輸氣管道設(shè)計與管理

1、輸氣管道設(shè)計與管理綜合復習資料一、填空題1、天然氣是一種混合氣體，混合氣體的物理性質(zhì)決定于天然氣組成和各組 分氣體的性質(zhì)。天然氣的組成有三種表示方法：即容積組成、摩爾組成和 質(zhì)量組成。2、對于長距離輸氣管線，當 Q D Pimax P2min 定時，輸氣管末段的最大長2 2度為：Lmax 弘 舉，此時管末段的儲氣能力為_0_。儲氣能力最大的 CQ2末段長度為Lmax的0.5 倍。&對下圖所示的兩條簡單管路，如果起點壓力相同，在任一長度x處，線路1的各點流速（小于） 線路2的流速，線路1的終點壓力（大于）線路2的終點壓力。這主要是由于氣體的可壓縮性 造成的。3、為離心壓氣機配管時，常有出、入口相

2、連的回流管路，其目的是避免壓氣機產(chǎn)生 湍振 。4、北美、西歐有關(guān)的管道標準已規(guī)定，20英寸以上的氣管應(yīng)加內(nèi)涂層，長距離輸氣管內(nèi)壁一般涂敷有機樹脂涂層的主要優(yōu)點有：提高管線輸氣量、增強防腐性能。5、工程上用壓縮因子來表示真實氣體與理想氣體 PVT特性之間的差別，該 值偏離1愈遠，表明氣體的PVT性質(zhì)偏離理想氣體性質(zhì)愈遠。6、天然氣的相對密度是指同一壓力和溫度下氣體密度與空氣密度之比，無 量綱。7、 單位體積干天然氣中所含水蒸汽的質(zhì)量稱含水量，它與天然氣的壓力、 溫度 有關(guān)。當天然氣被水飽和時，其溫度也稱為 露點 。&管輸天然氣最主要的三項質(zhì)量指標為：熱值、含水量、S和CO2含量。9、沿線地形激烈

3、起伏對輸氣管輸量有影響，當線路縱斷面圖與通過管路起點水平線所圍面積為正時，其輸量 減?。好娣e為負時，輸量 增大 。 這是由于氣體 密度沿管長變化所致。10、輸氣管內(nèi)能否形成水合物主要取決于：(1) 壓力和溫度；(2) 足夠的水分。密度大的天然氣易形成水合物。11、 輸氣管內(nèi)產(chǎn)生水合物堵塞事故時，采用降壓 方法最簡便，可迅 速使水合物分解，管路暢通。12、首站入口壓力一定的多壓氣站輸氣干線，若某站停運，則停運站號愈小 ，輸量下降愈 大。與正常運行相比，停運站上游各站壓力均 上升， 停運站下游各站壓力均下降，愈靠近停運站，壓力變化幅度大。13、 為防止未經(jīng)深度加工天然氣輸送管道中出現(xiàn)水化物，工業(yè)上

4、常用甲醇和乙二醇 作為防凍劑。、分析題1、已知輸氣管流量基本公式為:pQ pZ d5z TL0.5,分析管路的終點壓力對流量的影響答：根據(jù)流量計算公式，得PQ2 PZ22Q Z TL QC D5 C令PzPQ ：0 1 ,代入上式中，2得: 2 2 1C Pq若 Pz 0，0，Q Qmax，由上式得 CPo Qmax2故 22 1，將2與 看作變量，上式為圓方程，如圖所示:QmaxQmax由圖可以看出：（1）終點壓力Pz在咼壓范圍內(nèi)的變化對 Q影響很大。（2）終點壓力pz在低壓范圍內(nèi)的變化對 Q影響不大。（3）Pz 一般保持在1 Pq左右，這樣不但節(jié)省功率，降低輸氣成本，還能降低能耗。2、已知

5、輸氣管壓力分布方程為：Px .,-pf P2 P； x ,推導平均壓力計算公 式以及平均壓力點距起點的距離在 0.5L附近變化的依據(jù)。答：（1）輸氣管停止輸氣時，全線最終達到某一壓力，即平均壓力。根據(jù)管內(nèi)平衡前后質(zhì)量守恒可得平均壓力:PqPzPqPz（2）輸氣管道上壓力為平均壓力的點距起點的距離:22X0PqPpj i22LpQpZ2Pz 0,Ppj|pq 時，得：X0=5/9L - 0.55L32Pz Pq 時，得: xlim 2Pq2p pj2 L lim Pz2 , 29Pq Pq Pz 4 Pq2Pq29 Pq Pz2pZ pQ pZ |2 L Pz根據(jù)求極限的洛必達法則，以PZ為變量

6、求導，得:336 Pq 72 pz 3X03 L 0.5L72 Pq故Pz從0變化到Pq , x從0.55L變化到0.5L。三、問答題1、輸氣系統(tǒng)的組成及特點有哪些?答：整個輸氣系統(tǒng)是由礦場集氣管網(wǎng)、干線輸氣管道（網(wǎng)）、城市配氣管網(wǎng)和與這些管網(wǎng)相匹配的站、場裝置組成。特點：1.從生產(chǎn)到使用各環(huán)節(jié)緊密相連。主要有采氣、凈氣（除塵、脫水、脫硫等）、輸氣、儲氣、供配氣5個環(huán)節(jié)2. 氣體可壓縮性對輸氣和儲氣的影響。（1） 上下站輸量不等時，壓力變化較為平緩。（2）輸氣管中體積流量沿著管長而改變， 起始流量小，終點流量大。（3）輸氣管末端儲氣。3. 可充分利用地層壓力輸氣。2、輸氣管的流量基本公式為：（

7、PQP；）D5Qo C Z TL分析管徑、管長、溫度對輸量的影響。（10分）答：（1）管徑。8Qi 旦勺Q2D 2輸氣管的通過能力與管徑的2.67次方成正比。管徑越大，輸氣量越大。直徑增大1倍，流量增大6.4倍。故加大直徑是增加輸氣管流量的好辦法。（2）管長。0.5Q1L2Q2L1流量與長度的0.5次方成反比。長度越短，輸氣能力越大。長度減小1半，流量增加41.4%。（3）溫度。0.5Q1 T2Q2 T1流量與輸氣溫度的0.5次方成反比。輸氣溫度越低，輸氣能力越大。四、計算題1、已知輸氣管長100公里，內(nèi)徑900mm平均壓力為5MPa平均溫度為5C, 輸送介質(zhì)為甲烷，其臨界壓力為44.91 x

8、 105Pa,臨界溫度為191.05K，求工 程標準狀態(tài)下輸氣管內(nèi)氣體的體積。a w*sit h f!靄當:盤a毎垂11一歸一謎解：(1)氣體臨界壓力Pcm 44.91 x 105Pa臨界溫度Tcm 191.05K對比壓力Pr 501.11344.91對比溫度Tr 27815 1.456191.05查圖知：乙二0.88(4)求氣體體積:輸氣管體積V亓 Q3 14QQD2 L0.92 100000 63585m344標準狀態(tài)下氣體體積5RZT。 63585 44.91 10293.153V0 Vi -491407mPZ1T1101325 0.88 191.05式中，Z=1 2、圖示兩組管系起、終

9、點壓力相同，管徑、管長等參數(shù)相同，求下述不同連接方式的輸量比Qb/Qao解：由于兩組管系起終點壓力相同，管徑管長等參數(shù)相同，故輸氣量之比就是流量系數(shù)之比，設(shè)L2長度的單獨管道流量系數(shù)為 匕故 Ql Kb 2.3534K 故 Qa Ka 3K1119K229K22I111.4K2229K220.78459K2 3K2.3534K3、如圖示，已知壓氣站方程:P22 2.3P12 348 107Q2，管路方程Pq pz2 1000Q2l/d52。式中單位：Qm3/s; P Pa; L m; DLa=260km Lb=145km Da=1m T= 293K Z= 0.9 ,壓氣站入口壓力保持不變，為

10、5.2MP&(1)壓氣站僅向A城供氣，當管A終點壓力FZa= 1.5MPa時，求壓氣站出口壓力和城市A的供氣量Qa(2) 管線B建成后，壓氣站同時向城市 A和城市B供氣，站流量增大為原 流量的1.2倍，A城的供氣量減少為原流量的98.2 %。a、求管路A終點壓 力Pza； b、若管B終點壓力FZb=1MPa求B城供氣量和管B的直徑。(3) 若運行最高出站壓力為7.5MPa, B管尾端最低壓力為1MPa求不影響 城市B用戶用氣的最長檢修時間。解：(1)僅向A城供氣，聯(lián)立壓氣站方程和管路方程，227 2F22.3Pi348 10 QPQ P/ 1000Q2L/D5.2其中，P2PQ得到 2.3p1

11、2 3.48 107Qa2 = pZ2 1000Qa2L/D5.222代入數(shù)據(jù)，得：2.3 5.2 1063.48 107Qa21.5 1061000Qa2 260 103 /1求得：Qa 450.92 m3/s壓氣站出 口壓力 P22.35.2 106 23.48 107 450.9227.424MPa(2)壓氣站流量Q總1.2Qa 541.104m3/s現(xiàn)在A城的供氣量Qa 98.2%Qa 442.80m3 / s利用壓氣站方程P22 2.3P,2 3.48 107Q2，求得：壓氣站出 口壓力 P2,2.3 5.2 106 2 3.48 107 541.1042 7.211MPa利用管路方

12、程pQ2 pZ ioooQ2l/d5.2，求得:j2管路 A終點壓力 Pza . 7.211 10解：平均相對分子質(zhì)量yi 曲0.97 16 0.02 30 0.005 44 0.005 58 16.631000 442.802 260 103 1.010MPa B 城供氣量 Qb Q總 Qa 541.104 442.80 98.304m已知某輸氣管內(nèi)P=44X 105Pa, T=278.15K,氣體的容積組成為CH=97% ,C2H6=2% ,C3H8=0.5 % 2川。=0.5 %，計算該天然氣的平均分子量、/s利用管路方程p； p； 1000Q2l/d5.2，代入數(shù)據(jù)，得：27 211 106 2106 21000 98.304145 1000d5.2求得：D=0.5m.(3)已知 P1max 7.5MPa P2min1MPa利用管路方程p； Pz21000Q工程標準條件下天然氣的密度和相對密度。（10分）l/d5.2，求得:P2max 2.179MPaP min2.397MPa求 Ppj max , Ppj minP pj max21 max3P2 maxP1m