輸氣管道設(shè)計(jì)與管理

/《輸氣管道設(shè)計(jì)和管理》綜合復(fù)習(xí)資料一、填空題1、自然氣是一種混合氣體，混合氣體的物理性質(zhì)確定于自然氣組成和各組分氣體的性質(zhì)。自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、P1max、P2min確定時(shí)，輸氣管末段的最大長(zhǎng)度為：，此時(shí)管末段的儲(chǔ)氣實(shí)力為0。儲(chǔ)氣實(shí)力最大的末段長(zhǎng)度為L(zhǎng)max的0.5倍。8、對(duì)下圖所示的兩條簡(jiǎn)潔管路，假如起點(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、入口相連的回流管路，其目的是避開(kāi)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)樹脂涂層的主要優(yōu)點(diǎn)有：提高管線輸氣量、增加防腐性能。5、工程上用壓縮因子來(lái)表示真實(shí)氣體和志向氣體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)偏離志向氣體性質(zhì)愈遠(yuǎn)。6、自然氣的相對(duì)密度是指同一壓力和溫度下氣體密度和空氣密度之比，無(wú)量綱。7、單位體積干自然氣中所含水蒸汽的質(zhì)量稱含水量，它和自然氣的壓力、溫度有關(guān)。當(dāng)自然氣被水飽和時(shí)，其溫度也稱為露點(diǎn)。8、管輸自然氣最主要的三項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)為：熱值、含水量、H2S和CO2含量。9、沿線地形激烈起伏對(duì)輸氣管輸量有影響，當(dāng)線路縱斷面圖和通過(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)變更所致。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。密度大的自然氣易形成水合物。11、輸氣管內(nèi)產(chǎn)生水合物堵塞事故時(shí)，接受降壓方法最簡(jiǎn)便，可快速使水合物分解，管路暢通。12、首站入口壓力確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。和正常運(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，壓力變更幅度大。13、為防止未經(jīng)深度加工自然氣輸送管道中出現(xiàn)水化物，工業(yè)上常用甲醇和乙二醇作為防凍劑。二、分析題1、已知輸氣管流量基本公式為：，分析管路的終點(diǎn)壓力對(duì)流量的影響。答：依據(jù)流量計(jì)算公式，得令,代入上式中，得：若，，，由上式得故，將和看作變量，上式為圓方程，如圖所示：由圖可以看出：終點(diǎn)壓力在高壓范圍內(nèi)的變更對(duì)Q影響很大。終點(diǎn)壓力在低壓范圍內(nèi)的變更對(duì)Q影響不大。一般保持在左右，這樣不但節(jié)約功率，降低輸氣成本，還能降低能耗。2、已知輸氣管壓力分布方程為：，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旁邊變更的依據(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。依據(jù)管內(nèi)平衡前后質(zhì)量守恒可得平均壓力：==（2）輸氣管道上壓力為平均壓力的點(diǎn)距起點(diǎn)的距離：當(dāng)時(shí)，得：x0=5/9L≈0.55L當(dāng)時(shí)，得：依據(jù)求極限的洛必達(dá)法則，以為變量求導(dǎo)，得：故從0變更到,從0.55L變更到0.5L。三、問(wèn)答題輸氣系統(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)和和這些管網(wǎng)相匹配的站、場(chǎng)裝置組成。特點(diǎn)：1.從生產(chǎn)到運(yùn)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)，壓力變更較為平緩。（2）輸氣管中體積流量沿著管長(zhǎng)而變更，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：分析管徑、管長(zhǎng)、溫度對(duì)輸量的影響。（10分）答：（1）管徑。輸氣管的通過(guò)實(shí)力和管徑的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方法。（2）管長(zhǎng)。流量和長(zhǎng)度的0.5次方成反比。長(zhǎng)度越短，輸氣實(shí)力越大。長(zhǎng)度減小1半，流量增加41.4%。（3）溫度。流量和輸氣溫度的0.5次方成反比。輸氣溫度越低，輸氣實(shí)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5℃，輸送介質(zhì)為甲烷，其臨界壓力為44.91×105Pa，臨界溫度為191.05K解：(1)氣體臨界壓力44.91×105Pa臨界溫度191.05K(2)對(duì)比壓力對(duì)比溫度(3)查圖知：Z1=0.88(4)求氣體體積：輸氣管體積標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積式中，Z=12、圖示兩組管系起、終點(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/Qa。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)長(zhǎng)度的單獨(dú)管道流量系數(shù)為K。故3、如圖示，已知壓氣站方程：，管路方程：。式中單位：Qm3/s;PPa;Lm;DmLa=260km，Lb=145km，Da=1m，T＝293K，Z＝0.9，壓氣站入口壓力保持不變，為5.2MPa。(1)壓氣站僅向A城供氣，當(dāng)管A終點(diǎn)壓力Pza＝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城的供氣量削減為原流量的98.2％。a、求管路A終點(diǎn)壓力Pza；b、若管B終點(diǎn)壓力Pzb=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。AABP1DbDa解：（1）僅向A城供氣，聯(lián)立壓氣站方程和管路方程，其中，得到=代入數(shù)據(jù)，得：求得：壓氣站出口壓力（2）①壓氣站流量現(xiàn)在A城的供氣量利用壓氣站方程，求得：壓氣站出口壓力利用管路方程，求得：管路A終點(diǎn)壓力②B城供氣量利用管路方程，代入數(shù)據(jù)，得：求得：D=0.5m.（3）已知利用管路方程，求得：求，同理，得