[发明专利]一种天然气站场分析小屋在线分析仪器安装间距设计方法

说明书

本发明涉及一种天然气站场分析小屋在线分析仪器安装间距的设计方法，其包括(A)收集在线分析仪器的基础参数；(B)根据收集数据，计算所有仪器爆破的能量，并转化成TNT当量值，挑选值较高的仪器为布局依据；(C)基于1000kg TNT炸药爆炸产生的冲击波超压，结合高斯分布函数概率模型，拟合关联失效概率与相当距离的关系，并选出可接受的关联失效概率，定性确定相当距离；(D)基于冲击波超压相等原则，结合步骤(B)与步骤(C)的计算结果，计算所选仪器的安全距离；(E)根据步骤(D)的计算结果，设计或调整在线分析仪器间的布局。本发明计算得到的在线分析仪器的安全间距为仪器的安装布局提供指导，为分析小屋的安全运行提供保障。

技术领域

本发明涉及天然气站场在线分析技术与安全保障技术领域，尤其涉及一种天然气站场分析小屋内在线分析仪器安装间距设计方法。

背景技术

在天然气工业中，在线分析仪器通常安装在源流体现场，用于自动测量、分析天然气组分或物性参数，广泛的应用于天然气生产、净化、储运、贸易等环节。在天然气长输管道的输气首站、中间站与末站一般均配置硫化氢、微量水、色谱分析仪等三种分析仪器，有的输气首站还配置在线烃露点分析仪。在线分析仪器的分析结果不仅反映了现场生产工艺的关键指标，还直接参与了天然气计量标准转换。基于分析仪器的重要性，为保障仪器的使用性能并利于维护，在天然气工业现场，在线分析仪器通常安装在金属结构的分析小屋内。

分析小屋为在线分析仪器提供了可控制的操作和维护环境，但由于分析小屋运输、安装的特殊性，其壁面尺寸受限；且由GB/T 34042-2017《在线分析仪器系统通用规范》中给出的分析小屋典型布置图可知，分析仪器通常安装在同一壁面上。这使得分析仪器间布局紧凑，部分分析仪的安装间距甚至不足0.3m。一旦某一分析仪器发生设备超压、样气气路堵塞等紧急事故，极有可能波及屋内其他仪器设备，进而引发多米诺效应，极大的扩展了分析仪器的失效后果。而多米诺效应的升级向量一般考虑为冲击波超压、爆炸碎片和热辐射，由于分析小屋空间密闭且分析样气有限，可忽略热辐射影响；对于体积小于500m³的设备对其爆炸碎片问题通常不作考虑。因此，本发明仅就冲击波超压作为分析仪器间的升级向量进行说明。

分析仪器由于临近仪器的超压爆破导致的损坏，这一事件事件可称为关联失效事件，将其中的失效概率定义为关联失效概率。影响关联失效概率的因素主要包括仪器间距离与发生超压爆破产生的爆破能量。当分析仪器的爆破能量一定时，可以通过调整仪器间的距离将这种关联失效影响降到可接受范围内，从而有力地控制分析仪器的失效风险。而目前，国内外尚无指导分析仪器布局的方法，也就难以实现对分析仪器间关联失效概率的有效控制。

发明内容

本发明是为了解决现有国家标准、规范中缺乏分析小屋在线分析仪器的布局要求，难以获得合理、安全地安装间距，无法满足实际应用需求等问题而提出的一种清晰、易操作的在线分析仪器的安装间距设计方法，计算结果能够指导分析小屋在线分析仪器的安装布局，降低分析仪的运行风险，保障站场的安全运行。

本发明是通过以下技术方案实现的：

上述的一种天然气站场分析小屋在线分析仪器安装间距设计方法，包括以下步骤：(A)收集所有(设为n个)在线分析仪器的体积、工作压力与仪器间实际距离；(B)根据上述步骤(A)中收集到的数据，计算出每个仪器爆破产生的爆破能量，并转化成TNT当量值，然后确定n-1个TNT当量值较高的分析仪器作为仪器安装间距的设计依据；(C)根据已知的1000kg TNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压结合高斯分布函数概率模型，拟合关联失效概率与相当距离的关系，选择可接受的关联失效概率，定性的确定相当距离R₀；(D)根据冲击波超压相等原则，结合步骤(B)与步骤(C)的计算结果，计算得到n-1个仪器的全部安全距离；(E)根据上述步骤(D)计算结果，对新建的天然气站场分析小屋合理设计在线分析仪器间的布局，而对于已投产运行的分析小屋，合理调整在线分析仪器间的布局。