一种集输管道进厂防偏流系统的制作方法

本实用新型涉及一种集输管道进厂防偏流系统。

背景技术：

气田集输系统连通了单井、集气站和处理厂，将分布于气田各处的单井介质集中输送至天然气处理厂。原料气通过多条集气干线进入天然气处理厂，一般采用集气管汇汇集后，平均分配给各列分离、处理厂装置，以满足装备负荷和总体处理规模要求。随着集输系统规模扩大，其作业半径可达数十公里，因此各处来气在温度、组分和产量上可能存在较大差别，这对集气管汇的设计提出了防偏流的要求，要求对进气进行组分、产量汇合，并按照下游列数进行平均分配。一旦管汇无法提供足够的均匀分配能力，则可能造成下游各列装置的进料在组分和流量上出现较大偏差，进而影响使用和处理性能。目前，部分处理厂已经出现了由于上游进气物性差别较大、管汇分配性能不佳而引起的偏流问题，引起下游各列装置出现进料量、进料物性偏差较大。

现有的管汇系统一般采用多进多出(多条进气管道汇集于一条管汇，并在管汇上直接平均安装多条出气管道)的方式进行配管，同时在下游各列管道上安装调节阀，旨在控制偏流。这种方式具有空间紧凑，节省材料的优点，同时可通过调节阀调整各列装置的进气量，解决质量偏流的问题，但对组分偏流控制效果较差。其原因是：1)各路进气汇集于管汇后，在管汇的中部某点可能形成压力平衡点，引起介质无法有效混合，通过与进气口临近的出口输往对应的处理装置；2)各路进气组分不同，含重组分较多的进气管路，重组分运动惯性较大，选择与进气口临近的出口输往对应的处理装置。由此可见，虽然各列装置进料可能在调节阀的控制下，进料输量接近，但进料组成可能存在偏差。因此，有必要重视管汇系统对偏流问题的影响，重点考虑组分偏流问题，优化管汇系统配置。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺点，本实用新型提供了一种集输管道进厂防偏流系统，基于管汇介质偏流原理，综合考虑管道布置、来气性质对偏流的影响，通过设置合理的管汇系统和调节系统，起到输量均分和组分均分的作用，减缓质量偏流和组分偏流问题，同时预留分支，以进一步满足列数调整功能。本实用新型的方案原理清晰、易于实施。

本实用新型所采用的技术方案是：一种集输管道进厂防偏流系统，包括管汇系统、一级分支系统和二级分支系统，其中：所述管汇系统包括多路集气管道、管汇和管汇出口整流管路；所述一级分支系统包括进气四通、一级分支短节、出气三通和一级分支出气管道；所述二级分支系统包括二级分支进气三通、二级分支短节、二级分支弯管和二级分支出气管道；在多路集气管道末端安装入口温度变送器，在各路二级分支出气管道上安装分支温度变送器和分支流量变送器；在各路二级分支出气管道的分支流量变送器上游安装分支调节阀。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

(1)设置科学

本实用新型采用管汇与分支分离的形式，促使各路来气充分混合后再进行分流，避免分支管路中出现介质流量和组成偏流。具体地，在管汇系统中实现“多进一出”，保证介质水平方向混合；连接管道设置竖向“π型管”，实现介质竖直方向混合；各级分支采用“一进二出”，且在一级分支中考虑利用四通、三通等作为转向管件，以借助流体自身流动，减小冲蚀与偏流。

(2)监控完备

本实用新型中设置了温度监测和流量监测系统，通过对比各路分支管道、各路进气管道中的介质温度，监控并判断是否发生组分偏流(若充分混合，则各路的组分、温度应保持一致)；通过对比各路分支管道中的介质流量，监控并判断是否发生流量偏流。

(3)增加/减少列数灵活

本实用新型中设置了二级分支系统末端预留支管，便于具体工程中从总共4路出气管道上提取、收集介质，增加/减小列数，满足可能需要的5列或3列装置供气需求，且能够保证各路介质在流量和组分质量远高于常规的直接分配方式。

(4)推动技术

本实用新型中的偏流缓解系统，是基于目前在运项目已经发生的处理装置来料偏流问题而提出的，且进一步综合考虑流量偏流和组分偏流问题。本文提出的一些措施，可在一定程度上推动集输管道进厂防偏流技术，也可借鉴到化工行业其他领域使用。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为一种集输管道进厂防偏流系统的示意图。

具体实施方式

一种集输管道进厂防偏流系统，如图1所示，包括：包括：多路集气管道1、管汇2、管汇出口整流管路3、进气四通4、一级分支短节5、出气三通6、一级分支出气管道7、二级分支进气三通8、二级分支短节9、二级分支弯管10、二级分支出气管道11、入口温度变送器12、分支温度变送器13、分支调节阀14、分支流量变送器15、短节支管16和支管球阀17等。其中，所述多路集气管道1、管汇2、管汇出口整流管路3组成管汇系统，负责将多管来气进行汇集，并充分混合，实现“多进一出”，从源头上缓解下游偏流。所述进气四通4、一级分支短节5、出气三通6、一级分支出气管道7组成一级分支系统，负责将混合介质从1路均匀分为2路，并在分配过程中通过四通、三通等缓冲和补偿空间，减缓分配冲蚀，并尽量降低分配后流体在直管内的组分偏心。所述二级分支进气三通8、二级分支短节9、二级分支弯管10、二级分支出气管道11、短节支管16和支管球阀17等组成二级分支系统，负责将混合介质从2路均匀分为4路，并利用较长距离的分支出气管道为支路计量提供条件，同时预留增加/减少列数接口。所述各支路上的分支调节阀14组成多路流量调节系统，便于各支路调整进气量，进一步减缓流量偏流，也为增加/减少列数提供控制背压。所述入口温度变送器12、分支温度变送器13、分支流量变送器15组成温度-流量监测系统，通过支管温度监测，检查系统预防组分偏流效果，并通过流量监测，检查系统预防流量偏流效果。

其中，所述管汇系统中，进厂多路集气管道1的材质与各自干线管道一致，管径应不小于对应上游集气干线，与管汇2上的三通焊接。管汇2由多处进气三通(含预留)、1处出气三通与管节焊接组成，两端采用盲板封闭；出气三通位于汇管2中部，与最近的进气三通间距(中心线间距)大于2m；进气三通支管端与进厂多路集气管道焊接，出气三通支管端与一级出口整流管道焊接；进气三通平均分布，三通间采用直管段连接，每段直管道长度不小于1.5m，出气三通位于管汇中间位置，进气三通(含预留)在管汇两侧布置；管汇直径应保持最高生产负荷下，管内气相介质的表观速度小于7m/s。管汇出口整流管路3连接管汇2出口三通，分为第一直管段、90°竖向π型弯和第二直管段；其中第一直管段管径与管汇2一致，长度不小于1m，为管汇来气提供水平方向充分混合、整流空间；90°竖向π型弯由4个90°弯管和连接直管组成，连接直管长度为0.5m，竖直向下安装，为管汇来气提供竖直方向充分混合、整流空间；第二直管段管径与第一级管汇一致，长度不小于2m，为经过水平方向和竖直方向混合的介质提供整流空间，准备进入下游分支。第二直管段与下游的一级分支的四通焊接。管汇系统中，进气三通对称布置，有利于各处原料气在管汇中充分混合，且保持配管效果美观；采用“多进一出”的形式，可避免汇管内原料气出现分部流出，引起组分偏流。所述一级管汇系统开口并安装火灾放空管道和紧急泄放管道。

其中，所述一级分支系统中，一级分支为“一进二出”，共1组；进气四通4连接上游管汇系统的管汇出口整流管路3，并和两侧的一级分支短节5焊接，另外一端采用盲板封堵，以便为分流介质提供缓冲空间，降低冲蚀；分支直管段长度不小于1m，管径与管汇出口整流管路3一致；一级分支短节5下游连接出气三通6的一侧主管端，出气三通6为等径三通，三通另一侧主管端采用盲板封堵，支管端连接一级分支出气管道7，并进一步连接下游二级分支系统；一级分支出气管道7管径保持不变，其长度不小于1m。一级分支系统中，采用进气四通4替代常规三通，了利用四通盲板处空间提供介质转向缓冲，进一步降低介质分配时出现的组分偏流，并减缓冲蚀；采用出气三通6替代弯管，可利用介质在三通封堵端的回流，减缓介质在下游支管(一级分支出气管道7)中组分偏心，提高下游二级分支系统的分配效果，同时降低介质对支管起始部分的冲蚀。

所述二级分支系统中，二级分支为“一进二出”，共2组；二级分支进气三通8的支管端连接上游一级分支出气管道7，其两侧主管与两侧二级分支短节9焊接；二级分支短节9长度不小于1m，管径与一级分支出气管道7一致；二级分支短节9连接下游二级分支弯管10，并通过二级分支出气管道11进一步连接下游处理装置，二级分支出气管道11长度不小于5m，以提供分支调节阀14、分支流量变送器15安装条件；二级分支出气管道11末端开口，安装短节支管16和支管球阀17，并采用盲法兰封闭，以提供列数调整接口条件。二级分支系统中，由于介质流量较小、流速较低，采用等径三通即可达到平均分配的效果；由于二级分支后连接各路装置，因此三通后不会出现继续分配，因此采用常规弯管连接短节和分支直管；二级分支系统末端预留支管，便于具体工程中从总共4路二级分支出气管道提取介质，增加/减小列数。

所述多路流量调节系统中，在各路二级分支出气管道11末端安装1处分支调节阀14，位于分支流量变送器15下游，间距1m，用于进一步补偿各路压损，减缓流量偏流，同时也为增加/减少列数提供控制背压。

所述温度-流量监测系统中，在多路集气管道1末端安装入口温度变送器12，在各路二级分支出气管道11上安装分支温度变送器13，以通过温度变送器指示参数判断是否出现组分偏流，充分混合后，各路二级分支出气直管内的介质温度应当一致。在各路二级分支出气管道11上安装分支流量变送器15，以通过流量变送器指示参数判断是否出现流量偏流，充分混合后，各路二级分支出气直管内的介质流量应当一致。

本实用新型的技术原理为：

当多路集输干线来气进入处理厂前，需通过管汇进行汇集。常规管汇系统采用“多进多出”型式，容易引起各分支管路中流量和介质组分不均，对下游各列处理设备引起负荷不均，影响正常生产。

本文基于上述问题，结合集输系统范围宽广，来气性质不一的特点，利用“水平管汇”+垂直π型弯的型式充分混合各路来气，采用“多进一出”管汇+“一进二出”多级支管的模式均分流体，并提供温度监控表征组分偏流、流量监控表征流量偏流的检测方式，同时采用支路调节阀进行流量偏流调整。

具体地，介质从多路集气干线进入处理厂后，在管汇中汇集，从管汇两端向管汇中部混合，并从唯一的出气管路进入竖直安装的“π型弯”，进行充分的竖直方向混合。混合后介质进入一级分支系统，为降低冲击、减缓冲蚀，一级分支系统采用等径四通代替传统三通；介质分支后(一分为二)，通过等径三通转向，利用等径三通中气体在三通转角处形成的旋流，抑制介质中重组分过度偏向转向后直管外侧(由于重组分惯性较大)，利于下游二级分支入口介质稳定；由于进入二级分支的介质速度下降，因此二级分支采用传统的三通+支管+弯管的方式实施(二分为四)。由此，介质均匀输送至下游各列装置。

另外，由于列数差异，可借助在二级分支管道末端设置的短节分支和球阀，以及在各支路上设置的调节阀，将均匀分配的4路介质灵活增加配置为5路或降低配置为3路。以避免直接分支成奇数列而引起的分流缺陷。