本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種輸氣干線閥室可燃氣體探測器布置方法，屬于油氣管道技術(shù)領(lǐng)域。其包括以下步驟：利用站場氣質(zhì)分析小屋采集輸氣干線所輸送天然氣組分及管道運行參數(shù)；根據(jù)天然氣組分信息及管道運行參數(shù)計算天然氣物性參數(shù)；計算天然氣各組分在閥室泄漏工況下的泄漏速率；根據(jù)計算得出的泄漏速率，結(jié)合天然氣物性參數(shù)，給出閥室內(nèi)可燃氣體檢測器建議安裝方式。本專利所述閥室可燃氣體探測器布置方法，克服了現(xiàn)有的僅根據(jù)標準規(guī)范建議進行閥室可燃氣體探測器布置時，可能存在檢測盲區(qū)或檢測時間大幅延長的不足，提高了輸氣干線閥室安全運行水平。運行水平。運行水平。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種輸氣干線閥室可燃氣體探測器布置方法
[0001]本專利技術(shù)屬于油氣管道
，涉及一種輸氣干線閥室可燃氣體探測器布置方法。
技術(shù)介紹
[0002]在天然氣管道行業(yè)，輸氣管道發(fā)生泄漏的事情時有發(fā)生，天然氣泄漏存在著不易察覺、擴散快、潛在危害大等特點。對于輸氣干線，管線上通常隔一定距離或在特殊地段設(shè)有截斷閥室，將輸氣干線分成多段，在長輸管道需要維修、檢修及發(fā)生事故需要處理時，閥室對干線進行截斷，可以起到縮短放空時間，減少天然氣放空量的作用，最終減輕經(jīng)濟損失及事故后果。通常截斷閥室內(nèi)除了干線緊急截斷閥外，還有旁通支管，旁通支管連接著閥室的放空系統(tǒng)。在輸氣干線發(fā)生泄漏事故或進行定期檢修時，將關(guān)閉干線截斷閥，打開旁通支管閥門，使干線內(nèi)天然氣經(jīng)過旁通管進行放空。但是閥室本身也面臨著一些安全風險，例如地基下沉、焊縫破損、經(jīng)密封處密封不嚴等，這些風險可能使閥室內(nèi)旁通管及其附屬設(shè)備產(chǎn)生破口造成閥室內(nèi)天然氣泄漏后果。對于閥室內(nèi)可能產(chǎn)生的天然氣泄漏事故，通常采用在閥室內(nèi)布置安裝可燃氣體探測器的方式對泄漏氣體進行監(jiān)測報警。當前國內(nèi)主要遵循標準規(guī)范中的建議進行可燃氣體探測器的布置，遵循的規(guī)范有GB 50058
?
2014《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》、SY/T 6503
?
2016《石油天然氣工程可燃氣體檢測報警系統(tǒng)安全規(guī)范》等。在以上規(guī)范中，對于可燃氣體，主要根據(jù)氣體的相對密度提出建議的可燃氣體檢測器布置位置；對于天然氣這類相對密度小于空氣的氣體，建議在潛在泄漏域上方距離建筑頂部0.5～1.0米的位置安裝可燃氣體探測器。但隨著國內(nèi)外能源利用多樣性的發(fā)展，未來可能使用在役天然氣管道輸送摻入了其他能源氣體的混合天然氣，例如摻入了氫氣的摻氫天然氣。當摻混了其他氣體的混合天然氣在閥室內(nèi)產(chǎn)生泄漏時，若仍按照混合氣體相對密度進行可燃氣體布置方式的考慮，可能會導(dǎo)致泄漏出來的可燃氣體被檢測器檢測到的時間大幅延長，不利于對閥室泄漏事故及時發(fā)出警報并止損。
[0003]當前輸氣管道閥室依據(jù)標準規(guī)范，主要將混合氣體密度作為判斷可燃氣體探測器布置方式的依據(jù)，未兼顧天然氣中摻入其他氣體可能造成的泄漏出的混合天然氣擴散特征有別于傳統(tǒng)的純天然氣等問題，如摻入氫氣后將導(dǎo)致在同樣管道運行壓力下泄漏速度增大，同時甲烷的泄漏量和在閥室內(nèi)的堆積量會減少，若想在混合天然氣泄漏后能快速準確地檢測到泄漏氣體，需要在閥室內(nèi)泄漏氣體易堆積位置布置多個檢測不同氣體的可燃氣體探測器，但這樣面臨著閥室建設(shè)產(chǎn)生不必要投資的問題。在輸氣管線輸送氣體種類越發(fā)多樣的趨勢下，尋找一種經(jīng)濟、合理、便捷、準確的輸氣干線閥室可燃氣體探測器布置方法，對于減少閥室不必要投資及保證閥室內(nèi)發(fā)生天然氣泄漏事故時及時報警尤為重要。
[0004]據(jù)調(diào)查，在現(xiàn)有的專利中，專利CN110880230A《一種智能可燃氣體探測器及報警方法》設(shè)計了一種能檢測多種氣體的可燃氣體探測器；CN111830201A《可燃氣體探測器在線檢測系統(tǒng)》設(shè)計了一種能模擬可燃氣體探測器在線工作環(huán)境的檢測系統(tǒng)。但目前未有一種結(jié)合氣體實際性質(zhì)確定閥室內(nèi)可燃氣體檢測器布置方式的方法，綜合目前截斷閥室僅依據(jù)標
準規(guī)范建議確定可燃氣體探測器布置方式的缺點，故本專利對輸氣干線截斷閥室泄漏事故及時報警進而減輕后果是有必要的。
[0005]當前對于摻混了除甲烷外的其他氣體的天然氣，在輸送進入長輸管線時，通常會在站場氣質(zhì)分析小屋中對天然氣的組分進行檢測分析以監(jiān)測進入長輸管道的天然氣的組分。氣質(zhì)分析小屋能在線或離線獲取輸氣管線內(nèi)輸送天然氣的組分及各組分占比，還能利用安裝在站場進出口的壓力、溫度檢測器獲得管線的運行參數(shù)，在輸氣管線改變所輸送氣體時，無需單獨進行實驗即可快速得到天然氣組分及管道運行參數(shù)。因此，可對現(xiàn)有閥室可燃氣體探測器安裝方法與站場氣質(zhì)分析小屋進行結(jié)合改進，以消除現(xiàn)有方法的缺點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0006]本專利技術(shù)是為了解決當前僅遵循標準規(guī)范的建議對輸氣干線截斷閥室內(nèi)可燃氣體探測器安裝方式進行制定時存在的有檢測盲區(qū)、部分泄漏工況下檢測時間較長從而導(dǎo)致安裝的可燃氣體探測器未能很好起作用等問題，而提出一種基于當前輸氣站場氣質(zhì)分析小屋能便捷獲得氣質(zhì)組成及管道運行參數(shù)的優(yōu)點，進行閥室內(nèi)可燃氣體探測器安裝方式及位置決策的方法。
[0007]本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0008]上述的一種輸氣干線閥室可燃氣體探測器布置方法，包括以下步驟：
[0009]步驟1，利用站場氣質(zhì)分析小屋采集輸氣干線所輸送天然氣組分及管道運行參數(shù)；
[0010]步驟2，根據(jù)天然氣組分信息及管道運行參數(shù)計算天然氣物性參數(shù)；
[0011]步驟3，計算天然氣各組分在閥室泄漏工況下的泄漏速率；
[0012]步驟4，根據(jù)計算得出的泄漏速率，結(jié)合天然氣物性參數(shù)，給出閥室內(nèi)可燃氣體檢測器建議布置方式。
[0013]步驟1中，所述的利用站場氣質(zhì)分析小屋采集輸氣干線所輸送天然氣組分及管道運行參數(shù)，包括輸氣干線實時輸送的天然氣的組成、各組成所占比例及管道運行溫度、壓力等信息。
[0014]步驟2中，所述的根據(jù)天然氣組分信息及管道運行參數(shù)計算天然氣物性參數(shù)，計算的天然氣物性參數(shù)包括如下內(nèi)容：
[0015]S21，利用已知各氣體單質(zhì)分子量M
i
與各氣體組分所占分數(shù)y
i
，計算天然氣整體分子量M，其計算式見(1)式：
[0016][0017]式中，M
i
為i組分氣體單質(zhì)分子，為已知數(shù)據(jù)，y
i
為i組分氣體所占分數(shù)；
[0018]S22，利用S21中所計算得出的天然氣分子量M，結(jié)合管道運行壓力P、運行溫度T，計算天然氣在該管道運行條件下的聲速V
S
，其計算式見(2)式：
[0019][0020]式中，M為天然氣分子量，由S21得出，V為天然氣整體摩爾體積，W為天然氣偏心因子，C
P
為天然氣定壓比熱容，C
V
為天然氣定容比熱容，由站場氣質(zhì)分析小屋在線或離線測得，
其中偏導(dǎo)部分可由氣體狀態(tài)方程結(jié)合天然氣管道運行溫度和壓力進行計算求得；
[0021]S23，利用天然氣管道運行參數(shù)計算天然氣整體密度ρ，其計算式見(3)式：
[0022][0023]式中，M為天然氣分子量，由S21得出，P為天然氣管道運行壓力，T為天然氣管道運行溫度，由站場氣質(zhì)分析小屋在線或離線測得，R為氣體常數(shù)，定值；
[0024]S24，利用天然氣整體密度計算天然氣相對密度Δ，其計算式見(4)式：
[0025][0026]式中，ρ
a
為常溫常壓下空氣密度，通常取1.29kg/m3定值；
[0027]步驟3中，所述的計算天然氣各組分在閥室泄漏工況下的泄漏速率，計算步驟及內(nèi)容如下：S31，根據(jù)閥室內(nèi)支管外徑D，估算當閥室內(nèi)發(fā)生天然氣泄漏時，可能的管道泄漏口徑d1、d2、d3，分別為閥室支管外徑的10％、30％、50％；
...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種輸氣干線閥室可燃氣體探測器布置方法，其特征是，包括以下步驟：步驟1，利用站場氣質(zhì)分析小屋采集輸氣干線所輸送天然氣組分及管道運行參數(shù)；步驟2，根據(jù)天然氣組分信息及管道運行參數(shù)計算天然氣物性參數(shù)；步驟3，計算天然氣各組分在閥室泄漏工況下的泄漏速率；步驟4，根據(jù)計算得出的泄漏速率，結(jié)合天然氣物性參數(shù)，給出閥室內(nèi)可燃氣體檢測器建議安裝方式。2.如權(quán)利要求1所述的一種輸氣干線閥室可燃氣體探測器布置方法，其特征是，所述步驟2中一種根據(jù)天然氣組分信息及管道運行參數(shù)計算天然氣物性參數(shù)方法包括如下內(nèi)容：S21，利用已知各氣體單質(zhì)分子量M
i
與各氣體組分所占分數(shù)y
i
，計算天然氣整體分子量M，其計算式見(1)式：式中，M
i
為i組分氣體單質(zhì)分子，為已知數(shù)據(jù)，y
i
為i組分氣體所占分數(shù)；S22，利用S21中所計算得出的天然氣分子量M，結(jié)合管道運行壓力P、運行溫度T，計算天然氣在該管道運行條件下的聲速V
S
，其計算式見(2)式：式中，M為天然氣分子量，由S21得出，V為天然氣整體摩爾體積，W為天然氣偏心因子，C
P
為天然氣定壓比熱容，C
V
為天然氣定容比熱容，由站場氣質(zhì)分析小屋在線或離線測得，其中偏導(dǎo)部分可由氣體狀態(tài)方程結(jié)合天然氣管道運行溫度和壓力進行計算求得；S23，利用天然氣管道運行參數(shù)計算天然氣整體密度ρ，其計算式見(3)式：式中，M為天然氣分子量，由S21得出，P為天然氣管道運行壓力，T為天然氣管道運行溫度，由站場氣質(zhì)分析小屋在線或離線測得，R為氣體常數(shù)，定值；S24，利用天然氣整體密度計算天然氣相對密度Δ，其計算式見(4)式：式中，ρ
a
為常溫常壓下空氣密度，通常取1.29kg/m3定值。3.如權(quán)利要求1所述的一種輸氣干線閥室可燃氣體探測器布置方法，其特征是，所述步驟3中一種計算天然氣各組分在閥室泄漏工況下的泄漏速率方法包括如下步驟：S31，根據(jù)閥室內(nèi)支管外徑D，估算當閥室內(nèi)發(fā)生天然氣泄漏時，可能的管道泄漏口徑d1、d2、d3，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賈文龍，溫川賢，仇柏林，吳瑕，李長俊，
申請(專利權(quán))人：西南石油大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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