一种输气干线阀室可燃气体探测器布置方法技术

本发明专利技术公开了一种输气干线阀室可燃气体探测器布置方法，属于油气管道技术领域。其包括以下步骤：利用站场气质分析小屋采集输气干线所输送天然气组分及管道运行参数；根据天然气组分信息及管道运行参数计算天然气物性参数；计算天然气各组分在阀室泄漏工况下的泄漏速率；根据计算得出的泄漏速率，结合天然气物性参数，给出阀室内可燃气体检测器建议安装方式。本专利所述阀室可燃气体探测器布置方法，克服了现有的仅根据标准规范建议进行阀室可燃气体探测器布置时，可能存在检测盲区或检测时间大幅延长的不足，提高了输气干线阀室安全运行水平。运行水平。运行水平。

【技术实现步骤摘要】
一种输气干线阀室可燃气体探测器布置方法


[0001]本专利技术属于油气管道
，涉及一种输气干线阀室可燃气体探测器布置方法。

技术介绍

[0002]在天然气管道行业，输气管道发生泄漏的事情时有发生，天然气泄漏存在着不易察觉、扩散快、潜在危害大等特点。对于输气干线，管线上通常隔一定距离或在特殊地段设有截断阀室，将输气干线分成多段，在长输管道需要维修、检修及发生事故需要处理时，阀室对干线进行截断，可以起到缩短放空时间，减少天然气放空量的作用，最终减轻经济损失及事故后果。通常截断阀室内除了干线紧急截断阀外，还有旁通支管，旁通支管连接着阀室的放空系统。在输气干线发生泄漏事故或进行定期检修时，将关闭干线截断阀，打开旁通支管阀门，使干线内天然气经过旁通管进行放空。但是阀室本身也面临着一些安全风险，例如地基下沉、焊缝破损、经密封处密封不严等，这些风险可能使阀室内旁通管及其附属设备产生破口造成阀室内天然气泄漏后果。对于阀室内可能产生的天然气泄漏事故，通常采用在阀室内布置安装可燃气体探测器的方式对泄漏气体进行监测报警。当前国内主要遵循标准规范中的建议进行可燃气体探测器的布置，遵循的规范有GB 50058
‑
2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》、SY/T 6503
‑
2016《石油天然气工程可燃气体检测报警系统安全规范》等。在以上规范中，对于可燃气体，主要根据气体的相对密度提出建议的可燃气体检测器布置位置；对于天然气这类相对密度小于空气的气体，建议在潜在泄漏域上方距离建筑顶部0.5～1.0米的位置安装可燃气体探测器。但随着国内外能源利用多样性的发展，未来可能使用在役天然气管道输送掺入了其他能源气体的混合天然气，例如掺入了氢气的掺氢天然气。当掺混了其他气体的混合天然气在阀室内产生泄漏时，若仍按照混合气体相对密度进行可燃气体布置方式的考虑，可能会导致泄漏出来的可燃气体被检测器检测到的时间大幅延长，不利于对阀室泄漏事故及时发出警报并止损。
[0003]当前输气管道阀室依据标准规范，主要将混合气体密度作为判断可燃气体探测器布置方式的依据，未兼顾天然气中掺入其他气体可能造成的泄漏出的混合天然气扩散特征有别于传统的纯天然气等问题，如掺入氢气后将导致在同样管道运行压力下泄漏速度增大，同时甲烷的泄漏量和在阀室内的堆积量会减少，若想在混合天然气泄漏后能快速准确地检测到泄漏气体，需要在阀室内泄漏气体易堆积位置布置多个检测不同气体的可燃气体探测器，但这样面临着阀室建设产生不必要投资的问题。在输气管线输送气体种类越发多样的趋势下，寻找一种经济、合理、便捷、准确的输气干线阀室可燃气体探测器布置方法，对于减少阀室不必要投资及保证阀室内发生天然气泄漏事故时及时报警尤为重要。
[0004]据调查，在现有的专利中，专利CN110880230A《一种智能可燃气体探测器及报警方法》设计了一种能检测多种气体的可燃气体探测器；CN111830201A《可燃气体探测器在线检测系统》设计了一种能模拟可燃气体探测器在线工作环境的检测系统。但目前未有一种结合气体实际性质确定阀室内可燃气体检测器布置方式的方法，综合目前截断阀室仅依据标
准规范建议确定可燃气体探测器布置方式的缺点，故本专利对输气干线截断阀室泄漏事故及时报警进而减轻后果是有必要的。
[0005]当前对于掺混了除甲烷外的其他气体的天然气，在输送进入长输管线时，通常会在站场气质分析小屋中对天然气的组分进行检测分析以监测进入长输管道的天然气的组分。气质分析小屋能在线或离线获取输气管线内输送天然气的组分及各组分占比，还能利用安装在站场进出口的压力、温度检测器获得管线的运行参数，在输气管线改变所输送气体时，无需单独进行实验即可快速得到天然气组分及管道运行参数。因此，可对现有阀室可燃气体探测器安装方法与站场气质分析小屋进行结合改进，以消除现有方法的缺点。

技术实现思路

[0006]本专利技术是为了解决当前仅遵循标准规范的建议对输气干线截断阀室内可燃气体探测器安装方式进行制定时存在的有检测盲区、部分泄漏工况下检测时间较长从而导致安装的可燃气体探测器未能很好起作用等问题，而提出一种基于当前输气站场气质分析小屋能便捷获得气质组成及管道运行参数的优点，进行阀室内可燃气体探测器安装方式及位置决策的方法。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]上述的一种输气干线阀室可燃气体探测器布置方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，利用站场气质分析小屋采集输气干线所输送天然气组分及管道运行参数；
[0010]步骤2，根据天然气组分信息及管道运行参数计算天然气物性参数；
[0011]步骤3，计算天然气各组分在阀室泄漏工况下的泄漏速率；
[0012]步骤4，根据计算得出的泄漏速率，结合天然气物性参数，给出阀室内可燃气体检测器建议布置方式。
[0013]步骤1中，所述的利用站场气质分析小屋采集输气干线所输送天然气组分及管道运行参数，包括输气干线实时输送的天然气的组成、各组成所占比例及管道运行温度、压力等信息。
[0014]步骤2中，所述的根据天然气组分信息及管道运行参数计算天然气物性参数，计算的天然气物性参数包括如下内容：
[0015]S21，利用已知各气体单质分子量M
i
与各气体组分所占分数y
i
，计算天然气整体分子量M，其计算式见(1)式：
[0016][0017]式中，M
i
为i组分气体单质分子，为已知数据，y
i
为i组分气体所占分数；
[0018]S22，利用S21中所计算得出的天然气分子量M，结合管道运行压力P、运行温度T，计算天然气在该管道运行条件下的声速V
S
，其计算式见(2)式：
[0019][0020]式中，M为天然气分子量，由S21得出，V为天然气整体摩尔体积，W为天然气偏心因子，C
P
为天然气定压比热容，C
V
为天然气定容比热容，由站场气质分析小屋在线或离线测得，
其中偏导部分可由气体状态方程结合天然气管道运行温度和压力进行计算求得；
[0021]S23，利用天然气管道运行参数计算天然气整体密度ρ，其计算式见(3)式：
[0022][0023]式中，M为天然气分子量，由S21得出，P为天然气管道运行压力，T为天然气管道运行温度，由站场气质分析小屋在线或离线测得，R为气体常数，定值；
[0024]S24，利用天然气整体密度计算天然气相对密度Δ，其计算式见(4)式：
[0025][0026]式中，ρ
a
为常温常压下空气密度，通常取1.29kg/m3定值；
[0027]步骤3中，所述的计算天然气各组分在阀室泄漏工况下的泄漏速率，计算步骤及内容如下：S31，根据阀室内支管外径D，估算当阀室内发生天然气泄漏时，可能的管道泄漏口径d1、d2、d3，分别为阀室支管外径的10％、30％、50％；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输气干线阀室可燃气体探测器布置方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1，利用站场气质分析小屋采集输气干线所输送天然气组分及管道运行参数；步骤2，根据天然气组分信息及管道运行参数计算天然气物性参数；步骤3，计算天然气各组分在阀室泄漏工况下的泄漏速率；步骤4，根据计算得出的泄漏速率，结合天然气物性参数，给出阀室内可燃气体检测器建议安装方式。2.如权利要求1所述的一种输气干线阀室可燃气体探测器布置方法，其特征是，所述步骤2中一种根据天然气组分信息及管道运行参数计算天然气物性参数方法包括如下内容：S21，利用已知各气体单质分子量M
i
与各气体组分所占分数y
i
，计算天然气整体分子量M，其计算式见(1)式：式中，M
i
为i组分气体单质分子，为已知数据，y
i
为i组分气体所占分数；S22，利用S21中所计算得出的天然气分子量M，结合管道运行压力P、运行温度T，计算天然气在该管道运行条件下的声速V
S
，其计算式见(2)式：式中，M为天然气分子量，由S21得出，V为天然气整体摩尔体积，W为天然气偏心因子，C
P
为天然气定压比热容，C
V
为天然气定容比热容，由站场气质分析小屋在线或离线测得，其中偏导部分可由气体状态方程结合天然气管道运行温度和压力进行计算求得；S23，利用天然气管道运行参数计算天然气整体密度ρ，其计算式见(3)式：式中，M为天然气分子量，由S21得出，P为天然气管道运行压力，T为天然气管道运行温度，由站场气质分析小屋在线或离线测得，R为气体常数，定值；S24，利用天然气整体密度计算天然气相对密度Δ，其计算式见(4)式：式中，ρ
a
为常温常压下空气密度，通常取1.29kg/m3定值。3.如权利要求1所述的一种输气干线阀室可燃气体探测器布置方法，其特征是，所述步骤3中一种计算天然气各组分在阀室泄漏工况下的泄漏速率方法包括如下步骤：S31，根据阀室内支管外径D，估算当阀室内发生天然气泄漏时，可能的管道泄漏口径d1、d2、d3，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾文龙，温川贤，仇柏林，吴瑕，李长俊，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：