輸氣管道設(shè)計(jì)與管理

1、輸氣管道設(shè)計(jì)與管理綜合復(fù)習(xí)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(duì)于長(zhǎng)距離輸氣管線，當(dāng) Q D Pimax P2min 定時(shí)，輸氣管末段的最大長(zhǎng)2 2度為：Lmax 弘 舉，此時(shí)管末段的儲(chǔ)氣能力為_(kāi)0_。儲(chǔ)氣能力最大的 CQ2末段長(zhǎng)度為L(zhǎng)max的0.5 倍。&對(duì)下圖所示的兩條簡(jiǎn)單管路，如果起點(diǎn)壓力相同，在任一長(zhǎng)度x處，線路1的各點(diǎn)流速（小于） 線路2的流速，線路1的終點(diǎn)壓力（大于）線路2的終點(diǎn)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(jī)配管時(shí)，常有出、入口相

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

3、起伏對(duì)輸氣管輸量有影響，當(dāng)線路縱斷面圖與通過(guò)管路起點(diǎn)水平線所圍面積為正時(shí)，其輸量 減小：面積為負(fù)時(shí)，輸量 增大 。 這是由于氣體 密度沿管長(zhǎng)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(shí)，采用降壓 方法最簡(jiǎn)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(yùn)，則停運(yùn)站號(hào)愈小 ，輸量下降愈 大。與正常運(yùn)行相比，停運(yùn)站上游各站壓力均 上升， 停運(yùn)站下游各站壓力均下降，愈靠近停運(yùn)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(diǎn)壓力對(duì)流量的影響答：根據(jù)流量計(jì)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(diǎn)壓力Pz在咼壓范圍內(nèi)的變化對(duì) Q影響很大。（2）終點(diǎn)壓力pz在低壓范圍內(nèi)的變化對(duì) 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(dǎo)平均壓力計(jì)算公 式以及平均壓力點(diǎn)距起點(diǎn)的距離在 0.5L附近變化的依據(jù)。答：（1）輸氣管停止輸氣時(shí)，全線最終達(dá)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(diǎn)距起點(diǎn)的距離:22X0PqPpj i22LpQpZ2Pz 0,Ppj|pq 時(shí)，得：X0=5/9L - 0.55L32Pz Pq 時(shí)，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(dá)法則，以PZ為變量

6、求導(dǎo)，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(wèn)答題1、輸氣系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)有哪些?答：整個(gè)輸氣系統(tǒng)是由礦場(chǎng)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(chǎng)裝置組成。特點(diǎn)：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(chǔ)氣、供配氣5個(gè)環(huán)節(jié)2. 氣體可壓縮性對(duì)輸氣和儲(chǔ)氣的影響。（1） 上下站輸量不等時(shí)，壓力變化較為平緩。（2）輸氣管中體積流量沿著管長(zhǎng)而改變， 起始流量小，終點(diǎn)流量大。（3）輸氣管末端儲(chǔ)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(zhǎng)、溫度對(duì)輸量的影響。（10分）答：（1）管徑。8Qi 旦勺Q2D 2輸氣管的通過(guò)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(zhǎng)。0.5Q1L2Q2L1流量與長(zhǎng)度的0.5次方成反比。長(zhǎng)度越短，輸氣能力越大。長(zhǎng)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(jì)算題1、已知輸氣管長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下輸氣管內(nèi)氣體的體積。a w*sit h f!靄當(dāng):盤(pán)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(duì)比壓力Pr 501.11344.91對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)壓力相同，管徑、管長(zhǎng)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(diǎn)壓力相同，管徑管長(zhǎng)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(zhǎng)度的單獨(dú)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(dāng)管A終點(diǎn)壓力FZa= 1.5MPa時(shí)，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(shí)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(diǎn)壓 力Pza； b、若管B終點(diǎn)壓力FZb=1MPa求B城供氣量和管B的直徑。(3) 若運(yùn)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(zhǎng)檢修時(shí)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(diǎn)壓力 Pza . 7.211 10解：平均相對(duì)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)條件下天然氣的密度和相對(duì)密度。（10分）l/d5.2，求得:P2max 2.179MPaP min2.397MPa求 Ppj max , Ppj minP pj max21 max3P2 maxP1m