一种天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法
【专利摘要】本发明公开了一种天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，步骤为：收集输气管道基础参数；对影响阀室间距的相关因素进行分析；建立管道线路截断阀室间距计算数学模型，最终确定不同的地区等级阀室的最优间距。本发明首先收集管道管径、壁厚、埋深、所处地区的人口密度、地区等级和允许的天然气潜在排放量等基础参数；然后对不同地区等级下管道的第三方损坏失效频率、失效后果、管道阀室设计、建设成本、天然气潜在泄放量进行综合考虑，确定最优阀室间距计算公式，得到阀室间距值。本发明结果可靠，简单易行，为天然气长输管道合理阀室间距的确定提供了可靠的方法。
【专利说明】一种天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天然气输送【技术领域】，尤其涉及一种天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法。
【背景技术】
[0002]天然气是一种清洁、高效的能源。随着我国经济、社会发展，对天然气资源需求的也持续增加。管道输送是众多天然气运输方式中最为高效、经济的方式之一，我国已经建设了西气东输等总长超过8万公里的天然气长输管道。但是，天然气是可燃气体，其主要成分为甲烷，与空气的爆炸极限约为5%?15%，泄漏到空气中极易引起爆炸和火灾。因此，在天然气管线上设置截断阀室(线路截断阀及其配套设施的总称，当处于关闭位置时，可截断上游流体流向下游管道)是某部位发生气体泄漏、火灾等事故时迅速切断气源、减少火灾损失，缩小灾害影响范围和防止事故扩大的可靠措施。
[0003]在阀室的修建过程中，并不是越多越好，一方面因为阀室越多，相应的管道建设投资将会增大；另一方面因为阀室本身就是管道的薄弱点，也容易成为外界损坏的对象，不如埋地管道安全性好。因此在修建阀室时，合理设置阀室间距和数量是一个很重要的问题。
[0004]美国等发达国家在确定天然气长输管道线路截断阀室间距时采用ASME B31.8标准，通过查阅相关资料，并发现该标准中阀室取值的出处；我国采用GB50351计算阀室间距，该标准主要依据ASME B31.8，但也没有说明阀室间距确定方法的出处。在未明确阀室间距具体确定方法的情况下，直接采用美国标准是存在一定的局限性的。例如，地区等级是与阀室间距密切相关的因素，美国运输部(DOT)关于地区等级分类所规定的面积是沿管道两侧各宽200m范围、任意划分成长度1.6km;而我国规定的是沿管道中心两侧各200m范围内，任意划分成长度2km。这就使得美国的阀室间距设置标准并不完全适合于我国的实际国情。另一方面，随着经济、社会的进一步发展，以及环保标准的提高，如何对阀室间距设置标准进行调整也将成为我国天然气管道设计、建设中所面临的问题。
【发明内容】
[0005]本发明实施例的目的在于提供一种天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，旨在解决如何对阀室间距设置标准进行调整和设计的问题。
[0006]本发明实施例是这样实现的，一种天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，该天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法包括以下步骤:
[0007]步骤一，根据输气管道踏勘和初步设计资料，收集管道的管径、壁厚、埋深、所处地区的人口密度、地区等级和允许的天然气潜在排放量等基础参数；
[0008]步骤二，对影响阀室间距的相关因素进行计算；
[0009]步骤三，计算得到的参数值代入到不同的地区等级的管道线路截断阀室间距计算公式中，最终确定阀室的最优间距。
[0010]进一步，在步骤一中，管道基础参数收集，包括管道管径、壁厚、埋深、所处地区的人口密度、地区等级和允许的天然气潜在排放量。
[0011]进一步，在步骤二中，计算影响阀室间距的相关因素的值包括:
[0012]计算管道第三方损坏基础失效频率；
[0013]确定失效频率与管道壁厚的关系；
[0014]失效频率与地区等级的关系；
[0015]失效频率与管道埋深的关系；
[0016]失效频率与管道保护措施的关系；
[0017]计算管道失效频率；
[0018]确定管道第三方损坏发生后，与人员伤亡和天然气泄漏损失有关的系数，分别取ω3 = 1.23、ω4 = 0.697ΧΙΟ —4 ；
[0019]确定与阀室设计及购置有关的系数，ξ1 = 0.9Χ10-6, ξ2在一、二、三、四类地区的取值分别为 0.2Χ10_7、0.3Χ10_7、0.33X IO^70.4X10' ξ 3 = 0.1X10' ξ 4 = 0.4Χ10-5 ；
[0020]根据基础参数收集结构，确定人口密度；
[0021]计算不同阀室间距下的天然气潜在放空量。
[0022]进一步，计算管道因第三方破坏而导致事故的基础失效频率表达式为；
[0023]P1 = 10(_000178D_0-443CI6)
[0024]式中pf——与管径有关的第三方损坏导致的失效频率，[1000km ?年]_1 ;
[0025]D-管道管径，mm。
[0026]进一步，计算管失效频率表达式为:根据基础失效频率及修正系数，计算管道的总失效频率。
[0027]pf = P1 Xm1 Xm2Xm3X m4
[0028]式中pf——管道受第三方损坏失效频率，/km.年；
[0029]P1, P2, P3——与管径有关的第三方损坏导致的失效频率，/km.年；
[0030]Iii1-管道壁厚修正系数；
[0031]m2——管道位置修正系数；
[0032]m3——管道埋深修正系数；
[0033]m4——管道保护措施修正系数。
[0034]进一步，计算不同阀室间距下的天然气潜在放空量，天然气主干线的气体潜在排放量必须控制在90000m3~300000m3，根据各级地区甲烷的限制排放量，计算阀室间距最大值；
【权利要求】
1.一种天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，其特征在于，该天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法包括以下步骤: 步骤一，根据输气管道踏勘和初步设计资料，收集管道的管径、壁厚、埋深、所处地区的人口密度、地区等级和允许的天然气潜在排放量等基础参数； 步骤二，对影响阀室间距的相关因素进行计算； 步骤三，计算得到的参数值代入到不同的地区等级的管道线路截断阀室间距计算公式中，最终确定阀室的最优间距。
2.如权利要求1所述的天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，其特征在于，在步骤一中，管道基础参数收集，包括管道管径、壁厚、埋深、所处地区的人口密度、地区等级和允许的天然气潜在排放量。
3.如权利要求1所述的天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，其特征在于，在步骤二中，计算影响阀室间距的相关因素的值包括: 计算管道第三方损坏基础失效频率； 确定失效频率与管道壁厚的关系； 失效频率与地区等级的关系； 失效频率与管道埋深的关系； 失效频率与管道保护措施的关系； 计算管道失效频率； 确定管道第三方损坏发生后，与人员伤`亡和天然气泄漏损失有关的系数，分别取ω3 =1.23、ω4 = 0.697Χ10_4 ； 确定与阀室设计及购置有关的系数，I1 = O-QXlO-6, ξ2在一、二、三、四类地区的取值分别为 0.2Χ10_7、0.3Χ10_7、0.33X IO^70.4X10' ξ 3 = 0.1X10' ξ 4 = 0.4Χ10-5 ； 根据基础参数收集结构，确定人口密度； 计算不同阀室间距下的天然气潜在放空量。
4.如权利要求3所述的天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，其特征在于，计算管道因第三方破坏而导致事故的基础失效频率表达式为；
—-1 n(-0.00178D-0.4 4 3 0 6)
Pi —丄 U 式中Pf——与管径有关的第三方损坏导致的失效频率，[1000km ?年]-1 ; D-管道管径，_。
5.如权利要求3所述的天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，其特征在于，计算管道失效频率表达式为:根据基础失效频率及修正系数，计算管道的总失效频率。
Pf = P1 Xm1 Xm2 Xm3Xm4 式中Pf—管道受第三方损坏失效频率，/km.年； P1、P2、P3——与管径有关的第三方损坏导致的失效频率，/km.年； Hi1—管道壁厚修正系数； m2——管道位置修正系数； m3—管道埋深修正系数； m4——管道保护措施修正系数。
6.如权利要求3所述的天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，其特征在于，计算不同阀室间距下的天然气潜在放空量，天然气主干线的气体潜在排放量必须控制在90000m3~300000m3，根据各级地区甲烷的限制排放量，计算阀室间距最大值；
7.如权利要求1所述的天然气长输管道线路截断阀室间距的确定方法，其特征在于，在步骤三中，确定阀室的最优间距的计算公式: 一级地区最优阀室间距计算公式:
【文档编号】F17D1/00GK103742787SQ201310335478
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年8月5日 优先权日:2013年8月5日
【发明者】李长俊, 贾文龙, 廖柯熹, 李施奇, 李卓然, 吴瑕 申请人:西南石油大学