燃气专业知识培训教材

1、燃气专业知识局部吴江市天然气管网 工程部二零一一年五月第一局部 天然气的根底知识第一章 天然气的根本概念和性质第一节 燃气的分类及相关概念国内作为城市燃气的有天然气、液化石油气、人工煤气、沼气。天然气是从地下天然气矿床或石油天然气矿床中直接开采出来的可燃气体，是以碳氢化合物为主的气体混合物。 煤气是用煤或焦炭等固体原料，经干馏或汽化制得的，其主要成分有一氧化碳、甲烷和氢等。烧值是3500大卡/ m左右。液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPG)是石油炼制厂的副产品，经加压液化装入钢瓶里，翻开阀门时压力减小，液化气体由液体变成气体。主要组分为丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。

2、此外尚有少量戊烷、戊烯及其它杂质。气态液化石油气热值为93MJ/ m约22000大卡/ m左右。沼气是指各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵，在微生物作用下经生化作用产生的可燃气体，亦称生物气。其组分为甲烷和二氧化碳，还有少量氮和一氧化碳。热值约为22MJ/ m。液化石油气跟煤气相比有以下特点：第一是热值高。同体积的液化气和煤气完全燃烧，液化气的热值是煤气的6-8倍。第二是它没毒，而煤气成分中的一氧化碳有毒。第三是易爆炸，在空气里混入12.5一74.2%的一氧化碳或4-74.2的氢气，遇明火就会爆炸，而爆炸时破坏性大，所以液化气有易爆炸的缺点。第二节 天然气的分类依据不同的分类原那么，天然气有以

3、下三种分类方式：1、按矿藏特点分。按矿藏特点的不同，天然气可分为气田气或称纯天然气、凝析气田天然气和石油伴生气。气田气即纯气田天然气，在开采过程中没有或只有较少天然气油凝析出来的天然气。其特点：该天然气在气藏中，烃类以单项存在，天然气中甲烷含量高约80%90%，而戊烷以上烃类组分含量很少，开采过程中一般没有凝析油同时采出。凝析气田天然气是指在开采过程中有较多天然汽油凝析出来的天然气。其特点：天然气戊烷以上烃类组分含量较多，在开采中没有较重组分的原油同时采出，只有凝析油同时采出。油田气即油田伴生气，它伴随原油共生，是在油藏中与原油呈相平衡接触的气体，包括游离气气层气和溶解在原油中的溶解气。在油井

4、开采中，借助气层气保持井压，而溶解气伴随原油采出，其组成和气油比因产层和开采条件不同而异，一般富含丁烷以上组分。油田伴生气被采出地面后，由于别离条件、别离方式的不同以及受气液平衡规律的限制，气相中除含有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷外，还含有戊烷、己烷甚至壬烷、癸烷组分；液相中除含有重烃外，仍含有一定量的丁烷、丙烷甚至甲烷。此外，为了降低原油的饱和蒸气压，防止原油在储运过程中挥发损耗，油田上往往采用各种原油稳定工艺回收原油中的C1C5组分，回收回来的气体，称为原油稳定气，简称原稳气。2、按天然气的烃类组成分类按天然气中烃类组分的多少可将天然气分为干气、湿气；贫气、富气。干气：戊烷以上烃类可凝结组分的含

5、量低于100g/ m的天然气。干气中甲烷含量一般在90%以上，乙烷、丙烷、丁烷的含量不多，戊烷以上烃类组分很少。大局部气田气都是干气。湿气：戊烷以上烃类可凝结组分的含量高于100g/ m的天然气，湿气中甲烷含量一般在80%以下，戊烷以上烃类组分较高，开采时同时回收天然汽油。一般情况下，油田气和局部凝析气田可能是湿气。在工程上，也常将未经脱水脱烃处理的天然气称作湿气，而将经脱水脱烃处理后的天然气称作干气。3、按酸气含量分类按酸气指二氧化碳和硫化物含量多少，可将天然气分为酸性天然气和净气。酸性天然气指的是含有显著量的硫化物和二氧化碳等酸性气体，这类气体必须经过处理才能到达管输标准或商品气气质指标。

6、净化气指的是含硫化物和二氧化碳甚微或根本不含的天然气，它不需净化处理就可外输和利用。由此可见酸性天然气和净化气的划分是比拟模糊的，其具体的数值指标并无统一的标准。国内对二氧化碳的净化处理要求并不严格，一般采用四川石油管理局的管输标准即含硫量不高于20mg/ m作为界定指标，含硫量高于20mg/ m称为酸性天然气，否那么为净化气。第三节 天然气的物理性质在采气工程和天然气输配过程中，天然气密度、分子量、相对密度、临界参数等都是非常重要的物性参数。因此，研究天然气的这些物性参数概念和计算方法尤为重要。1、天然气体积的标准状态天然气的体积具有压缩性，为便于比拟和计量，需要对不同温度和压力下的天然气换

7、算成标准状态。城市燃气的计量标准条件是：绝对压力101.325kpa、温度20，计量单位：m/h；m/d。2、天然气的分子量天然气是由多种气体组成的混合气，其组分和组成无定值。天然气也没有一个唯一公认的分子式，不能象有分子式的纯气体可以从分子式计算出一个恒定的分子量。但是，工程上为了计算上的需要，人为地将标准状态下(0、101.325KPa)下1 摩尔体积天然气的质量，定义为天然气的“视分子量或“平均分子量。 用公式表示为：式中 Mg天然气的视分子量，g/gmol或kg/kmol；yi组分i的摩尔组成；Mi组分i的分子量，g/gmol或kg/kmol。显然，天然气的视分子量取决于天然气的组成。

8、各气田的天然气组成不同，视分子量也就不同。一般天然气视分子量约为1618。枯燥空气也是由氧、氮等气体组成的混合气。其通用的视分子量也是由上式确定的，其公认值为28.964。3、天然气的密度和相对密度单位体积天然气的质量，称为天然气的密度，用符号 QUOTE 表示，那么式中 QUOTE 天然气的密度，kg/ m；m天然气的质量，kg；V天然气的体积，m。显然，天然气密度不仅取决于天然气的组成，还取决于所处的压力温度状态。在理想状态下，天然气的密度可由下式确定 QUOTE 式中 p气体绝对压力，MPa； Mg天然气视分子量； T天然气绝对温度，K； R通用气体常数，0.008314 QUOTE 。

9、在无说明的情况下所说的天然气密度是指在标准状态下的密度。在标准状态下，天然气密度与枯燥空气密度的比值称为相对密度，常用符号g 表示，那么 QUOTE 式中 QUOTE 天然气的相对密度； QUOTE 枯燥空气的密度。如将天然气和枯燥空气视为理想气体，天然气的相对密度还可表示为 QUOTE 式中 Mair枯燥空气的分子量。显然，天然气的分子量与相对密度成正比。天然气的相对密度变化较大，对于一般干气，其相对密度约为0.580.62，也有相对密度大于1的天然气。4、天然气的临界参数任何一种气体当温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液化。可使气体压

10、缩成液体的这个极限温度称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体所需的压力称为临界压力。此时的状态称为临界状态。气体在临界状态下的温度、压力、比体积、密度分别称为临界温度、临界压力、临界比体积和临界密度。类似视分子量的讨论，天然气的临界参数也随组成而变化，没有一恒定的数值，通常要通过实验的方法才能较准确地测定。工程上广泛采用“拟临界压力和“拟临界温度来代表天然气临界参数，并分别用符号ppc、Tpc表示。应该强调，拟临界参数并不等于其真实的临界参数，它只是临界参数的近似值。但由于求值简便，精度能满足工程上要求，因此工程上被广泛采用。5、天然气的粘度通常用甲烷粘度代替天然气的粘度

11、。天然气的粘度与其组分的相对分子质量、组分、温度及压力有关。高压条件下，气体粘度随压力的增大而增大；气体粘度随温度的增高而降低；气体粘度随相对分子质量的增大而降低。低压压力变化对气体粘度的影响不明显；气体粘度随温度的增高而增大；气体粘度随相对分子质量的增大而减少。6、天然气的燃烧热值天然气的重要用途之一是作燃料。热值又称发热量，是单位质量或单位体积的可燃物质在完全烧尽时生成最简单最稳定的化合物时所放出的热量，单位是kJ/ m或kJ/kg。热值分为高热值和低热值。高热值：如果燃气和燃烧产物处于相同的基准温度和压力下，燃烧生成的水全部冷凝为液体，此时测定的热值为高热值，或称全热值。低热值：如果燃烧

12、产物中的水保持气相，这时测定的热值为低热值，或称净热值。通常我们说天然气的热值都是低热值，大约为37.62兆焦9000大卡/标准立方米。含烃气体比例越高，热值越高；含非烃气，尤其是含CO2、N2等气体比例越高，热值越低。7、天然气的爆炸性在一密闭的空间内，当天然气在空气中含量到达一定比例时，就与空气构成具有爆炸性的混合气体，这种气体遇到火源即形成爆炸。在形成爆炸的混合气体中，天然气在混合气中的最低含量叫做爆炸下限，低于爆炸下限就不会爆炸。最高含量叫做爆炸上限，高于爆炸上限也不会爆炸。上、下限之间的范围叫爆炸范围。在常温常压下，天然气的爆炸范围约为5%15，该范围也是天然气的正常燃烧范围。8、天

13、然气处理与加工的涵义天然气加工是指从天然气中别离、回收某些组分，使之成为产品的那些工艺过程。诸如天然气凝液回收、天然气凝液液化以及从天然气中提取氦等稀有气体的过程。天然气加工是一个物理变化的过程。天然气处理那么是指为使天然气符合商品质量或管道输送要求而采取的那些工艺过程，如脱水、脱烃和脱酸性气体等。第四节 天然气的质量要求对天然气的质量，不同的国家有不同的要求，应根据经济效益、平安卫生、环境保护等三个方面综合考虑。通常天然气的质量指标主要有下述几项。1、热值热值可分为高热值与低热值之分，单位为kJ/ m,一般来说，含重烃量多，那么其热值高，一般要求低热值不低于31.4kJ/ m。2、水露点水露

14、点是指在一定压力下与天然气的饱和水汽量对应的温度。此项要求是用来防止在输气管道中有液态水析出。液态水在存在会加速天然气中酸性组分H2S，CO2对钢材的腐蚀，还会形成固态天然气水合物，堵塞管道和设备。此外，液态水聚集要管道低洼处，也会减少管道的流通面积，影响输送效率。冬季水会结冰，也会堵塞管道和设备。因此，在天然气外输前，必须对之进行处理，以降低水露点。在我国，对于管输天然气，要求其水露点应比可能到达的最低环境温度低5。3、硫含量此项要求主要是用来控制天然气中硫化物的腐蚀性和对大气的污染。常用H2S和总硫含量来表示。我国规定天然气的硫化氢含量应低于6，20 mg/m3一、二类气，对总硫含量一般要

15、求低于150，270，480mg/m3一、二、三类气。5、二氧化碳含量二氧化碳也是天然气中的酸性组分，在有液态水存在时，对管道和设备也有腐蚀性。尤其是当有硫化氢、二氧化碳与水同时存在时，对钢材的腐蚀更加严重。此外，二氧化碳还是天然气中的不可燃组分。因此，天然气中二氧化碳含量不应高于2-4%。所以综上所述，我国管输天然气的标准为：工程一类二类三类高位发热值，MJ/m331.4总硫(以硫计)，mg/m100200460硫化氢， 620460二氧化碳，%(V/V) 3.0水露点， 在天然气交接点的压力和温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5注 1 本标准中气体体积的标准参比条件是101.32

16、5kPa，20。 2 本标准实施之前建立的天然气输送管道，在天然气交接点的压力和温度下，天然气中应无游离水。无游离水是指天然气经机械别离设备分不出游离水6、天然气加臭 天然气是易燃、易爆气体，本身无色、无味、无毒；使用的天然气中的臭味，是为了便于觉察天然气泄漏而添加的一种臭剂。燃气加臭就是给燃气混入警觉性气味的过程，也就是通过加臭设备将气味输送到燃气管道，使其与燃气按一定比例混合，一旦燃气泄露，引起人们嗅觉刺激从而报警，以及时维修燃气设施。目前一般使用的加臭剂是四氢噻酚，参加量按照相关标准规定，不会对人体有任何危害。第五节 天然气的主要应用1、天然气的主要用途1发电：具有缓解能源紧缺、降低燃煤

17、发电比例，减少环境污染的有效途径，且从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强竞争力。我公司的华电和大唐工程就是此例。2城市燃气及工业生产：广泛用于居民生活及商业燃气灶具、燃气空调、热水器、采暖及制冷，也用于造纸、冶金、采石、陶瓷、玻璃等行业，还可用于废料燃烧及枯燥脱水处理。3化工原料：天然气是非常好的化工原料，具有投资少、本钱低、污染少等特点。利用天然气可以生产很多化工产品，如：甲醇等，而甲醇是一种重要的化工原料，可以继而生产甲醛、乙醇、乙醛、乙二醚等。4汽车燃料：以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、平安等优点。缺点：使用天然气的续驶里程较少，

18、续驶里程仅相当于汽油的1/4。2、优质燃料天然气供给民用的优点1平安，天然气密度约为空气密度的1/2，万一有泄露也极易扩散到空气中去，不会像液化气泄露后那样易积存。天然气户内管道压力约为0.002MPA，较瓶装液化气的高压储存要小得多瓶装液化气内的压力约是管道内天然气压力的300倍，天然气输送过程中的加臭工艺也可以确保微量泄露即可被用户觉察。2经济，天然气是一种自然资源，储量丰富，本钱较低，价格相对稳定。一立方米天然气根本相当于一公斤液化气的热量。目前，一立方米天然气为2.3元，一公斤液化气7元左右，在价格上天然气要比液化气廉价。使用天然气可使普通家庭每月消耗降至20元左右。3方便，天然气管道

19、输送，管道直接通进厨房，取代瓶装液化气，做饭炒菜，省时方便；洗浴取暖，即开即用；源源不绝，压力稳定，没有断气、换气的烦恼；使用极其方便，从而提高市民生活质量。4洁净，天然气被誉为绿色环保能源，其主要成分是甲烷，不含其他杂质，所以能够完全燃烧，不会产生污染。而液化气不能完全燃烧，产生有害气体CO和CO2等，另外其他杂质还会影响灶具的使用寿命，污染厨房环境。5环保，我们有责任为子孙后代留下一个美好的生活环境。环保意识的提高是全人类共同开展的需要，使用天然气可以有效地防止使用其他燃料对大气带来的污染。6节约能源，煤、石油、天然气等能源是全人类的财富，它并非采之不尽、用之不完，因此人人有责任和义务节约

20、能源。目前居民用煤的能源利用率仅为25，而使用天然气能源利用率可达90。此外，从国际国内各现代化城市的开展情况来看，城市气化也是城市现代化的首要条件之一。因此，优质燃料天然气应优先供给民用。第六节 我国天然气的主要分布我国沉积岩分布面积广，陆相盆地多，形成优越的多种天然气储藏的地质条件。经过十几年的艰苦勘探说明，在我国960万平方公里的土地和300多万平方公里的管辖海域下，蕴藏着十分丰富的天然气资源。主要表达在：东，就是东海盆地。那里已经喷射出天然气的曙光； 南，就是莺歌海琼东南及云贵地区。那里也已展现出大气区的雄姿； 西，就是新疆的塔里木盆地、吐哈盆地、准噶尔盆地和青海的柴达木盆地。在那古丝

21、绸之路的西端，石油、天然气会战的鼓声越擂越响。它们不但将成为我国石油战略接替的重要地区，而且天然气之火也已熊熊燃起，燎原之势不可阻挡；北，就是东北华北的广阔地区。有着众多的大油田、老油田，它们在未来高科技的推动下，不但要保持油气稳产，还将有攀登新的顶峰； 中，就是鄂尔多斯盆地和四川盆地。鄂尔多斯盆地的天然气勘探战场越扩越大，探明储量年年剧增。四川盆地是我国天然气生产的主力地区，最近又有新的发现，大的突破，天然气的开展将进入一个全新的阶段。第二章 天然气输配系统根底知识第一节 天然气输配系统的构成1、城市燃气的供给方式1管道天然气 指通过长输管道把天然气引入到各个城市。2液化天然气缩写为LNG指

22、在一个大气压下，天然气被冷却至约 -162时，可以由气态转变成液态，其体积约小为同量气态天然气体积的1/600，重量仅为同体积水的45%左右。(3)压缩天然气缩写为CNG指把天然气加压到2025Mpa的压力后以气态储存在容器中的方式。它与管道天然气的组分相同。图2-12、天然气管道输配系统的构成天然气从气井开采出来以后，经过矿场集输管道集中到净化厂，处理后，由长输管道输送至城市管网，供给工业和民用的用户。由气井到用户，天然气都在密闭的状态下输送，形成一个输气系统。长输管道是连接气田净化处理厂与城市之间的干线输气管道，它具有输气量大，压力高，运距长的特点。城市燃气管道由门站，线路工程及其附属设施

23、组成，根据用户情况和管线距离条件，输气管道设有调压站，计量站及阀室，通过分输站或计量站将天然气调压后输往城镇配气管网或直接输往用户。接受站(门站)负责接受天然气输入城镇使用的燃气，进行计量、质量检测，按城镇供气的输配要求，控制与调节向城镇供给的天然气的流量与压力，必要时还需对天然气进行净化。第二节 城市燃气管网的分类及其选择1 根据用途分类1长距离输气管线 其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业，作为该供给区的气源点。2城市燃气管道3工业企业燃气管道2 根据敷设方式分类1地下燃气管道 一般在城市中常采用地下敷设。2架空燃气管道 在管道通过障碍时，或在工厂区为了管理维修方便，采用架空敷设。3

24、根据输气压力分类天然气管道之所以要根据输气压力来分级，是因为天然气管道的气密性与其他管道相比，有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。管道中的压力越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大。当管道内燃气的压力不同时，对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。 我国城市燃气管道根据输气压力般分为：1高压A燃气管道：2.5MPaP4.0MPa ；2高压B燃气管道：1.6MPaP2.5MPa；3次高压A燃气管道：0.8MPaP1.6MPa；4次高压B燃气管道：0.4MPaP0.8MPa；5中压A燃气管道：0.2MPaP0.4MPa。6中压B燃气管道：0.

25、01MPaP0.2MPa7.低压燃气管道： P360秒DN200360秒DN250360秒DN300360秒当转子旋停时间的下降值超过上面表格中所列的值的50%时，那么就需要更换新的轴承或需要一次充分的润滑。流量计的校验周期用于贸易结算的流量计，校验周期为一年。五 清管设备清管设备是管道在施工和运行中必需的设备之一。其作用包括：去除管壁内部污物，提高管输效率，新建管道还包括去除管内积水、焊渣和其他杂物，智能型清管设备还具有测量检查管道周向变形、管道内壁损伤腐蚀情况和检测漏气点等功能。清管设备的设计和安装应满足一定的使用要求，如清管检测器的尺寸和结构要求。并应遵循有关的设计标准，保证其适应性和平

26、安性。一、 清管器收发装置图3.5.1 清管器收/发装置如图3.5.2所示，清管设备主要局部包括：清管器收发筒和盲板；清管器收发筒隔断阀；清管器收发筒旁通平衡阀和平衡管线；连接在装置上的导向弯头；线路主阀；锚固墩和支座。此外，还包括清管器通过指示器、放空阀、放空管和清管器接收筒排污阀、排污管道以及压力表等。图3.5.2 撬装清管球收发装置(1) 清管器收发筒和盲板清管器收发筒直径应比公称管径大1到2级。发送筒的长度应不小于筒径的34倍。接收筒除了考虑接纳的污物外，有时还应考虑连续接收两个清管器，其长度应不小于筒径46倍。清管器收发筒上应有平衡管、放空管、排污管、清管器通过的指示器、快开盲板。对

27、发送筒，平衡管接头应靠近盲板；对接收筒，平衡管接头应靠近清管器接收筒口的入口端。排污管应接在接收筒下部。放空管应接在收发筒的上部。清管器信号指示器应安在发送筒的下游和接收筒入口处的直管段上。快并盲板应方便清管器的快速通过，并应安有压力平安锁定装置，以防止当收发筒内有压力时被翻开。(2) 清管器收发筒隔断阀清管器收发筒隔断阀安装在清管器收发筒的入口处，它起到将清管器收发筒与主干线隔断的作用。如果在主干线上没有安装隔断阀，通常在该阀门的主干线一侧安装绝缘法兰，以隔绝主干线与收发筒和阀门间的阴极保护电流。该阀必须是全径阀，以保证清管器的通过，最好为球阀。(3) 清管器收发筒平衡阀门和平衡管线清管器收

28、发筒平衡阀门和平衡管线连到收发筒的旁路接头上，其管径尺寸应为管道尺寸的1/41/3之间。阀门通常是由人手动控制使清管器慢慢通过清管器收发筒隔断阀。(4) 连接清管器装置的导向弯头连接清管器装置的导向弯头半径必须满足清管器能够通过的要求；对常用的清管器一般采用的弯头最小半径等于管道外径的3倍。但是，对于电子测量清管器需要更大的弯头半径。(5) 线路主阀线路主阀通常用于将主干线和站本身隔开。要求该阀为全径型，以便减少阀门产生的压力损失。该阀靠近主干线处应有一绝缘兰以隔绝主干线阴极保护电流。(6) 锚固墩和支座通常使用的锚固墩是钢筋混凝土结构。但是根据土壤条件，也有其他类型的锚固墩，如钢桩和钢支架。

29、所有地面管件、清管器收发筒和阀类必须安装在一定根底上，并防止管件在根底上发生任何侧向位移。二、 清管器清管器有清管球、皮碗清管器和智能型清管器等。 (1) 清管球清管球是由氯丁橡胶制成的，呈球状，耐磨耐油，如图3-12。当管道直径小于100mm时，清管球为实心球；而当管道直径大于100mm时，清管球为空心球。长输管道中所用清管球大多为空心球。空心球壁厚为3050mm，球上有一可以密封的注水孔，孔上有一单向阀。当使用时注入液体使其球径调节到过盈于管径的5%8%。当管道温度低于0时，球内注入的为低凝固点液体(如甘醇)，以防止冻结。清管球在清管时，外表将受到磨损，只要清管球壁厚磨损偏差小于10%和注

30、水不漏，清管球就可以屡次使用。清管球对去除积液和分隔介质是很可靠的。1-气嘴拖拉机内胎 2-固定岛黄铜H62 3-球体耐油橡胶图3.5.3 清管球(2) 皮碗清管器皮碗清管器结构如图3-13所示。它由刚性骨架、皮碗、压板、导向器等组成。当皮碗清管器工作时，其皮碗将与管道紧紧贴合，气体在前后产生一压差，从而推动清管器的运动，并把污物清出管外。皮碗清管器还能去除固体阻塞物。同时，由于它保持固定的方向运动，所以它还能作为基体携带各种检测仪器。清管器的皮碗形状是决定清管器性能的一个重要因素。按照皮碗的形状可分为锥面、平面和球面三种皮碗清管器，如图3-14所示。其中锥形皮碗较为通用，使用广泛；平面皮碗去

31、除块状固体阻塞物能力强；球面皮碗通过管道系统能力好，允许有较大的变形量。皮碗材料多为氯丁橡胶、丁腈橡胶和聚酯类橡胶。图3.5.4 皮碗清管器及结构示意(3) 智能型清管器除了上述介绍的两种清管器外，还有一些其他类型的清管器，特别是智能清管器。其作用也不仅仅是清管，并且可用于检测管道变形、管道腐蚀、管道埋深等。智能清管器按其测量原理可分为磁通检测清管器、超声波检测清管器和摄像机检测清管器等。图3.5.5 智能型清管球发射 磁通检测清管器。如图3.5.6所示为磁通检测原理图。探测管壁缺陷的磁力探伤仪按环形布置。磁通异常泄漏型探伤仪使用永久磁铁。该磁铁磁化管壁到达磁通量饱和密度。传感器随探测仪移动，

32、管壁内外腐蚀和损伤等部位引起异常漏磁场，并感应到传感器。管壁中的任何异常将导致磁力线产生相应的异常，记录器将磁力线变化情况记录下来。由此来判断管道是否腐蚀和损伤及其程度。1-管壁 2-电池组 3-压力容器 4-磁漏检测仪 5-里程计轮 1-管壁 2-钢刷 3-磁铁 4-传感器架6-弹簧 7-橡胶皮碗 8-电子元件 9-磁带记录仪 5-背部铁板架 6-腐蚀漏磁通图3.5.6 磁通检测清管器及工作原理 超声波检测清管器。如图3.5.7所示为超声波检测清管器测定原理图。它是根据管道内外表反射波与从管道外外表底部反射波的时间差来测定壁厚，即可得知管壁腐蚀缺陷。1-测量数据处理记录 2-检测清管器 3-

33、超声波探头 4-原油、水 5-管内断面测量6-内外表腐蚀 7-管壁厚度 8-外外表腐蚀 9-管壁厚度测量图3.5.7 超声波检测清管器检测原理 自动摄像清管器。图3.5.8为利用激光和电视技术的管内自动行走检测清管器原理图。它检测内外表腐蚀和缺陷时，是利用缝隙状激光来照亮被测外表，用TV摄像机拍摄，再用视频处理装置检测腐蚀和缺陷情况。假设测定激光光线折射变化量为I，那么腐蚀和缺陷深度d为：d=Itan。1-电视照相 2-摄像信号 3-计算机 4-画像处理装置 5-控制器TV 6-激光发射装置7-腐蚀深度 8-光线弯曲变位量与腐蚀深度成比例 9-腐蚀范围图3.5.8自动摄像清管器目前，国外许多公

34、司生产不同类型或型号智能清管器，这些清管器具有不同的技术标准和适用条件。一般在进行管道的智能检测以前都要对管道的运行情况(变形和通过情况)进行摸底，即用一种简单的检测仪通过管道，以便确定管道的最正确变形量，进而判断采用什么样的管道智能仪进行检测。否那么，一旦智能仪放进管道而被损坏，将造成较大的经济损失。三、 收发清管器平安操作规程六 过滤设备一、 旋风别离器旋风别离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液滴，到达气固液别离，以保证管道及设备的正常运行。适用于各种燃气及其他非腐蚀性气体。净化原理：旋风管是一个利用离心原理的2英寸的管状物。待过滤的燃气从进气口进入，在管内形

35、成旋流，由于固、液颗粒和燃气的密度差异，在离心力的作用下别离，清洁燃气从上导管流走，固液颗粒从下导管落入过滤器底部，从排污口排走。旋风管的数量是根据实际的气流量和允许的压降决定的。 应用范围及特点：旋风别离器适用于净化大于1-3微米的非粘性、非纤维的枯燥粉尘。对固体颗粒和大量液滴的去除具有很高的效率，它是一种结构简单、操作方便、耐高温、设备费用和阻力较高80160毫米水柱的净化设备，旋风除尘器在净化设备中应用得最为广泛。 改良型的旋风别离器在局部装置中可以取代尾气过滤设备。 3.6.1 旋风别离器旋风过滤别离器旋风过滤别离器的结构分为两级：第一级由许多小直径的旋风管组成，用于去除粗大颗粒；第二

36、级有滤芯组成，实现良好的过滤。3.6.2 旋风过滤别离器旋风过滤别离器相对于旋风别离器特别适用于去除极其细小的浮尘及烟雾，包括从工艺气中去除润滑油，去除压缩站和调压站上游天然气管线中的夹杂物，从脱水后的气体中去除乙醇等。因此旋风过滤别离器常用在有大量杂物或有大量液滴突然出现的场合。一般规定：不应对带压旋风别离器进行任何修理和内部检查。非操作人员应远离旋风别离器、排污管线及排污池。旋风别离器的排污旋风别离器的排污要求应由输气生产运行管理部门或输气站队根据运行情况分别制定排污周期。应在每次排污作业前、后检查旋风别离器、排污系统是否正常，管道有无变形，阀门开关是否灵活可靠，有无内外漏现象。旋风别离器

37、的排污操作将旋风别离器上下游阀门关闭；对别离器排污，应将排污压力值降至1.0 Mpa表压。当排污系统串联安装球阀与截止阀时，应将排污球阀完全翻开。缓慢开启旋风别离器排污截止阀，将污物经排污管线排至排污池。排污过程中，操作人员不应离开排污阀。监听排污管内污物的流动或喷出声。当排污管内流体流动声音突变时，关闭排污截止阀。确认排污截止阀关闭后，及时关闭排污球阀。排污后，应及时确认排污阀门“关严无内漏。在排污过程中出现渗漏、堵塞等异常情况要及时停止排污并做相应处理。待排污池液面或粉尘平稳后，计算排污量。及时对排出的污物进行处理。做好排污记录，分析输气管线内天然气含水、杂质情况。对旋风别离器及排污设施进

38、行检查，确认正常前方可离开现场。排污操作平安考前须知工作人员对别离器进行操作时，应严格按规定穿戴工作服、平安帽、工作鞋和防护镜。旋风别离器的清洗1旋风别离器的清洗准备确认旋风别离器内压力为时零；将洁净水源引至旋风别离器，并与注水口平安连接。2旋风别离器的清洗操作关闭旋风别离器的进出口截断阀。翻开旋风别离器放空阀，放空旋风别离器内天然气。翻开排污阀门。翻开水源阀门，向旋风别离器内注水。观察排出液体的清洁情况。排出液体清洁后停止注水，将旋风别离器内水排净。翻开人孔增强通风，同时检查清洗效果。待旋风别离器枯燥后，关闭人孔、放空阀、排污阀。缓慢开启上游截断阀，同时检查旋风别离器各部位有无渗漏现象。检查

39、无异常现象后，先开启上游截断阀，再开启下游截断阀，使旋风别离器恢复正常运行状态。做好清洗记录。维护保养1日常检查运行参数不应超出设计参数范围。检查上下游压差。检查壳体焊缝有无裂纹、渗漏，尤其要注意T型接头部位、人孔及接管的焊缝。检查外外表是否腐蚀。检查紧固件是否齐全，是否松动。检查整体是否有漏气。检查设备根底是否下沉、倾斜、开裂。检查地脚螺栓、螺母是否有腐蚀，连接是否紧固。检查管道上的平安附件是否齐全、灵敏，其铅封是否完好并在有效期内。检查与其相关的管件是否完好。检查平安接地线是否连接紧固。2定期检验对旋风别离器的检验，应由具有相关资质的单位和人员进行，并做好相关资料的归档保存。定期检验分为：

40、内外部检验；全面检验。定期检验周期：内外部检验每三年至少一次；全面检验每六年至少一次。或执行?压力容器平安技术监察规程?。如进行现场射线探伤时，应隔离出透照区，设置平安标志。检验及维护人员进入旋风别离器工作之前，应符合?在用压力容器检验规程?的要求，未到达要求时严禁人员入内。内部介质应采用氮气置换，不应采用空气置换。进行内部清理检查时，应同时翻开内部下隔板上的手孔，排尽中间腔内的大颗粒后，关紧手孔。需进行缺陷评定处理的，应严格执行?压力容器平安技术监察规程?的有关规定办理。对于直径小于600mm的旋风别离器，由于无法进行内部检验，使用单位提出免检申请，地、市级平安监察机构审查同意后，报省级平安

41、监察机构备案。二、 筒式过滤器筒式过滤器主要由接管、筒体、滤芯、法兰、法兰盖及紧固件等组成。安装在管道上能除去流体中的杂质，使设备、仪表能正常工作和运转，到达稳定工艺过程，保障平安生产的作用。图3.6.2 筒式过滤器及结构工作原理： 当液体通过筒体进入滤篮后，固体杂质颗粒被阻挡在滤篮内，而洁净的流体通过滤篮、由过滤器出口排出。当需要清洗时，旋开主管底部螺塞，排净流体，拆卸法兰盖，清洗后重新装入即可。因此，使用维护极为方便。七 SCADA系统SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，

42、它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。SCADA系统是以计算机为根底的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。SCADA系统及其他控制系统的人机界面的开发平台，为用户提供快速地构建数据采集和实时监控功能效劳。由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统开展也不完全相同。一、 SCADA系统的构成SCADA系统由主控系统、通讯系统和终端系统构成。主控系统 是整个SCADA系统的中心

43、，它负责对所有采集的数据、信息进行分析、处理，指挥、控制整个系统的运转，亦称调度中心MCC； 通讯系统 负责主控系统和终端系统之间的数据传输。 终端系统 负责现场信息的采集、控制和上传。数据采集系统，亦称站控系统；图3.7.1 SCADA系统构成主控系统调度中心MCCMCC负责对整个燃气管网进行输配调度管理、平安监控、数据分析等功能。MCC由硬件和软件组成。 MCC硬件：效劳器、工作站、网络设备、打印设备等 MCC软件：操作系统、SCADA软件、数据库软件、报表分析软件等通讯系统通信系统实现了SCADA系统的数据通信，燃气SCADA系统特点是监控站点分布分散，通信多样性，包括： 无线通信:无线

44、电台、微波通讯、GPRS/CDMA、卫星通讯等 有线通信:PSTN、同轴电缆、电力载波、光纤等 网络通信:Internet、局域网等终端系统现场仪表主要包括传感器、变送器、就地显示仪表、智能仪表及执行机构，主要负责检测、测量现场站点的运行参数并控制现场设备。图3.7.2 现场仪表场站控制器一般由通信模块、电源模块、CPU模块、IO模块及附件组成，控制器有可编程逻辑控制器(PLC)和远程控制模块RTU。天然气场站易引起设备雷击损坏的情况：1、电阻耦合引起的感应雷：直击雷经过接闪器如避雷针、带直接泄放入地，导致防雷接地网电位急剧上升，对附近的其他低电位地网、设备产生还击电流； 2、电感耦合引起的感

45、应雷：雷电流沿引下线入地时，在引下线周围产生强大的磁场，引下线周围的各种金属管线上经感应而产生过电压、过电流； 3、电容耦合引起的感应雷：进出大楼的电源线和信号线，受直击雷或感应雷影响而加载的过压过流； 4、空气开关动作，大型用电设备，如电焊机、马达工作，其产生的电磁干扰在附近电源、信号回路中产生过电压、过电流。二、 吴江市天然气管网输配调度管理系统介绍根据吴江市天然气管网供给和管理的特点，管理系统包含生产输配调度监控系统SCADA、客户信息管理系统CIS、管网地理信息系统(GIS)、调度自动化(DA)、 客户故障报修管理系统(TCMS)等方面的内容，从而组成“天然气输配调度管理系统DMS。城

46、市天然气主干网监控SCADA/DMS系统对于确保天然气主干网能够长期稳定运行、提高城市天然气管网自动化调度管理水平意义重大。系统总体框架在主干网的SCADA系统中，由调度中心级、厂站级控制两层架构来组织天然气DMS/SCADA系统，同时建有一座异地实时备份中心。主干网调度管理系统结合现代化企业生产运行和管理组织结构的需要，分为DMS/SCADA系统和MIS系统二个主要组成局部。其中DMS/SCADA系统着重于企业生产调度和运行效劳相关的应用系统，如监测监控系统、地理信息系统、用户信息系统、抢修管理系统等，MIS系统那么着重于企业管理有关的系统，如财务系统，客户关系管理CRM系统，办公自动化系统

47、OA等。系统主要模块1综合调度管理(DMS)平台：在此平台上实现优化调度、产销差实时分析、调度应急预案、实时事故抢修决策、调峰计算、管网储量管理等。2数据采集与监视控制(SCADA)系统：对主干网输配系统数据采集和监控管理任务，将各远程站传送的数据进行处理、分析、存档，并向各远程站发送调度及控制命令。3管网地理信息(GIS)系统：主干网管线地理信息系统，提供管网规划、电子图档、管网设施管理、日常维护等，同时包括抢修车辆GPSAVL定位系统。4事故抢修(MMS)系统：主干网管网事故抢修辅助决策系统，提供故障定位、事故区域显示、管网设施、用户影响汇总等情况，并提供故障隔离操作流程，还包括日常设施定

48、期维护检修管理。5信息管理和WEB发布(MISWEB)：实现调度实时信息在公司内部资源共享、远程查询，同时支持PDA用户。6客户管理(CIS)系统：主干网大用户信息管理、实时用气工况管理、用户报修信息管理等。7管网实时分析和仿真APPS系统：管网实时分析、瞬态工况模拟、用气负荷预测、调峰计算、泄漏检测和定位。图3.7.3 吴江市天然气管网管理系统组成数据采集与监控SCADA)系统“天然气主干网输配调度SCADA系统是集实时监测、控制、调度管理为一体的大型计算机应用系统，系统对吴江天然气主干网门站、储配站、调压站、阀门站等站点进行监测、控制和管理，使整个系统在平安、平衡、可靠、经济有效的状态下运

49、行，从而实现对全市天然气主干网输配系统集中统一的调度管理。SCADA系统结构与功能1、 SCADA系统结构图图3.7.4 吴江市天然气管网SCADA系统结构图2、系统功能SCADA系统可实现由总调度中心对主干网门站、储配站、调压站、阀门站等主要站点的运行状态实施集中监测、控制；具体功能包括：对各场站实时工艺变量、工艺设备数据进行数据采集、处理、存储；建立调度信息实时和历史数据库并实现共享；实时显示各场站工艺参数、设备运行状态；向监控站下达调度指令，必要时可紧急越站控制；报警及时间显示、打印、处理；对场站RTU的参数可进行远程配置；根据调度业务要求打印各种报表；向有关领导和部门提供调度信息查询功

50、能；接收总调度中心以外相关部门的有关信息；3、总调度中心及实时异地备份中心1总调度中心及实时异地备份中心结构图图3.7.5 总调度中心及实时异地备份中心结构图2总调度中心SCADA主系统是一个开放性的、标准的计算机网络应用系统，可满足今后监控站点的增加和功能的扩展要求，实现对整个天然气输配调度业务的管理，系统还通过DMS平台与GIS、CIS、MMS、APPS等其他子系统集成，实现资源信息共享，从而表达现代化的天然气调度管理水平。系统配置实时、功能强大、模块化、人机界面灵活、操作方便的计算机应用软件、SCADA系统过程控制软件。3实时异地备份中心充分考虑到天然气主干网调度系统的平安可靠性，必须建

51、立异地实时备份中心。在备份中心建立计算机网络系统，进行综合布线，配置效劳器以及路由器、交换机等网络设备。4、区域监控中心在门站、高压站、专用站等区域监控中心，应设置相应的站控系统，对其生产工况进行监控，同时有关信息自动上传至调度中心，并根据调度中心的指令进行调节和控制，在特殊情况下，总调度中心可以直接进行远程控制。图3.7.6 场站控制结构图(1)系统功能本站系统运行参数的实时监测和控制；接受总调度中心的控制指令；根据总调度中心的查询指令传送相应的数据和信号；越限报警并自动上传；场站系统采集的主要参数包括：温度、压力、流量、储罐存量仅储配站、遥控阀门状态、组份分析数据等。场站系统同时采集相关辅

52、助系统实时信息，包括浓度报警、UPS报警、门禁系统、加臭系统、阴极保护系统等。(2) 硬件配置两台热备份的工业计算机用于站控系统的遥测遥信和控制；路由器等通讯设备，采用一用一备的计算机通讯方式，其中无线为常用方式、 拨号为备用方式；现场控制设备RTU；打印机等设备。5、值守站(阀室及调压站等)在阀室及专用调压计量站等站点，拟采用无人值守的方式直接由总调度中心进行远程监控。(1)系统功能采集站内天然气的温度、压力等实时数据；采集站内计量设备的天然气流量数据调压站、用户贸易计量站；阀门状态信号；对站内阀门进行控制；采集站内相关辅助系统实时信息，包括浓度报警、UPS报警、门襟系统、加臭系统、阴极保护

53、系统等；电源报警信号与调度中心SCADA系统联网，上传信息、接受调度指令。 (2) 硬件配置现场控制设备RTU；路由器等通讯设备，采用一用一备的计算机通讯方式，其中无线为常用方式、 拨号为备用方式；不间断电源系统；系统的平安与可靠为了系统的平安与可靠，在系统的设计和工程的实施中应充分考虑以下几个方面：独立的设备安装场地信号线上使用平安栅成熟的工控平台局域网的双网络结构“N级的系统冗余标准的成熟的工业级控制设备通讯方式的备用通信方案天然气SCADA系统通信的主要用于话音调度通信和数据传输通信。1话音调度通信方案：在每个有人值守的工艺站点均应安装一部公网 ，供生产调度和行政管理使用，通过拨号与总调

54、度中心和其他单位沟通联系。 配备一定数量的800MHz无线集群通讯机台式机和手持机作为管网巡检、工程配合、抢险救灾时与总调度中心的通信联络,同时也作为话音调度通信的备用手段。2数据传输通信方案：(a) 主调度中心或备份中心与RTU之间的通讯它们之间的通讯是通过由电信部门提供的有线VPN实现的。中心端及RTU端均通过VPN接入设备与VPN网络连接，其连接线路可以是PSTN也可以是ISDN,DDN等，可以根据实际情况而定。通过路由器，可以把中心端的LAN、VPN以及所有RTU组成一个大的虚拟LAN，从而实现DNP3.0数据通讯协议的TCP/IP通讯，以及实现中心端对RTU远程配置。为了具有备用通讯

55、功能，每一个RTU上均配备2条线路接入VPN，分别连接到主调度中心和备份中心，采用一主一备的方式即任何情况下，只有一条线路连通，而另一条线路关闭。b无线网络通讯对于有线网络连接不到的场站或通信中继站，那么采用卫星通信方式进行解决。对于有线网络连接不到的阀门站点，那么采用无线通讯方式进行解决如GPRS。八 其他设施一、 绝缘接头绝缘接头是同时具有埋地钢质管道要求的密封性能、强度性能和电化学保护所要求的绝缘性能的管道接头的统称。它包含组合件、绝缘板、填料、密封环、短管等。它是绝缘法兰的换代产品。图3.8.1 绝缘接头及结构图图3.8.2 绝缘法兰及结构图绝缘法兰主要应用于燃气输配管线和燃气调压、计

56、量、存储等设备之间，其主要作用是将燃气输配管线的各段间、设备与管线间相互绝缘隔离，保护其不受化学腐蚀，延长管线和设备使用寿命。二、 加臭装置天然气本身无色无味，易燃易爆，在输送或使用过程中，一旦泄露很难被发现，而参加燃气泄露示警的臭味剂之后，即使有微量的泄露，也可被及时发现，补救，所以臭味剂的添加至关重要。目前，国内外城镇燃气普遍采用发加臭剂为四氢噻吩(以下简写为THT)。因此加臭量过大，既增加了燃气供给不必要的本钱，造成资金的浪费，加臭剂在燃烧后又产生了过多的含硫物，加大了环境污染的潜在危险，但是加臭量偏低又将导致燃气一旦泄露时不能被用户即使发现，报警，起不到示警作用，给燃气供给和使用带来了

57、不平安隐患。如何才能控制好每标准立方米中加臭剂的含量稳定在一定范围内，对于确保用户的用气平安，以及我们燃气企业的经济效益和社会效益两方面都有重大意义。国家?城镇燃气设计规划?(GB5002893)第223条规定“城镇燃气应具有可以觉察臭味，无臭味或臭味缺乏的燃气应加臭并规定了天然气中以四氢噻吩为加臭剂的用量为不低于20mg/m3。图3.8.2 加臭装置1呼吸罐 2计量罐 3液面计 4压力变送器 5微流量监控仪 6压力表7计量泵 8底盘、配电箱 9注射器 10燃气管道 11控制系统a回流口 b放空口 c加料口 d出料口 e放净口 f参加口A接泵 B接流量开关 C接压力变送器 D接管道流量图3.8

58、.3工艺流程图加臭机工作原理燃气管道供气时，流量计从管道中采集流量信号，通过二次表转变，以420mA电信号或以通讯方式输出，进入加臭控制器。控制器根据流量信号的大小输出频率信号控制加臭泵，指挥加臭泵的电磁铁带动柱塞做往复运动，推动泵的隔膜使泵头容积发生变化，通过上、下单向阀吸入、排出臭剂。排出的臭剂经过不锈钢管道通过参加管加到燃气管道中，完成加臭工作。臭剂贮存在计量罐中。加臭机运行与维护1、用软胶管连接现场气源氮气或压缩空气，输液管的出口接计量罐上料口不锈钢管插入周转桶的底部，周转桶与计量罐用尼龙管连接，翻开上料口阀，靠气体压力将臭剂输入计量罐；详见图3.8.4上料压力：P0.03MPa图3.

59、8.4 臭剂计量罐上料工艺示意图2、检查加臭泵机油情况， 润滑油液面高度在泵轴的1/2处；3、检查电源及流量信号的电路情况；4、翻开工作泵进、出口阀门、流量开关进、出口阀门、回流口阀门及参加口前端阀门，关闭备用泵进、出口阀门，首次工作时拧开工作泵排气口螺栓，工作至气泡全部排出时，将排气口螺栓拧紧；调节行程调整螺母，以确定单次注入量；5、系统试车手动控制、自动控制试验各一次，两泵交替试验；6、开车投运，手动档试车分钟，自动档试车10分钟，停机后检查系统工作情况各部无异常方可正式投入运转，运转前关闭回流口阀，翻开参加口阀门及参加口前端阀门；7、正常运转后，两泵的防爆开关及进出口阀门可全部常开，但要

60、经常交替开启；8、首次运行泵内机油个月更换一次，以后每个月更换一次。首次更换润滑油时，应将腔内机油及杂质去除干净，同时清洁排油孔及孔塞。然后拧紧排油孔塞，以备重新添加润滑油；9、计量罐内臭剂不得少于液面计的20格标处，否那么应补加臭剂。10、手动运行时，应有人按燃气流量适时开机和关机，以免造成加臭缺乏或过量加臭。11、各阀门及接口有渗漏时，应及时紧固或停机更换垫片及阀门等附件。三、 阴极保护装置阴极保护技术是电化学保护技术的一种，其原理是向被腐蚀金属结构物外表施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，防止或减弱腐蚀的发生。阴极保护技术有两种：牺牲阳极阴极保