第一篇：天然氣管道運行中的安全管理

天然氣管道運行過程中的安全管理

摘要：天然氣管道運行過程中的不利因素越來越多，主要來自第三方的破壞和管道自身的質量問題。提高管道運行的安全性、加強安全管理要從多方面展開。

關鍵詞：天然氣管道 不安全因素 安全管理

引言

天然氣是一種環保、方便、熱能高的優質燃料。天然氣在未來20到30年在世界范圍內一次能源消費中占主要地位。近十年來，我國的天然氣工業有了突飛猛進的發展，推進了全國能源結構和產業結構的調整，也改變了人們的生活方式，逐漸替代了以煤、石油為主要生產原料及能源的工業模式。在天然氣管道建設飛速發展，天然氣管網不斷延伸的形勢下，隨之而來的對管網設施及輸氣安全構成的威脅因素也越來越多，保障城鎮天燃氣管道安全運行已成為天然氣工業工作的重點。

1天然氣管道運行過程中的不利因素 1.1第三方破壞因素

1.1.1 城市建設對管道安全的影響

城市建設的高速發展，各種基礎設施建設、改造工程項目繁多，而施工項目承包者對天然氣行業了解甚少，更不要提到在施工過程中豎立保護天氣管道的意識。野蠻施工、強行違規作業的情況時有發生，施工現場安全人員缺位，管道警示標志被破壞，各種施工物料直接占壓管道、挖掘作業中碰壞劃傷管道，都給管道的安全運行留下了重大隱患。

1.1.2人們日常活動對管道的安全威脅

人民群眾自覺保護城市天然氣管道的責任感不強，沒有充分意識到天然氣的危險性，私自在管道上方亂搭亂建；一些民用車輛無視管道警示標示，在管線巡查便道上隨意行駛；一些不法分子在利益驅動下，不顧自身安全，不顧觸犯法律，鋌而走險，偷取天然氣。這些人為地有意識或無意識地破壞天然氣管道的行為，給天然氣管道在運行過程中增加了許多不確定的危險因素。1.1.3違章建筑對天然氣管道不利的影響

天然氣管道周圍的違章建筑, 不僅影響了企業對管道的正常檢查和維護, 而且會降低管道的安全系數，破壞管道受力平衡，一旦發生天然氣泄漏, 極易導致火災、爆炸和群體傷亡事故。1.2管道建設自身存在的缺陷對管道安全的不利影響

我國天然氣工業發展的初期階段，經驗欠缺，施工質量不高。埋地管道主要采用鋼管并進行管道外防腐，但埋地鋼質天然氣管道防腐層效果欠佳且缺乏相應的檢測保養措施。經多年運行，管道老化問題嚴重，其安全可靠性無法確定，隨管道運行年限的增加，管道腐蝕穿孔的幾率也隨之增大。更換新管道工程龐大，又將帶來新一輪的問題。

我國現代化城市建設發展初期，由于欠缺經驗，規劃比較混亂，各種地下管線、地面管道和高壓電線交錯運行，風險大，存在諸多安全隱患。

1.2天然氣管道對人民群眾、環境、社會和企業自身的影響 1.2.1對人民群眾的影響

單純的天然氣管道泄露會引起泄露范圍內的人員感到不適甚至威脅生命。天然氣的主要成分是甲烷，當空氣中甲烷達到25%-30%時，可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟失調。若不及時遠離，可致窒息死亡。皮膚接觸液化的甲烷，可致凍傷。如果是在人口稠密的地區，影響程度大大增強。天然氣泄露最為嚴重的后果是燃燒和爆炸。空氣中天然氣（甲烷）含量達到5％至15％時，遇火源就會發生爆炸。如果在天然氣泄漏源附近存在火源，易發生燃燒和爆炸，給人民群眾的生命和財產帶來嚴重的損失。

天然氣泄漏還將給環境帶來一定的影響，地下管道泄露對周圍的動植物，農田，生態環境都會造成一定程度的破壞；穿越河流的天然氣管線，如泄露將污染周圍水域，且清理工作十分困難；地上管道泄露，天然氣直接擴散到大氣或周圍地面上，危險程度極高。1.2.2對管道企業的影響

國內外天然氣管道破裂爆炸事故屢見不鮮，每個發生事故的管道企業都遭受巨大了的損失。首先處理安全事故的要花費大量財力和人力，成本極高；員工滿意度和忠誠度降低，工作積極性削弱；人民群眾對企業失去信心，造成社會范圍內的不良影響，企業形象嚴重受損。2天然氣管道的安全管理

天然氣管道安全管理涉及社會的各個層面，因此，保證其安全運行需要大家的共同努力，管道企業應承擔更大的社會責任。2.1實現安全管理的有效性首先要轉變安全生產的觀念

社會的發展和文明程度不斷提高，人們對安全生產的認識也在不斷提升，生產的目的從為企業制造最大化效益向關注人的生命安全和保護環境的重心轉移。以人的健康和生命為代價換取效益的生產模式不再被認可，以人為本的理念和保護自然的生態環境成為當今社會的主流價值觀。最大限度地減低安全事故的發生幾率，保護生命財產的安全是安全管理工作的核心思想。

安全管理以相應規范制度為基礎，建立人性化的安全管理模式，明確落實相關責任，目的是為了提高人的社會責任感，這樣才能推進管道安全管理工作的有效進行。2.2影響天然氣管道安全因素的對策辦法

2.2.1對于第三方施工單位，要進行安全教育，建立第三方破壞防御體系，加強天然氣管道建設規劃工作。

天然氣管道工程是一項社會范圍內的基礎工程，要求規劃部門在編制市區發展規劃時，充分考慮影響天然氣管道的安全運行的影響因素，其位置排布不應在快車道下，防止因車速過快、車體過重對地下輸氣管道造成嚴重的沖擊、損壞。2.2.3加強市政建設工程信息采集工作

天然氣企業應與城市道路建設相關審批部門建立良好的信息溝通。輸氣管道大部分埋設于城市道路下方，市政道路開挖工程屬經常性行為，天然氣企業在第一時間取得施工信息，與施工單位做好施工開挖區間的溝通，能夠在很大程度上避免天然氣管道受第三方破壞。只搬出法律條文一味地生硬阻止并不能起到規范其施工行為的目的。要以對方的人身安全為出發點，與其良好地溝通，使違規施工人員意識到違規操作對自身安全的威脅和在社會范圍內的惡劣影響，自覺地避免違規施工作業。為了防止施工單位無意識破壞天然氣氣管道的情況，則需要安排施工過程監控工種，在施工過程中做好對施工單位施工方法的引導和監督工作。2.2.4對人民群眾要加強需安全教育

人民群眾對于天然氣的危險性有模糊的概念和規避危險的意識，但對天然氣的相關知識不甚了解，企業有責任和義務對其進行宣傳和教育，可以采取多種形式，逐步擴大影響范圍，動員全民共同豎立保護天然氣管道設施的意識。2.2.5加強管道建設承包商管理

對于管道建設承包商，要嚴格按照企業安全管理規范的統一要求執行企業制度標準，在對員工的培訓和個人防護裝配配備上等方面加強內部管理，把承包商當做自己的隊伍管理，嚴格要求、嚴格考核。在明確雙方安全責任的前提下，使承包商同樣具有責任感、使命感。2.2.6管道占壓建筑

管道違章建筑的大量存在, 不僅嚴重影響企業的安全生產, 而且直接威脅著社會安全, 應引起廣泛的高度重視。管道違章建筑形成的原因錯綜復雜,存在許多歷史遺留問題，清理整治難度非常大,需要政府、企業與建筑物業主的共同努力。2.2.7建立管道腐蝕泄漏巡檢體系 2.2.8 建立管道防腐層運行記錄

工程施工前，要對選用的管材設備等進行嚴格檢測。工程驗收通氣前，對埋地鋼質管道應采用檢測技術手段對管道防腐層現狀進行檢測，天然氣鋼質管道投入運行后，根據管道投用年限制訂并實施防腐層周期檢測工作，對管道防腐層運行數據進行收集、分析。2.2.9逐步整改管道安全隱患 對天然氣管道安全隱患進行整體排查，如管道被建筑物占壓等，制定隱患檔案，并在各年度根據隱患嚴重程度制定專項計劃，安排專項資金逐步予以解決。

2.2.10建立專業天然氣泄漏巡檢隊伍

管網腐蝕泄漏分級巡檢：應設專職的巡線工崗位，為其配備可燃氣體泄漏檢測儀器。根據管道竣工年限、腐蝕泄漏搶修記錄等管網基礎技術信息，將管網腐蝕泄漏巡檢工作分級，制定各級別管道的巡檢方式，使巡檢工在力所能及的基礎上，有重點地執行日常管網腐蝕泄漏巡檢工作，一旦發現腐蝕泄漏懷疑區域，則交由專業搶修隊伍負責詳查腐蝕泄漏點，并完成管網搶修工作。3.3從源頭加強安全管理

企業員工一直以來處于被監督的地位，預防安全事故的行為一直很被動，提高安全管理的效率要啟發員工的安全意識，提高員工素質，避免由于誤操作給管道安全帶來的威脅，培養員工發現隱患和風險的能力，對員工進行安全教育和相關培訓，加強對員工技能的培養，制定操作規程，建立嚴格可行的管理體系和工作程序。

結論

社會的高度發展為天然氣行業帶來了無限機遇，同時也增加了天然氣企業的社會責任。為保證天然氣管道安全運行，避免對人民群眾和企業自身造成不良影響，安全管理工作至關重要。

參考文獻：

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第二篇：天然氣高壓管道和站場的安全運行管理

天然氣高壓管道和站場的安全運行管理---文章作者：鄭利平梁建杭 管勝強

摘要：介紹了廣州地區高壓管道系統的基本狀況、安全運行管理中存在的問題，提出了安全運行管理的措施。

關鍵詞：天然氣高壓管道；天然氣站場；安全運行管理

Safe Operation Management of Natural Gas High-pressure Pipeline and

Station

ZHENG Li-ping1，LIANG Jian-hang1，GUAN Sheng-qiang2

(1.Guangzhou Gas Co.，Guangzhou 510060，China；2.Guangzhou Nansha Development Gas Co.，Ltd.，Guangzhou 511458，China)Abstract：The basic situation of natural gas high-pressure pipeline system in Guangzhou region and problems existing in the safe operation management are introduced，and some measures for the safe operation management are put forward.Key words：natural gas high-pressure pipeline；natural gas station；safe operation management 1 廣州市天然氣高壓系統

廣州市天然氣利用工程外圍高壓管道設計壓力分為2級，設計壓力為5.0MPa的高壓輸氣管道長度約85km，設計壓力為1.6MPa的次高壓輸配氣管道長度約27 km。全線設置線路截斷閥室8座、直埋閥井1座、門站3座、調壓站5座。高壓管道外徑為711mm，材質為X60；次高壓管道外徑為508mm，材質為X42。管道敷設地區除小部分山區線路按三級地區考慮外，其余均按四級地區設計。管道采用直縫雙面埋弧焊鋼管，管道外防腐采用3層擠壓聚乙烯防腐層。2 安全運行管理中存在的問題

① 管道外部環境復雜帶來安全隱患

隨著廣州地區經濟快速發展和周邊城市化迅猛推進，管道所經區域車流、人員活動及各類施工作業較頻繁，且高壓管道經過的城鄉結合部建(構)筑物密集。這些復雜的外部環境存在著許多安全隱患。

② 施工遺留問題

通過管道探測設備探測沿線高壓管道管位，我們發現某些標志樁、轉角樁、警示樁等設置與探明的管道實際位置存在較大偏差，容易誤導周邊施工作業活動對管道造成損害。管道穿越重要水道的兩岸無安全警示標志，不能起到警示、禁止管道周邊的船只拋錨、挖取河沙、地質鉆探等活動的作用。個別穿越河溝的管道有漂浮現象。在廣源門站內的個別位置發生地基下沉，可能影響站場工藝裝置安全。設計要求管頂距路面的距離≥1m，然而部分管道埋深明顯不足，部分穿越道路的涵洞沒有保護設施，周邊一旦有道路、排水溝等施工，將對管道安全帶來隱患。管道水工保護不完善，廣州地區多暴雨，很容易導致管道受暴雨沖刷懸空、移位。

③ 工藝裝置運行過程中的問題

自現場到控制室的數據通信傳輸偶有故障，影響數據實時采集效果和統計分析功能。受管道內清理不徹底、積塵較多的影響，試運行階段吉山調壓站調壓器發生多次故障切斷，影響正常平穩供氣。

④ 違章占壓管道及野蠻施工

通過日常巡檢，我們已經發現剛才建好的高壓管道上存在多處違章管道或侵占高壓管道保護區域的現象。自投運以來，已發生多起喲與施工導致高壓管道防腐層嚴重破損的事故。3 安全運行管理措施

① 嚴把施工質量關

前期工程建設以及后期運營管理是一項系統工程，參與的部門比較多，有招標、合同管理部門以及各單項工程實施監管部門、物資材料采購部門、運營維護部門等，為了提高效率、避免漏項，各責任部門的相互配合十分重要。在工程實施前，科學合理地規劃項目前期各個環節的工作，盡可能留下充足的施工調試時間。做好分期施工項目的設計銜接，做到統一規劃，遠、近期良好結合，盡量減少在已建或已運行項目上實施施工作業。施工過程中嚴密監控管道的保護、回填處理、管道試壓、清管干燥等關鍵工序的質量，對監理的旁站質量給予隨機抽查考核，嚴格監督隱蔽工程的實施。

② 加強運營維護管理 a.建立各級安全責任制

建立健全安全管理體系，完善安全管理制度并將安全責任落實到人。首先，強調一線部門的安全生產管理責任，將總公司下達給運營分公司的安全責任管理目標在分公司內逐層分解至各部室，并將各項考核指標具體化并落實到每一個崗位。其次是強化操作人員的技能培訓，提高操作水平，堅持執行學習制度，每位員工每月最少參加一次學習。第三是加大對安全生產工作的各項檢查和考核的力度。

b.加強對燃氣管道的日常巡檢 復雜環境下的活動帶有不可預見性并會對設施的安全構成威脅，有效的辦法是加強日常巡檢。通過巡檢，及時發現可能對高壓管道造成破壞的施工作業活動，及時進行交涉并制止違規活動，將問題解決在萌芽狀態。對于施工過程中遺留的以及巡檢過程發現的問題，加強協調，制定專項整改方案，盡快做好各項隱患消除工作。加強向管道沿線單位、群眾告知有關管道的路由，加強天然氣管道安全保護重要性、應急處理措施以及相關法規的宣傳，增強群眾對天然氣管道保護的意識，充分發揮群眾的力量，取得群防群治的效果。c.完善事故應急預案并實行定期演練制度

燃氣供應系統的事故應急處理是所有燃氣運營企業的共同課題，事故的應急處理機制及其相應的方案和制度是安全管理基礎工作之一。自高壓管道系統投產以來，高壓管線分公司已經組織在兩個門站分別開展了安全事故演練，演練暴露出了一些問題，如針對不同的事故情況未明確各崗位人員的職責及處理程序，演練時還沒有做到人人有把握，處理速度不夠快。因此事故應急預案有待完善和細化，演練有待加強。

d.重視生產數據管理

加強生產數據管理，有助于今后比對查詢、分析設備故障原因、預測存在風險，為建立管道和站場安全評價系統提供數據庫。基礎數據包括：設備檔案臺賬、管道施工記錄、沿線地形地貌、流量和壓力等生產運行參數、管道設施的巡檢紀錄等資料。

e.加強工藝系統的運行維護管理

制定標準化操作程序、標準化維護保養程序，逐步建立天然氣管道、工藝設備的完整性管理體系。定期對站場設施及高壓管道進行檢測、分析、評價，對系統可能存在的風險做前瞻|生診斷并采取有效的措施加以防范。f.強化上下游安全生產協調

針對多個站場隔墻而建、高壓管道并行敷設、設施各有所屬、上下游系統工藝和設備狀況各不相同的特點，建立合理的上下游協調機制，及時辨識、通報高壓管道和站場區域的危險因素，建立事故應急的聯合協作機制，開展事故應急方案聯合演練。

g.完善應急搶修組織

下游幾個燃氣公司最初打算聯合起來，依托上游大鵬公司的搶修中心，策劃應急搶修工作，但目前未能達成一致意見。從廣州地區的規劃發展分析，廣州市高壓管道系統的規模可能達到目前的2～3倍，屆時的管網覆蓋面更廣、站場更加分散。廣州市煤氣公司作為華南地區有較長歷史的大型專業公司，應該考慮挖掘自己的專業技術力量，應對今后本地區天然氣管網的搶險、維修業務。

第三篇：天然氣管道安全運行危害因素及防范措施最新

天然氣管道安全運行危害因素及防范措施

侯世光

（營口港華燃氣有限公司

營口

鲅魚圈

115007）

摘要：分析了天然氣管道安全運行的危害因素，從設計和施工方面提出了防范措施。

關鍵詞：天然氣管道；危害因素；防范措施

Risk Factors and Prevention Measures for Safety Operation of Natural Gas Pipeline

Abstract：The risk factors for safety operation of natural gas pipeline are analyzed，and some prevention measures are put forward in terms of design and construction.Key words：natural gas pipeline；risk factor；prevention measure

1、概述

近年來國內天然氣產業大力發展，城鎮氣化率快速提高，不僅大中城市天然氣已經普及，經濟較為發達的縣城、鄉鎮也已經敷設了大量的天然氣管道，這些埋設在地下的天然氣管道經常受到人為及其他原因的損壞。例如，2006年，湖北省黃岡市穿越長江的天然氣管道發生破裂，導致城區約1萬戶家庭用氣受到影響。2010年4月，武漢市三環線漢口姑嫂樹立交橋處，某勘測單位鉆探施工時，不慎將Φ711的天然氣高壓管道鉆破，導致沿線逾60萬戶居民及周邊工商用戶用氣受到影響。

根據國內較早使用天然氣的四川地區的統計數據以及國外的研究成果，危害天然氣管道安全、引起管道事故的因素很多，主要包括天然氣自身的易燃易爆性、管道的腐蝕、設計與施工缺陷、二次建設工程的破壞或第三方破壞、自然災害、材料及設備缺陷、錯誤操作等。上述危害因素可分為內因和外因，天然氣的易燃易爆性是天然氣管道發生事故的內因，但它是不可以改變的。其他因素則是天然氣事故發生的外因，可以采取措施進行預防，將事故發生的概率降低到最小。按照造成事故的主體可分為自然災害和人為災害，如地震、滑坡等屬于自然災害，而管道的腐蝕、設計與施工缺陷、第三方破壞、材料及設備缺陷、錯誤操作等則屬于人為災害。隨著國內天然氣管道的逐年發展，很有必要分析管道的危害因素并采取相應的保護措施。本文從設計和施工的角度，對幾種常見的危害因素及相應的措施進行分析。

2、設計因素及防范措施 2.1 管道選線不合理

管道的選線是設計中的先導性、基礎性工作，不僅決定著工程造價，而且決定著管道的運行安全。如果設計中不注意管道所經地區的地質條件、地震情況、水文資料以及所經區域的發展規劃，就可能使管道敷設在不穩定地層、地下采空區、泥石流滑坡地區、未來城市中心區等，均會導致管道運行時由于自然災害和人為因素而發生管道事故。管道選線的基本指導原則應是保持管道敷設土層穩定可靠、減少人類活動對管道的影響這一安全第一原則。選線時應通過基礎資料(如地質勘探資料、水文資料、未來規劃等)，選定管道的平面位置，有必要時，還需要進行選線勘查(可行性研究階段勘查)，探明地質構造、地層巖性、水文地質等概況，并判斷可能產生的自然災害及人為危害因素，采取相應的措施。如，管道上下坡段，為減少坡面侵蝕，應采用擋土墻(漿砌、灰土等)作為深層防沖措施(見圖1)，同時采用土工合成材料(土工格室、植生帶)作為淺層護面措施，防止坡面降雨的擊濺侵蝕。對于坡腳，通常采用護坡或擋墻作為防止坡腳侵蝕的措施。穿越巖質河床，則采用混凝土連續澆注。對于鵝卵石河道，則采用淤土壩作為防沖切的深層保護措施(見圖2)。沿河敷設的管道采用砌筑護坡或漿砌護岸(見圖3)。若經過現狀或規劃的三、四級地區，則應采取增大管道壁厚、提高焊縫檢驗比例、管道上敷設混凝土蓋板等措施防止人類活動對管道的影響(見圖4)。如上述武漢市高壓B管道被鉆破事件，若管道之上敷設有混凝土蓋板，既可有效防止此類事故發生，又可減少挖掘機等機械破壞。

2.2 管道壁厚、材料的選擇計算有誤

管道壁厚和材料選擇主要根據GB 50251—2003《輸氣管道工程設計規范》或GB 50028—2006《城鎮燃氣設計規范》。管道強度計算校核時，對管道的受力分析不當，或地區等級分級不準造成強度設計系數取值錯誤，將使強度計算結果及管材(鋼級)、壁厚的選用不恰當，彎管未考慮壁厚增大系數等。例如，管道強度設計系數是根據管道所經地區的建筑物密集程度及人類活動的影響程度或管道穿跨越公路等級、河流大小等情況進行地區分級選取的，如果管道沿線勘察資料不詳或沒有勘察資料，會造成地區分級不準確，強度設計系數選取不恰當。若這種失誤導致管道壁厚計算值偏高，則會造成管道造價的無謂加大，造成浪費；若這種失誤導致管道壁厚計算值偏低，將不能滿足管道的安全性需求。

若管道應力分析、強度、剛度及穩定性、抗震校核失誤，會造成管道在特定條件發生時變形、彎曲甚至斷裂。如對當地的地震設防烈度、地震斷層等參數調查不清，則會導致所選用的材料(鋼級)不當，或彎管的曲率半徑不符合要求，降低了對地震等災害的抵御程度。當地震設防烈度較高時，應采用較低鋼級的管道并加大壁厚，以增強鋼管的延展性能，并采用彎曲半徑為管道直徑6倍的彎管。2.3 管道腐蝕

天然氣管道相當大比例為鋼質管道，鋼質管道的腐蝕不可避免，腐蝕不僅造成每年大量的鋼鐵資源的腐蝕消耗，而且是在役天然氣管道發生事故的主要因素之一。腐蝕既有可能大面積減薄管道的壁厚，又有可能導致管道穿孔，引發事故。埋地管道不僅受到土壤中化學物質的化學腐蝕，還有電化學腐蝕、細菌腐蝕和雜散電流腐蝕等。避免腐蝕造成危害的主要措施就是從設計、施工階段做起，選用合適的防腐層，精心測量土壤腐蝕控制參數并設計安裝陰極保護系統，同時在運行階段還要做好定期的腐蝕檢測工作，防患于未然。

3、施工因素及防范措施

3.1 施工單位的資質不全和經驗不足

天然氣管道屬于易燃易爆的壓力管道，施工企業必須具有國家或行業主管部門認定的施工資質，并嚴禁采用工程分包、資質掛靠等手段承攬工程。不具備資質的施工企業一般無天然氣管道施工經驗，無專用運輸設備、焊接設備等機具，無相關的材料設備到場驗收、保管制度和經驗，無合格的焊接人員，甚至無專業的施工員，因此施工質量必定無法保證。因此，在天然氣管道的建設過程中，必須按照國家相關規定對工程進行招投標，選擇具有相應實力的施工企業承擔施工任務。3.2 管道焊接存在缺陷

管道常見的焊接缺陷有裂紋、夾渣、未熔合、焊瘤、氣孔和咬邊等。管道一旦建成投產，一般情況下都是連續運行，管道中若存在焊接缺陷，不但難以發現，而且不容易修復，會給管道安全運行構成威脅。因此，應嚴格執行焊接操作規程，焊接前必須做焊接工藝評定并制定焊接工藝指導書，選用合格的焊工進行焊接操作，焊接完成后應按照規范和設計要求進行無損檢驗，無損檢驗人員必須由第三方擔任，且檢驗費用必須由業主直接支付，以確保檢驗結果的公正可靠。3.3 防腐層補口與補傷

管道防腐層的補口與補傷是防止管道腐蝕危害的重要工序。在施工過程中由于各種原因造成鋼管外表面的防腐涂層損壞要進行補傷，鋼管的接頭處應進行補口。補口與補傷材料選擇不當、質量不良會影響管道耐腐蝕性能，從而引起管道的腐蝕。因此，管道補口、補傷完畢后必須進行外防腐層的電阻測試，合格后方允許回填。

3.4 管溝開挖及回填的質量不良

若管溝開挖深度或穿越深度不夠，或管溝地基不穩定，當回填壓實，特別是采用機械壓實時，將造成管道向下彎曲變形。地下水位較高而管溝內未及時排水就敷設管道，會造成管道底部懸空；管底存在較大范圍的流沙層且固沙措施不當，也會造成管道底部懸空。如果夯實不嚴，極易造成管道上拱變形。回填土的土質達不到規范要求時，其中的石塊等可能刺傷防腐層。回填高度、夯實程度達不到技術標準要求時，會造成管道埋深不夠、管溝地基不實等問題，導致管道受力不均勻和管道變形，容易帶來安全隱患。3.5 管道穿跨越

管道往往不可避免地要穿跨越城鎮道路、高速公路、國道(省道)、鐵路(見圖5)及江河或其他特殊設施。對于穿跨越管道，由于管道運行后難以再實施檢修工作或檢修工作難度大、費用高，因此管道穿跨越施工及措施的好壞直接影響著管道穿跨越的質量。穿跨越河流段的管道(見圖6)，當河床受水流沖刷而使其覆土厚度逐漸減小，將可能造成管道懸空。對于通航河道，如果進行疏浚或船舶拋錨時，將對管道構成危害。如果管道配重(見圖7)不足，將會造成管道的上浮而破壞。因此，應特別注意穿越深度及穿越層的穩定，同時應修建適當的標志物、護岸、護底、配重塊等保護設施，使管道免于破壞。

4、結語

通過分析管道設計和施工不當可能對天然氣管道產生的危害，并提出防范的措施，可以從源頭上避免或減少事故的發生。此外，后續的管道運行維護也很重要，任何疏忽都有可能對天然氣管道造成危害。因此，對天然氣管道應進行全過程和全生命周期內管理和維護，最大程度地降低對天然氣管道造成的危害，保證天然氣管道安全平穩運行，促進天然氣產業更好更快地發展。參考文獻：

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侯世光（1982-）男，計算機應用與維護專業，大專學歷，助理工程師，主要從事燃氣工程施工管理工作。

第四篇：天然氣管道運行模擬及仿真技術研究

天然氣管道運行模擬及仿真技術研究

1011202045 蔡永軍 科學計算選講結課論文

為了預測天然氣管道運行狀態，制定合理的管輸計劃，更好的配置設備開機，天然氣管道輸送過程中需要進行工況模擬及仿真。實際工作中需要建立壓縮機、閥門等設備的模型，確定管段的控制方程、氣體的狀態方程，針對給出的初始條件和邊界條件，篩選確定天然氣管網數學模型的離散方法與非線性方程組的求解算法尋找合理的非線性方程的求解算法，得到合理的數值解。

1天然氣管道仿真數學模型 1.1管段的控制方程

對于管道中的任意管段，經過適當的簡化可以用下列公式來描述： 連續性方程：

A運動方程：

???(??A)??0

（1）?t?x?(??)?(??.?A)?P??2A???A?A?gsin(?)?A?

（2）

?t?x?x2D能量方程：

?(?(h?PA??2?2))??(?A?.(h???x22))?t??A?P??A?gsin(?)??Dk1(T?TW)?x（3）

式中：A——管道的橫截面積，m2；

ρ——流體密度，kg/m3； t——時間，s； x——坐標，m； u——速度，m/s； P——壓力，Pa； θ——管道傾角，rad； λ——水力摩阻系數； D——管道內徑，m； T——流體溫度，k；

k1——流體至管壁的換熱系數； h——比焓；

Tw——管壁的溫度，k。1.2 閥門控制方程

閥門控制方程如下：

Mdw?Mup?0Mup?Pdw)Pdw?0

（4）??Cg(Ph1?h2式中： Mup——閥門入口質量流量，kg/s；

Mdw——閥門入口質量流量，kg/s Cg——閥門系數；

Pup——閥的入口壓力，Pa；

Pdw——閥的出口壓力，Pa。1.3壓縮機控制方程

簡化后的壓縮機控制方程如下

?2?a1(n2n)?bn1()Q?c1Q20n0Mdw?Mup?Mfuel

m?1Tdw?Tup?m式中：?——壓縮機壓比；

m——多變壓縮指數；

n——壓縮機的實際轉速，rpm； n0——壓縮機的額定轉速，rpm； a1, b1, c1——系數；

Q——給定狀態下的體積流量，m3/s； 1.4 理想調節閥閥控制方程

理想調節閥控制方程如下：

5）

（Mdw?Mup?0Pdw?c

（6）h1?h22氣體的狀態方程

采用BWRS氣體狀態方程，如下：

P??RT?(B0RT?A0?C0D0E0d2??)??(bRT?a?)?3234TTTT

（7）

3dc???(a?)?6?2(1???2)exp(???2)TT式中：P——系統壓力，KPa；

T——系統溫度，K；

ρ——混合氣體密度，Kmol/m3；

R——氣體常數，8.3143KJ/(Kmol.K)。

A0、B0、C0、D0、E0、a、b、c、d、α、γ為方程的是一個參數，根據（8）確定。

1/21/2A0???xixjA0iA0i(1?kij)i?1nj?1nnB0??xiB0ii?1n1/21/23C0???xixjC0C(1?k)i0iiji?1nj?1n1/21/24D0???xixjD0iD0i(1?kij)ni?1j?1nnEx1/21/250???ixjE0iE0i(1?kij)i?1j?1?n3a????x?ia1/3ii?1??3??nb???x1/3?ibii?1??3c??n??x1/3??icii?1??3d??n??x1/3??idii?1??

3???n????xi?1/3ii?1??3???n??x1/3??i?ii?1??式中：xi、xj——混合氣體中i和j組分的摩爾分數；

kij——為i、j組分間的交互作用系數。3氣體的焓方程

氣體的焓方程如下：

h?h0?(B0RT?2A4C05D0?T2?06E0T3?T4)??12(2bRT?3a?4dT)?2?15a(6a?7dT)?5?

c??2242?T2(3?2???)exp(???)]4 管道周邊的熱力模型

管道的有效土壤厚度采用等效圓筒法，傳熱半徑由下式計算：8）9）

（（2H2H2R2?R1?R1(?(()?1)?1)0.（10）

DD式中：R2-R1——土壤厚度，m；

R1——從管道中心至土壤層的半徑，m； H——至管道中心的實際埋深，m； D——管道直徑，m。

管道和周圍環境的瞬態熱力模型計算式如下：

k(rTr)r/r?Cp?Tt

（11）

式中：k——周圍環境導熱系數；

r——傳熱半徑； Tr——r處的氣體溫度； Cp——氣體定壓比熱； Tt——t時刻的氣體溫度。

單位管長熱流量由下式表示。通過該公式計算管壁在任意節點的溫度。

2?k2(Tw?T0)????k1D(T?Tw)

（12）

ln((R2?R1)/R1)式中：k2——管壁至土壤換熱系數；

K1——流體至管壁換熱系數； Tw——管壁溫度； T0——R2處的溫度； T——氣體溫度。水力摩阻系數計算式

管段控制方程涉及的水力摩阻系數λ采用F.Colebrook－White公式計算，該公式表達如下：

1/??1.7385?2log10(2e/D?18.574/(?*Re))

（13）

式中，e/D——管道粗糙度和內徑的無因次比；

Re——雷諾數。6控制方程的離散化

由管道控制方程與氣體狀態方程組成的非線性偏微分方程組，一般不能得出管流氣體基本變量的解析解，因此有必要應用計算數學的方法求解偏微分方程組的數值解。本專題中選用中心隱式差分法對控制方程進行離散化。確定采用的基本變量為氣體的密度（ρ）、速度（u）和溫度（T）。6.1離散形式

引進變量φ，φ代表三個流動基本中的任意一個。在時間步長為Δx , 空間步長為Δt 的情況下，以空間i和時間網格點t采用中心隱式差分格式，則有以下離散形式：

對于基本流動變量：

1??k??kk???k?1?ii?1??ii?1

4基本流動變量對時間的一階偏導數：

???k?1i???ki???k?1??k?t?11ii2?t

基本流動變量對空間的一階偏導數：

??1k??k?i?1??i?1??k?1i??ki?x2?x

基本流動變量對時間的二階偏導數：

?2?(?k1??k?2k1k?2kk?1k?2i?2?k?ii)?2(?i?1?2?k?i?1??i?1)?(?i?2?2?i?2???t2?i?2)16?2t基本流動變量對空間的二階偏導數：

?2?(?k?1k?1k?1i?2?2?ki?1??ki)?2(?ki?2?2?i?1??i)?(?k?2k?2k?2i?2?2?i?1??i)?x2?16?2x基本流動變量對空間及時間的二階偏導數：

?2?2k?2??ki?2?x?t??ki??k?i?2??i16?x?t

6.2 離散后的控制方程

離散后的控制方程如下： 離散后的連續性方程：

（14）

15）

16）

（17）（18）（19）

（（1kk?1kk?1k?1kkk?1k?1kk?ik?????????u??u??u??1i?1iii?1i?1iiiui?i?1i?1?0

（20）2??t2??x離散后的運動方程：

1k?1kkk?1k?1kkk?1kk?1k?ik??u??u??u??uP?P?P?P1i?1i?1i?1iiiii?1ii?i?12??t2??x1k?12kk2k?1k?12kk2?ik??(u)??(u)??(u)??(ui?1i?1iiii)?1i?（21）2??x1kk?1kk?1kk?1k??????u?u?u?u??ik??i?1iii2?(1)?(i?1i?1i)?02D44離散后的能量方程：

1k?1k?121kk21k?1k?1kkk?ik??h-P??(u)-(?h-P??i?1(ui?1))1i?1i?1i?1i?1i?1i?1i?1222??t1k?1k?121kk2kkk?h-Pi??i(ui)-(?ihi-Pi??i(ui))22?2??t1k?131k3k?1k?1k?1kkk?i?1ui?1hi?1?(ui?1)?(?i?1ui?1hi?1?(ui?1))22?2??x1k?131k3k?1k?1k?1kkk?iuihi?(ui)?(?iuihi?(ui))22?2??xk1k?1kk?1k?(Ti?1?Ti??T?T1ii?4Tw)?0Dk?1k?1iik?1（22）

6.3 初始條件與邊界條件

初始條件指系統開始運行時的初始壓力、流量或溫度的分布狀態。邊界條件指某一管段起始節點和終止節點上的約束條件。主要包括：

(1)管段端點上的輸油泵、壓縮機或閥門等的出入口壓力、流量、溫度、轉速、壓比或開度設定值；

(2)氣源對應節點的壓力、流量或溫度設定值；(3)分輸點對應節點的壓力、流量或溫度設定值；(4)節點處壓力、流量或溫度的一致性；(5)節點處壓力、流量或溫度的范圍控制值；(6)管道物理元件周圍的溫度場狀況。7非線性方程組的求解算法

離散后的控制方程配合邊界條件和初始條件才能封閉，封閉后形成了非線性方程組，對于該非線性方程組選取牛頓迭代法進行求解。

若采用C(x)x?b的矩陣形式（其中C(x)為非線性方程組的系數矩陣），則x?(x1,x2,x3,...,xn)T為需要求解的向量，b?(b1,b2,b3,...,bn)T為等式右邊的向量。

（1）牛頓拉普森迭代法 設迭代函數列F?(F1,F2,F3,...,Fn)T

T

迭代變量x?(x1,x2,x3,...,xn)

迭代增量?x?(?x1,?x2,?x3,...,?xn)

迭代函數FiT?Fi(x1,x2,x3,...,xn)

牛頓拉普森迭代公式如下：

xk?1?xk??xk

（5.7-1）

對于迭代函數F，將求解非線性方程組問題轉化成為尋根問題，也即要求下式成立：

F?(F1,F2,F3,...,Fn)T?0

（5.7-2）

對任意點x0和它的相鄰點/鄰域（x0+△x），通過泰勒展開式我們有：

?FiFi(x0??x)?Fi(x0)???xj??(?x2)i?1,2,...,n

（5.7-3）

j?1?xj若采用矩陣形式，則有：

nF(x0??x)?F(x0)?J?x??(?x2)

（5.7-4）

其中 J 為n×n的雅可比矩陣且Jij?如果略去其中的高次項?(?x2?Fi。?xj)，并要求F(x0??x)?0。我們得出：

?x??J?1F

（5.7-5）

至此，可以按照牛頓拉普森迭代法的求解步驟進行計算。

（2）牛頓＋最速搜索迭代法

引入目標函數 f?0.5F?F，通過簡單的數學運算，可以得到牛頓迭代沿著此目標函數的梯度方向?f，始終可以發現一個數值α能使得目標函數的值下降，即：?f式： ??x?FJ?(?J?1F)??F?F?0。所以本專題研究采用如下迭代公xk?1?xk???xk

（5.7-6）

該方法較牛頓拉普森方法具有收斂速度快，且全局收斂的特點。8仿真運行

8.1仿真運算的基本過程

仿真運行的基本過程如圖1仿真運行所示。運行系統狀態數據和不同視角構成單文檔－多視的關系。

圖中的蘭色帶箭頭線條表示通過不同的視角和核心功能層接口，可以監視或編輯仿真系統的狀態數據，并下達計算命令；粉色線條表示運算中仿真模擬器和數據模塊進行數據交互；綠色線條表示初始化過程加載數據。

簡單人機界面視角視角命令行視角表格視角仿真模擬器調度模塊核心功能層接口計算狀態數據數據模塊監視或編輯狀態數據編譯模塊加載系統及其初始參數運行系統狀態數據編連文件

圖1仿真運行過程

仿真運行基本過程如下：

(1)通過各個接口或視角，下達加載系統命令；(2)調度模塊命令編譯模塊加載編連文件；

(3)如果需要，通過各個接口或視角，對系統參數進行進一步初始化；(4)通過各個接口或視角，下達一輪計算命令；

(5)仿真模擬器開始一輪計算，并輸出結果到數據模塊；調度模塊通知相應接口和視角計算結束；

(6)相應接口或視角獲取關心的數據；

(7)如果需要進行新一輪計算，相應接口和視角可以對部分參數進行重新設定，并下達新一輪計算命令，系統將回到第5步。

8.2仿真運算的實現結構

仿真運算由仿真模擬器作為核心模塊來實現，兩個直接的輔助模塊是數據模塊和編譯模塊。

這3個模塊相互協同進行仿真運算，基本過程如圖2所示。

仿真模擬器數據模塊3輸入參數基本輸出參數其它輸出參數665其它輸出參數數值化計算72 加載方程組2 加載數據模型文件編連文件1 輸出：方程組＋元件信息編譯模塊建統立的此聯系組立輸入參數預處理控制方程組4數值計算4446元件參數關系計算函數庫外部邊界方程組元件庫元件參數關系計算函數庫控制方程組外部邊界方程組 圖2仿真模擬器結構

(1)編譯模塊根據模型文件和元件庫，建立編連文件，編連文件中包含仿真系統各個元件的信息；同時，根據通用、基本的控制方程組、元件參數關系計算函數庫、外部邊界方程組，編譯模塊將建立此系統的全部方程組，一并加入到編連文件中；

(2)在運算前的初始化過程中，編連文件中的參數數據將被加載到數據模塊，方程組將被加載到仿真模擬器相應的方程組列表中，包括：控制方程組列表、外部邊界方程組列表、元件參數關系計算函數庫列表；

(3)每輪運算開始前，仿真模擬器的輸入參數預處理模塊需要對輸入參數進行預處理，例如對部分參數進行離散化或擬合；

(4)開始運算后，仿真模擬器的數值計算模塊根據處理好的輸入參數和相關的方程組進行數值計算；

(5)數值計算模塊計算出的是需要聯立求解的基本輸出參數；

(6)根據輸入參數、基本輸出參數、元件參數關系計算函數庫，仿真模擬器同步對其它輸出參數進行數值化計算；

(7)其它輸出參數被輸出到數據模塊，此后可以通知調度模塊前來獲取相關數據并進行下一輪計算的參數輸入了。9結論

通過建立天然氣管道數學模型及求解算飯，在輸入管道的基本參數后，可以根據輸入的初始運行狀態預測下一時刻的運行狀態，從而為排定管輸計劃、優化運行工況提供決策依據。

第五篇：天然氣管道運行壓力工藝參數

天然氣管道運行壓力工藝參數

高壓管道運行壓力：

A:2.5< P≤4.0MPa B: 1.6< P≤ 2.5MPa 次高壓管道運行壓力：A:0.8< P≤1.6MPa B: 0.4< P≤ 0.8MPa 中壓管道運行壓力：

A:0.2< P≤0.4MPa B: 0.01≤ P≤ 0.20MPa 低壓管道運行壓力：

P < 0.01MPa

天然氣調壓站（箱）現狀運行壓力工藝參數 次高壓A調壓站的進口壓力：1.2～1.6MPa 次高壓A調壓站的出口壓力：0.6～0.8MPa 次高壓B調壓站（箱）的進口壓力：0.6～0.8MPa 次高壓B調壓站（箱）的出口壓力：0.1～0.2MPa 中壓B調壓站（箱）的進口壓力：0.1～0.2MPa 中壓B調壓站（箱）的出口壓力：2100～2800Pa

XP—311A型可燃氣體檢測儀的使用：

零調節：先將轉換開關由BATT轉至（L）擋位置，待指針穩定，確認“0”如指針偏差于“0”時將“零”（ZERO）調節旋鈕緩轉，進行調節。調至“0”為止。（零調節須在L擋，必須在干凈的空氣中進行）

檢測：1.先將轉換開關轉至（L）擋（0～10%LEL）或（H）擋（0～100%LEL）并將吸引關靠近所需要檢測地點來測量。

2.感應到要測氣體時，指針就會擺動，當指針穩定下來后，所指示的刻度便是氣體的濃度。在檢測氣體時，先應轉在（H）擋，如指針指示在10%LEL以下時，當即轉換到（L）擋，以便讀到更精確的數值。

3.XP—311A型具有報警功能，達到危險濃度（20%LEL）時則可以燈光及蜂鳴器鳴響告知。在使用時，如電池電量不足時，可以連續鳴響告知，故須更換電池。

4.檢測完后，必須使儀器吸干凈空氣而使得指針回到“0”位置后方可關電源。

5.刻度是以三層計數形式從而可表示LEL、LPG、汽油之區別。LPG及汽油的指示是以體積濃度作為氣體濃度從而可直接讀出。

XP—314A型可燃氣體檢測儀的使用：

零調節：將轉換開關置于“L”擋，在新鮮空氣中，旋轉“ZERO ADJ”鈕調零。注意：應將轉換開關置于“L”擋調零，放在“H”擋，無法調到準確的零點。檢測：1.在調零穩定后，將轉換開關置于“H”擋，用吸引管采氣樣進行檢測，到指針穩定后，讀取數值，如讀值在10%（或30%）以下時，將轉換開關改成“L”擋，以便讀到更精確的數值。

2.當儀器用于檢漏時要注意指示值將隨著吸引管靠近泄漏點而增大，而離開泄漏點時則減小。如轉換開關置于高濃度“H”擋不利于檢漏時，應改放在“L”擋.