天然氣長輸管道放空時間的探討

陳敏捷

摘要：隨著我國環(huán)境保護力度不斷加大，對于新型能源的開發(fā)和利用，成為當(dāng)前重點研究對象。在目前使用的能源中，將天然氣作為人們生活常用能源，同時也在許多領(lǐng)域起到至關(guān)重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對于天然氣的使用和開采，具有十分成熟的技術(shù)。但是對于輸送階段管道放空時間，還需要采取更多的有效措施。本文圍繞天然氣放空階段的時間問題，對于在輸送管道運行時間展開討論，不僅能夠有效提升利用率，同時對于出現(xiàn)的安全事故能夠爭取更多的時間，為今后的天然氣放空時間提供參考價值。

關(guān)鍵詞：天然氣;長輸管道;天然氣放空;放空時間;放空量

1 天然氣長輸管道的特點分析

在目前的天然氣輸送過程中，通常將輸送管線地下安裝，并且不受到周圍環(huán)境的影響，同時具有較高的輸送能力，最重要的就是能夠使整個輸送過程，具有安全穩(wěn)定的環(huán)境，確保天然氣的輸送能夠符合使用要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為天然氣管道的輸送創(chuàng)造更多的條件，增加多種監(jiān)管和管理措施，使其具有智能化和自動化的特點，同時也會收獲很好的經(jīng)濟效益。

2 放空過程中氣體流動的水力特性

根據(jù)場站管道施工流程分析，由于放空管道會受到氣體流動的影響，從而導(dǎo)致水力對其放空過程產(chǎn)生影響，所以需要按照不同的方式，能夠進行正確的施工：

①由于放空管道距離要小于場站管道，所以會承受巨大的壓強;②由于放空管道的距離較短，會受到環(huán)境溫度的影響，使放空天然氣的密度和流動速度發(fā)生很大的變化;③當(dāng)天然氣在放空管道時，不能形成穩(wěn)定的流動狀態(tài)，同時在不同管道氣體流動時，隨著時間的推移從而有不同形式的出現(xiàn)。在目前天然氣進行放空時，通常會出現(xiàn)以下三種情況：在放空管道內(nèi)，天然氣會出現(xiàn)壅塞流狀態(tài)。這是由于在放空開始時，在管道的入口位置，會有受到較大的壓力影響，并且會直接導(dǎo)致氣體流動速度發(fā)生變化。

3 常見的幾種放空時間計算方法

針對天然氣管道放空過程，由于放空所需時間具有重要的作用，在目前的計算方法中，通常按照三種方式進行。其中按照四川石油管理局勘察設(shè)計研究院的計算方法，同時也成為《輸氣管線設(shè)計手冊》對于臨界流計算模型的確定：

t-放空時間s;V-放空管段容積，m3;M-放空氣體的相對分子質(zhì)量;R =848 kg·m/kg·k;K -絕熱指數(shù);F-放空閥全開時的截面積m2;Z-壓縮系數(shù);μ-閥門開啟度;P1，P2-放空前后管線絕對壓力，MPa;T-管線溫度K。

根據(jù)這個計算公式，將天然氣管道放空過程，需要按照臨界流的狀態(tài)進行的。由于臨界流具有特殊的狀態(tài)，在計算時沒有將天然氣與管道發(fā)生的摩擦進行考慮。同時根據(jù)建立的物理模型，由主管道和出氣口組成，從而將管道中，放空閥和放空管路形成的摩擦，沒有將實際情況考慮在內(nèi)。根據(jù)第二種放空計算方法，通常將放空閥產(chǎn)生的摩擦考慮其中。同第一種計算方式相比，由于將閥門阻力F加入其中作為考慮因素，這就會增加放空其它受到的影響。所以作為閥門阻力因素，需要根據(jù)不同條件進行計算。根據(jù)第三種放空計算方法，主要將計算模型通過放空流程，將氣體進行壓縮并能夠出現(xiàn)摩擦。但是形成簡單的計算過程，能夠使整體氣體狀態(tài)，都能在管道的流動過程中形成穩(wěn)定的狀態(tài)，從而有效對放空過程時間進行計算。當(dāng)天然氣進入到放空管道中，對于放空時間的計算，需要按照三種氣體流動狀態(tài)進行確定，并最終能夠確定在規(guī)定時間內(nèi)的放空量。利用梯形數(shù)學(xué)計算方法，從而確定最終的放空時間。

4 臨界流模型在計算中的應(yīng)用

按照以上三種計算過程和結(jié)果，都要根據(jù)不同的優(yōu)勢和劣勢進行綜合利用。使用第一種臨界流模型計算方法，由于具有快速簡單的過程，能夠在實際使用中獲得較為準確的放空時間。在目前的天然氣管道放空過程中，通常將第一種作為常用計算方法。例如在某管道天然氣輸送過程中，由于緊急事故的發(fā)生，需要計算天然氣放空時間。在實際施工中，管道直徑φ426×7 mm，總長度為30公里。根據(jù)管道環(huán)境，管道溫度保持在17℃，具有3.5 MPa的管內(nèi)壓力，并且其放空管道直徑為φ108 ×6 mm，另外閥門開啟高度，同管徑比為h/d=1.0。根據(jù)事故條件和放空時間要求，需要按照以下要求進行計算：

①將管內(nèi)壓力同大氣壓力相等，需要的放空時間;②當(dāng)管內(nèi)壓力達到1.5MPa時，根據(jù)第一種計算方法，需要的放空時間。

5 結(jié)論

綜上所述，在目前的天然氣輸送管道中，對于放空時間的計算能夠進行系統(tǒng)的研究和分析，同時按照三種計算方式，并根據(jù)不同環(huán)境和條件的要求，最終確定放空時間，由此根據(jù)以下結(jié)果得出：

①當(dāng)進行天然氣管道放空時，無法保證氣體能夠穩(wěn)定在同一個狀態(tài)內(nèi)，通常氣體的狀態(tài)會呈現(xiàn)三種狀態(tài)：a.超臨界狀態(tài);b.理想流動狀態(tài);c.亞音速流動狀態(tài);②在三種計算方式中，需要根據(jù)各自具有的優(yōu)勢，能夠最終得到正確的放空時間，并能滿足天然氣輸送要求;③根據(jù)天然氣輸送過程，要根據(jù)環(huán)境和多種因素的因素，確保管道運行狀態(tài)良好，同時將多種管道變化情況，按照計算公式得到放空時間，從而對氣體受到多種阻礙因素后，能夠使最終的計算結(jié)果具有較高的準確性。

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