[发明专利]一种泄漏工况下输气管道阀室压降速率计算方法

说明书

本发明公开了一种泄漏工况下输气管道阀室压降速率计算方法。阀室的压降速率受多种参数影响，仅凭经验或估算很难准确设定阀室的压降速率，导致截断阀在事故工况下不能正常关断。本方法根据输气管道的运行参数和泄漏参数，通过代数运算快速获得泄漏工况下阀室的最大压降速率和最小压降速率，根据计算结果设置阀室压降速率，解决了上述问题。其步骤是：收集输气管道的运行数据和阀室数据；将相关参数带入最大压降速率公式中，计算阀室的最大压降速率；将相关参数带入最小压降速率公式中，计算阀室的最小压降速率；最后根据计算结果得到该阀室压降速率设定值的阈值ΔP_min≤ΔP≤ΔP_max。本发明为确定阀室压降速率设定值提供了一种科学的计算方法。

技术领域

本发明属于天然气输送管道的设计与安全保障领域，尤其涉及一种泄漏工况下输气管道阀室压降速率计算方法。

背景技术

在天然气管道行业，第三方破坏和管道腐蚀缺陷是影响天然气输送管道安全的主要因素。输气管道发生破口、泄漏或失火将对管道输气、供气的稳定性造成严重影响，并造成经济损失。为了保证天然气长输管道安全、可靠的运行，通常设置线路截断阀室，通过设定压降速率，保证管道在发生泄漏时能迅速截断，防止事故扩大。

输气管道的线路截断阀大多采用气液联动执行机构驱动，通过人工设定压降速率来进行爆管保护。长期以来，由于阀室压降速率设定值的计算较为复杂和困难，加之管道沿线工况变化存在较大差异，国内各生产运行单位普遍采用或借鉴国外的经验值来确定，或按照管道在稳定流动情况下进行粗略的估算，国内的大多工程项目通常采用0.15MPa/min作为阀室压降速率设定值。然而，使用经验值或估算值设定阀室的压降速率往往具有很大的不确定性，容易导致干线截断阀的误动作或事故状态下不能及时动作。例如，西部某天然气管道中间阀室发生了天然气泄漏爆炸事故，初始泄漏孔径约20mm，线路截断阀没有自动关断。事故调查报告显示，在操作人员手动关断上下游阀室截断阀前，初始泄漏阶段上下游阀室的压力速率约为0.03MPa/min，远小于干线截断阀速率设定值0.15MPa/min。实际上，阀室的压降速率受到很多因素的影响，比如管道运行压力、管道输量、泄漏孔径和泄漏位置等，在这些因素的共同作用下，压降速率变化的十分复杂，阀室的压降速率值究竟该设多少，目前也没有统一的标准。

综上所述，阀室的压降速率需要科学且有针对性的根据管道实际的运行情况来设定。为解决上述问题，基于仿真方法计算了不同运行压力和输量下管道上的不同位置存在大小不同的泄漏孔径时阀室的最大和最小压降速率，使用多元非线性拟合的方法分别拟合出了可以用于计算阀室最大和最小压降速率的公式，根据公式计算的结果可以科学且有针对性的设定阀室的压降速率。

发明内容

本发明提供了一种泄漏工况下输气管道阀室压降速率计算方法，以解决现有方法中的各种缺陷和不足，本发明采取的技术方案如下：

提供一种泄漏工况下输气管道阀室压降速率计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，收集需要进行压降速率计算的天然气管道的管径、运行压力、输量及沿线阀室的里程等数据；

步骤二，计算阀室最大压降速率，最大压降速率公式如下：

式中△P_max——阀室最大压降速率，MPa/min；

p₁——管道起点压力，MPa；

p₂——管道终点压力，MPa；

d——泄漏孔径，mm；

L₁——泄漏点距阀室距离，km；

L₂——泄漏点距管道起点距离，km；

步骤三，计算阀室最小压降速率，最小压降速率公式如下：