城市燃气输配管网承载力评估方法研究

为及时掌握城市天然气设施运行工况,有必要动态、适时地对燃气输配管网进行承载力评估。在总结市政承载力研究方法的基础上,结合时序和空间发展考虑,分析了燃气输配管网承载力的影响因素,构建了一套新的承载力评价体系,根据层次分析法及专家意见,计算出各级权重并进行标准化,给出了推荐权值和评分导则,并以北京市通州区台湖镇某产业基地为例进行计算论证。研究认为：燃气输配管网承栽力评价指标体系应考虑天然气空间及时序的发展,评价方法中影响因素及标准值应因不同城市、不同地区有所差异。     

埋地天然气管网土壤腐蚀的风险分析

随着埋地天然气管网运行时间的增加,防腐材料逐渐老化和土壤环境的恶化,埋地天然气管网受土壤腐蚀的风险越来越大,给城市安全构成严重威胁。为了对埋地天然气管网土壤腐蚀作出准确的风险预测,分析了导致埋地天然气管网土壤腐蚀的五种主要影响因素:电阻率、氧化还原电位、含水量、含盐量、土壤pH值。通过计算五种风险评价因子的风险隶属度函数,得出各风险评价因子的风险指标,运用层次分析法计算五种风险评价因子的权重,从而得到埋地天然气管网土壤腐蚀的风险预测图像。根据计算结果,对埋地天然气管网土壤腐蚀作出风险预测,为埋地天然气管网的工程防护提供了依据。     

复杂天然气管网安全运行研究

为了提高复杂天然气管网安全运行风险评估效率,保障复杂天然气管网安全运行,本文对复杂天然气管网的安全运行进行研究。构建复杂天然气管网数学模型,建立管网各运行参数内部关联关系,获取管网安全运行限制性条件。在此基础上分析复杂天然气管网运行中各安全影响因素,设计安全影响因素的制约权重,完成复杂天然气管网安全运行评估,保障复杂天然气管网的安全运行。仿真测试结果表明,本文方法可以在较短时间内完成复杂管网的评估,且评估准确率较高,具有一定的实用性。     

城镇燃气管网完整性管理体系研究与实践

城镇燃气管网输送介质具有高压、易燃、易爆的特点,并且大多数都位于人口密集的区域,一旦发生泄漏,则后果相当严重。为了提高城镇燃气管网的安全运行水平,通过对国外相关法规标准开展调研与适用性分析,借鉴国内外天然气长输管道完整性管理所取得的成功经验,分析了城镇燃气管网与天然气长输管道的共性和差异性,由此确定了城镇燃气管网完整性管理的体系结构和主要内容,并基于中国石油天然气股份有限公司完整性管理体系建设实践的成果,开展了体系验证和改进。研究结果表明：①完整性管理是保障燃气管网安全运行的有效手段;②城镇燃气管网完整性管理主要包括数据采集与管理、风险评价、泄漏管理、检测与评价、维修维护、考核与效能评价等6个关键环节;③城镇燃气管网完整性管理工作的落实需要法规标准、体系文件、支持技术、系统平台和组织机构等5个支持要素;④应根据不同的压力等级来确定完整性管理工作的重点;⑤完整性管理体系文件应纳入到QHSE体系,将数据管理作为体系文件建设的重要环节,将体系文件内容固化到信息系统;⑥应对完整性管理体系进行持续改进。结论认为,该研究成果可以为城镇燃气企业开展完整性管理工作提供借鉴和参考。     

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随着我国城市能源结构的调整，天然气将成为主要的城市能源。燃气管网水力分析在管网的设计、改造、扩建和运行管理中起着十分重要的作用。文章用图论与数学分析的方法，建立了城镇燃气管网水力计算的数学模型，对各种算法进行了系统的研究与比较，并作出了综合评价，为提高编程质量提供了理论依据。     

液化天然气接收站高压外输时气化工艺优化模拟

目前,国内液化天然气(LNG)接收站已进入生产实践探索及运营管理阶段。实践表明,不合理的工艺运行参数往往造成能源浪费及设备的损坏。研究基于国内某液化天然气接收站气化工艺流程,探讨高压外输时气化能力影响因素,对气化能力影响因素进行分析,并进行性能校核验算,建立优化运行理论图版,得到该气化工艺下生产运行时优化工艺参数以及优化后合理的气化工艺设计方式,以期为液化天然气接收站高压外输时气化优化运行及运营管理提供理论参考。     

基于IOW的高含硫气田集输管网操作风险评估

高含硫气田开发安全风险极大,确保其集输管网安全经济稳定运行具有重要意义。为此,利用完整性操作窗口(IOW)技术对其集输管网进行了操作风险分析,首先,把管网输入输出空间划分为正常操作、安全警戒、安全危险、灾难4个区域,并根据管道承受强度、天然气水合物生成温度、管道腐蚀影响等因素确定出了管道中天然气压力、温度、流速为输出区域敏感变量,集气站供气压力、供气温度、供气量为输入区域敏感变量;然后以相关标准规范、工程实践成果等来确定输出区域敏感变量不同输出区域的边界;最后,利用HYSYS软件建立集输系统的工艺模型,基于确定的输出区域变量边界,按管网输入输出区域的映射关系得到了输入区域变量的边界,从而可根据集输管网运行参数进行操作风险等级评估。结果表明:采用IOW技术能够对集输管网工艺状态进行危险等级划分,可为制定集输管网运行策略提供参考。     

天然气产业链下游市场风险评价模型探讨

随着我国天然气主干管网的逐步形成，天然气产业链下游市场正在进入快速成长阶段，建立风险预警系统的重要性开始显现，而风险评价模型是其基础工作之一。文章在天然气产业链下游区域市场风险评价指标体系的基础上，综合运用层次分析法和灰色系统理论，建立了对天然气产业链下游区域市场风险评价的模型，并以各区域市场的用气量占全国总用气量的比重为权重，建立起完整的市场风险评价模型，可为评价天然气产业链下游市场整体市场风险时参考。     

制定中国天然气质量标准的紧迫性

文章综述了国内外现有的天然气质量标准和相关规范,结合我国天然气市场的特点,从天然气与现有城市煤气的可置换性、LNG项目供气系统的设计、国内大小气田或油田伴生气田集输处理设施及其集输管网与全国主干管网联结的规划和设计、天然气大用户的系统和设备的规划、设计与运营,以及中国天然气作为资源优化利用提出的要求等方面阐明了建立全国统一的天然气质量标准的重大意义及其紧迫性。     

城市燃气管网主干管材质的选择

分析了铸铁管、焊接钢管和聚乙烯(PE)管3种当前城市燃气管网主干管材质的优缺点。鉴于我国城市燃气介质将以天然气及液化天然气(LNG)为主,建议焊接钢管为优选,供业主及设计院参考。     

腐蚀作用下城市埋地燃气管道的失效概率分析

失效概率确定是管道定量风险评价的核心内容。为此,针对城市燃气输配管道特点,通过建立管道失效概率模型,利用可靠性理论得出了腐蚀作用下城市埋地燃气管道失效概率随服役年限的变化情况,并对影响管道失效概率的随机参数进行了分析。结果表明:在管道投入运行初期,腐蚀对管道失效概率的影响较小,其余参数的相对影响随工作压力大小而变化,当工作压力小于2.5 MPa时,竖直荷载是影响城市埋地燃气管道失效概率的最主要因素;随着工作压力的增加,竖直荷载影响失效概率的重要性逐渐下降,材料屈服强度、管道壁厚的重要性逐渐增加,而工作压力的重要性显著增加;当工作压力达到4.0 MPa时,对管道失效概率影响较大的因素为材料屈服强度、工作压力、竖直荷载和管道壁厚等;随着管道服役年限的增加,腐蚀对失效概率的影响增大并逐渐占据主导地位,在管道运行后期,影响管道失效概率的主要参数是腐蚀指数、腐蚀乘子和工作压力。     

基于有限体积法的城市燃气管网运行分析

在大力发展燃气用户的同时,要确保燃气输配管网运行的可靠性,就需要对燃气输配管网进行工程计算。目前对燃气管网工程计算的研究多集中在天然气长输管线,而与之相比,城市燃气管网结构更复杂、计算数据量更庞大。为此,建立了采用有限体积法对管网模拟方程组进行求解的燃气管网分析系统,并据此对某次高压管线进行了动态工程计算,各站点压力的计算结果与实际监控信息平均相对误差为0.02%～4.13%（与采用美国SPS软件验证计算结果基本一致）;采用燃气管网分析系统还对某城市中压管网进行了稳态工程计算,得到管网压力最低点及“瓶颈”管段,这将有助于管网改造与运行方案的制订;同时结合运营经验、监控信息对计算结果进行了综合分析。结论认为：①如果对城市燃气输配管网进行动态模拟,必须研究各燃气用户的用气规律,找出不同工况下燃气用户的小时流量估算方法;②监控点信息值选取城市全年最大小时流量发生日对应的时段值,并结合日常运营工作的经验判断计算结果的合理性。     

天然气海管半定量风险评价方法研究与应用

天然气海管在实际运行过程中存在着诸多不利于管道安全运行的潜在风险,如第三方破坏、管道悬空、管道移位等。因此,需对天然气海管开展风险评价,识别出高风险管段,进而采取针对性的风险管控措施。基于半定量风险评价原理,研究适用于天然气海管的风险评价模型及风险评价指标,并以东海TWT-CEP至宁波终端天然气海底管道作为目标管道实施应用,揭示该管道的相对风险等级及相对风险排序。风险评价结果表明,该管道总体相对风险较小,但有5段约13 km管段位于中等风险区,需加强风险管控。该半定量风险评价方法有较好的操作性和可靠性,可应用于后续海底管道的风险评价,对实现天然气海管风险分级管理具有实际意义。     

基于模糊Bow-tie模型的城镇燃气管道泄漏定量风险评价

燃气管道事故一旦发生后果大多比较严重。为全面分析燃气管道风险的前因后果,确定重点维护和监控的管段区域,引入了Bow tie模型,将管道泄漏的故障树与事件树统一到一起对燃气管道进行定量风险评价。采用模糊集相关理论与专家评价相结合的方法得出管道泄漏的模糊可能值;然后基于模糊层次分析法确定管道泄漏后果因素的权重系数;再通过矩阵乘法求得泄漏后果值。以某段燃气管线为案例,全面识别出各风险因素,量化得到管道各泄漏后果事件的风险值。实际应用结果表明：①该方法可快速合理地评判出管道系统的相对风险大小;②三角模糊数与层次分析法的应用减少了传统评价中主观及模糊因素产生的评价偏差,使得评价结果更接近客观实际;③依据评价结果制订有针对性的预防维护措施,能够实现有限维护资源的合理配置,保障燃气管道的安全可靠运行。     

基于管输天然气压力能回收的液化调峰方案

近年来，高压天然气长输管网迅速发展。为了回收天然气管网蕴含的巨大压力能，且同时满足城市燃气调峰的需要，提出了回收输气管网压力能的天然气液化调峰方案。在天然气管网的调压站安装带膨胀机或者涡流管的天然气液化装置，用气低谷时充分利用供气管网间的压差通过膨胀机或者涡流管等部件产生冷量用于液化天然气并储存起来，用气高峰时将液化天然气气化起到调峰作用。对目前常用的几种调峰方式进行了比较，分析了该方案具有的优势     

天然气管道输送混氢天然气的可行性

将氢以一定比例掺入天然气作为家用燃料使用,被认为是减少温室气体排放的途径之一,而利用现有发达的天然气管网输送混氢天然气（HCNG）至终端用户则被视为可行的方法;但由于氢气与天然气在物理化学性质方面存在着差异,HCNG有可能对燃气终端用户以及管道输送工况造成较大的影响。鉴于我国目前尚未出台HCNG作为燃料及其输送的相关标准,为此采用德尔布指数法、韦弗指数法、高沃泊指数与高热值法分别对天然气在不同混氢比下的燃气互换性和燃烧特性进行了评估分析,同时基于HYSYS软件和相似原理建立管道模型,分析了氢气的混入对天然气管道和压缩机运行工况的影响。研究结果表明：①随着混合气体中氢气体积分数的增加,燃具的热负荷下降,燃气的火焰传播速度急剧增大,燃具发生回火的风险增大,并以此确定对于天然气管道供应系统来说混氢天然气的最大混氢体积比不应超过27%;②氢气的混入虽然能提高管道的输气能力,但当管网和压缩机联合运行时其平衡工作点对应的压力和流量都将减小,反而会降低管道的输气能力。结论认为,该成果为天然气管道输送混氢天然气的可行性研究提供了基础数据。     

中东地区某国天然气管网去瓶颈分析

中东国家天然气管网具有气源多、运行压力低、管径大、输量高,以及覆盖面广的特点,水力系统分析面临多用户、多边界条件,气体流向复杂,难以准确查找管网瓶颈点的难题。对管网进行基本工况分析,认为提高气源压力、改变管网气流流向有助于减少瓶颈;对管网进行瓶颈工况分析,发现分输用户采用流量和最低需求压力设定模式能准确地查找管网瓶颈。与压缩机采用出口压力控制相比,压缩机采用控制流量模式有助于控制管网中天然气输量和流向,快速平衡管网气量和压力。去瓶颈工况分析表明,采用新建管道、修建原有管道副管以及增设压气站方法对提高管网输量效果明显,推荐首站增大输压作为管网去瓶颈首选方案。     

川气东送管道典型站场风险量化评价

川气东送管道是我国东西部地区的天然气管道大动脉,如何针对不同的管线、设备失效规律和特点开展风险量化评价是实施站场完整性管理的基础和关键。针对川气东送管道典型输气站场特点,制定了由风险预评估和检测、RBI、SIL与RCM分析组成的风险量化评价流程。根据站场管道流场模拟结果确定了站场重点检测对象和位置,结合川气东送管道站场的HSE管理目标提出了合理的可接受风险准则。利用建立的风险量化评价流程和方法,对普光首站的278个设备/管道项进行了风险量化评价,合理制定的风险控制与检验计划可有效防止失效事故的发生,从而有效提高川气东送管道站场的安全运行能力和完整性管理水平。     

川渝天然气管道工程建设发展情况及建议

20世纪60年代开始，管道工业进入了持续发展时期，储运研究领域的各项技术得到了飞速发展，油气管道向着大口径、高压力、高度自动化方向发展，管道工程的建设规模越来越大，各种新技术、新工艺、新材料、新设备被不断用于新管道建设和对老管道的改造当中，有效地提高了施工质量，降低了工程造价。文章通过分析川渝地区净化气干线管网现状及建设趋势，总结了近年来川渝管道工程在SCADA控制技术、在役管道完整性评价、高钢级管道钢的应用、新型防腐材料的应用等科研、工程实施方面所取得的进步，进而对未来几年川渝天然气工程建设在管网系统水力模拟适应性分析、天然气管道泄漏监测技术、干燥技术、管道内防腐技术等的科研、工程实施方面的发展方向及对策提出了建议。     

地区等级升级后的天然气管道定量风险评价技术

随着我国经济社会建设的快速发展,部分在役天然气管道所通过的地区逐渐由过去人口稀少的一级、二级地区升级为人口密集的三级、四级地区,管道失效的风险大幅度增加,急需建立相应的定量风险评价技术以确定管道的实际风险水平。为此,提出了基于可靠性的天然气管道定量风险评价流程:首先采用基于可靠性的极限状态方法计算评价管段的失效概率、采用管道失效后果模型计算管道的失效风险,并依据计算结果对地区等级升级后的天然气管道进行定量风险评价;然后引入风险可接受准则,判定地区等级升级后天然气管道的个体风险水平和社会风险水平;进而有针对性地制订风险消减、防护措施。实际应用结果表明:该技术不仅可以实现天然气管道失效风险的定量计算和评价,而且还能够对不同风险消减、防护措施进行效果检查及对比,在保障天然气管道风险可接受的前提下,实现天然气管道风险控制管理技术性和经济性的最优化。