念龙化工(图)-管道置换氮气-管道氮气置换

天燃气管道氮气置换
所需的计算时间、收敛速度等方面，四边形网格均优于三角形网格，所以本文选用四边形网格。建立模型时忽略道的保温层和防腐层，忽略壁厚，管道置换氮气，道内气体置换过程是在常温下，而且流速较慢，道壁面可以认为是常温(环境温度)。在划分好的网格局部放大图如图1所示(采用IntervalCount分段方式，Ratio的节点距离比为1)。图中上下蓝色线段代表道壁面，管道氮气置换，虽然网格轴向距离划分较稀疏，但不影响本次模拟。图1计算区域网格局部放大图Fig.1Partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中应将“计算的度和计算所需时间”作为选取模型的标准。国内学者付春丽曾进行模拟并得出结论:Reynolds-Stress模型不适用于长输管道氮气置换数值模拟，因为此模型计算量，比k-模型要多消耗50%~60%CPU和15%~20%内存，管道氮气置换，收敛难度大，所以应从剩下三个k-模型中选择。其中标准k-模型的CPU消耗时间比Realizablek-模型少11%，比RNGk-模型少20%，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道氮气置换采用标准k-模型进行湍流流场的数值模拟[5]。1.4边界条件设置边界条件时应考虑实际计算机运算速度和适用于所选择的模型。置换中的空气和氮气都是可压缩气体，将氮气进入管线的进口设置为速度进口将管线的出口设置为自由出口内选取壁面边界1求解器设置黏度利用理想气体混合定律，密度的计算公式使用理想气体，并将其应用于组分运输模型中。采用一阶隐式的非定常分离求解器，PISO压力速度耦合算法，时间步长设置为0.1s，每一个时间步的迭代次数为20次。2数值模拟及分析从图2中可以看到，其余条件不变的条件下，随着直径的增加，也增大了对流扩散系数
清管器运行控制
2．1．2 过盈 量 由于清管器主要作为隔离使用，因此严禁在清管 器上制作泄流孔。同时考虑清管器的磨损量与推球压 差 ，来确定清 管器的过盈量 。过盈量小 ，起不 到隔离作 用 ；过 盈量大 ，皮碗 与管壁 之 间的接触 点增加 ，实 际接 触面积增加 ，从 而导致摩 擦力增大 ，皮碗磨损加快 。根 据输油管道清管规律 ，过盈量一般取 O．O3～0．05 。 2．1．3 皮碗 个数 清管器皮碗个数越 多，清 管器 密封效果越好 ，天燃气管道的氮气置换，但是 摩擦力也会越大，清管器卡球风险越大，因此在输油管 道正常清管作业时一般采用双向八直板清管器或两直 四碟清 管器 。 2．2．1 停球位 置 密封 良好、无泄流孔的清管器速度 计算式为 ： =Q／(3600nR。) (5) 式 中：Q 为管道瞬时流量 ，m。／h；R 为管道 内径 ，m。 控制清 管器的关键是将清管器停在 需要停 止的地 方，首先应做好清管器速度的计算与跟踪，管道的瞬时 流量可以根据下游流量计、管道超声波流量计或储罐 液位来核算，并根据跟踪点修正清管器位置。当停球时，要充分 考虑停输所 用 的时间 以及停 输后管道 内油 流 的惯性 导致清管器继续运行 的情况n 。 2．2．2 氮气流 量 氮气流量 Q根据清管器运行速度 、推球平均压力、 管道 内径横截面积近似估算 1： Q=240Fp72 (6) 式 中：F为 管道 内径横 截面积 ，m。； 为清 管器后端 的 平均压力 ，MPa： 为清 管器运行平均速度 ，km／h

1.2.1　工作原理

若碰口作业段管道两端的线路截断阀均存在内漏

现象，采用传统氮气置换方法，在置换过程中内漏的天

燃气和氮气发生混合，无法确保氮气置换彻底，动火作

业安全风险极大。通过对中间注氮的可行性分析，陕

西省股份有限公司研制了一种用于管道

置换的不动火开孔注氮装置[6]。

该装置在管道下周设置两个可拆卸的、与管道管

径相匹配的 U 形卡，U 形卡上部的直杆端固定有平台

形的支架，支架与管道间设置密封弧块，支架和密封弧

块上均开设有上大下小的同心台阶孔；支架边缘设置

凸出部分并固定有防爆台钻，防爆台钻上设置的进口

开孔钻中心与支架和密封弧块上的同心台阶孔中心重

合，在管内压力低于 500 Pa 时，2 min 内实现不动火开

孔，开孔完成后，安装一螺纹阀门，与注氮软管 5 min

内实现注氮连接，由管道中间分别向两端进行氮气置

换，确保了动火碰口点不带，管内形成较长段的

氮气气封与内漏的隔离。

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