(3) 输气中间站及功能
它是设在输气管道首站和末站之间的站场。一般分为压气站、气体接收站、气体分输站、清管分离站等几种类型。
①压气站
它是设在输气管道沿线的站，用压缩机对管输气体增压。 ②气体接收站
它是在输气管道沿线，为接受输气支线来气而设计的站场。一般具有分离、调压、计量和清管器收发等的功能。
③气体分输站
它是在输气管道沿线，为分输气体至用户而设置的站场。一般具有分离、调压、计量、清管器收发、配气等的功能。
④清管分离站
清管分离站应尽量与其它的输送站场相结合，但当输气管道太长，又无合适的站场可结合时，可根据具体情况设中间清管分离站。一般清管分离站可按80～100km间隔考虑设置。主要流程是接收来气经分离、调压、计量后去化肥厂及居民区；接收清管器；事故状况及维修等防空和排污[13]。 2.4.2 输气站的主要功能
(1) 分离
为了保证进入输气管道气体的气质要求，在一些站场设置分离装置，分离其中携带的干粉尘，其除尘设备都采用旋风分离器、多管除尘器、过滤除尘器等。大流量站场的气体除尘器，可以经过汇管采取并联安装来满足处理要求。在设计分离器的通过量的台数时，应按分离器的最小处理能力来计算设计安排，以保证当一台分离器检修时余下的分离器的最大处理能力仍可满足站场的处理能力。
(2) 清管
输气管线在施工过程中积存下来的污物和管道投产运行时所积存下来的腐蚀产物，都是影响气质、降低输气能力、堵塞仪表、影响计量精度和加剧管线内壁腐蚀的主要因素。为此，应于管线投产前和运行过程中加以清除。
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①清管气体收发装置
清管气体收发装置包括收发筒、工艺管线、全通径阀门以及装卸工具、通过指示器等辅助设备。
Ⅰ收发筒 ○
其筒径直径一般比主管大1~2倍，以便清管器的放入和取出。其发送筒的长度应能满足最长清管器或监测器的需要，一般不应小于筒径的3~4倍；其接受筒长度应更长一些，因为它需要容纳不许进入排污管的大块清除物和先后连续发入管道的两个或更多的清管器，其长度一般不小于管径的4~6倍。
Ⅱ快速开关盲板 ○
快速开关盲板上应有防自松安全装置。 ②污物排放
清管作业清除的污物应进行集中处理，不得随意排放。 (3) 调压计量 ①调压
Ⅰ输入和输出支线与干线的连接点应保持稳定的输入和输出压力，○并规定其波动
范围以利于对支线和干线输送过程的控制。输气首站内调压设计中应符合输气工艺设计要求并应满足开工、停工和检修的需要。
Ⅱ调压装置应设置在气源来气压力不稳定且需要控制进站压力的管线上、○分输器
和配气管线上以及需要对气体流量进行控制和调节的计量装置之前的管段上。
②计量
Ⅰ输入和输出干线的气体及站内自耗气必须计量。○这些气量是交接业务和进行整
个输气系统控制和调节的依据。
Ⅱ气体流量装置应设置在输气干线上、○分输气干线上和配气管线上以及站场的自
耗气管线上。
Ⅲ测量天然气体积流量的流量计有压差式和容积式流量计两类。○其中以压差式流
量计为主，近年来随着输气管道自动化程度的不断提高，在输气站场上已开始利用微机测定天然气流量。
从上面的比较中我们可以用大口径、长距离、高压力、大输量来概括长输管道的特点，以将建成的西气东输工程为例：它从新疆轮南至东海边上海市全长3900多千米，管径1016mm，最高输送压力l0MPa，年设计输量120亿m3/a，约相当我国目前天然气总产量的40~50%，是名副其实的能源运输大动脉。建成后可解决沿线中东部地区5个省市大中城市的气化问题[14]。
2.5 天然气长输管线的技术发展现状和趋势
由于天然气资源潜力巨大，在能源结构中的比重不断增加，因此天然气管输技术
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水平也得到迅速提高，各种新技术新材料广泛应用，使得超大输量、超长距离的天然气跨国输送得以实现。归纳起来管输技术的发展表现在以下几个方面:
(1) 管材及制管技术的发展
当管径超过DN400mm以后，无缝钢管就不能满足要求，于是就出现螺旋焊缝、直缝焊接钢管。由于冶金技术的发展，大口径的直缝埋弧焊钢管得到普遍应用，原苏联己经制造了DN1420mm的管子。大口径管道的制造需要有高强度的钢材作基础，管线专用钢材应运而生。目前我国在管线用钢上大都采用美国API5L标准X系列管材，最高强度为X80。今后大口径高强度直缝埋弧焊钢管是管材及制管技术的发展方向。.
(2) 工艺设备制造技术的发展
长输管线的主要工艺设备有增压、调压设备、流量计量设备及各种阀门等。随着综合机制技术的提高，目前这些设备也都进行了更新换代。最初在长输管线上使用的有往复式和离心式两种压缩机，由于燃气轮机技术的发展，单台容量小、笨重的活塞压缩机组已经被燃气轮机、离心式压缩机组代替。航空型燃气轮机体积小，便于和离心式压缩机匹配，可实现完全的自动控制，目前已成为长输管道的首选机型。这种机组的热效率有了很大提高，使用这种机型的效益更加明显。
调压阀是输气管道上应用最多的稳压设备，长输管线上用的全为自力式调压阀。由于制造工艺水平的提高和结构的不断改进，现在使用的调压阀调压范围宽，能从几兆帕一次调压到零点几兆帕；结构也由原来的薄膜式发展到曲流式等多种型式。调压阀己经从原来单一的调节性能发展到压力检测、流量监控和安全保护等多种功能。
流量计量己经由法兰改进为采用孔板阀。可以做到不停气更换孔板并且全部使用计算机进行流量积算，可远传实现全自动无人操作。为了克服孔板流量计计量精度受流量波动影响（流量小于设计值的30%时计量误差会增大，无法满足商业计量要求）、量程范围窄、精度低等缺点，目前巳开发安装使用涡轮流量计和超声波流量计，它们量程范围宽、精度高（最高可达0.5级）而且很容易和计算机终端（RTU）相连实现自动控制。
阀门的制造技术也有了很大的提高，原先在输气管上广泛使用的旧式截止阀和闸阀己被淘汰，开关和密封性能更好的平板闸阀和球阀广泛使用。输气干线上因为要通清管器全部采用球阀，多为气液联动球阀。在管线发生破裂时这种阀能由管道内压力的瞬间变化能及时关闭阀门，以防止事故扩大，起到安全保护作用。
(3) 先进的通信及自控系统
目前的长输管线己经可以实现以计算机为中心的全自动无人操作和管理，调度监控中心可以对全线任何站点下达调控指令，这就是SCADA系统。它的功能是监控及运行调度管理。与此相适应管线通信系统大都采用光缆和卫星通信系统，通信系统不但要承担话音通信、行政生产调度管理还要给自控系统提供数据传输通道。原来我国邮电通信较落后，很多地方无法满足数据传输要求，因此长输管线都要自己建立专用
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