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天然氣管網可靠性的研究現狀分析

文檔作者：高天文檔來源：華潤燃氣(鄭州)市政設計研究院有限公司		點擊數：	更新時間： 2023年08月15日
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2013年第8期(總第95期)
紛；夏占芋釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2013年8月
i：縫潦磷魏
天然氣管網可靠性的研究現狀分析
高天
(華潤燃氣(鄭州)市政設計研究院有限公司，河南鄭州450006)
摘要： 主要闡明了目前國內以及國外在天然氣管網可靠性研究的狀況，以及在計算研究開發氣井數、采氣管網結構
形式、加熱爐連接方式等方面的可靠性分析與計算的應用，從而實現更高的利潤效益。
關鍵詞： 天然氣；可靠性；科學技術；科研成果
中圖分類號：TE83 文獻標識碼： A 文章編號： 2095—0802一(2013)08—0034—02
Research Status of the ReUabiUty of Natural Gas PipeHne Network
’ 一
GAO Tian
(China Resources Gas(Zhengzhou)MunicipaI Engineer．ng Design&amp;amp;Research lnstitute Co．，Lld．，
Zhengzhou 450006，Henan，China)
Abstract： Mainly clarifies the cun．ent domestic and foreign research status of the reliability of natural gas pipeline network，as
weU as reliability analysis and computing applications in aspects of the calculation of the number of gas wells，mining pipeline
network structure，fumace connections，etc．，enabling higher pmfit emciency．
Key words： natural gas；reliability； science and technolog)，； achievements in scient灑c research
O 引言
分析計算方面的研究報道Ⅲ。
作為近些年來最為熱門的科學之一，可靠性科學
的發展十分迅猛，可靠性水平也代表著該國家的科學
技術水平的高低。在各國的實踐中，可以看出，可靠
性的研究在增強國家的綜合實力方面起到了相當大的
作用。
作為天然氣制造以及供應的關鍵因素，天然氣管
網的作用不言而喻，管網的質量也直接決定了氣田的
制造以及供氣的好壞。而可靠性的研究在天然氣管網
方面的研究可以幫助工程人員預測體系可能的故障產
生形式以及故障所制造的后果，并為工程人員在了解
體系質量、工程投資、運行資金方面的信息提供方
便，從而獲得最好的設計以及維修方案。
天然氣管網的可靠性研究在80年代提出，國外
在天然氣管網可靠性研究方面采用的方式為故障樹結
構與事件樹結構的可靠性分析技術。其是在1980年
由Norseveritas首次提出，為日后各國在天然氣管網
可靠性研究奠定了基礎。對于國內，目前正在做天然
氣管網系統規劃設計、施工方面可靠性理論的工作，
已有天然氣管道可靠性設計、天然氣輸送系統可靠性
收稿日期：2013—06—14
作者簡介：高天，1983年生，男，河南鄭州人，2007年畢業
于華北水利水電學院建筑環境與設備工程專業，助理工程師。
·34·
1 天然氣管網可靠性研究在管道工程方面的
研究
管道工程總體分為4個階段，第一個階段為規劃
以及設計階段，國外在這方面有明確的對應的標準規
定，在這個階段都要進行體系可靠性分析與計算工
作。在這個階段，要充分考慮到顧客的要求。具體
講，就是顧客對管網體系功能以及可靠性指標的需
求，顧客所能接受的投資資金，同時要求設計人員能
夠站在系統的位置進行思考，從而拿出1個滿足顧客
需求的方案。
第二個階段為穩定運行階段，在天然氣管網建成
進行生產后的2 a左右，即處在穩定運行階段。有資
料顯示，國內天然氣管道事故出現的頻率為4．3×10s
km·a，對于穩定運行的階段，可以根據以往的資料，
對故障發生的概率以及持續的時間內進行科學預測，在
基于管道體系的可靠性分析與運算，拿出一套在特定環
境與條件下的最優方案。事故發生概率可參照圖1。
管道系統的可靠性第三個階段為維修運行階段，
為明確管道系統比較科學的維修范圍，需要經常對系
統進行可靠性定量的評測，同時也明確了系統維修的
最好時機以及維修所需要的時間。為制定出管道維修
的合理方案，需要對管道進行一系列的統計與研究。 2013年第8期高天：天然氣管網町靠性的研究現狀分析2013年8月
包含運行以及事故維修的時間統計，對維修手段的分
析等等可靠性研究思想。有資料顯示，在對管道體系
狀態的分析以及計算的結果表明：在出現天然氣穿孑L
泄露事故時，若采取打卡措施為最終修復，將導致管
道系統的可用度降到最低。相反．若采取打卡措施為
臨時修復手段，而不采取打卡措施作為徹底修復管道
修復手段，反而會讓系統的可用達到最高。站在運行
將時問的角度看，若采取打常措施作為最終修復手
段，將導致2次事故之間的間歇運行時間最短，從運
行時間這一方面也說明了采取打卡措施作為最終修復
手段是不科學的：若不采用打卡作為最終修復手段。
作為臨時處理手段，雖然導致搶修頻率的提高，但系
統運行時間得到了提升，同時能夠減少維修T作量不
均衡現象的發生，需要的搶修人員和維修工具相對上
個方案也較少：
最后一個階段為損耗階段，在對管網以往運行資
料基于可靠性的評估研究后．可以實現提前預知管道
系統的損耗時間段．該階段的事故發生率會因運行時
間增加而大幅度增加?若能實現這一點，將能為管理
工作者提供非常大的便捷。將使對即將失去使用功能
的管道以及設備的檢測、監控以及更換也變得相對簡
單：從圖l也可以看出，該管段已經處于損耗的階
段，應當采取相應的措施。
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圖1輸氣管道的事故率曲線
2天然氣管網可靠性研究在采氣管網等方面
的研究
采氣管網的結構形式直接決定了氣田能否進行正
常的生產流程，在掌握開發試驗地區氣井以及管道的
資料的基礎上，分析計算出管網系統的可用度．以此
來確定天然氣管網的結構形式，來適應具體的氣田環
境以及條件。根據天然氣管網可靠性的研究分析，I司
內的氣田基本采取進口注入醇的多井工藝方案，根據
具體地區具體環境，采氣管網的結構設計也應因地制
宜。例如，在陜甘寧地區的采氣管網結構若采取輻射
狀的設計為最優方案，采取這種結構設計方案可明顯
地降低因結構設計不適宜而導致的事故的發生概率㈦。
天然氣管網可靠性研究在加熱爐的連接方式方面
的研究可提升該系統的效率以及利用率，同時也町明
顯地降低因為加熱爐故障而導致的關井事件發生的頻
率：根據可以選取的單元部分的串聯或者并聯的模
型，以及計算天然氣提升溫度系統的可用度來拿出加
熱爐連接方式的最優方案。
天然氣管網的可靠性研究中氣田加熱爐的連接形
式一般而言有兩種方案，第一種為由同一氣井產生的
天然氣分為麗路并加入到1個加熱爐中，而其它氣井
所產生的天然氣加人到另外的加熱爐中，使天然氣各
自不受影響，這種方案也被稱為二加熱爐爐串聯模
型；第二種方案為每個氣井所生產多的天然氣在經過
集氣戰的處理后并分為兩路加人到統一加熱爐中，在
經過加熱節流處理后回合一處，這種方案也被稱為二
加熱爐并聯模型。兩種模型進行對比，可發現第二種
加熱爐簡介形式在系統瞬時故障和操作靈活性方面較
有優勢?具體來講，第二種方案比第一種方案的系統
瞬時故障發生概率要低一些，而操作的靈活性比第一
種方案要高一些。
3天然氣可靠性研究中的集氣站生產能力以
及用戶可靠性
對于集氣站的工作系統的可靠性分析計算是十分
重要的，其中包含了氣井、采氣管道、以及集氣站中
的設備之間組成的聯合系統的分析計算，完成對集氣
站一r作系統的可靠性分析計算可對可能出現的各種狀
況進行預測。包括正常的工作狀況、部分系統故障狀
況以及整體故障狀況，明確每個狀況下的集氣站的生
產情況以及所對應的發生概率是制定氣田的最優執行
方案的基礎。若沒有進行可靠性研究分析而進行方案
的制定是不夠科學的。陜甘寧的部分氣田集氣站的生
產能力和對應狀況下的概率分布圖見圖2。
■5未乏對工。!
口4二：i對工謄
口3 1：i畸工i；
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圖2生產能力和對應狀況下的概率分布圖
(下轉38頁)
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