通過開挖驗證管道凍脹情況流程

來源:http://www.balenciagacheapshoes.com/ 作者:管道機器人編輯部 頻道:城市管道資訊
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  以陜京管道西沙屯站為例,結合地下天然氣管道調壓前后介質參數,通過開挖驗證管道凍脹情況,分析管道壓力、流量、介質溫度、環境溫度、土壤含水等對管道凍脹的影響。提出了處置管道凍脹的構筑管溝填沙法、工藝流程優化法、裝置改造降低壓差法。經現場試驗,取得了很好的效果,解決了地下天然氣管道凍脹上翹問題,消除了安全風險。

  

  關鍵詞: 管道;凍脹;檢測;解決措施陜京管道以高壓天然氣為主,在向下游用戶輸送時,隨供氣壓力、流量不斷變化,調壓前后壓力相差較大,因焦耳—湯姆遜效應,易使分輸天然氣溫度降至冰點以下,管道周邊土壤凍結,引發 “凍脹”現象:閥門閥體離開閥座、地面開裂、管道發生變形、局部應力集中等[1],影響天然氣管道的安全運行。為了解決天然氣分輸站凍脹問題,總結防凍脹措施及其特點,以陜京管道西沙屯站為例,分析天然氣分輸管道壓力、溫度、流量、介質溫度、環境溫度、土壤含水等因素,提出解決方法。

  

  1  原因分析1.1  管道凍脹表現形式陜京管道西沙屯站是陜京三線和陜京四線工程末站,于2013年11月建成投產,負責將天然氣分輸給北京市。站場設計管道DN1?000,設計壓力10?MPa;設計規模為150萬?m3/h,日輸量為3?600萬?m3;6條電動調壓支路,支路管徑DN400,單支路調壓閥輸氣能力約37萬?m3/h。2018年冬供期間,西沙屯站出現出站管道上翹現象,設備脫離原基礎最高為40?mm,最小2?mm,地面出現上鼓、裂紋。站場天然氣進站壓力為7.0~7.6?MPa,進站溫度7.0~7.8?℃,經調壓閥降壓后壓力3.6~3.8?MPa,調壓后溫度﹣12~﹣8?℃,平均壓降3.6?MPa,平均溫度下降17.4?℃。管線因膨脹量向上舉力致使地下管線及匯管升起,出現地面裂紋,匯管上的管線隨之升高,雖然在彈性范圍之內,仍威脅輸氣管網的安全運行。

  

  1.2  影響管道凍脹因素(1)介質調壓節流效應。為滿足下游用戶需求,將高壓天然氣經調壓降壓為中低壓天然氣,調壓節流過程造成天然氣溫度急劇下降,有時達到零下,同時通過熱傳導作用攝取地下管道周邊土壤中熱量,致使調壓閥和閥后外露管線出現結霜,地下管道及匯管四周土壤深度凍結。西沙屯末站進站和出站壓力值分別為8.0?MPa 、3.8?MPa,根據數據分析,壓力每下降1?MPa,溫度約下降5?℃[2]。計算調壓前后溫度至少下降21?℃。冬季天然氣的進站溫度一般7?℃左右,出站溫度可達到﹣14?℃,極易造成冰凍和地下管線凍脹。

  

 ?。?)管道周邊土壤凍脹。實驗資料表明: 最容易凍脹變形的細粒土是因為在自然容重下具有蓄水功能(壤中水),土中的水分不易自由排出,地下管道周邊過飽和的細粒土在負溫作用下,使土中的液態水變成固態的冰晶體,導致體積膨脹,造成土體向自由面的變形隆起[3]。處在這種凍土區域的地下管線因自重不夠,受到因土體變形隆起產生的凍脹力,使地下管道抬高上翹脫離基礎,造成管線凍脹上翹。

  

 ?。?)管道輸氣量增大。統計近兩年西沙屯站的輸氣數據,冬季大氣量(11月15日~次年3月15日)運行期間平均日輸氣量1 509萬?m3,約為其他時期的14倍(其他時期平均日輸氣量106萬?m3)。以冬季平均日總輸氣量1?500萬m3、一天24?h連續分輸計算,每小時輸氣量約62萬?m3,相當于兩臺調壓支路滿負荷運行,天然氣節流效應影響范圍逐漸增加,低溫凍脹土壤得不到緩解,加之冬季環境溫度較低等因素,共同導致地下管線的凍脹上翹。

 

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