張　嶸（浙江浙能天然氣運(yùn)行有限公司,杭州310052）

輸氣管道投產(chǎn)過(guò)程混氣規(guī)律探討

張嶸
（浙江浙能天然氣運(yùn)行有限公司,杭州310052）

能否很好的完成空氣的置換是天然氣管道安全輸送的重要保證，本文通過(guò)模擬管長(zhǎng)2km、管徑0.4m天然氣管道投產(chǎn)氣體置換，分析了壓力、流速、管道長(zhǎng)度等因素對(duì)置換過(guò)程中混氣段長(zhǎng)度的影響，得出了計(jì)算混氣段長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)輸氣管道投產(chǎn)氣體置換提供指導(dǎo)。

天然氣管道；投產(chǎn)；混氣長(zhǎng)度；研究

0引言

目前，我國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)油氣管道的投產(chǎn)置換工藝進(jìn)行的系統(tǒng)研究還不是很多。本文通過(guò)對(duì)管道內(nèi)的氣體建立二維模型，分析了壓力、流速、管長(zhǎng)等因素對(duì)混氣段長(zhǎng)度的影響，并根據(jù)幾種因素之間的規(guī)律擬合了經(jīng)驗(yàn)公式[1-3]。

1　混氣模型建立

在天然氣輸氣管道投產(chǎn)過(guò)程中，管道的直徑相比于管道長(zhǎng)度來(lái)說(shuō)，其長(zhǎng)度基本可以忽略不計(jì)，所以在輸氣過(guò)程中，由于氣體的擴(kuò)散速度較大，可以將氣體在管道中的擴(kuò)散近似的簡(jiǎn)化為如下模型，氣體的混氣規(guī)律如圖1、2所示。

2　混氣規(guī)律研究

2.1壓力對(duì)混氣段長(zhǎng)度影響

為了研究壓力對(duì)混氣長(zhǎng)度的影響，本文在相同的流速下，壓力分別取0.1MPa和0.15MPa壓差不大的兩種情況下的混氣長(zhǎng)度進(jìn)行模擬對(duì)比。來(lái)置換管長(zhǎng)2km、管徑0.4m的天然氣管道。對(duì)比結(jié)果如圖3所示。可以得出：由于投產(chǎn)時(shí)氣頭的推進(jìn)主要是靠已置換管段建立的背壓，在置換過(guò)程中，氣體的壓力和勢(shì)能會(huì)相互轉(zhuǎn)化，因此在遇到較大起伏段時(shí)氣頭背壓會(huì)有所減小，影響氣頭的推進(jìn)速度。

2.2流速對(duì)混氣段長(zhǎng)度影響

由圖4可知天然氣-氮?dú)獾幕鞖忾L(zhǎng)度隨著速度的增大而增加，并且置換速度越大，混氣長(zhǎng)度平均增長(zhǎng)的速度越快。

2.3管徑對(duì)混氣段長(zhǎng)度影響

由圖5可知，在相同工況下，不同管徑對(duì)應(yīng)不同的混氣長(zhǎng)度，且混氣長(zhǎng)度隨管徑的增加而增大，幾乎呈線(xiàn)性趨勢(shì)。主要原因?yàn)椋涸谙嗤r下對(duì)流擴(kuò)散系數(shù)隨著管徑的增大而增大，因此管徑越大，混氣長(zhǎng)度越大。

以管長(zhǎng)2km，管徑0.4m的天然氣-氮?dú)?空氣置換為例，對(duì)混氣長(zhǎng)度進(jìn)行非線(xiàn)性擬合。為了進(jìn)行三維擬合，將管長(zhǎng)與管徑視為一個(gè)變量，用長(zhǎng)徑比L/d表示，將不同流速下的曲線(xiàn)進(jìn)行擬合及長(zhǎng)徑比，得出混氣長(zhǎng)度與管徑之比(Lmix/d)與長(zhǎng)徑比(L/d)、流速(u)二者關(guān)系的擬合公式：

天然氣-氮?dú)饣鞖忾L(zhǎng)度擬合公式：

則對(duì)應(yīng)的混氣量為：

3　結(jié)論

本文通過(guò)模擬分析管長(zhǎng)2km，管徑0.4m天然氣管道投產(chǎn)氣體置換，分析了壓力、流速、管長(zhǎng)對(duì)置換混合氣體長(zhǎng)度的影響，擬合得出了計(jì)算天然氣與氮?dú)饣鞖舛伍L(zhǎng)度計(jì)算公式，有利于更好的指導(dǎo)天然氣管道投產(chǎn)氣體置換工作。

[1]SY/T623321996，天然氣管道試運(yùn)投產(chǎn)規(guī)范[S].中國(guó)石油天然氣總公司,1996.

[2]高貴民.氮?dú)飧綦x技術(shù)在輸氣管線(xiàn)投產(chǎn)中的應(yīng)用[J].天然氣工業(yè)，1995,l5(05):85-86.

[3]許玉磊,宋曉琴,張一峰等.輸氣管道“氣推氣”投產(chǎn)過(guò)程混氣規(guī)律研究[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2008,27(01).

張嶸（1984—），本科，浙江大學(xué)機(jī)械與能源學(xué)院，助理工程師，研究方向：天然氣運(yùn)營(yíng)管理。