一、 设计选题的目的、意义及国内外研究现状

1.1 研究的目的和意义

天然气一种优质的的矿物质资源，与煤、石油等常规一次能源相比，具有燃烧热值高、清洁、安全、易于运输与储存、经济性好、用途广泛等特点。输气站是输气管道系统的组成部分之一,主要功能包括调压、净化、计量、清管、增压和冷却等。调压的目的是保证输入,输出的气体具有所需的压力和流量;净化的目的是为了脱除天然气中固体杂质,以免增大输气阻力,磨损仪表设备,污染环境,毒害人体;计量的目的是为气体销售,业务交接提供数据,同时计量也是对整个管道系统进行自动控制的依据;清管的目的是通过发送清管器以清除管内积液和污物或检测管道的损伤;增压的目的是为天然气提供一定的压能;而冷却的目的是使由于增压升高的气体温度降低下来,保证气体的输送要求。根据输气站所处的位置和作用不同,各自的功能也有所差异[1]。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

“十三·五”期间, 中国油气管道行业实现跨越式发展, 截至2016年底, 长输油气管道总长已经达到12.3×104 km。在管道建设过程中, 充分借鉴了国外管道标准的先进经验, 如参考美国标准ASME B31.8-2014《气体输送和配送管道系统》，制定了管道行业纲领性文件GB 50251-2015《输气管道工程设计规范》；参考美国标准ASME 31.8S-2014《输气管道完整性管理系统》, 建立了油气管道完整性管理体系。此外, 随着中哈、中亚及中俄跨国油气管道的建设、运营, 也开展了俄罗斯管道相关标准研究。但针对欧盟管道技术标准的研究相对较少, 在此, 以欧盟标准EN 12583-2014为例, 针对输气站设计领域的关键技术问题, 研究欧盟标准与中国标准的主要差异, 提出了中国相关标准的改进建议[3]。

GB 50251-2015规定输气站设计应保护环境、节约能源、节约土地, 处理好与公路、铁路、输电线路及公众的关系, 采用新技术、新工艺等。针对输气站设计基本原则, 中国标准侧重于环境保护、公共安全、运行安全等, 欧盟标准侧重通过冗余设计、加强监控、失效管理等理念方法, 提高输气管道的可靠性。输气管道作为保障国家能源安全的重要基础设施, 对于改善中国能源结构、减少温室气体排放具有重要意义。建议中国标准完善提高压缩机站供气能力稳定性措施的设计原则。

中国标准缺少关于输气站整体功能区布置原则的规定, 输气站平面布置主要考虑设备安全消防距离, 与外界公路、铁路及居民区的安全距离, 一般参照GB50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》等。由于缺少输气站整体规划布局的标准, 中国已建输气站存在设备区与办公区距离较近, 收球筒等清管设施距离站边界安全距离较近, 以及油气合建站场油气隔离安全隐患等诸多问题[4]。

三、 拟采用的研究（设计）思路（方法、技术路线、可行性分析论证等）

3.1 研究思路

根据已知的输气管道长度、输气管道直径、输气站额定流量、沿程摩阻、局部摩阻，进行水力计算；

选择相应管径、压缩机型号，制定管径压力组合进行经济计算；

根据相关的计算过程，编制最优工况计算程序；

比较各方案进行优化设计，确定经济型最优的工艺设计方案；

对最优工况下的设计方案进行输送分析。

图2技术路线图

四、 研究条件和可能存在的问题

4.1研究条件

本设计时所遵循标准和规范按中国的相关标准和规范执行：

1）GB50251-2015.输气管道工程设计规范

2）Q/SY GDJ 0356-2012.天然气管道试运投产技术规范

3）GB50540-2009.石油天然气站内工艺管道工程施工规范

4）GB50183-2015.石油天然气工程设计防火规范

5）SY/T0003-2012.石油天然气工程制图标准

4.2可能存在的问题

（1）对输气站主要设备的对比选型出现问题，解决方法：根据给定的基本参数，查找相关设备的基本信息，选择最合适的设备；

（2）对输气站安全、消防方面的设计出现问题，解决方法：查找相关规范，根据标准进行规范设计。

五、 设计（论文）的预期结果（成果）

（1）完成不少于2万字符外文资料的翻译；

（2）完成输气站工艺水力计算及主要设备选型；

（3）完成输气站工艺流程设计并绘制输气站工艺流程图1份；

（4）绘制输气站总平面布置图1份。

六、 设计（论文）的工作进度安排

具体进度安排见表2。

表2 进度安排

参考文献

[1] 李长俊.天然气管道输送.北京：石油工业出版社，2000.11

[2] 王树立. 输气管道设计与管理. 北京：化学工业出版社，2011

[3] GB50251-2015.输气管道工程设计规范

[4] GB50183-2015.石油天然气工程设计防火规范

[5] 代晓东.国内外输气站设计标准差异[J].油气储运,2018,37(12):1393-1397.

[6]  Strength and reliability of piping systems[J]. A.Ya. Krasovskii;;I.V. Orynyak.Strength of Materials,2010(5)

[7] An overview of quantitative risk measures for loss of life and economic damage[J]. S.N. Jonkman;;P.H.A.J.M. van Gelder;;J.K. Vrijling.Journal of Hazardous Materials,2003(1)

[8] 郭承旭,刘京,强富平等.天然气输气站场工艺设备的有效管理[J].化工管理,2021,No.613(34):140-141.

[9] 王荣敏,武振明,谢辰等.输气站场压缩机组能耗影响因素分析与研究[J].石油石化节能,2022,12(09):50-54.

[10]叶学礼.天然气集输站场管路水力计算[J].天然气与石油,1995(03):1-5+5.

[11] 李明菲,周利剑,郑洪龙等.我国天然气管网系统可靠性评价技术现状[J].油气储运,2015,34(05):464-468.