中石油管道有限责任公司西气东输分公司合肥管理处滁州站 安徽省滁州市 239064
摘要：文章对西气东输分输场站的调压设备工作原理进行介绍，分析节流降温的作用以及发生冰堵以及冻胀的可能性，对其容易发生的冰堵以及冻胀问题的原因和危害进行研究，提出了相应的分输场站冰堵和冻胀问题的防治措施，以供参考。
关键词：西气东输；分输场站；冰堵；冻胀
1引言
随着我国经济的快速发展，人们的日常生产和生活中对天然气的需求量不断增加。在目前我国天然气市场需求不断膨胀和扩张的过程中，我国也加速了天然气的管道建设并通过西气东输工程来缓解东部人口比较密集地区的天然气需求。但是在西气东输工程的运营过程中，输气管道以及分输场站的冰堵以及冻胀等问题，需要针对分输场站调压之后出现冰堵和冻胀问题的原因进行分析之后，探索相应的防治措施来确保西气东输分输场站的安全。
2调压设备的工作原理
以西气东输某分输场站为例，其主要采用的调压设备主要有安全切断阀、监视调节阀以及工作调压阀等三部分，下面就对这三种设备的共组原理进行介绍。首先是对于工作调压阀来说，其主要是一种轴向活塞调节阀，在此调压系统中主要起到对进站高压来气进行调压，并将高压来气调节为中低压力气体。此外，其还可以对下游压力进行感知并产生24V直流电信号向计算机PID控制中心进行传输，然后在此中心中将此信号与设定好的压力参数进行对比，如果与设定参数相差较多则中心就会下达相应的控制指令信号向工作调压阀的电动执行器传输，然后电动执行器在接到控制指令之后对阀门开度进行控制实现对下游压力的调节。其次是对于监视调节阀来说，其分输场站的正常运行中此阀是处于常开的状态，如果上述工作调压阀在运行中出现失灵状况，而导致下游的压力持续上升，然后在将下游压力与设定压力参数进行对比之后，如果与设定参数接近则监视调节阀就开始动作实现对压力的调节，如果这个参数数值完全相同就会自动关闭并将分输通道切断。最后是安全切断阀，其在分输场站的正常运行中也是处于常开的状态，其主要作用就是在监视调节阀调节失灵的情况下，如果参数达到了安全切断阀的设置参数附近就会启动并完全关闭，实现对分输通道的切断起到保护作用。
3节流降温的分析
分输场站的主要作用就是对高压天然气进行降压并形成中低压天然气之后向下游用户进行安全分输。但是在此调压的过程中随着天然气压力的急剧下降会导致其温度也会随之不断降低，甚至可能会导致温度降低至零度以下的情况，这就会到导致冰堵以及冻胀问题当发生，而此问题就会影响分输的正常运行并容易造成安全事故。根据工作调压阀的结构可知，其阀腔内径与上下游连接的管道内径相同，而且根据其工作原理可知，其是通过百分数的开度来对压力进行调节的，就是通过对天然气流通截面积的控制来实现节流控制。在高压天然气通过此节流口的过程中会使得其体积不断膨胀而且压力会迅速下降，同时会导致其温度也会随之下降，且通常压力每下降1MPa就会导致温度下降约5℃。根据此分输场站中其进站压力为9MPa而出站压力为4.8MPa计算，其前后的温度差距大约在21℃左右。如果是在冬季比较寒冷的季节中运行，通常此分数站在此季节的平均温度大概在14℃左右，这样就会导致在分输过程中出现零下7℃的情况，如果此情况持续时间比较长就会导致冰堵和冻胀问题的发生。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4造成冰堵和冻胀的原因及其所带来的危害
4.1冰堵的原因和危害
目前我国西气东输的天然气具有比较高的水露点，通常为-4℃左右，也就是说明其中含有比较高的气态水分子甚至可能存在少量的液态水。因此在分输过程中进项经过分离过滤的环节会将其中的一部分液态水分离出来，但是仍然会存在大部分的气态水分和少量的液态水会进入调压设备中，此时在出现上述零下7℃的情况时就会在工作调压阀的阀腔内部以及阀后的连接管段内壁上结冰，如此长期分输运行就会在此位置上不断有并状物的积累而导致管道内径缩小，甚至会出现将管道完全堵塞的现象，因此就会出现冰堵问题。在出现了冰堵问题之后，不仅会造成管道堵塞而造成停输，对下游天然气用户的正常用气造成影响，而且会导致易损件的加速损坏，如果在解冻之后进行二次开阀分输的过程中，还会可能导致在弯头部位撞击管道或者设备而造成管道以及设备的位移等问题。
4.2冻胀的原因和危害
在上述调压过程中如果温度降低值零下7℃左右时，如果管道周围的土壤中具有较多的含水量，这就会导致周围的土壤出现冻土层并且会逐渐膨胀，而随着冻土层的不断加厚以及膨胀就会导致埋地管线的不断太高，主要表现为地面隆起并将地面上的设备基础墩抬高甚至与设备脱离。从上述冻胀的原因和表现可以看出，冻胀发生之后不仅会导致管道的位移以及发生应力腐蚀问题，而且甚至会导致管道断裂和漏气，此外，还会导致采用法兰连接的部位由于垫片受力不均匀而导致漏气问题的发生。
5冰堵和冻胀危害的防治措施
5.1冰堵的防治方法
针对不同分输场站运行中可能出现冰堵的概率、表现以及所产生危害来进行冰堵应急预案的制定，此外，在进行调压过程中，首先采用电加热的方式来对进入管道的天然气进行预热，预热的温度根据环境温度以及调压后天然气降低的温度来确定，但至少要保证调压之后的天然气温度应该控制在0℃以上，通常要平均保持在5℃左右为宜。此外也可以通过对调压装置以及前后的管段和引压管等进行电伴热装置的增加来实现上述目的。在进站区的位置增加注醇装置向天然气中加入一定量的甲醇来对天然气中的水分进行降低。针对分输场站运行中容易出现冰堵的问题进行暖箱的设置来对设备和管道进行加热。对于已经出现的冰堵问题来说，则需要采用热水浇淋的方式进行化冻处理。
5.2冻胀的防治方法
防治冻胀的方式与防治冰堵的方式类似，主要是通过预热和加热措施来对设备和管道进行加热，实现对调压之后天然气温度的提升来避免出现冻胀问题。此外也是可以进行注醇装置的增加来减少天然气中的含水量。而针对埋线管道的防冻胀措施，则主要是对埋地管线周围的土壤进行置换；在管道沿线进行集水井的修建来实现对地下水的定时抽取，实现对地下水位的降低和控制；为管道进行地沟和支撑座的修建来实现对管道和土壤的隔离。
5.3建立完善的管理制度
针对西气东输分输场站中容易出现冰堵以及冻胀问题的现象，在此分输场站在冬季比较寒冷的季节运行时，就需要针对气候和温度变化来进行相应的管理制度的建立，不仅要确保西气东输调压过程中按照相应的操作规程来进行控制，针对每天进行的分输方案需要对分输批准量进行严格控制。而且要加强对调压过程中设备以及管道运行情况的巡检，尤其针对容易出现冰堵以及冻胀问题的部位，要适当增加巡检频率，对每一点的工作参数进行准确和详细记录，并对这些参数进行分析来对冰堵和冻胀问题进行诊断和预测，及时对冰堵和冻胀隐患进行排除。
6结语
针对西气东输分输场站中容易出现的冰堵和冻胀的问题，在对其产生原因和所造成的危害进行分析之后，提出了针对上述问题所采用的脱水、升温、化冻以及隔离等预防和治理方法，并且通过加强对分输场站日常生产过程中的巡检，来对冰堵和冻胀安全隐患进行及时预测和消除，从而大大提高输气过程中的安全，提高西气东输的效率。
参考文献：
[1] 宋宏庆, 孙野秋, 王志国,等. 西气东输分输场站冰堵和冻胀问题分析与防治[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2012, 32(5):80,23.
[2] 张富裕. 天然气长输管道冰堵的防治与应急处理[J]. 石化技术, 2016, 23(9):83-83.
[3] 魏守双, 封颖. 分输场站天然冰堵原因及解决措施[J]. 云南化工, 2018(1).
论文作者:杨国军 徐观洋
论文发表刊物:《科技新时代》2018年9期
论文发表时间:2018/11/14
标签：场站论文; 管道论文; 天然气论文; 就会论文; 西气论文; 东输论文; 过程中论文; 《科技新时代》2018年9期论文;