北京 101113
摘要：据基础参数及用户情况并结合国内管材制造水平，进行输气工艺方案优化，并确认工艺优化方案的技术可行性，经济合理性，并验证其运行可靠性，进而提高了管道设计水平。本文作者结合自身实践就天然气输气技术进行说明，以供同仁参考。
关键词：天然气；输气；工艺设计；维护；管理
前 言：笔者通过对天然气管道输送原理的分析，建立了天然气输送工艺，并对其进行了数学分析和推理。根据气体传输的特点，对流动物体进行理论分析，并结合牛顿定律结合伯努利方程及范宁FANNING公式，推导出管道中压缩流体的方程，并对流动状态下的压缩气体进行分推导出分紊流及完全紊流，并在流动阻力下进行理论研究，进行适当的条件讨论。
1 管道输气工艺定义
管道输气工艺可以根据气源条件以及天然气的组成，来确定输气方式、流程和运行方案，一般情况下天然气的输气管道是采用普通的压缩机提供压力，对输送的天然气的质量进行严格的要求。
1.1 输气工艺
1）输气管道设计输送能力一般都是按照输送能力设计委托书和合同进行输送气量，一般情况设计工作天数按照350天计算。
2）输气的管道必须除去机械杂质，并且要符合天然气Ⅱ级天然气标准（GB17820）。
3）输气管道和附件也要按照国家规定执行《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》SY0007和《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》SY/T0036的要求采取了防腐措施时，不应该自行是增加管壁的厚度。
4）关于工艺设计应该有依据，输气的总工艺流程，输气涨应确定的参数，并根据输气站工艺参数和流程，输气站的数量和站间距，输气管道的直径、设计压力依据压气站的压力比例。
5）管道输气应该在合理的气源压力内，并采取增压输送，选择合理的气压站比和站间距采用离心式压缩机增加压力输送。但是占压应选择在1.2-1.5之间，站间距离不宜小于100千米。
6）具有配气功能的分输站的分输气体管线宜设置气体的限量、限压设施。
7）输气管道首站和气体接收站的进气管线应设置气质监测设施。
8）输气管道的强度设计应满足运行工况变化的要求
2 管道输气技术以及压力
要根据气源的条件和天然气的组成，来确定输气的方式、流程和运行方案，同时，要也根据这个来确定管材、管径、设备、沿线以及占据等。
早起时候天然气的运输都是靠气井自然压力，但是在天然气运输过程中不经过处理就直接进入管道。现代天然气管道运输则用压气机，这样能更好的给天然气输送压力。
总所周知，天然气的主要成分是甲烷，其次就是乙烷、丙烷、丁烷及其他重质烃类气体。除了这些还有少量硫化氢、二氧化碳、氢气和水蒸气等，还可能含有固体砂粒、凝析液和水等。一般情况下天然气在标准状况下的容重为0.6780～0.7157公斤/米3，比空气轻。在这个空气含量为5.3%～15%（体积）时，容易遇到火就发生爆炸。如果饱和的天燃气在一定压力的条件下，会发生外物像雪一样的结晶水合物。
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当天然气中带有的固有的杂志使得管道断面缩小，或者堵塞时，就要对管道进行仪表和机件磨平。为了防止这种情况的出现，就要对天然气输气管道进行多方面的处理。就现在而言很多国家都严格的按照天然气输气标准执行。因此，天然气进入输气管道前必须进行气体液体分离。通常要求经过处理的天然气中硫化氢含量小于5.5毫克/米3（标准状况下）；天然气露点温度低于管道周围环境温度5～10℃。
3 输气流程
来自气井的天然气要经过加热、、降压、分离，计量后才能进入天然气处理厂，当脱水后在经过一系列的程序在进入配气管道。输气管道沿线的压力与管道一般是串联组成，任何一个压气工作参数发生变化都会影响整个系统，因此，对管道必须统一管理，只有这样才能保证气压机压力值一直保持稳定。
4 输气管道的计算
气管道的管径、壁厚、起点压力、压缩比（压气机出口与进口压力之比）和压气站间距等参数的计算。参数间的相互关系反映在输气量计算式上。对于大管径、高压输气管道的输气量计算，一般用潘汉德公式：
对中小管道输气量的计算，一般采用威莫斯公式。在计算过程中主要通过管径、长度、温度、相对比重、起点和终点的压力情况，进行对比。一般情况如果管道加粗一倍，输气量可以增加六倍，压气站之间的距离也就会缩短一般，输气量就增加百分之四十，这样以来提高输气压力和降低温度就会得到很好的控制。
建设管道时，输气量一般是给定的，可以根据工作经验选择对应的压缩比例及相应的站间距离，并按照公式计算需要的管径和压气机的出口压力，并对此作出不同的方案，用来对比管材的消耗和需要的功率，从而确定最优的参数。计算管道输气时，一般要从末端开始，根据末端的长度、储气量和管径，然后再计算其他管段。
5 提高管道输送效率的措施
输气管道在正常运行一段时间后，会出现管内有积垢、积液等现象，严重的影响了管道的输送效率，为了提高管道的输送效率，通常依据管道最佳的工作效率为基础，对管道进行检测。提高运行效率的措施一般如下。（1）在用气中心建立气库，减小终点配气量对输气的影响，进而保证输气管道经常按照高效输气量进行输送，同时，要充分发挥管道的输气能力。（2）选择排量、功率和压力并对其进行压气管理，使其在输气量正常的范围内还要保持更高的输气量。（3）使用内部涂层，降低管内的粗糙程度，尽量的减小压力带来的损失。（4）使用有效的清洁器材，清理管内的障碍物。（5）降低在天然气在运输过程中的温度，提高输送压力。（6）培训是提高技术的重要途径，针对输气场站的具体特点可采用集中授课，外出考察调研，轮岗学习，导师带徒等方法，加强对设备操作与维护、计量培训、工艺操作规程、场站流程切换、仪表更换及设备操作与故障排除等方面技术培训学习，加深员工对所在场站的操作标准的理解。（7）以安全生产为中心、年计划任务完成为目标，日常维修为契机，开展“我说我岗”等多种形式的劳动竞赛活动，充分发挥场站员工的特长，可采用理论技术比赛，实际操作比赛，技术改造和创新等形式进行。完善员工激励机制，奖励生产上有突出成绩的先进标兵和岗位操作能手；奖励坚守岗位，默默奉献的员工；奖励技术创新员工等。通过技术比武、劳动竞赛促进员工提高技术水平，加强员工的合作意识，进而推动场站各项工作的顺利开展。
结 语：
总之，在设计过程中，为了满足输气要求，并能在用气高峰时，能及时的环节输气压力，应该通过优化设计工程，合理的选择输送管道的口径、厚度、材质，这样才能合理的降低工程投资，提高利用效率。
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作者简介：
论文作者:雷建伟
论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/13
标签：管道论文; 输气论文; 天然气论文; 压力论文; 工艺论文; 场站论文; 间距论文; 《防护工程》2017年第10期论文;