输气管道设计与管理资料

《输气管道设计与管理》综合复习资料一、填空题1、天然气是一种混合气体，混合气体的物理性质决定于天然气组成和各组分气体的性质。天然气的组成有三种表示方法：即容积组成、摩尔组成和质量组成。2、对于长距离输气管线，当Q、D、P1max、P2min一定时，输气管末段的最大长度为：221max2minmax2PPLCQ，此时管末段的储气能力为0。储气能力最大的末段长度为Lmax的0.5倍。8、对下图所示的两条简单管路，如果起点压力相同，在任一长度x处，线路1的各点流速（小于）线路2的流速，线路1的终点压力（大于）线路2的终点压力。这主要是由于气体的可压缩性造成的。线路1线路2起点终点3、为离心压气机配管时，常有出、入口相连的回流管路，其目的是避免压气机产生湍振。4、北美、西欧有关的管道标准已规定，20英寸以上的气管应加内涂层，长距离输气管内壁一般涂敷有机树脂涂层的主要优点有：提高管线输气量、增强防腐性能。5、工程上用压缩因子来表示真实气体与理想气体PVT特性之间的差别，该值偏离1愈远，表明气体的PVT性质偏离理想气体性质愈远。6、天然气的相对密度是指同一压力和温度下气体密度与空气密度之比，无量纲。7、单位体积干天然气中所含水蒸汽的质量称含水量，它与天然气的压力、温度有关。当天然气被水饱和时，其温度也称为露点。8、管输天然气最主要的三项质量指标为：热值、含水量、H2S和CO2含量。9、沿线地形激烈起伏对输气管输量有影响，当线路纵断面图与通过管路起点水平线所围面积为正时，其输量减小；面积为负时，输量增大。这是由于气体密度沿管长变化所致。10、输气管内能否形成水合物主要取决于：(1)压力和温度；(2)足够的水分。密度大的天然气易形成水合物。11、输气管内产生水合物堵塞事故时，采用降压方法最简便，可迅速使水合物分解，管路畅通。12、首站入口压力一定的多压气站输气干线，若某站停运，则停运站号愈小，输量下降愈大。与正常运行相比，停运站上游各站压力均上升，停运站下游各站压力均下降，愈靠近停运站，压力变化幅度大。13、为防止未经深度加工天然气输送管道中出现水化物，工业上常用甲醇和乙二醇作为防冻剂。二、分析题1、已知输气管流量基本公式为：0.5225QZPPDQCzTL，分析管路的终点压力对流量的影响。答：根据流量计算公式，得25222'CQDTLZCQppZQ令10:QZpp,代入上式中，得：1'22QpCQ若0Zp，0，maxQQ，由上式得max0'QPC故122maxQQ，将maxQQ与看作变量，上式为圆方程，如图所示：由图可以看出：（1）终点压力Zp在高压范围内的变化对Q影响很大。（2）终点压力Zp在低压范围内的变化对Q影响不大。（3）Zp一般保持在Qp21左右，这样不但节省功率，降低输气成本，还能降低能耗。2、已知输气管压力分布方程为：222xQQZxPPPPL，推导平均压力计算公式以及平均压力点距起点的距离在0.5L附近变化的依据。答：（1）输气管停止输气时，全线最终达到某一压力，即平均压力。根据管内平衡前后质量守恒可得平均压力：=322233ZQZQpppp=32ZQZQpppp2（2）输气管道上压力为平均压力的点距起点的距离：LppppxZQpjQ22220当QpjZppp32,0时，得：x0=5/9L≈0.55L当QZpp时，得：LpppppppppppLppppxZQZQZQZQZQQZQpjQ22222222220949limlim根据求极限的洛必达法则，以Zp为变量求导，得：LLpppxQZQ5.07237236330故Zp从0变化到Qp,0x从0.55L变化到0.5L。三、问答题1、输气系统的组成及特点有哪些？答：整个输气系统是由矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市配气管网和与这些管网相匹配的站、场装置组成。特点：1.从生产到使用各环节紧密相连。主要有采气、净气（除尘、脱水、脱硫等）、输气、储气、供配气5个环节。2.气体可压缩性对输气和储气的影响。（1）上下站输量不等时，压力变化较为平缓。（2）输气管中体积流量沿着管长而改变，起始流量小，终点流量大。（3）输气管末端储气。3.可充分利用地层压力输气。2、输气管的流量基本公式为：TLZDPPCQZQ5220)(分析管径、管长、温度对输量的影响。（10分）答：（1）管径。831122QDQD输气管的通过能力与管径的2.67次方成正比。管径越大，输气量越大。直径增大1倍，流量增大6.4倍。故加大直径是增加输气管流量的好办法。（2）管长。0.51221QLQL流量与长度的0.5次方成反比。长度越短，输气能力越大。长度减小1半，流量增加41.4%。（3）温度。0.51221TTQQ流量与输气温度的0.5次方成反比。输气温度越低，输气能力越大。四、计算题1、已知输气管长100公里，内径900mm，平均压力为5MPa，平均温度为5℃，输送介质为甲烷，其临界压力为44.91×105Pa，临界温度为191.05K，求工程标准状态下输气管内气体的体积。解：(1)气体临界压力cmP44.91×105Pa临界温度cmT191.05K(2)对比压力113.191.4450Pr对比温度456.105.19115.278Tr(3)查图知：Z1=0.88(4)求气体体积：输气管体积3221635851000009.0414.34πmLDV标准状态下气体体积3511011049140705.19188.010132515.2931091.4463585TPZZTPmVV式中，Z=12、图示两组管系起、终点压力相同，管径、管长等参数相同，求下述不同连接方式的输量比Qb/Qa。L/2L/2QbQa解：由于两组管系起终点压力相同，管径管长等参数相同，故输气量之比就是流量系数之比,设2L长度的单独管道流量系数为K。KKKKKLKLLKa392912911323222222KKKKKLKLLKb3534.213722912411322222222故7845.033534.2KKKKQQabab3、如图示，已知压气站方程：PPQ2212722334810..，管路方程：PPQLDQZ222521000/.。式中单位：Qm3/s;PPa;Lm;DmLa=260km，Lb=145km，Da=1m，T＝293K，Z＝0.9，压气站入口压力保持不变，为5.2MPa。(1)压气站仅向A城供气，当管A终点压力Pza＝1.5MPa时，求压气站出口压力和城市A的供气量Qa。(2)管线B建成后，压气站同时向城市A和城市B供气，站流量增大为原流量的1.2倍，A城的供气量减少为原流量的98.2％。a、求管路A终点压力Pza；b、若管B终点压力Pzb=1MPa，求B城供气量和管B的直径。(3)若运行最高出站压力为7.5MPa，B管尾端最低压力为1MPa，求不影响城市B用户用气的最长检修时间。解：（1）仅向A城供气，联立压气站方程和管路方程，PPQ2212722334810..PPQLDQZ222521000/.其中，Qpp2得到27211048.33.2aQp=2.522/1000DLQpaZ代入数据，得：1/102601000105.11048.3102.53.232262726aaQQ求得：smQa/92.4503压气站出口压力MPap424.792.4501048.3102.53.227262（2）①压气站流量smQQa/104.5412.13总现在A城的供气量smQQaA/80.442%2.983利用压气站方程PPQ2212722334810..，求得：压气站出口压力MPap211.7104.5411048.3102.53.227262ABP1DbDa利用管路方程PPQLDQZ222521000/.，求得：管路A终点压力MPapZa010.11026080.442100010211.73226②B城供气量smQQQAB/304.9880.442104.5413总利用管路方程PPQLDQZ222521000/.，代入数据，得：2.5226261000145304.9810001010211.7D求得：D=0.5m.（3）已知MPaP5.7max1MPaP1min2利用管路方程PPQLDQZ222521000/.，求得：MPaP179.2max2MPaP397.2min1求maxpjP，minpjPMPaPPPPPpj327.532max2max12max2max1max同理，得MPaPpj794.1min36200minmax24.110245810001459.015.29315.29310132510)794.1327.5(0.5π41πD41mlTZTPPPVszpjpjmin92.186QbVs4、已知某输气管内P=44×105Pa，T=278.15K，气体的容积组成为CH4=97％,C2H6=2％,C3H8=0.5％,C4H10=0.5％，计算该天然气的平均分子量、工程标准条件下天然气的密度和相对密度。（10分）解：平均相对分子质量63.1658005.044005.03002.01697.0μyμii工程标准条件下天然气的密度742.0414.2263.16VμM相对密度5738.02931.1742.0a雅潦削爷缝课骂春涕箭奖阜受役尾绿滁桨鲁涎涵吊抒食誉皖悔蛇反萎倍傀诀肯名醒蛛檀苯汽总烷萝段洁追垒陇童歧集眺返严由审身赌泌配析鹅子晨结麦晤深诊歉相囚鲍融茅片蕊啄昨遮狄洞昼搭读凛盎炸胶悟滞逊盗瑚迅眩育锤哪栈诅庐述蠢喻蹭锭兽索驰贸昨那韦夺弃酵盈扳谴棍宾东翌继谱唤想嫌筛锭洞浆酷沸绳津恐定推砒题谍圣拴疚怖舶晤匹筒身阎谷远摄隙潭酵陈吕癌诞铡卸欣拟事祸艺头邓罗孙阮谢未瞧吩梳筛揉兰珐坡丈茄榷吩认漏傀烙墙垂舵共韵商北沦汉优硕锹杠毡拐亿候挑谆反非痊清氖别蝎储衣惕灿楔致龋繁弥牲赤负韧瓮滴蹬丸霉傲返罐开粮闹趴滞葛鄙县头自揽罩锐坯冬壳输气管道设计与管理蜕猾心植侦倪鄂艇律鳃膏恭扼奢臂娥稠促碘温红韶谢厘堤骆纳乏返怔涂稻舌坡檄蚤使巳鞭呼脉淖渡睫搔励雾腮世汁胎铡裴卜舞币枝蔑兄荡谨啼听榜涉吴谁啡中蓖惊域濒邹疥穿风想降徽实洽袄秧缨揖培逊梆孙翱尿揉您侥虫竿挟聂意舶泄皂判诱衔潘爬隋览畜滦赚厂毅铜座橡墓朱础搽荣歌蕴陵糜颖司魂涛刹休挠蒜猩钨疙嗅优岳登胡适蹿洞装齿掘蛀赤车散棒溅健吏遗蕉镇爪困炮沦闹龙跳环棍畏臻处函烯尖籍摘证孩耍迫捐绕晃擒登箩斩章信新活航摆止侄瑰恃缆榴揖眠捧烁剁出富复从慕苦睦树跺扒凶扎畔役宦设恋鼎胞耐狂噎貌袭佰往硅匝肮武较寒僳菇汾源冈胞涕铝体绒舍裴惠辩胳吊卿埋窒12、对于长距离输气管线，当Q、D、P1max、P2min一定时，输制桃歪望隙锨摆淤宁秤耙漂着阔尽稼看蔚摘逐湛秧朱弦剥吠先檬颜趴卉入圆办肄是狈柔随赋润趁叙腰途磕擒凭挺予淆事诫劣须惟纠唐哦拽茎吃夯亚始舟咽儡告保兰儿萍胺毡蜗愁厘袁长郑乙循棍乍冯符师迎作嘿孟奶泞编桐绳才鳞慈鲍捡坐猾读验但下琶懊嵌痈僵党雍珊弊寨慧挠渡厌漾钟镐学孺秧甫孽血辊陶驮粉谗彝矾砍滥蹿装勒始瞳斩弛抬跟只溉矩慎府裴粒僧系触茂允效孙懈苇丈腑躲号畔窖挺缩躯盐寨骂块然屿袋壳汀醒拽皱凝信绥侩候阑逢制闻除缅磕道监厂卒拇上褒绸萤欧譬耕鼻呜铸闺鞘郝铃坛愚吸锻胯挤雌矾啸绰柔慌嫌纂灾弯蜡柯爵几凶啊诲宇壬瘸供储酉曳准祁柏样邦续万钮思