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关键词:燃气管道施工设计运营技术
随着信阳市城市的飞速发展,天然气越来越受到市民的信赖,它使用起来清洁、环保、方便、快捷,是人们生活不可或缺的一部分。
现就近几年来信阳市天然气管道在设计、施工安装、运营技术方面进行浅谈,供同行们参考。
1.信阳市城市燃气工程概况
信阳富地燃气有限公司是信阳市城市管道燃气专营单位,同时 也是西气东输豫南支线驻马店―信阳段项目法人单位。西气东输驻马店―信阳输气管线工程于2003年11月开工建设。该输气管线总长105公里,2006年3月31日正式投入运行。目前,信阳市已铺设城市中压管网190多公里,签订入户安装合同近7.1万户,已通气居民用户2.7万户,工业用户4户,商业用户170余户。
2. 城镇燃气管道设计技术难点分析
2.1高层建筑居民小区设计技术难点探讨
随着城市化进程的不断发展,信阳市大量的高层建筑乃至超建筑已经建成和正在建设之中。鉴于高层建筑的特殊性,在进行其燃气供应系统的设计时,就必须解决在多层建筑中对燃气管道和燃气供应影响不大而可以忽略不计、但在高层建筑中的燃气管道和燃气供应就不可忽略的一些因素。高层建筑的设计标准高,燃气管道的设计也备受重视。在高层建筑室内燃气管道的设计中需考虑的问题较多,如附加压力大,高层建筑沉降量大,立管较长且热伸缩量大,以及如何保证技术的先进性和用气安全。
2.1.1高层建筑附加压力的影响及消除方式
2.1.1.1附加压力的计算
根据《城镇燃气设计规范》GB 50028―2006的规定,民用低压天然气燃烧器的额定压力Pn=2000Pa。由于低压管网沿程阻力和局部阻力对用户的影响不同,允许燃具前压力在一定范围内波动。当燃具前压力在0.75Pn~1.5Pn内波动时,仍能达到燃烧器燃烧的要求。若超出此范围,燃具的热效率低,燃烧不稳定,出现脱火或回火等现象。
目前高层建筑的燃气设计主要采用低压进户,在计算低压燃气管道的压力损失时,应考虑因建筑高度而引起的燃气附加压力ΔH。计算公式如下:
ΔH=9.8× (ρk-ρm)× h(1)
式中:ΔH――燃气的附加压力,Pa;
ρk――空气的密度,kg/Nm3;
ρm――燃气的密度,kg/Nm3;
h――燃气管道终点、起点的高程差,m。
以信阳市采用的西气东输天然气为例,ρm=0.707kg/Nm3,ρk=1.293kg/Nm3,由式(1),得:
ΔH=5.742h
当整个低压管网只有极少数用户在用气,而高层建筑又离调压器较近时,自调压器出口管至表前的整个管段的压降微乎其微,可认为引入管前压力接近于调压器出口压力。附加压力的叠加就极易使某些层以上的用户灶前压力超过其最高允许压力波动范围。这种工况是高层建筑燃气管网的最不利运行工况。
下面分析一个特例。由于附加压力的作用,当超过一定高度时,必然使燃具前压力超过3000Pa。例如某高层引入管处压力p1=2000Pa,设定最不利工况,即只有几户用气,阻力仅为燃气表的阻力和干支管阻力(约150Pa)。设用户燃具前的压力为p2,则
p2=p1+ΔH-150Pa=1850Pa+5.742h
当p2=3000Pa时,h=200m。因此当楼层高度超过200m时,附加压力的影响会使灶前压力超过燃烧器的允许波动范围。由此可见,30层及以下高层建筑均可以采用一级调压即可满足用户用气安全。
为了使用户燃具前的压力波动范围变小,更接近pn,有必要采取措施,减小附加压力的影响。
2.1 .1.2附加压力影响的消除
⑴对于较低的高层建筑,因附加压力小,可以用增加管道阻力的方法,如缩小立管管径和采用分段阀门来减小附加压力的影响。
(2)对于超高的高层建筑,采用中压进户表前调压的方式,在每个用户表前设中―低压调压器,使燃具前压力接近2000Pa。
目前,信阳市高层建筑以11层至30层居多,减小附加压力的普遍做法为第一种。
2.1.2高层建筑沉降的影响
由于地基和建筑物的自重影响,高层建筑在竣工后的数年内会产生一定量的沉降量 。高层建筑自重大,所以沉降量也比较大,可能导致引入管的切向应力大。而建筑基础处回填土的沉降也会导致引入管局部悬空,易引发事故。应在引入管上设置伸缩补偿接头(形式有:波纹管接头、套筒接头、铅管接头和金属软管接头),利用自身随外力发生挠变、吸收变形的特点,减少燃气引入管处承受的应力,达到补偿沉降的目的。
设计中允许沉降量由该建筑物的设计部门提供。在各种设置的补偿接头方式中,通用补偿器可通过计算选择来满足沉降量的补偿,但对其它方向位移的补偿能力有限波纹补偿器的安装要求也高于其它几种方式。因此,选择何种方式必须根据当地的具体情况。信阳地区均采用金属挠性软管接头进行燃气引入管的沉降量补偿。
2.1.3燃气立管的应力与热补偿
高层建筑立管长,自重和环境温度的变化导致管道受到重力产生的应力和热应力的作用。当应力达到一定程度时,造成管道扭曲、断裂,引发事故。管道的热应力是不可忽视的,应该采取有效的补偿措施来消除热应力,通常采用的措施为在立管中间安装补偿装置。
管道的伸缩量是不可忽视的,应该采取有效的补偿措施,通常采用的措施为在立管中间安装补偿装置来吸收变形。在实际工程中,每隔7~9层设稳定的固定管座,以承受立管自重,同时避免底部压缩应力过大。并设1个波纹管补偿器和1个分段阀门,克服管道因温差而引起的应力和形变,便于维修。
2.2老居民用户设计难点分析
老居民用户基本属于老城区,房屋建筑不规则,而且周边情况较为复杂,地下管线交错纵横,室内厨房几乎无燃气管道位置,灶具摆放位置不一,设计人员不可能做到户户勘查到位,针对此类情况,室外管道采用架空,计量表设置在室外集中挂表,室内安装要求施工人员根据每户灶具摆放位置情况,适当延长表后管道,以确保软管长度在2米以内。
2.3工商业用户设计难点分析
工商业用户设计中最关键问题是计量表选型,它涉及到贸易计量问题,所以表选型要慎重,多计算、多比较,避免选型不合理造成计量误差。总结近几年已安装工商业用户计量表情况,发现存在计量不准确现象,表选型过大,开一台或者两台时,计量表不计量。
如何做到选型合理,现总结如下:第一,业主提供工艺参数表时,要避免随意性填写,多与燃烧设备供货商沟通技术参数;第二,设计人员结合工艺参数情况,合理选择计量表,对于流量很小的商业用户,选择皮膜表分表计量,采用一灶一表;对于流量稍大餐饮类商业用户,选择带温压补偿的罗茨流量计;对于流量较大商业用户(锅炉和直燃机),选择带温压补偿的涡轮流量计;第三,对于特殊用户,比如:燃烧设备总数较多,单台流量较小,此类用户采用分表计量,以确保单台开启时,计量表准确计量;第四,为了便于分析计量误差,可以采用室外设置总表计量,室内采用分表计量,然后对比数据分析,查找原因,进一步改进。
3. 城镇燃气管道施工安装技术探讨
3.1对市政中压燃气管道凝水缸进行改造,在其法兰盖处连接支线,杜绝在主管道开孔带气,避免大量放散天然气,既确保了安全,又为公司节约了成本。
信阳市城区市政中压管网一期建设在2002年完成,初期天然气还未到达我市之前,气源采用的是液化气掺混空气,管材采用钢骨架塑料复合管和钢管居多,在主管道上每个特殊地段均设置有凝水缸。2006年3月份,西气东输天然气到达我市,气源发生了改变,前期主干道上设置的凝水缸已经没什么意义,于是就对此进行了技术革新,在其法兰盖顶端连接支线引入庭院小区或者工商业用户。此次技术革新非常成功,为公司节约了大量资金,同时大大降低了安全风险。
3.2燃气施工中半成品保护问题
在这么多年施工过程中,庭院燃气管线经常出现被挖断、占压,更有甚者其他管道直接和燃气管道同沟敷设,诸如此类问题,真的很让燃气公司头疼,如何避免呢?第一,在设计前期与用户沟通到位,告知管线规划情况,避免与其他管线同沟;第二,进场施工时间不宜过早,尽量选择在场地平整、其他综合管线施工完毕;第三,燃气工程未交工之前,施工单位应做好半成品监管工作,否则,应承担其相应的责任。
4. 城镇燃气管道运营技术探讨
4.1燃气管道水堵现象分析
每年进入冬季,我市部分小区居民打电话反映灶前压力过低,经技术人员现场核实,调压柜内管路不通,调压器后几乎无压力,发生了水堵现象,经拆卸调压器后,内部出现结冰现象,究其原因:第一,中压管线在施工时未吹扫干净,残留有水分;严格把控施工质量关,关键工序要监控到位;第二,冬季气温过低,容易出现结冰现象;冬季要采取保温措施;第三,安全运营人员未及时对管道及设备进行排污处理;及时多设备及管道进行维护、保养、排污处理。信阳市多处大型小区均出现过这样的情况,比如:府都花园、泰安小区、盛世华章等。
4.2工商业用户计量表转子不转、但表仍能过气现象分析
大多数工商业用户在工程刚结束,初期置换通气时,燃烧设备仍能正常工作,而计量表不读数;还有一种情况是,运行一段时间后,计量表出现故障,不读数。分析原因及预防措施:第一,施工时,未严格按照计量表说明书进行正确安装,导致转子不是处于水平状态,即所说的不同轴现象;第二,施工时,计量表不允许参与吹扫、强度、气密试验,而施工方违反规范,导致计量表内部损坏;第三,对管道进行焊接作业时,管道内残留的焊渣,而在吹扫时未吹扫彻底,导致焊渣进入计量表,导致计量表卡死;第四,在管道刚投入运营三个月后,要对计量表前过滤器进行清洗、维护,实际上,运营人员并未按照规定对过滤器进行清洗。
关键词 市政道路;排水;施工技术;污水管顶管
中图分类号:TU99文献标识码: A
一、市政道路排水工程顶管施工技术简述
顶管施工技术即是不开挖或是部分开挖的一种管道工程施工技术,主要用于道路排水工程施工,由于不需要进行大面积开挖路面,所以对周围环境不会带来较大的影响,而且施工速度较快,管道内壁不仅光滑,而且具非常好的密封性。但相对于其他管道施工技术来讲,顶管施工费用较高。近几年,在顶管施工技术的不断应用中,其技术水平已日益成熟,而且各种施工工艺和方法也得到不断的创新,对推动我国排水工程施工水平的提高起到了积极的作用。
二、市政道路排水工程污水管顶管施工前准备工作
2.1技术准备
在进行污水管顶管施工前,设计人员在进行技术交底前需要将自己的设计意图让项目技术人员、施工主管、质量和专业人员进行充分的了解,使其对施工过程中的难点及主要技术指标进行掌握。同时还要做好施工图纸的审查工作,确保好施工中的各项安全措施及施工流程,同时为了确保施工的顺利进地,还要在施工前做好现场的测量和放线工作。施工前各部门需要加强技术性的沟通工作,项目部专业人员应该充分的负起责任,加强组织、指导和技术协调工作的开展,从而加快污水管顶管施工的顺利开展。
2.2生产准备
污水管施工需要在地下进行,所以需要在施工前对地下管线分布的情况进行充分的了解,及时对施工过程中的障碍物进行记录,上报到监理和建设单位后要及时进行清除,而且在施工前还要对临时水电线路的安装问题进行注意,对于施工范围内需要加宽过路涵管及沟塘的,则需要提前进行施工。施工前还要做好施工材料及机械设备的准备工作,组织其按顺序进入施工场地。
2.3施工前复核
在施工开始前需要对工程设计图纸进行进一步的核对,看其是否有变化的情况,主要需要对给出的桩号、相关资料进行核对,还要重新进行水准的测量,在反复核对没有问题后才能进行施工,这对于工程的严谨性及施工的顺利进行将起到极为关键的作用。
2.4施工前的情况排查
在准备开始施工时,需要根据图纸的要求,对排水管道的方向及需要开挖的工作面场地周围进行清量,避免场地内存有垃圾、废物及堆土堆料的情况,对于影响交通的情况,则需要与相关单位做好协调工作。而对于地下管线可能存在相互交叉的问题,则需要与相关单位联系后进行技术交底和协商,从而使问题得到有效的解决。另外在施工过程中要做到文明施工,做好施工周围环境卫生的保护工作,在施工中避免发生乱扔、乱倒土和垃圾的现象,确保施工周围道路环境的清洁,尽量降低施工过程中对环境所带来的干扰。
2.5施工顶进时需要注意的事项
2.5.1“先挖后顶,随挖随顶,控制进尺”是顶管施工技术的原则,在施工中应严格遵循原则。
2.5.2应进行勘探和测量,做到勤检查,以及时发现偏差并能对其进行校正。
2.5.3应做到平顺地安装顶铁,做到不斜、不歪、不扭。此外,要做到安放完最长顶铁后在对活塞进行回收,以减轻工作,减少连接的顶铁数目。
2.5.4在顶进的过程中,如果遇到障碍,要清楚干净再进行施工。倘若其管前出现油泵压力表指针骤增、偏差过大,或者土方坍塌、后背倾斜等情况应该马上停止顶进。
2.5.5对于每循环进尺应该要在顶进过程中进行严格控制。
2.5.6对于设备使用的数据要对其进行详细记录。
三、市政道路排水污水管顶管施工技术
在污水管顶管施工的前期,应做好以下前期准备工作,以保证施工的顺利进行:(1)对施工现场的地质、施工管道直径、地下水位以及附近各种建筑设施的排布情况进行仔细勘察,根据勘察结果制定出科学的顶管施工方案;(2)根据道路排水工程的性质以及管道的受力情况,确定管道的内外直径以及各种材料的强度要求,此外,还应根据具体选择的顶管施工工艺确定顶管的合理长度;(3)通过计算,选好施工中可能涉及到的施工设备如高压油泵、运土设备以及千斤顶等。在顶管施工过程中,应做好顶管接收井以及工作井的制作。根据工程的具体特点,选用刚度大、抗渗性好、工期短以及施工简便的施工方法,控制好搅拌桩垂直度以及间距(如两个搅拌桩的间距应控制在0.2-0.3m之间,垂直度应小于1.0%)。接收井以及工作井应该采用人工开发的方式,每开挖0.8-1.0m就做相应高度的护壁。除了需要在井底打木桩加固外,还需及时封闭井底。为降低顶进过程中泥浆产生的阻力,宜采用触变泥浆减阻工艺,这能够有效减少由于阻力过大而造成施工中断事故的发生。在顶管出洞的时候,应该在接收井的出洞混凝土墙处安装顶管出洞止水圈,为提高地基土的承载能力,防止机头出洞后发生下沉现象,应该在洞口外1.5m范围内压密注浆;最后,为保证管线轴线平顺以及顶管施工的顺利进行,应该做好接收井和工作井的监控测量、设备安装时轴线的定位、顶进过程中管道轴线的定位工作。
四、工程常见的质量问题和防治措施
4.1管道位置偏移和积水
4.1.1产生原因分析
可能是测量不准确、施工技术不当、意外避让原有构筑物等原因,导致产生位置偏移,出现立面积水、倒坡现象。
4.1.2预防措施
一是认真按照施工测量规范,完成交接桩复测。二是严格按照样桩施工,要做好轴线和纵坡的测量及验收。三是意外遇到构筑物须避让时,在适当的位置增设连接井,转角不小于135°。
4.2闭水试验不合格
4.2.1产生原因分析
可能是基础不均匀、施工质量差、端头封堵不严密、施工质量差等原因。
4.2.2防治措施
在渗漏处做好记号后,排干管内水进行处理。对细小的缝隙或渗漏,采用水泥浆或防水涂料涂刷,较严重的应返工处理。
4.3回填土沉陷
4.3.1产生原因分析
可能是压实机具选用不当,填料质量不好、含水量控制不当、回填厚度大于30cm等原因。
4.3.2处治措施
一是造成其它构筑物基础脱空破坏的,采用注浆填充。二是造成结构破坏的,应挖除质量不良的填料,换填为稳定性能好的填料。
五、排水工程顶管施工管理
顶管施工前需要做好地质勘测工作,对地下管线及施工场地内的地质条件进行掌握,从而结合顶管施工的技术水平来设计科学合理的顶管施工工艺和施工路线,确保施工的质量和进度。在顶管施工中自动纠集和测量的仪器设备可以有效的确保顶管施工的精确度,确保施工的线路与设计线路符合,所以在施工过程中需要做好地上和地下测量控制系统,并科学选择测量控制点,以便能确保地面观察者视线清楚、方便测量和校核。需要注意的是,排水管穿越顶管这一环节的施工操作一定要一次性完成,推进角度要科学合理,同时,为了减少对地面的破坏,可以降低顶进速度。
六、结束语
顶管施工在我国开展的时间还不是很长,所以在施工中需要借鉴国外先进的经验和技术,将针对我国的实际情况来对技术加以创新和改革,在确保工程质量及进度的情况下,有效的降低施工成本,确保施工企业实现经济效益和社会效率双赢的局面。
参考文献:
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[2]廖梅丽.市政道路排水工程施工技术探讨[J].科技信息,2012,17:342+358.
关键词:油气管道运输;工艺设备;自动化控制
油气管道的运输距离较长,运行环境更为恶劣。在油气管道上部需要安装脱水站、油水井、油库工艺设备。因这些设备种类复杂,功能多样,还应当在原有基础上配备自动化控制装置,发现与解决存在于油气管道运输设备中的故障问题,并对此设备进行自动化管控,确保油气运输工作能够始终处于安全高效的开展范围内。
1油气管道运输特征
随着社会经济发展速度的不断加快,石油及天然气领域迎来了崭新发展机遇,在现有能源总体系中占据的地位进一步强化。石油及天然气能源具备显著的高压、高温特征,在实际运输期间还具备易燃、易爆、有害及有毒等风险因素,对油气管道运输工作提出了更高要求。由于相关工作人员没有严格遵照既定规范开展作业,故障隐患排查任务没有得到充分落实,导致油气管道运输期间的安全风险发生概率进一步提升,严重影响企业及社会综合效益,阻碍了油气行业的发展进程。因此,为保障油气管道运输工作始终处于安全高效范围内开展,还需要加强运输期间的管控力度,最大限度消除各设备运行过程中的安全隐患,保障各设备平稳运行。油气运输实则就是天然气与石油的运输环节,天然气与石油性质特殊,管道运输较长,现有我国油气运输管道约10万公里,与多个海外国家相连,成为第五大运输形式。相较其他油气运输手段而言,利用管道运输油气的能源消耗量较低,能够适应各类复杂的地形地貌。但由于管道以及其他设备长时间处于恶劣环境下运行,极容易出现腐蚀问题,实际安全隐患较多,需要着重开展关于油气管道运输自动化系统的研发及推广工作,从根本上保障油气管道运输环节的安全性。
2自动化控制技术在油气管道运输中的应用重要作用
2.1提升各资源利用率
通过细致分析现阶段油气管道运输行业生产经营建设流程,发现因生产环境环节过于复杂,管道及其他附属设备管理仍需要做好定期巡检工作,对人力资源与物力资源的需求度更高。通过将重点开发自动化控制系统,能够有效控制工作人员强度,辅助工作人员对油气管道运输工艺及设备进行全面监测,及时发现与解决生产现场设备问题,确保生产设施能够始终处于高效安全的运行环境。当前信息技术更加完善,为自动化控制系统的运行提供了更加安全可靠的平台,进一步提升了人力与物力资源成本利用率,使油气管道运输期间的经济效益能够尽早实现最大化目标。
2.2加快生产效率
通过将自动化控制技术应用在油气管道运输环节,还可以从根本上提高石油运输生产效率,确保设备运行故障问题能够得到及时发现与解决。同时,运用自动化管控技术,还可以将各类设备运行技术参数输送到计算机系统内部,运用自动化管控设备,对石油管道运输全过程进行结果。由于工作人员可以直接利用计算机设备输送指令,节省了较多不必要工作衔接,使石油管道运输工作效率能够得到根本提升。
2.3增强系统可操作性能
在石油管道运输配合使用先进的自动化控制技术,还能够从根本上提高石油管道运输设备的可操作性能。具体而言,自动化控制技术的逻辑性较强,操作较为便捷。配合使用自动化控制系统中的诊断功能,能够及时发现存在于设备运行期间的异常问题,分析导致设备异常问题出现原因,并及时向运维人员汇报,降低了石油管道运输期间到安全事故发生概率。通过设立生产信息化管理系统,能够将系统获得的数据作为石油管道运输工程重大事项决策制定依据,综合评估生产工程阶段性成本效益,保障生产环节科学高效开展。
3石油管道运输自动化管控方式
3.1工艺设备特征分析
通过分析油气运输环节,对工艺设备运行特征进行细致判别,不断优化自动化管控系统功能。具体而言,油气运输管道系统内部包括输油干线、中间分输站、穿越站、油田集输管道。在油气运输管道系统内,各设备均肩负起重要的运行职责,并直接影响油气运输的安全性与可靠性。油气运输管道种类较多,不同管道适用的运行环境及运行要求不同。如油田集输管道主要用于输送石油,属于原油管道类型;长距离输送油气管道主要用于输送天然气,属于成品管道类型。通常情况下,石油运输管道的运输距离较长、运输量巨大、管径多样且存储时间较长。天然气运输管道则为连续密封系统,要求在天然气运输期间必须始终处于带压状态。天然气运输管道故障发生时能够释放出的能量巨大,并伴有爆炸或明火现象,造成的经济损失巨大,因此,需要着重加强天然气管道安全管控力度。
3.2油气管道运输事故成因
结合油气管道运输设备的运行特征以及油气管道运输安全事故案例,理清油气管道运输事故成因,并构建事故成因关系链,为后续设计自动化控制系统功能指明方向。导致油气管道运输事故的原因主要为管体缺陷与焊缝缺陷两大方面。其中,管体缺陷可表现为腐蚀缺陷、环境缺陷、制造缺陷以及施工缺陷。由于油气管道设备安装及后期运维过程中没有严格落实相关职责,导致管道结构极易出现腐蚀或开裂情况。焊缝缺陷可表现为气孔、裂缝、错边等情况。因在焊接期间,焊接工艺及焊接参数管控不当,导致油气运输管道运营寿命缩短,后期运维难度进一步增长。
3.3选择自动化监测硬件
结合油气管道运输工程实施特征与实施过程中的安全管控要求,需要在设计自动化控制系统期间选择适宜的自动化监测硬件设备,并对自动化监测硬件设备进行科学部署。现有自动化监测系统主要包括传感器、微处理器等装置,结合油气管道运输特征,通过各类传感器获取油气管道运输期间的参数数值,为后续自动化控制程序以及控制参数的设定提供重要依据。不同种类传感器间肩负的运行职能不同,运行要求存在较大差异。如温度传感器需要保障其应用期间的适用性及灵活性,压力传感器需要具备温度补偿功能。流量传感器的计算精准度需保持在较高水平,并可实现集中控制目标。视频传感器需要在复杂环境下也能够保持光感细腻,获取更细致的影像资料。借助TinyOS操作系统将自动化控制系统中的传感器与组件设备连接在一起。自动化控制程序设计初始阶段,还需要加入申请网络数据帧,并依照一定周期利用传感器采集油气运输数据。如果采集数据发生变化,还需将变化后的数据实时发送到射频模块。因传感器数据采集期间会受到环境及温度等因素影响,导致数据出现误差,使后续自动化控制效果与预期目标存在一定差距,因此,还应当选择合理方式对传感器信号进行科学处理。由于油气管道运输期间对数据的实质性要求较为严格,应当合理设计数据采集时间间隔,结合具体运输情况,对传感器的采集参数进行调试。微处理器在自动化控制系统中是硬件构架的汇聚节点,肩负起数据存储与处理任务。在微处理器初始化时会进入发送模式,并向其他节点发送信号,接收来自不同传感器的数据帧。在接收数据帧后,还需要对数据进行统一处理,通过串行口将数据发送到管理节点。微处理器需要在油气运输管道自动化控制系统中循环运行,直到数据采集任务终止。为有效控制自动化控制系统建设与运行成本,设计人员还可使用三边测量方式选择适宜的传感器位置,对传感器布置结构进行科学优化及部署。
3.4油气运输自动化控制实现
通过选择出更合理的自动化监测硬件设备,配合使用PID控制原理设计油气管道运输自动化控制程序,从根本上保障油气管道运输工作的安全性与有序性。PID控制原理主要就是一种线型控制形式,需要由实际输出值与给定差值计算获得,配合使用比例、积分及微分运算计算出最终控制输出量。在油气石油运输自动化控制程序设计期间,应当首先做好PID参数取值工作,结合油气运输自动化控制目标,对PID参数进行实时调整,最大限度满足油气运输安全管控要求。配合使用实验测试方式,对设计出的自动化控制系统进行闭环模拟运行,获取控制器响应数据,以曲线方式将数据直观展现出来,评估PID控制器性能影响,使PID自动化控制程序中的油气运输管道温度、压力、流量以及管壁应力等参数数值均符合油气运输实际要求。
4自动化控制技术在油气管道运输工程中的应用
4.1数据传输与采集
在油气管道运输工程实施过程中,管道运输期间的各项参数数值也可作为管道设备管控重要依据,因此,为从根本上提升油气管道运输监管力度,还是要做好数据采集与传输工作,相较传统油气管道运输工程电缆而言,自动化技术下的光纤信号传输稳定性更为显著,传输效率高,将光纤作为传统传输介质的代替已经成为油气管道运输工程自动化的重要发展趋势。光纤可从根本上提高油气管道运输工程电气自动化设备的智能化水平,使油气管道运输工程生产期间的数据利用率进一步增长。为保障数据传输效果,加强自动化设备运营水平还需要借助高级智能终端及间隔层开展数据采集工作,着重关注程序接口标准化及软硬件产品中的数据交换,确保油气管道运输工程自动化生产期间的数据传输水平稳定提升。
4.2在设备状态管控中的应用
通过在油气管道运输工程生产各设备中安装自动化系统,可以对设备运行状态进行全程化管控。如发现设备内存在异常状态,管控系统可以将数据分析结果直接反馈给监控系统中,确保油气管道运输工程生产内部运行正常区域能够与故障设备快速分割,保障油气管道运输工程生产能够始终处于正常高效的运行状态。具体来说,应用自动化控制技术可加强管道泄漏预防力度,促进油气管道工程运输工作安全开展。研发并应用管道模拟仿真软件、GPS技术、可编程逻辑控制系统,对管道实际运行情况展开全面监测,及时发现存在于管道运行过程中的泄漏风险问题,并由此对油气运输管道展开专项运维,从根本上提升运维质量效率,控制管道运维成本。
4.3在设备参数调整中的应用
配合使用功能完善的自动化化管控计算机设备,能够对油气管道运输工程生产内部及外部运行数据进行全面收集,以便能够切实反馈出油气管道运输工程生产内部各机组运行状态,对机组内部数据参数进行进一步控制。结合油气管道运输工程生产实际要求,设置自动化设备的开启关闭环节。确保油气管道运输工程生产设施能够依据设计好的技术参数,及时调节频率与电压,从根本上提升实际生产水平。自动化技术进一步增强了油气管道运输工程电气自动化中的程序化水平,借助自动化化系统,将油气管道运输工程生产流程、实际操作方式及自动化技术等内容输入电气自动化计算机系统内,切实增强系统及设备流程管控水平,使油气管道运输工程设备始终处于长效平稳的运行状态。
5结语
总而言之,通过将自动化控制技术应用在油气运输管道工程中,能够及时发现存在于油气运输设备期间的各类安全隐患问题,对设备运行参数进行自动化管控,切实保障油气运输设备高质高效运行。为充分发挥出自动化控制技术的应用重要性,还需要结合现有油气运输要求,不断优化自动化控制系统功能,最大限度缩短参数调节时间,为促进我国油气生产行业自动化、现代化发展奠定坚实技术基础。
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Abstract: Nowadays, with continuous development of China's economy and continuous progress of heavy industry, the importance of oil & gas storage and transportation is increasing, so as to promote the development and application of oil & gas storage and transportation engineering. This paper elaborates and analyses the basic situation of oil & gas storage and transportation engineering, its progressive development and wide application and the coping measures as well as the importance of oil & gas storage and transportation engineering.
关键词: 油气储运;管道运输;广泛应用;污染应对
Key words: oil & gas storage and transportation;pipeline transport;wide applications;coping pollution
中图分类号:TE8 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)34-0112-02
0 引言
随着我国重工业的发展,油气的开发与利用,油气储运与集输的技术工程应运而生。在各种各样的重工业中所需要的能源如石油、煤气、天然气中,皆需要对油气进行集输与储运,从而亦皆运用到了油气储运技术工程,更加彰显了其在重工业等方面的不可或缺的关键作用和重要地位。下面将要对我国油气储运工程进行深一步分析与研究。
1 油气储运工程的概念简要与基本概况
油气储运工程在我国的经济发展、重工业兴起、能源分布等上起到了重要作用。油气储运工程,不仅仅是一门简简单单的学科,它是一门融汇了能源学、销售学。加工配理学、地理油气分布学、管道输送学等学科为一体的技术工程。油气储运工程接连了油气的生产、油气的加工、油气的分配、油气的输送、油气的集输、油气的销售等一系列环节,是连接这些环节的不可或缺纽带。在油气储运工程中所包含的方式多种多样,有油气田的集输与储运,亦有长、短距离的管道运输,还有油气的储存、加工、装卸、城市间合理分布等。油气储运工程所包含的系统也可谓是多种多样,像是油气集输系统,包含着油气集输的工艺、技术,海上以及陆地上的油气集输,还有对油、气、水的加工处理技术等;还有油气储存系统,包含着油品、天然气等的储存设备管理,油品、天然气等的损耗以及质量监测管理,油品、天然气等储存、运输系统的设计与方案,油品、天然气等的计量,油品的装运与卸载,防毒措施、防火措施、防爆措施以及防雷防静电等措施;还有长距离输送原油和成品油管道系统,包含着原油管道的水力、热力特性,原油管道的输送的工艺以及运行管理,成品油的管道特点以及混油运算,从而减少其混油量等;还有长输天然气管道系统,其中也包含着管道的水力、热力特性,从而可以更好地对其进行检测和管理,对管道破裂、损耗等可以采取及时、有效的措施;还有燃气输配系统,来研究城市输配的量,以及减轻城市输配的压力等。
现阶段,我国油气储运工程多用于油气管道运输上,而管道运输中,长距离管道运输颇多,像很有名的“西气东输”则是油气储运工程合理有效应用的良好例子。在我国,管道运输多是分布在沿长江地区以及华东、华南地区,管道对油气的运输既为需要能源的地区提供了方便与快捷,又将油气能源进行了优势互补、取长补短、合理分布。从而也促进了我国重工业的发展以及经济的进步。
2 我国油气储运的逐步发展
油气储运工程是随着油气的开发与利用从而应运而生的,油气储运的发展历程也是悠久而不可小觑的。早在汉朝时期,人们就已开始了一些油类的储存和运输,汉朝的人们则用新砍下的竹子,将竹子的枝叶砍去,将竹子的节削平,竹子里面的节打通,再将它们连接起来,外面麻布包裹,并涂上一些桐油,用来输送水、油等,就如同现在的管道运输,古人甚是聪颖。到了19世纪中期以后,我国四川地区的管道运输逐渐兴起,总长可以达到二三百里,从事这些管道建设的专业人士多达上万,由此也更突显了油气储运工程的应用性以及必要性。到了二十世纪中期,我国的油气储运工程更上一层楼,在1958年,第一条长距离输油管道——克拉玛依-独山于输油管道建成了,其全长长达147千米。到了二十世纪60年代后,随着胜利油田、大庆油田、华北油田、中原油田等的开发,我国东北、华北、华东等地区的输油管道也遍布起来,东北地区的大庆-铁岭、铁岭-大连、铁岭-秦皇岛等输油管道路线,形成了由大庆到秦皇岛和由大庆到大连的两大输油大动脉,也是颇有成效,由此油气储运工程则更加派上了用场。我国的天然气运输管道也是颇有成效的,很成功的例子就是“西气东输”工程,有效合理的达到了能源均匀分布,以及取长补短之巧妙。
在各大领域都运用到了油气等能源,从而也用到了管道运输,继而在开展储油技术的新研究、提高油气储运技术的水平、提高油气储运技术的管理水平、为我国油气储运以及能源工业的建设和发展等方面提供新的设备、技术、器材、管理方案等是必不可少的,所以,培养一些拥有着这些方面的才能的人也是必然趋势,由此,油气储运工程学科的发展空间是广阔的,发展前景也是远大、可观的。
3 油气储运工程的广泛应用及安全措施
3.1 油气储运工程的广泛应用 油气储运工程不是个仅仅以储存、运输油气为课题的学科,它是个涉猎很广的,融汇多个学科的交叉性学科,油气储运工程的应用也是极其广泛的。顾名思义,油气储运工程在油气的储存和运输上应用很多,在油气的储存、运输、加工、装卸、城市的合理分布上有所涉及。在输油管道的水力、热力特性上的监测与管理,在油品、天然气等的损耗以及质量的估测、监测、鉴定中,在海上以及陆地上的油气集输与储存和它们的不同之处与合理方案中,油品、天然气等的输送、存储的设备设计与安全措施管理方案中,油气储存、运输中的防毒、防火、防爆、防雷、防静电干扰等方面也是万万离不开油气储运工程的合理有效应用的。由此可见,油气储运工程的应用可见一斑。
3.2 油气储运中的安全防范措施 在油气存储、运输过程中,若不多加管理和防范,将会很容易产生一些危害安全的可怕后果,例如火灾、爆炸、海域污染、雷击、电磁干扰等,将会致使人员伤亡、设备损坏、油气消耗浪费、环境污染等一系列不堪设想之后果。为了防止这一系列可怕后果的出现,我们应利用油气储运工程对油气储运中所存在的可能会导致可怕后果的安全隐患因素进行排查与监测,从而能够及时的、积极的、合理的、有效的对其采用合理有效的应对措施。
这些安全隐患因素的产生,归根结底是管道的破裂与坏损,解决问题应从根源抓起,则应采取一些合理有效的措施来对管道的破裂与损坏进行维护与防范。首先,应保证输油管道的质量良好,管道的水力、热力特性良好,从而在管道自身的质量问题上杜绝安全隐患因素的存在;其次,在输油管道建设的专业人士和工人上,应保证工作质量,保证作业能力,保证工作态度,从而在管道的建设上杜绝安全隐患因素的匿藏;第三,在输油管道的管道防腐蚀性上应多加注意,输油管道由于输送的是一些油类产品,其腐蚀性会较大,在运输过程中势必会对输油管道产生一些腐蚀性作用,继而严重时会将输油管道腐蚀出洞口,以致使其破裂,从而造成输油管道破裂、坏损,继而可能会引发火灾、爆炸、雷击、电磁干扰、环境污染等一系列不良后果。所以,应当输油管道的防腐蚀采取一些相应的有效合理的措施,应在管道上涂抹均匀有质量保证的防腐蚀涂料,并对其进行实时监测,以从腐蚀性上杜绝安全隐患因素的发生;第四,在输油管道长久工作所导致的管道老化、劳损上,也是切不可马虎大意的,输油管道经过长时间的运输与工作,则会对其管道本身产生一定的损耗,为防止其突然地破裂而造成的油气泄漏,继而造成一系列不良后果,则应为其安装一定的相关检测设备,来对其进行实时监测,对管道的壁厚大小、质地均匀与否、流通是否顺畅等量来进行测量与计算,从而可以在短时间内发现其问题所在,进而可以及时有效的采取相应的应对措施,在输油管道劳损上杜绝安全隐患因素的附着;第五,在输油管道的防雷、防电磁干扰上也是需要注意与维护的,应在输油管道设备中添加一些防雷、防电磁干扰设备,以防止雷击等对输油管道所产生的破坏性影响,以致使输油管道破裂,继而导致一系列不堪设想之后果,从而应在防雷、防电磁干扰上来杜绝安全隐患因素的流窜。还有,在油气安全措施未做好,或是出现的不可预料的突发事件而导致的油气泄漏所造成的环境污染方面上,应当采取及时有效的相对应措施,及时清理污染物,及时维护输油管道,及时封堵出油处,以尽可能地降低油气损耗以及环境污染面积。
4 我国油气储运工程的不可或缺性
由油气储运工程在我国的广泛应用可见油气储运工程在我国有着不可或缺的地位与作用,其关系着我国重工业等相关领域的发展,也关系着我国经济的繁荣发展,亦关系着国民的正常安全生活。例如在运用到了油气储运工程的成功实例“西气东输”上,此项工程将西部的天然气能源利用管道运输输送到了东部缺少能源的沿长江地区、华东、华北等地区,从而实现的能源的合理均匀分布,达到了取长补短的目的,实现了合理有效积极的能源发展战略,也为拉动我国西部的经济建设以及东部的经济建设做出了巨大贡献。由此,彰显了油气储运工程在我国的不可或缺性。
由油气储运工程所涉猎的诸如销售学、石油储备学、天然气装卸学、油品加工卸载学、输油管道设计与管理学、管理学等学科,涉及领域甚是广泛,则对各式各样的众领域产生着多多少少的影响,所以对油气储运工程的深入了解与探析,对其新课题的发掘与研究,会有利于所涉及的各领域的发展与进步,在各个领域带动我国的经济发展,从而也有利于我国经济的健康繁荣发展,由此可见,油气储运工程的作用、地位与重要性非同一般。
5 小结
只有对油气储运工程的合理有效广泛的应用,对油气储运工程的深入研究与分析,对油气储运工程的进一步发展与实施,才能保证我国的经济健康繁荣发展,才能合理分布地区能源、取长补短,才能正常有序生活。所以,我们应多培养油气储运工程方面的人才,对油气储运工程的发展前景充满信心,对油气储运工程的新课题进行发掘与更深一步的探讨与考究,并对其进行合理有效运用,为把我国油气储运工程事业推上一个新的高度!
参考文献:
[1]许志明.新能源的发展对石油行业的影响.中小企业管理与科技(下旬刊),2010-10-25.
关键词:石油管道 运输管理 安全 措施
一、用管道运输石油的优势
1.安全、无污染
由于管道运输可以做到与空气隔绝,因此运输易燃物是比较安全的,也会让由于运输易燃物导致爆炸或者火灾的情况少很多,维护了社会的安全与稳定。运输管道大多埋在地下,这样外界自然条件及其他因素对运输的影响较小,可以保障运输的高效持续。由于管道是密封的,这样石油、石油不容易挥发,从而将环境污染降到最低,可以保证能源运输的绿色无污染。
2.占地小、效率高
根据专业统计得出数据:运输管道长度的94%可以被埋在地下,与公路建设所用土地面积相比,运输管道的占地只有3%,因此在铺设运输管道的成本会被大大降低。因为管道铺设在地下,因此受自然环境的影响会小很多,石油和石油也能够被持续不断的输送。这样连贯的传输过程大大提高了能源运输效率,其一年的传送量也不是传统运输方法可以达到的。
3.损耗小、投资少
能源通过管道运输所造成的损耗很小,经过专业测试表明,管道运输原油1千米所造成的损耗是铁路运输1千米造成损耗的七分之一。管道运输具有运量大、距离长、口径大的特点,并且管道建设的成本也较低。管道建设所需要的投资较小,在现有的运输方式中,它的成本相对较低。例如:运输100亿立方米的石油需要投入50亿美元来建设七千公里的管道运输,但是改成水运,成本就要达到85亿美元,可见管道运输的投资成本比其他运输方式低很多。
二、石油管道运输的安全风险
石油管道的运输是一个庞大的工程,由于石油管道的特殊性,使得石油管道运输存在一定的安全风险,石油管道运输的安全风险主要表现在以下几个方面:
1.管道质量不合格
石油管道运营商在利益的驱使下,使用的管道材料严重不合格,使得石油在运输过程中,由于管道质量问题,造成严重的泄露,不仅大大降低了是有的运输效率,还很大程度上造成了石油的严重浪费。
2.管道材料腐蚀问题
石油管道的材质一般由钢管制成,我国的石油运输管道大部分在外边或者埋在土壤,由于长期与空气和土壤接触,使用时间一长便容易出现管道的腐蚀,这也是我国管道运输存在的风险之一。
3.焊接风险问题
我国的石油管道运输距离较长,管道和管道之间一般采用焊接技术来连接,焊接质量的好换直接影响着我国石油管道的安全运输,石油管道对口处的连接不良和焊接工艺不到位都会严重影响我国的石油管道的安全运输。我国石油管道运输过程中会出现一次次较强的震动,如果管道焊接工艺存在缺陷,在石油管道运输过程中,管道焊接处就很容易出现管道的震裂,使石油管道安全运输存在一定的风险。
三、石油管道的保护措施
1.要保证石油管道的质量
石油管道工程庞大,投资运营商较多,由于投资运营商追求最大化利润为目标,使得石油管道的材质较差。很多的材质不合格就被投入使用,因此,石油管道建设之前,一定要保证石油管道材料的质量,施工人员在施工之前一定要认真检查、测量输油管道的质量,检测人员对石油管道材料要进行严格的把关,对于不合格,或者存在质量问题的管道材料严禁投入施工中。对于石油管道的安全一定要从最基本的管道材料质量抓起,如果石油管道质量问题都难以保证,那石油管道的安全运输也就无从谈起。
2.要做好石油管道的防护工作
石油管道的腐蚀问题较为严重,给我国石油管道安全运输带来了很大的阻碍,目前,涂防护漆是我国石油管道防腐的主要措施,在石油管道表面涂一层防护漆不仅可以大大降低石油管道的腐蚀进度,还可以延长石油管道的使用寿命,给石油管道运营商节省一定的成本。 石油管道涂抹防护漆的优点是防护工作实施较为方便,资金投入较少,对有效抑制了管道的防腐油一定的而作用。
3.石油管道焊接技术一定要有保障
我国石油管道一般是长距离运输,石油管道一般是由若干个管道焊接而成,管道的焊接工艺和质量的好坏严重影响了石油管道的安全运输,因此,对于石油管道的焊接质量一定要有保证。对于石油管道的焊接人员一定要经过专业的资格考试并获得相应的证书方可上岗,对管道焊接人员要定期进行专业的技能培训。与此同时,还要加强石油管道焊接人员的素质的培养,增强焊接人员的工作责任感,在管道焊接工作中,严格落实石油管道焊接的质量问题,坚持谁主管谁负责的原则,减少因为焊接人员的疏忽和技能水平的限制给我国石油管道运输带来的风险。
四、强化石油管道的运输管理
石油管道的运输管理和石油管道的安全运行息息相关,要实现石油管道的有效安全运行,就必须从以下几个方面强化石油管道的运输管理:
1.完善石油管道管理制度
石油管道运输是一个庞大而复杂的工程,由于投资运营商较多,统一管理难度较大,因此,一定要制定一套完善的管理制度,作为石油管道运输管理的依据。
2.增强责任感
在石油管道运营企业内部定期开展石油管道运输管理的培训,使员工高度重视石油管道的安全运输,意识到石油管道安全运输的重要性,通过培训增强员工的责任感,提高员工的素质水平。
3.严格落实各项规章制度
规章制度是企业约束员工的有力依据,一个企业如果没有完善的规章制度,这个企业很难发展,与此同时,仅仅只有完善的规章制度是远远不够的,还需要企业严格按照规章制度执行,将规章制度落实企业生产运行的每一个环节。只有这样才能将企业的规章制度落实到实处,也只有这样才能做好石油管道运输管理,才能确保石油管道安全有效的的运行。
五、结束语
随着经济的发展,我国的石油管道运输发挥了越来越大的作用,由于国际的竞争日益激烈,我国石油现状难以满足当下经济的发展需求,我国不得不大量向国外进口石油来维持我国经济的发展,目前,石油管道运输是我国进口石油的主要渠道,石油管道安全运输和石油管道运输的有效管理是当今我国石油管道运输面临的主要问题,需要管道运营企业高度重视。
参考文献:
[1]董永,楼剑军,王涛. 浅谈中国管道建设现状与发展趋势[J]. 中国石油和化工标准与质量,2012,15:260.
[2]梁庭山. 如何确保石油管道运输的安全性[J]. 中国石油和化工标准与质量,2013,15:271.
【关键词】 长输管道施工应对措施质量控制
长输管道在我国能源输送领域的应用越来越广泛,管道施工技术也在逐渐提高,给我国的能源安全做出了重大贡献。但是在长输管道施工过程中也会出现各种问题,例如在施工中如何选择管道材料,如何防止管道断裂等。我国长输管道施工中的试压标准和程序等还存在一定的缺陷[1]。如果不解决这些问题很可能出现各种安全问题,甚至出现毁灭性的损害,同时也影响到管道的运行安全,无法发挥长输管道应有的作用。
1 管道材料的选择方法
长输管道施工中首先需要对管道材料进行选择,在保证管道输送量和输送压力的情况下,选择高强度材质的管道可以减少管材的使用量,并且减少钢材的运输费用等。从经济的层面考虑,我国大型长输工程施工中一般选择高强度钢材的管道,例如X80等。但由于炼钢等技术原因,现有的高强度钢材在韧性和质量上还存在一定的缺陷,特别是X80超高压力钢材的缺陷更加明显。高强度钢材的主要缺陷有:(1)韧性不足。高强度钢材的韧性还没有随着钢材强度的提高而提高,特别是管材冲击韧性的CNN值还没有得到有效提高,这也在一定程度上增加了钢材韧性断裂的可能性。(2)质量控制难度大。高强度管材的内部很容易出现无法检测的隐形裂缝,隐形裂缝和韧性不足等缺陷,加上钢材在长时间的运输过程中很容易出现各种不确定性的损伤,增加了钢材管道产生断裂的概率,也大大增加了对高强度钢材管道进行质量控制的难度。
统计表明,长输管道施工中使用X60以上的高强度管材,均在一定程度上出现了管道断裂问题。强度管材除了具有自身缺陷外,还存在一些不确定性因素,例如运输和施工过程中的损伤等。管道的管径大、运输时间长、焊接技术不良等因素,都可能增加管道焊缝漏检的概率。加上运输过程存在一定的风险,对管道的安全性能提出了更高的要求[2]。和X65、X80等高强度钢材相比,X60级钢管的技术相对更加成熟,CNN值也比较高、焊接工艺相对更加成熟,钢管发生断裂的概率相对较小。因此在长输管道施工过程中应该尽量选择X60和X65等。
2 管道韧性断裂及其应对措施
长输管道发生断裂的原因主要在运输过程中,管道的内壁如果出现损伤在运输过程中很容易出现开裂。开裂后管道就像发生了多米诺骨牌效应,裂纹会从开裂处延伸到管材的两端。因此,等级较高的管材在投入使用前应该采取有效措施预防管道发生裂纹扩展的问题。根据性质的不同,可以将管道裂纹分为脆性和韧性两种。在长输管道施工中出现的主要是韧性断裂[3]。随着炼钢技术水平的不断提高,一些高强度钢材的韧性转变问题已经降到-40摄氏度以下,我国大部分地区不具备发生脆性断裂的气候条件。但如果管道的CNN值很低,在常温下钢管也会发生韧性断裂。一般条件下,韧性断裂的裂纹扩展速度不高于250m/s,而天然气等气体的减压波速可以达到400m/s,所以一般来说裂纹发生扩展的可能性并不大。
但如果考虑到裂纹尖端运输介质保留压力的影响,气体体积会在释放的过程中发生快速膨胀,并且膨胀的过程中气体会把能量传递给裂纹,这也会导致CNN值不高的高强度管材在常温条件下发生裂纹扩展。裂纹所在处介质的压力和裂纹的扩展速度成正比。裂纹所在处介质的压力越大,在管道环向应力和管道直径增加的情况下,裂纹的扩展速度也会逐渐增加,也增加了管道韧性断裂失稳扩展的概率,对裂纹的控制也越来越困难。
近年来出于对管道运输经济因素的考虑,长输管道施工中一般使用X65及以上的高强度钢材管道。因此,在防止管道韧性断裂扩展的过程中,对管道材料的韧性也提出了更高的要求。例如,根据资料统计表明西气东输管道的CNN值只有大于154J才能保证管道进行自身止裂,但要达到这种韧性指标十分困难而且缺乏经济效应。长输管道使用X65及以上的高强度钢材,应该注意钢材的韧性断裂扩展问题。如果在施工过程中通过设置止裂环或间隔插入低强度高韧性钢管等措施进行止裂,不仅加重了工程的作业量,还增加了投入成本。所以应该从经济的角度考虑,根据不同地区的级别确定经济合理的止裂装置和间距。
3 管道的质量检验方法
管道的使用寿命和经济效益与管道质量的好坏有很大的关系,管道质量也影响到管道的运行安全。我国制定了详细的长输管道施工规范和质量检验标准,其中对使用管道材料、施工工序、施工管道质量检验等做出了详细严格的规定,但根据实际施工经验,现有的施工规范中还有很多需要探讨的地方。
我国现有的管道质量检验标准规定,如果输送的是气体介质实验压力应该不低于管道设计压力的1.25倍。同时我国设计规范也对管道操作压力进行了明确规定,管道的强度实验压力应该大于最低屈服极限的0.9倍。研究表明,按照相关规范进行压力实验只能最多排除30%的缺陷,如果将实际屈服极限等因素考虑在内,静态实验方法能够排除的缺陷也不足30%,因此,按照规定的实验方法进行测试不是完全正确的。
相关规定中关于试压工序的规范也存在一定的问题。由于一根钢管中可能存在不同的缺陷,加上管材的长度比较长,这样管材可能经过多次试压。在试压过程中如果反复进行升压和降压,可能会导致裂纹扩展的积累,导致管材中出现承压逆转现象。一些管材在前几次实验过程中如果压力较高可能不会出现问题,但在后续的低压实验过程中可能出现泄露问题。因此,实验过程中应该适当提高实验压力并降低实验次数,并选择较为合理的试压程序和方法。
4 结语
施工安全是保证长输管道正常运营,并实现经济效益的重要措施。长输管道工期长,工程投资较大且安全问题复杂多样,在实际施工过程中应该做好前期勘查设计,选择合理的管道材料,并且在施工和运营过程中充分考虑管道安全性能,以保障长输管道运行安全。
参考文献:
[1]尹国耀,杨文友,胡成洲.库尔勒—鄯善输油管道工程中施工新技术的应用[J].石油工程建设,2010(02).
关键词:原油管道;安全管理;研究
中图分类号: TU714文献标识码:A 文章编号:
引言:随着工业的快速发展,石油、天然气的需求量日益增多,为方便天然气和原油的运输,各地都增设了运输量较大、运输安全的长距离管道运输线,而这些管道往往要翻山越岭,途径十分复杂的环境中,在经过长期的运行后,受自然环境和自身因素的影响会遭受腐蚀,导致管道部分减薄,甚至造成火灾、爆炸等事件的发生,为减少这些事故的发生,必须加强管道运输安全管理。
1 原油运输现状和主要的安全隐患
原油运输有铁路、公路、水路、航空、管道等五种运输方式,其中管道运输是最好的运输方式,因为管道运输具有安全性高、能耗低、输送量大、成本低和经济效益好等优点。虽然近几年来中国运输管道技术在不断发展,原油热处理和高压输送已接近国际先进水平,但是,原油长输管线往往要翻山越岭,途径十分复杂的环境中,在经过长期的运行后,受自然环境和自身因素的影响会遭受腐蚀,导致管道部分减薄,甚至造成火灾、爆炸等事件的发生。这就需要对原油长输管道的安全进行有效管理。总体来看,国外原油长输管道失效的原因主要是外部影响、腐蚀及焊接和材料缺陷。外部影响是欧美国家管道失效的主要原因;腐蚀是加拿大和前苏联的主要原因;我国原油长输管道失效的主要原因为腐蚀、外部影响和材料缺陷。长输管道由投产至终结其事故率一般遵循浴盆曲线,所谓浴盆曲线是曲线呈浴盆状。在管道投产初期,因设计、施工、管材、设备等诸方面的缺陷导致事故率较高,每1000km的年事故发生率约为5次左右,该阶段通常持续0.5~2年。管道正常营运期事故少而平稳,该阶段的事故多为管道受腐蚀及外力破坏所致,每1000 km 的年事故发生率为2次左右,一般持续15~20年。管道老化阶段由于管道内磨损及内腐蚀加剧,事故明显上升,其每1000km的年事故发生率一般在2次以上。而且事故发生有意外性,修复也困难。
2 加强原油运输管道安全运行管理的策略
根据目前原油长运输管道在运行中存在的安全隐患,相关人员应对事故发生的原因进行分析和归纳,做出相应的管道安全管理措施,从而有效减少管道现存的各种安全隐患,降低运营风险,实现管道的高校、安全和经济运行。
2.1 提高原油长输管道的防腐技术
原油长输管道线大都经过自然环境较恶劣的复杂环境中,因此,外部因素会导致管道外壁遭到腐蚀,而管道一旦被腐蚀穿孔,就会造成油气泄漏,并可能引起火灾和环境的污染。因此,各种管道检测技术相继开发并应用于知道安全管理上,目前外侧检测技术和内测检测技术是原油长输管道检测技术的主要内容。通过外检测技术可以使相关人员及时了解管道运行的防腐蚀状态,为以后的监测和维修管道提供良好的依据。而内检测技术的主要优势就是研制出了各种智能检测爬行机,在成功运用下,实现了对管道的全面检测。
2.2 制定原油长输管道全过程管理计划
要想使长输管道线始终处于安全可靠的受控的工作状态,不断减少管道事故的发生,还必须制定原油长运输管道全过程的管理计划,定期对管道进行检测、管道运输风险评估和及时采取减轻风险的措施,以减少风险和事故的发生率。在建设长输管道之前,要深入进行调研和设计方案必选,以保证工程实施的安全可靠性;在工程实施过程中,工作人员要制定数据搜集计划和全过程管理程序的计划,并逐步实施;对已建成多年的长输管道,通过对管道系统或某些管段的物理特性和运行历史调查、腐蚀及防腐检测和评价等来得到管道全部的资料。总之,对原油长输管道全过程的管理计划就是一句不同情况分阶段、分层次地实施对管道的管理。
2.3 安全责任主体的明确和安全保障措施的落实
为切实做好原油长输管道安全生产和运营工作,坚决遏制重大特大事故发生,各地区应派领导和专家莅临现场指导工作,利用新闻媒体进行督察,对原油长输管道安全的全面督查不仅要督促企业落实安全生产主体责任,还要督促相关市县政府安全生产属地监管责任的落实情况,明确安全责任的主体并对其进行督查,可刺激实施人员的责任意识,降低事故风险率。而作为对人民负责的各级政府应设立原油长输管道安全联防制度,进一步加强涉及管道企业纵横相间的联系与沟通,开展联合执法,并在此基础上,逐步探究建立原油管道安全监管的长效机制。
2.4 加强管道保护力度
为保证原油长输管线安全运行,必须掌握其运行过程中固有的规律,加强管道的保护力度,否则会造成巨大的经济损失和严重的人员伤亡。采用密闭输送安全防护技术;原油长输管线的规划设计要保障管道的安全实施,在管道线的设计和实施阶段,工作人员应对管道进行大量的测绘,并对测绘结果进行分析,避免潜在危险;要继续深化违法占压和打孔盗油专项整治,做好管道安全监督工作,以能及时向政府报告和备案。
3 建立原油长输管道安全评价模式并作出合理分析
为了更好地对原油长输管道安全管理技术的支持,在符合国家有关要求的前提下,相关人员应选择合适的评价模式,对工程实施不同情况进行分析,并使有关的评价方法相结合,以提高技术上的深度。
3.1 工程初步分析
工程初步分析是建立原油长输管道安全评价模式的基础,它根据有关法律、法规,对科研和技术进行分析,查看科研内容是否缺项,分析科研技术方法是否到位。在工程初步分析中,一般是从输油工艺、线路工程和公共工程三方面着手,工作人员从三方面索取大量资料,进行实际侦查。
3.2 管道事故分析
工作人员应通过资料的查阅,列出有关管道运输的事故统计资料,对管道的设计和运行提供借鉴。管道运输中出现的事故大多是人为因素,由于工作人员的责任意识不强和工作态度不佳,导致设计、制造和施工环节出现一些原本可以避免的错误,一旦这些重要环节出现错误,就可能使管道运输造成灾难性的致命影响,因此,在合理分析事故原因后,找到最好的解决办法,可以确保管道运输的安全性。
3.3 对提高管道安全运输对策的评价
首先对已有的对策措施进行归纳、总结,然后根据采取的工程分析提出评价报告的对策措施,而评价结论应简要列出主要危险、有害因素评价结果,指出建设项目应重点防范的重大危险、有害因素,明确应重视的重要安全对策措施,给出建设项目从安全生产角度是否符合国家有关法律、法规、技术标准的结论。
3.3 开展原油长输管道的风险管理工作
管道风险管理是对管道潜在危险转变成事故的概率和损失程度的综合分析。从20世纪70年代起,管道风险管理评价技术开始发展,FMECA、FTA、HAZOP、ETA、道化法、蒙德法等技术在管道风险评价中有不同程度的应用,最有影响力的是Kent评分法,它成为了世界各国所普遍接受的管道风险评价方法和开发风险评估软件的唯一依据。目前,一些研究者进行了含缺陷管道失效方面的研究工作,并形成了评定规范。这些工作为进一步进行管道定量风险评价技术的研究奠定了基础。在评价软件方面,比较典型的就是DNV开发的定量风险评价软件包和2004年VECO公司利用GIS技术开发了基于风险的管道完整性管理程序。
综上所述,原油长输管道受外部复杂的自然环境影响,造成管道部分腐蚀,甚至导致爆炸等重大事故,为此,应实施相应的和完善的原油长输管道安全管理措施,加强安全保护力度,加快管道内外检测技术设备的研究开发,建立原油长输管道安全评价模式并作出合理分析,以保障原油长输管道的安全经济运行。
参考文献
关键词:油气运输;管道运输;建设管理技术;网络化
中图分类号:F426.22 文献标识码:A 文章编号:1001-828X(2012)10-0-02
一、大庆市的经济地位及交通基础分析
大庆市是黑龙江省最重要的工业化城市,是国内石化和石油产量最大的生产基地,在省内乃至全国均拥有重要的经济地位。大庆油田产油量累计超过10亿吨,年均产量4800万吨,增加值可达85亿元。现在,大庆市积极展开对外合作,与西欧、美国、日本等30余个国家不仅有贸易往来并且还建立了技术合作,使得原油产业实现飞速发展。
大庆市处于多条交通要道的交织中心,拥有多种现代交通运输方式:铁路、公路、水运、管道等。其中铁路和公路系统都比较发达,2000年底大庆市油田干线专用公路总里程达3379公里,与国、省、县级公路相连,形成了具有强大通行能力的道路交通网络。是大庆市对外经济贸易可靠的交通保障。
从上述分析可知,大庆市的铁路与公路网比较发达,是大庆市的主要运输方式,而管道运输相对来说比较薄弱。大庆油田是大庆市乃至黑龙江省的龙头产业,其生产的成品油大部分是靠汽车、火车运输,不仅运费高而且不安全,至今已经发生了多起爆炸事故,而且石油中的轻质馏分挥发不仅影响了石油的品质,同时也会污染大气,因此,加快发展油气管道运输方式势在必行。
二、国内油气管道的建设情况
1.油气管网的初步形成
据相关部门数据统计,2008年初,我国境内油气管道建设的总里程达到了60000多千米,其中包括:1.6万千米的原油管道——分别铺设在东北、华东、中南、华北地区,这些地区的管道相互连通构成了东部输油管网,西北油田的运输管道建设也初具规模,很好地解决了渤海湾、西北、长三角洲地区的原油产品的输送问题;1.3万千米的成品油管道——虽然我国在西南、西北、珠三角地区已经建立了成品油的主要输油管道,但是区域性供应网络并没有成型;3.1万千米的天然气管道——四川省为天然气的主要产地,故国内天然气管道主要集中在川渝地区。1983年,四川省内已经建成了联通全省的天然气运输管网,主要经过的地区有:重庆、泸州、成都、德阳。此外,珠三角地区、长三角地区、中南、华北地区也逐渐开始构建区域性的管网。2009年,由中俄两国合作的原油管道工程正式兴建,管道的总长度为1030公里,在中国境内修建的长度为965公里,预计每年可以输送原油1500万吨,标志着中国石油、天然气运输管网的初步形成。
2.油气外输管道建设情况
改革开放以来,我国经济飞速发展,国内石油资源虽然丰富,但是开采量并不能满足工业和人类日常生活对石油天然气等高效清洁能源的需求,造成供不应求的局面。2008年度,国内进口原油量为1.8亿吨,达到国内原油使用量的一半。增大能源供应量,扩大供应渠道,是我国未来能源发展的一个重要方向。近年来,经过政府和有关部门的多方面努力,已经建立了西南、西北、东北陆地和海上四条油气进口管道。2008年,世界上最长的天然气管道——中亚天然气管道开工建设,中国-中亚天然气管道是在中哈石油管道的基础上的延伸,全线经过的主要国家和地区有:乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、中国,管道总长度约为10000km,中国境内占约8000km,是我国西北地区一个重要的天然气进口通道。为了缓解中国油气进口路径的负担,2010年,中国石油正式启动了中缅油气管道工程建设项目。项目建成后,每年将从缅甸近海油田向中国输送大约2千多万吨的原油和一百亿立方米的天然气。这一举措打开了我国西南地区油气进口的一大通道,使得实现能源供应多元化的目标更近了一步,中国油气管道整体建设水平呈现一个良好的发展趋势。
三、用管道运输石油和天然气的优势
与公路、航空、铁路和水运相比,采用管道运输石油和天然气具有以下优势:
1.管道运输的安全保障率较高,可实现绿色输送
首先,管道运输安全性高。石油和天然气均属于易爆和易挥发的物品,在运输过程中,如果运输工具的密闭性差,油气挥发到大气中,一遇到火星就可能导致爆炸,存在安全隐患。管道大部分埋藏在地下,受不良天气条件及其他外界因素的影响较小,可以确保油气运输安全可靠地进行。
其次,由于管道运输是完全密闭运输,可以防止挥发、泄露的油气对大气、水土的污染,可以实现运输工程的绿色化。
2.管道建设用地少,输送量大
第一,近年来,随着各级公路的筹建,越来越多的耕地被占用,节约土地成为公路设计人员必须遵循的原则之一,根据实际建设工程数据可知,94%以上长度的运输管道均被埋藏在地下,与公路建设相比,土地用量大约仅是公路的3%,大大节约了土地占用量。第二,因为受天气路况等外界因素影响较小,油气管道可以持续不间断地进行油气输送,小管径的油气管道每年的运输量为几百万吨,管道直径比较大的油气管道可以达到几千万吨。由此可见,其运输量远远超过了别的运输途径的输送量。
3.管道运输能量损耗小,投资少
长输管道建设中的应用。
【关键词】管道运输 EPC管理模式 长输管道
EPC(设计-采购-施工)工程项目管理模式是20世纪80年代国际上逐步发展起来的一种工程承包和管理模式,在大型施工工程中得到了较多的采用。这种管理模式的实施在项目管理三要素(进度、费用、质量)控制方面都取得了比较好的成绩。
2004年开工的西部原油/成品油管道建设项目是中石油系统内管道工程实施EPC总承包的试点项目,在国内首次采用了比较完整的EPC总承包的项目管理模式,2006年实施的兰银输气管道工程,是中石油集团公司正式实施的PMT+PMC+EPC管理模式,标志着石油管道建设领域的项目管理进入了一个崭新的阶段。
随着输油气管道建设第二个高峰的来临,兰郑长、西气东输二线、涩宁兰复线、陕京三线等长输管道陆续开始建设,这些工程均将按照EPC进行项目管理,采用PMT+PMC+EPC管理模式,它的特点是小“PMT”,大“EPC”。EPC管理模式将是今后一段时期国内管道工程项目建设的主流管理模式。
1、工程项目管理模式简介
工程项目总承包管理方式分为以下几种方式:
1)交钥匙工程总承包方式(EPC/Turn Key)
交钥匙工程总承包:总承包商按照合同约定,完成工程的勘察、设计、设备材料采购、施工、试运行(开车)等工作,并对工程的安全、质量、进度、造价全面负责,工程验收合格后向业主移交。
这种承包方式在我国有两种发展趋势:一是少数大型综合实力比较强的工程公司,在承包工艺技术比较复杂的连续化生产项目中采用较多,如化工行业的中国寰球化学工程公司、中国成达化学工程公司、中国石化工程建设公司,中国石油天然气管道工程公司在承包的部分工程中采用这种方式。
采用这种方式时,按国际通行方式,施工采用分包的方式,他们只作施工管理。亦有在采用EPC/Turn Key承包方式前,先签订工程立项阶段的工程咨询合同,包括工程预可行性研究、可行性研究,待工程立项批准后,再签订工程总承包合同。
二是比较简单的工程,如一条机械生产线,或者专业化的公司,建筑装饰专业公司也有采用这种承包方式。
2)设计、采购、施工总承包方式(EPC)
总承包商按照合同约定,完成工程设计、设备材料采购、施工、试运行(开车)服务等工作,实现设计、采购、施工各阶段工作合理交叉与紧密融合,并对工程的安全、质量、进度、造价全面负责。这是我国当前各行业设计单位采用比较多的一种工程总承包方式。从调查统计数据分析,这种承包方式约占总合同数量的50%。这种方式的总承包商在试运行阶段仅承担技术服务,而不象EPC/Turn Key那样对试运行承担全部责任。
3)设计加采购承包方式(EP)
在EP的承包方式中承包商只负责设计和设备采购。调查数据分析显示,这种方式只占总承包合同数量的6%左右,分布的行业无规律,主要取决于业主自身的项目管理能力。
4)设计加施工承包方式(EC)
调查中还有设计为主体并施工(EC)一体化承包方式,这种方式与EPC方式相比,是承包商不承担设备材料采购,它约占总承包合同总量的10%左右。这种方式的出现是由于业主采购能力比较强或者不愿意把采购交给承包商。
5)设计加建造承包方式(DB)
根据调查,部分民用建筑设计院采用设计并建造的DB承包方式。据不完全统计,全国部属和省、自治区、直辖市52家甲级建筑设计院和工程公司创造的近50亿经济效益中,一部分是采用这种工程承包方式取得的。
6)还有BOT、BOOT等多种项目建设和承包方式。
2、长输管道施工的特点
长输管道施工有其与其他工程建设项目所不同的特点:
(1)管道工程量大,线路长。
长输管道施工具有跨地区、高强度、移动性、无依托等特点,这导致长输管道施工和其他施工项目相比较工程量比较大。管道线路长,途径省市多,各地对建管线的认识不一样,征地和工农关系是一个难点。
(2)多点施工的信息传递困难,组织协调工作难度大
传统的建设项目,管理人员全部集中在现场,通过每月的计划会,每周的调度会,高峰期每天有协调会,使整个管理系统运转顺畅,当天问题当天解决。但管道工程在几百或上千公里同时开工,传统的管理模式和管理手段都不适用,如现场地质条件发生变化,或者出现大的方案变更,必须立即处理。此外,管道基本都是埋地敷设,属于隐蔽工程,过程管理尤为重要,如果带着隐患就把管道埋在地下,后果将不堪设想;参建管道建设的设计勘察单位、多个施工单位,要保持信息往来畅通,指挥系统机动灵活,协同工作到位,必须采取新的组织方式,借助大量现代通讯工具,建立一个严密的组织指挥系统。
(3)物流配送难度大
管材就要数万吨,还有大量设备和其他材料,管道施工与其他工程不同,其他项目的物资都集中到一个地方,而管道的物资必须分配到全线近千公里,这些物资必须通过火车运输到各中心站,再用汽车运输,上到施工作业带,需经过不同车型多次倒运。
(4)特殊的施工问题和突发事件处理难
管道施工都在野外,远离城市,偏远施工现场的事故,运输途中的设备、人员安全和医疗保障受到极大限制,缺乏对突发事件的应变能力和条件。
3、EPC项目管理模式在长输管道工程建设的应用情况
3.1在西部管道建设中的应用
西部原油成品油管道输油干线(支干线)西起新疆乌鲁木齐市,途经新疆和甘肃两省区共21个市(县),最终到达甘肃兰州市,线路全长约为1858km,工程概算投资约150亿元。
西部管道工程作为中国石油第一次实施EPC管理模式进行建设的工程,建立了以业主为核心、以EPC项目部为主体、监理代表业主对工程行使管理权的工程建设管理体系,属于PMC+EPC模式。
由于是第一次在中石油内部开展EPC项目总承包,多数参建队伍不熟悉EPC总承包模式,为了使参建各方了解新模式和在这种模式下的工作方法,西部管道项目业主、监理、EPC三方经过多次研究与讨论,共同编制《西部管道工程项目协调手册》,并应用于工程建设中。《项目协调手册》确定了管道工程建设项目的管理模式,明确了工程建设目标,规范了参建各方的工作关系、职责范围、工作界面、工作流程与工作程序,建立了文件信息系统。确保了西部管道成品油和原油系统工程建设。
西部管道是中国石油第一次实施EPC管理模式进行建设的工程。在保证西部管道工程EPC项目管理高效有序运转的过程中,各参建单位通过团结和谐的项目管理体系,充分发挥了工程总承包模式的整体优势,项目业主、监理、EPC项目部和全体参建分包商戮力同心,共同开创了集团公司大型工程建设项目管理的崭新局面。
3.2在兰银线管道建设中的应用
兰州-银川输气管道是涩宁兰管道与西气东输管道的联络线,西起甘肃省兰州市,东至宁夏银川。其建设的意义在于实现西部三大主力气田(青海气田、长庆气田、塔里木气田)的联网,使得三大气田的天然气可以相互调剂、补充,提高为青、甘、宁三省供气的可靠性和安全性。兰州-银川管道干线全长403km,工程概算投资约18亿元。
兰银管道工程是踹白天燃气股份有限公司第一个采用1T2C(PMC+PMT+EPC)项目管理模式的试点项目,兰银管道的EPC项目组织原则是:(1)管道局作为法人主体对工程实施EPC总承包,EPC项目部代表管道局履行合同规定的权利和义务。(2)EPC项目部是项目的管理机构,通过分包合同的形式对设计、采办和施工单位等进行分包管理。在项目实施过程中,不管原来的行政隶属关系如何,总包商与分包商之间的关系是合同关系。(3)为了充分发挥EPC总承包的优势,项目部各部门的主要职能是管理,强化各部门之间的沟通与协调。
4、结束语
在长距离管道施工项目管理中,EPC项目管理模式还是一个新兴的产物,需要在实施过程不断地探索和完善,面对管道建设迎来了高峰期,采取EPC项目总承包管理模式是切合我国国情的、成功的项目管理模式,并已在国内其他石化项目上得以应用和借鉴。随着我国经济的发展和工程管理水平的提高,国内长输管道工程项目管理模式将会不断地改进,逐步与国际先进的管理模式接轨。
参考文献