输气管道施工设计

1文字说明部分

1.1工程概况

1.1.1设计的主要任务

都乌天然气输气管道，全长301km，最大输量QMGXIO'm'/Y,设计最高操作压

力P=5.OMpa,各站进站压力4.OMpa,进配气站压力2.5Mpa,平均输气温度为25。。，

各站自用气系数0.5%,沿程高差不超过200m日用气均采用末端储气，介质为天然

气。设计年工作天数为365天。

（1）设计的主要依据

本设计标准均采用中华人民共和国国家标准《输气管道工程设计规范》以及

教科书《输气管道设计与管理》所进行的m⑵。

（2）设计原则

①选线原则

依据《中国油气管道》

1）线路走向应根据地形，工程地质，沿线主要进气、供气点的地理位置及

交通运输、动力等条件，经济方案对比后，确定最优线路。

2）宜避开多年生经济作物区域和重要的农田基本建设设施。

3）大中型河流或山脉穿（跨）越工程和压气位置的选择，要符合线路总走

向，局部走向应根据大中型穿（跨）越工程和压气站的位置进行调整。

4）线路应避开飞机场、火车站、海（河）港码头、国家级自然保护区等区

域。

5）线路应避开重要的军事设施，易燃易爆仓库，国家重点文物保护单位的

安全保护区。

6）除管道专用公路的隧道、桥梁外，管道不应通过铁路或公路的隧道和桥

梁。

7）对规模不大的滑坡，经处理后，能保证滑坡体稳定的地段，选择恰当部

位以跨越方式或浅埋通过，管道通过岩堆式，应对其稳定性做出判定，并采取相

应措施。

8）对泥石流地段，可采用单孔管桥架空通过。

9）在地震烈度大于或等于七度的地区，管道宜从断层位移较小和较窄的地

区通过，并采取必要的工程措施。

②勘察程序和要求

勘查工作包括地形测量和水文地质，工程地质勘查。目前在经过研究调查，

选择一条技术上可能，经济上合理，政策上合理的线路和站址，并为设计提供基

础资料勘查工作主要内容：

1）了解沿线地貌；

2）线路工程地质调查和测绘；

3）沿线每一至三公里测土壤电阻率一次；

4）穿越枯水期水面宽度在50nl以上的河流，在线路左右各50m内进行地形

测量，测出穿越处河深及河床纵断面图。

③站址的选择

1）输气站的设置应符合线路走向和输气工艺设计的要求，各类输其占应联

合建设。

2）输气站位置选择应符合下列要求：

3）地势平坦开阔；

4）供电，给水排水，生活，交通方便；

5）应避开山洪、滑坡等不良工程，地质及其它不宜设站的地方；

6）于附近工业、企业、仓库、火车站及其它设施的安全距离应符合现行国

家标准《原油和天然气设计防火规范》；

7）输气站应设有生产操作和设备检修的作业通道及行车通道，并应有车行

道与外界公路相同。

④地区等级划分应符合下列规定：

1）沿管道中心线两侧各200m范围内，任意划分长度为2km,并能包括最大

聚居产数的若干段，按规定地段划分为四个等级。在农村人口聚集的村庄、大元、

住宅楼、应从每一独立户作为一个工人居住的建筑物计算：

一级地区：户数在15户以下地段。包括15户。

二级地区：户数在15户以上。100户以下区段。

三级地区：户数在100户或100户以上的区段，包括市郊区居住区、商业区、

工业区、发展区、以及不够四级地区条件的人口稠密区；

四级地区：指四层及四层以上楼房普遍集中交通频繁，地下设施多的区段。

2）划分地区等级边界时，边界线距最近一幢建筑物外边缘应大于200m。

3）在一、二级分区内的学校、医院以及其他公共场合等人群聚积的地方，按

三级地区选用设计。

4)当一个地区的发展规划足以改变该地区的现有等级时，应按发展规划划

分地区等级。

1.1.2线路走向描述

干线起自新疆都善火车站4KM处，沿火焰山北麓直插吐鲁番葡萄沟北端，经

大河沿、三个泉、后沟，穿过兰心铁路，进入天山山脉。进天山后与欧亚国际光

缆平行和交叉，交叉点150多处。出天山后穿过白杨河，经过达坂城，从盐湖北

侧到达新疆化肥厂，止于米泉县境内的乌鲁木齐化工农场。穿越河流19条、铁路

6处、公路79处。穿越段特加强级保护。

1.1.3技术要求

⑴铁路管线穿越铁路和公路的技术要求见《油气集输储运设计手册》之管线

的铁路、公路设计。

⑵弯头的曲率半径应大于或等于公称直径的5倍，并应满足清管器或监测仪

器顺利通过的要求。

⑶管道应尽量采用弹性敷设

①弹性敷设关于相邻的弹性弯管之间及弹性弯管和人工弯管之间，应采用管

道连接，值管段长度不应小于管子外径值，且不应小于500mm；

②弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求，且不得小于钢管外直径的

1000倍。垂直面上的弹性敷设管道的曲率半径应大于管在在自重作用下产生的挠

度曲率半径，其曲率半径应按下式计算：

1-COS-

R>36001——12》(1-1)

Va

式中:R-管道弹性弯曲曲率半径(m)

D-管道的外径(cm)a-管道的转角

(4)输气管道防腐设计必须符合国家现行标准《钢质管道及储罐防腐工程设计

规范》和《埋低钢直管道强制电流阴极保护设计规范》的有关规定。

⑸输气管道应设置线路截断阀，截断阀位置应选择在交通方便，地形开阔，

地势较高的地方，截断阀最大间距应符合下列规定：

在以一级地区为主的管段不大于32km；

在以二级地区为主的管段不大于24km；

在以二级地区为主的管段不大于16km；

在以二级地区为主的管段不大于8km；

截断阀可采用自动或手动阀门，并应能通过清管器。

(6)管沟深度要符合地形特点和作业要求，具体要求如下：

①管沟深度小于或等于3m时，沟底深度：

B=D+K；式中：B-沟底深度(m)；D-管子的外径(m)；K-沟底宽裕量(m)；

②当管沟深度大于3m切小于5m时，管沟宽度可适当加宽，当管沟需加支撑,

在决定底宽时，应计入支撑结构的厚；

③当管沟深度大于或等于5m时，应根据土壤类别及物理学性质确定沟底宽

度。

1.2设计方案比较选择

1.2.1线路敷设

⑴一般输气管道采用埋地方式敷设，特殊地段也可采用土堤、地面等形式敷

设，并采用沥青防腐层和阴极保护，管线使用硬质聚氨酯泡沫塑料绝缘，线路冻土

层深度为1.11-1.39,且定管定幅度厚度大约微1.5mo

⑵铁路、公路穿越：穿越铁路和公路由两种结构形式，即采用保护套管何不

采用保护管，对于铁路和1-4级公路和国防公路应采用保护套管结构形式，套管

-一般内径比穿越外径大200-300mm,为减少管线和套管摩擦，应在管线上设滑动支

架。

在本设计中，管线穿越多处大型公路，因此采用保护套管。

1.2.2穿越河流方案的比较

小型河渠穿越，其中包括架空穿越和水下穿越。一般以水下埋地敷设穿越较好，

穿越点上下游各50-100米内无弯处，将管线埋于河水中，冲刷层以下，主河道一

般用铁丝稳定，穿越管段一般采用12mm的沥青绝缘层。

对于大型河流，可采用水面支架跨越。

1.2.3水利计算

⑴水利计算是输气管道设计的重要部分，摩阻系数计算是水力计算的重要内

容，重要计算是计算流量

⑵本设计采用的输气平均温度为：tp」=25C=298K

⑶流量计算Q=6X10sW/Y=19m7s

（4）流态计算

对于输气管道而言，流动一般处于紊流区。

流体处于何种流态，取决于Re大小，一般干线输气都处于阻力平方区，利用

公式（1-2）、（1-3）两个临界雷诺数可判定输气管道在哪个区工作。

(1-2)

(1-3)

式中：e-输气管内表面的粗糙度。

气体混合物的雷诺数

Re==1.534以

(1-4)

Tidy.

根据公式(1-2)(1-3)(1-4)计算结果见表1T

表1-1计算结果

管径ReReiRe2流态

0406.4x7〃〃〃

3.92X1060.75X1062.63X106阻力平方区

0406.4x7mm

3.97X1060.74X10"2.58X10，阻力平方区

0426x5〃〃％

综上所述，首先选择管径04O6.4x7〃wz的管道和0406.4x7〃〃〃，0426x5mm

变径管的管道进行布站，从而确定最优的管道直径。

⑸通过水利计算，初步确定管径为0406.4x7""〃，0426x5〃nn的两种螺旋

焊缝钢管进行布站，每种管径采用预先不固定站址的压缩机站布置方案。

①当管道为0406.4x7加根时，

第一种方案出首末站外，还有3个中间站；

②当管道为04O6.4x7m〃z,0426x5〃〃”时，

第二种方案除首末站外，还有3个中间站；

1.2.4储气库容积计算

。书汕-1)(1-5)

根据公式(1-2-4)计算结果

Q=——[(1.15-1)+(1.16-1)+(1.12-1)+(1.02-1)+(1-0.92)+(1-0.84)

+(1-0.80)+(1-1.81)+(1-1.83)+(1-0.97)+(1.11-1)+(1.17-1)]

=0.78x108加3

输气管网是按均衡输气设计的，而用气市场的昼夜、季节波动却是不均衡的,

为解决输气与用气的矛盾，则必须建设天然气储气库。即以地下储气库实现其储

气功能。地下储气库一般利用枯竭气田和已开采的盐穴(天然盐穴和人工盐穴)、

矿坑、含水层构造建筑。根据国外的资料，库址的选则原则是与需要调峰的城市

距离以不超过200km为宜，构造深度以不超过2000m为宜。枯竭油气藏地下储气

库的最大允许压力为原始关井压力的90%—95%⑶。

1.2.5经济方案比较

输气管道的建设首先要进行技术经济可行性研究，对工程的各项技术要求，

经济条件做出详细论证，当线路走向基本确定后，输气管道经济性的好坏主要取

决于工艺方案的选择，即输气管径，主要设备及运行参数的选择。

在方案的概略计算中，常采用当量费用作为衡量长输管道经济性的指标，在

可行性报告中则根据动、静态反本期，投资收益率和资金利润率来衡量设计方案

的经济效益。

1.2.5.1经济参数

钢材价格：7156元/吨

外层防腐层价格：170元/用2

与管径成正比的敷设费用：12179.4元/cm•幼7

压气站投资：%=2xl()7々=7200元/hv

管道年管理和维护费用系数：0.05

压气站管理和维护费用系数：0.05

燃料气价格：0.8元/n/

设计寿命为20年

1.2.5.2经济计算

J=Jt+J2+J3(1-6)

•/：总投资

J管线投资

A：压气站投资

八：运行费用

其中：

，=(钢材单价X重量+建设费用)X(1+O.O5)(1-7)

(=%xNx(l+0.05)(1-8)

人=自然气X价格x(l+0.05)(1-9)

A当采用D=406.4mmd=7mm管道时，

G=[0.0246615x(D-J)J+0.50]-L(1-10)

根据公式(1-2-9)计算结果

G=[0.0246615X-2)d+0.50]•L

=[0.0246615x(406.4-7)7+0.50]-301

=20904.04t

建设费用为外防腐层费用与敷设费用之和，

外防腐层费用=(%OL)X103X170(1-11)

根据公式(1-2-10)计算结果

外防腐层费用=("DL)xl()3xl70

=(万420.4x1O-3X3O1)X1O3X17O

=0.68x10'元

敷设费用=(DL)X12179.4(1-12)

根据公式(1-2-11)计算结果

敷设费用=(DL)X12179.4

=(42.04x301)x12179.4

=1.54x10&元

则4=(钢材单价X重量+建设费用)X(1+O.O5)

=(7156X20904.04+0.68X10a+l.54X1O8)X(1+0.05)

=3.9X1087G

J2=%xNx(l+0.05)

=2X107X4X(1+0.05)X20

=1.68X1C)9元

人=自然气X价格X(l+0.05)

=6X1O8XO.5%X(1+0.05)x0.8x20

=0.5X10'元

所以

/=/]+1/,+4

=3.9X1O8+1.68X1O9+O.5X1O8

=2.1241。9元

B采用D=406.4mmd=7mm以及D=426mmd=5mm串联成的变径管时,

L,=120mm2^=18^01

管道的总重量为两变径管色之和。

G,=[0.0246615x(A-&)&+0.501L,

=[0.0246615x(406.4-7)7+0.501120

=8333.33t

G2=[0.0246615x(4-&”2+0.50]-L2

=[0.0246615x(426-5)5+0.50]-181

=9486.65t

则6=@+62

=8333.33+9486.65

=17819.98t

建设费用为外防腐层费用与敷设费用之和，

外防腐层费用=(〃OL)xl()3xl70

=(^-420.4X10-3X120+^436X10-3X181)X103X170

=0.69xlC)8元

敷设费用=(DL)X12179.4

=(42.04x120+43.6x181)x12179.4

=1.58x10*元

则，=(钢材单价X重量+建设费用)X(1+O.O5)

=(7156X20904.04+0.68X108+l.58X1O8)X(1+0.05)

=3.95xlC)8元

J2=%xNx(l+0.05)

=2X107X4X(1+0.05)X20

=1.68x109元

4=自然气X价格x(1+0.05)

=6X108X0.5%X(1+0.05)X0.8X20

=0.5X1087C

所以

/=1/]+/,+

=3.95xl08+l.68xlO9+0.5x10®

=2.13*1。9元

通过经济比较可知，采用D=700MM,d=7mm管道时，所组成的管线比较经济。

1.3压气站的布置

1.3.1压缩机机组选型

⑴压缩机组的现行和台数应根据压气站的总流量、总压比、出站压力、气体

性质等参数进行技术比较后确定；

⑵压气站宜选用离心式压缩机，单机以及压缩的压力比为1.3〜1.5；

⑶同一压气站内的压缩机组，宜采用同一机型；

（4）压缩机的原动机，应结合当地能源供给情况，进行技术经济比较后进行确

定。离心式压缩机宜采用燃气轮机；

⑸驱动设备所需的轴功率应与压缩机相匹配⑷。

压缩机和驱动及选型是天然气输送管道设计过程中的主要工作内容之一。选

型的正确与否直接影响设计的科学性，可操作和经济合理性。正确的选择压缩机

和驱动机，不仅和减少管道输送工程的工作量，而且可大大提高其经济效益，因

此合理选择天然气长输管道中的压缩机和驱动机对管输工程具有重要意义。

天然气长输管道的特点是日输气量大，而离心压缩机具有适用于大流量中、

低压的特点，还有众多优点。

⑴排出压力稳定，能适应广泛的压力变化范围和较宽的流量调节范围；

⑵热效率高；

⑶压力比较高，适应性较强；

（4）对制造压缩机的金属材料要求不高。

因此，选用离心式压缩机作为大型天然气长输管道的增压设备，并配燃汽轮

机为驱动机，以充分发挥燃汽轮机可用管输介质为动力燃料的优点，同时余热还

可发电，也易于与离心式压缩机相匹配。压缩机机驱动机选型按照技术先进、运

行可靠、易于维护、负载调节灵活，投资消极耗能低的原则进行。

驱动机有电动机及燃汽轮机两类，其性能比较如下：

⑴电动机优点是结构简单，运行平稳，可靠性好，但是调速困难，操作不灵

活；

⑵燃气轮机优点是1结构简单紧凑，重量轻；2转速高；单机功率大3占地

少；建设周期短；4机组启动速度快；5耗水量小；润滑油耗油少；6宜与离心压

缩机匹配。缺点是热效率低。

天然气管道输送的介质本身是种十分优越的动力燃料，而燃气轮基除上述

的特点外，均可以以天然气为原料。因此，燃料就可以就地取材，从能源利用上

更经济合理，运行自成体系，节约投资，同时燃气轮机易与离心式压缩机相匹配。

综上所述，本设计采用燃气轮机与离心式压缩机相匹配。

1.3.2机组布置：

⑴压缩机用根据工作环境及对机组的要求，布置在露天或厂房内，在高寒地

区或风沙地区宜采用全封闭厂房，其他地区宜采用敝开式厂房；

⑵厂房内压缩机及其辅助设备的布置，应根据机型、机组功率、外形尺寸、

检修方式等因素按单层或双层布置，并应符合要求：

①台压缩机的突出部分间距及压缩机组与墙角的间距应能满足操作、检修的

场地和通道要求;

②缩机的布置应便于干线的安装；

③缩积基础不得与厂房基础及上部结构相连。

1.3.3厂房设计原则

⑴压缩机房的每--操作层及高出地面3m以上的操作平台（不包括单独的发

动机平台）应至少有两个安全出口及通向地面的梯子。操作平台上的任一点，沿

通道中心线与安全出口之间的最大距离不得大于25m,安全出口之间的最大和通往

安全出口的通道必须畅通无阻；

⑵压缩机房内，应配置供检修用的固定起重设备，当压缩机阻布置在露天或

轻型结构厂房时，可不设固定起重设备，但应设置移动或起重设备的吊装场地和

行使通道；

⑶压缩机厂房的高度应满足设备拆装起吊的要求。

1.3.4压气站爆炸的预防措施

⑴使用原油润滑空气压缩机；

⑵空气压缩机应设置冷却器和分离器；

⑶选择合适的润滑油；

（4）正确选择油耗量；

⑸清除油积碳沉淀物；

（6）清除燃烧源；

⑺注意材料的使用；

（8）选择合适的气流速度。

1.3.5压气站工艺及辅助系统

⑴压气站工艺流程设计应根据输气系统的工艺要求，满足气体的除尘、分液、

增压、冷却、越站、试运作业和机组的启动、停机、正常操作及安全保护等要求;

⑵压气站内总压降不宜大于lOOkpa；

⑶当压气展出站气体温度高于60度时，应设冷却器；

（4）冷却系统应符合下列要求气体的冷却房使用空冷或水冷，气体通过冷却

器的压力不宜大于50kpao

1.3.6压缩机的安全保护

⑴每台压缩机组应设置下列保护装置：

①压缩机气体进口应设置压力高限、低限报警和高线越线停机装置；

②启动器和燃料器管线应设置限流及超压保护设施，燃料器管线应设置停机

或故障时的自动切断气原籍排空设施；

③设置震动监控系统及震动高限报警，超限自动停机；

④压缩机组油系统应有报警和停机装置；

⑤压缩机应设置轴承温度和燃气轮机透平进口气体温度监控装置温度高限

报警自动停机装置；

⑥离心式压缩机应设置喘振监测机控制设施；

⑦压缩机组应设轴位移监测及报警装置。

1.3.7调压及计量

⑴输气站内调压、计量工艺设计应符合输气工艺设计要求，并应满足开停工

和检修需要;

⑵调压装置应设置在气源来气压力不稳定，且需控制进站压力的管线上，分

输气及配气上以及需要对气体流量进行控制和调节的计量装置之前的管段上；

⑶气体计量装置，应设置在输气干线上的进气管线上，分输气及配器管线上

以及个站自耗气管线上。

1.3.8压气站内管线

⑴站内除仪表、控制及取样等管线外，所有油气均应采用钢管及钢质材.料；

⑵钢质材料应符合本规第5.2节的有关规定；

⑶钢管强度及稳定计算应符合本规范5.1就有关规定；

（4）站内管线安装设计应采取减小震动和热应力的措施；

⑸管线的连接方式除因需要采用螺纹或法兰连接外，均应采用焊接；

（6）管线穿越车行道路适应采用套管保护。

1.4管道强度和管道材料

1.4.1管道设计应符合下列原则

⑴埋地管道的强度设计应根据管段所出地区等级以及所承受可变载荷和永

久载荷而定，当管道通过地震基本烈度七度极七度以上地区时，应对管道在地震

作用下的强度进行校和；

⑵埋地质管段的轴向应力与环向应力组合的当量应力应小于管子的最小屈

服极限的90%,管道附件的设计强度不应小于相连直管段的计算强度；

⑶输气管道采用的钢质管符合《输气管道工程设计规范》第5.2.2条规定时,

焊缝系数应取1.0。

1.4.2管道材料

⑴输气管道所用的钢管应根据使用温度、压力、介质特性、使用地区等因素、

经济技术比较确定后，采用钢管和钢材.，应具有良好的韧性和焊接性能；

⑵输气管道凡采用国家产的钢管应符合国家现行标准《石油天然气输送管道

用螺旋风埋焊钢管》《石油天然气输送直缝电阻缝钢管》《输送流体用无缝钢管》

有关规定；

⑶当输气管道采用设计规范第5.2.2条规定以外的钢管时，其材质应是镇静

钢，并满足下列基本要求：

os/。b<0.85b)C%<0.25%S%<0.035%,P%<0.4%；

(4)输气管道所采用的钢管应根据强度等级、观景、壁厚、焊接方法及使用环

境温度等因素，对材料提出韧性要求；

⑸钢管表面的凿痕、刻痕和凹痕等有害缺应按下列要求处理：

①钢管在运输、安装或修理中造成壁厚剪薄时，管壁上任一点的厚不应小于

(5.1.2)计算确定的公称壁厚的90%；

②槽痕应打磨光滑；对被电弧烧痕所造成的冶金学上的刻痕应打磨掉，打磨

后的管壁后小于本规范第5.2和5.1的规范时，应降管子受损部分整段切

除，严禁嵌外⑸。

1.5平面布置

平面布置的任务就是要综合解决场地的规划和整治，房屋与建筑物的合理布

置，在符合工艺要求的前提下完成道路、工艺管网和其他各种辅助系统管网的合

理安排，并保证这些规划布局和安排同当地的地形地质条件相适应。

平面布置时，还要确保各工艺设施的布局能取得最好的经济效益，并顾及到

采光风向、噪音等条件，以及可能采用的先导化的施工方法和最新的施工机械来

完成建筑安装工作。

1.5.1生产建筑

尽量采用联合建筑，除因工程地质条件需要特殊处理外，尽可能采用同一结

构形式，减少型号，以提高模板周转率，节约材料，尽量采用节制及配装构件，

加快工程建设速度，保证质量。

1.5.2生活建筑

建筑地点的选择应合理，尽量靠近生产区，以便于工人上下班方便，又要注

意房间距，减少生产区噪音、污水、烟雾等给工作生活上带来的危害，要方便职

工的文化生活。

具体情况见表1-2

表1-2压气站建筑一览表

序号建筑物名称单位面积(m2)

01变电所座100

02压缩机车间座750

03锅炉房栋220

04职工休息室栋230

05润滑油库栋440

06材料库栋400

07材料堆放场栋1800

08汽车库栋450

09修理车间栋300

10水塔座

续表1-2

序号建筑物名称单位面积(m2)

11消防车库座400

12消防水池座750

13污水池座240

14污水处理系统420

15办公楼栋800

16职工食堂栋460

17浴室栋500

18门卫栋35

19仓库栋1400

20仪表间栋180

1.6辅助生产设施

1.6.1供电

⑴输气占用电电源应从所在地区电力系统取得，当从坐在地区取得的电源不

经济和不可靠时，可设置自备电源，自备电源利用管输气发电；

⑵供电应根据所在地区供电系统的条件、输气占用电负荷，用电设备电压等

级以及输电线路长度等因素经技术经济比较后确定;

⑶输气占用电负荷等级确定应符合下列规定：

①采用电力作输气动力的压气占用电负荷宜为一级；

②其他输气占用电负荷宜为二级。

(4)输气站应设事故照明，其照度应能保证主要工作场所正常工作照明的10%；

⑸控制、仪表、通信等设施的用电，当因停电而影响到输气站正常运行可能

导致事故时，应设应及供电设施；

(6)输气站应按国家现行标准《油气田爆炸危险场所分区》划定爆炸危险场所,

并应按爆炸危险场所等级选配电器设备和电器线路。

1.6.2给水排水

⑴输气站给水方案设计根据生产生活消防用量和水质要求，结合当地水源条

件，在保证生产和安全的基础上，综合比较确定；

⑵输区占总用量应包括生产用水量、生活用水量、消防用水量、绿化用水量

和浇洒道路用水量和未可预见水量，其占四项综合的15%-20%；

⑶给水水质应符合下列规定：

①生产用水应符合输气工艺要求，生活用水用符合现行国家标准《生活饮用

水卫生标准》当生产、生活用水采用同一给水管网供给时，其水质必须符合生活

饮用水的水质标准；

②循环水的水质和处理应符合现行国家标准《工业循环水，冷却设计规范》

的有关规定；

③当压缩机组自身常带有循环水冷却系统时，其冷却水质应符合机组规定应

水水质要求;

（4）输气站污水径处理达到国家或当地政府规定排放标准后才能排放;

⑸输气站内生活污水和雨水，可直接排至站场外。

1.6.3采暖通风和空气调节

⑴输气站的采暖通风和空气调节设计应符合国家标准；

⑵各类建筑物的冬季室内采暖计算温度符合下列规定：

①生产和辅助生产建筑物应按表1-3规定执行

表1-3各建筑物室内采暖计算温度

名称温度°C

计量仪表室、控制室、值班16-18

压缩机房8-10

仪表修理间16〜18

消防车库8

汽车库5

②由特殊要求的建筑物应按需要或相应的标准规定执行；

③其他建筑物的冬季室内空气温度应符合现行国家标准《工业企业设计卫生

标准》的规定；

⑶输气站内有爆炸危险的场所，严禁使用明火取暖；

（4）输气站内生产和辅助生产建筑物的通风设计应符合下列规定：

①对散发有害物质或气体的部位，应密闭或采取局部通风措施，使建筑物内

的有害物质浓度符合现行国家标准《工业企业设计卫生标准》的规定，并使气体

浓度不高于其爆炸下限浓度的20%；

②对建筑物内大量散发热量的设备，应设置隔热设施；

③对同时散发有害物质，气体或余热中所需最大的气体计算，当建筑物内散

发的有害物质、气体或热量不能确定时，全面通风的换气次数应符合下列规定：

1）气体压缩机厂房内的换气系数为8次/小时；

2）化学分析室的换气次数为5次/小时。

⑸输气站内可能突然散发大量有害物质的建筑物应设事故通风系统。事故通

风量应根据工艺条件和可能发生的事故计算确定。

1.7输气管理运营及管理

1.7.1输气管道投产初期的运行管理

在长输管道中，由于施工环境、人员素质等因素，投产初期经常发生管内存

在大量杂质问题，这会给管道运行带来安全隐患，因此，投产初期的管道运行管

理非常重要。根据分析，投产初期管内杂质、来源、危害有儿类：

⑴细沙粒，在沙漠施工带入管内，进入管道后，堵塞或刺坏阀门、仪表和管

道；

⑵泥土在平原施工进入管道；

⑶焊渣焊接时进入管道，尤其是在吹扫质量不高的管道遗存较多；

（4）水，主要是用水试压是遗留在管内的，其次是天然气内含水；

上述杂质对管道危害极大，因此，加强管道初期投产非常必要。

1.7.2管道投产初期的安全防范措施

⑴加强施工监督，尽量避免沙粒，泥土等杂质进入管道；

⑵在管道施工或清管时，增加管道的吹扫与清管次数，以降低管内沙粒、泥

土等杂质的残余量；

⑶完善汇管和分离器的排污方案，定期对分离器、汇管进行排污并定期对计

量、调压、排污等设备进行保养维护。

对于分离器排污，建议采用离线，湿法排污。

如果天然气中水和轻质油堵塞管道、仪表和阀门，可采用以下方法处理：

①加强施工监督，把用水试压的管道吹干净；投产增加通球清管次数，并尽

可能将排水排放干净；

②投产初期严格控制气体质量，尽可能在油田净化厂将烧处理干净，也可以

在首站等地增加临时轻燃回收装置。定期排放轻煌和水。

另外，对操作人员要进行技术培训，完善管理制度和操作规程，杜绝各种事

故的发生。

1.7.3压缩机的维护

空压机的维修保养是保证设备高效运行的有效措施。维修包括预测维修，定

期维修和故障维修三种形式。

1.7.4安全管理

（1）重视消防队伍建设

消防队伍建设必须确保组织健全，人员落实，在消防员配备上自上而下形成

一个保障有力的消防管理网。当地消防部门指导下，健全各级防火责任制，防火

档案，制定灭火作战计划，认真进行消防监督工作。

为了确保消防安全，加强对消防设施器材的管理维护和日常工作的消防监护,

我们主要采取了“六定”措施:

①定人②定时③定量④定点⑤定效⑥定修

（2）加强消防技能训练，提高自防自救能力

在消防技能训练提高上，我们将每年的消防技能训练时间分为两个阶段：第

一阶段为巩固阶段，主要进行应知应会的消防基本功训练；第二阶段进行巧练，

老队员们巧动脑筋，敢于创新，总结一套速度快，质最高，既实用又具有可操作

性的训练方案，并逐渐推广。

1.7.5人员管理

人员管理见表1-3

表1-3站内定员表

职务定员职务定员

站长2会计员2

书记1出纳2

技术员6班长8

办事员2集气计量8

材料员2水处理8

锅炉工8设备维修15

电焊工3仪表员3

巡线工3话务员6

汽车司机8消防警员20

合计107人

1.8输气管道存在的问题及改进意见

1.8.1管道涂层用涂料

近年来，国外天然气管道内涂层减阻技术发展迅速，这不仅内涂层能起到一

定的防腐作用，更重要的是能使管道表面光滑，减少摩阻，增大输量，降低动力

消耗，降低管道的建设成本和运行维修费用。在我国，目前适用于管道内涂层的

材料品种很多，主要有环氧酚醛树脂，粉末环氧树脂、聚氨酯和煤焦油环氧树脂

等，由于环氧树脂涂膜有如下优点：

⑴极强的附着力；

⑵优异的耐磨和耐腐蚀性；

⑶适合高压输气管道，能承受压力变化；

⑷电绝缘行好。

国外许多天然气管道公司经长期大量的试验研究证实，涂敷内涂层的管道与

未涂内敷层的相比，具有如下优点：

⑴减少紊流，改善介质流动性；

⑵降低管内壁粗糙度，提高表面光滑度，减少管道内的摩阻，增大压缩机站

的间距；

⑶降低压缩机组的动力消耗；

⑷在输量一定的情况下，使用内涂层可以减小管径，节约大量钢材。从而大

大降低工程造价；

⑸减少侧壁的介质沉积和污染物的聚集，保证气体质量，同时还有显著的防

腐功能，可以延长管子的使用寿命；

⑹宜于检测管内壁缺陷，有效地延长清管周期;

⑺可以减少管道、阀门等设备的磨损，节约维修成本。

综上所述，本设计采用环氧树脂作为输气管道内涂层材料。

1.8.2治理隐患的基本对策：

（1）施焊中的焊接缺陷

①未焊透；②未熔合；③夹渣；④气孔。

（2）焊接缺陷的解决方法：

①未焊透解决方法：

1）对口间隙不应过小，特别是后焊位置应塞上一铁木楔片，防止此外间隙

变的过小；

2）在后焊位置间隙过小处，应放慢焊接速度；

3）未熔合解决方法：

4）首先在上、下颇位置要注意调整方法，使焊条与焊缝切线的夹角在80度

左右，用电弧顶着铁水，时焊接速度保持在规范要求中、下限值，保证根部焊接

金属能够与母材良好的熔和在一起；

②坡口钝边必须用砂轮修整，使钝边厚度基本保持一致，同时坡口锈皮等杂

质必须彻底清除干净；

③夹渣的解决方法：

对于夹渣的解决方法，出选择合适根焊电流和焊前把坡口清理干净之外，焊

工要特别注意上下坡位置及时调整手法，运条的角度要与焊道周向切线成80度左

右夹角，形成上定趋势，使杂质能充分泛到熔地表面。

⑶气孔的解决方法：

①低氢焊条在使用前一定要在300-350C的温度下烘干5小时左右，并且在

现场使用时间不超过4小时，若超过4小时应重新进行烘干；

②现场施工中要严格注意防风，在风速超过3m/s的情况下就应采用防风棚，

而不应非要等风达到5m/s才用；

③在接头部位，焊前一定要用砂轮机打磨20-30mm,把接头部位的气孔打磨

掉；

④在仰脸位置，盖面焊电流适当调小并压缩电弧，避免焊缝超高；

⑤焊接操作空间尽量大些，以免影响焊工的正常施焊。

1.8.3腐蚀类型及控制

腐蚀使一个自然的正常过程，它往往以多种形式不知不觉地发生着金属腐蚀

的简定义是金属与其他处的环境发生了化学或电化学反应而使金属受到了硬坏型

侵蚀。

⑴腐蚀类型

①电偶腐蚀②杂散电流腐蚀③细菌腐蚀④其他类型：直接化学腐蚀

干氧化大气腐蚀

⑵腐蚀控制方法

①涂层

涂层可使外露金属表面减少到最小，现在可用的管道涂层很多，这些涂层实

际上使管道与土壤绝缘；然而，在管道下沟回填后，管道涂层设有一点漏涂点是

不可能的，想做到无漏涂点，要用检测器检测；

②电绝缘

电绝缘可有效地隔绝配管与其他构造物的短路，为了便于用电绝缘法实施腐

蚀控制。可利用的绝缘设施有法兰总成，预制绝缘短节，活接头获联管结，电绝

缘件一般安装在仪表处，干线支管接头，压缩机站，杂散电流区，异种金属连接

处，过路套管如入户管线处，使绝缘件的地区，腐蚀情况将控制在最小程度；

③连接线

通过连接线将辅助构筑物外界管线纳入同一保护方案中，并防止电解腐蚀发

生。通过连接线控制杂散电流是一种防腐办法。由于管线不是独自存在的，来自它

附近的公用设施，市政管道及邻近的阴极保护系统的杂散电流，会对管线造成一定

的腐蚀。实际上，及经济有可靠的有效的防腐方法是恰当地涂敷层优质涂料，并

实施阴极保护⑹。

1.8.4输气管道水净化的成因

⑴天然气水化物的成因

①内因

指天然气中存在相当部分的游离水，这是天然气形成水化物的决定因素；

②外因

指压力和温度，压力越高，温度越低，天然气越容易形成水化物。

⑵输气管道水化物堵塞的预防

①减少施工合试压中遗留水；

②对新投运的管道，应定期加入抑制剂；

③在管道的设计和施工阶段应尽量避免过多使用弯管，减少局部摩阻。

⑶输气管道水化物处理的措施

①在最短的时间内降低相关的管道运行压力；

②确定可能形成水化物的地点；

③现场分析；

④加热；

⑤注醇；

⑥放空。

（4）材料缺陷

包括管材初始缺陷和施工缺陷，导致管道整体强度降低，直接影响管道运行

可靠性，应加强管材的质量检查，提高制造工艺水平，建立严格的施工检测制度。

1.8.5管道失效主要因素

目前，我国管道长度已超过2000km,这些管道穿地区广，地形复杂，在运行

中受到腐蚀，其中失效是由以下原因引起的：

⑴第三方破坏，包括人为和自然的破坏，在管道沿线设标志，新管道选线时

应尽量避开自然灾害重的地区；

（2）腐蚀，包括内腐蚀、外腐蚀和应力腐蚀，土壤腐蚀性强，阴极保护失效和

绝缘层老化导致外腐蚀，输送介质等造成内腐蚀。施工等造成应力腐蚀，因此要

加强阴极保护，确保涂层质量，提高清管效果，避免施工产生拉应力；

⑶误操作：包括设计误操作和施工误操作，为减少操作误差，操作人员应严

格按照实际规范要求进行操作"。

2计算说明部分

2.1气体物性

2.1.1天然气组成

天然气组成见表2-1

表2-1天然气组成

气体摩尔摩尔质量临界温临界压力yM%匕

组成成份Mjkg/kmol度2（加）

%（%）

CH40.916.04190.5845.4414.43171.540.90

C声60.0330.070305.4348.160.99.1621.44

C3H80.02544.10369.8341.941.1029.2451.05

CM0.02558.12425.1637.471.45310.620.94

C5%0.01472.15469.6633.251.016.5750.47

0.00144.01304.2272.880.0440.3040.07

co2

N?0.00528.01126.2733.490.140.630.17

2.1.2物性计算

混合气体的密度p。：

(2-1)

/=!

根据公式（2T）计算结果

M=14.44+0.9+1.1+1.45+1.01+0.04+0.14

=19.08kg/kmol

T“=S科（2-2）

f=l

根据公式（2-2）计算结果

G这Mi

>=i

=171.52+9.16+9.25+10.63+6.58+0.30+0.03

=208.07k

黑=一64.93°C

产”=，匕（2-3）

/=1

根据公式（2-3）计算结果

k和岛

i=l

=40.90+1.44+1.05+0.94+0.47+0.07+0.17

=45.04atm

52

Ppc=45.63X10N/m

2「P2

Pni=-2+二一（2-4）

PJ3°p+P.

Lqz」

根据公式（2-4）计算结果

；=1

22.52

4.0+=3.31MPa

34.0+2.5

T,=—T(2-5)

PrT

1pc

根据公式(2-5)计算结果

二=双生“43

208.07

P0

(2-6)

P；“

根据公式(2-6)计算结果

P331

P-PJ—=0.73

Prp4.56

M

p----------(2-7)

22.414

根据公式(2-7)计算结果

M

P-=0.851kgIm'

22.414

相对密度A：

△二”(2-8)

M«

根据公式(2-8)

M19.08

=0.659

22.41428.96

天然气压缩系数Z：

Z=l-0.4273尸(2-9)

根据公式(2-9)计算结果

Z=1-0.4273Ppi.二侬

=1-0.4273X0.73X1.47—

=0.924

天然气的动力粘度〃：

//=5.lxl0-6[l+p(l.l-0.25p)][0.037+1.43(1-0.104xl.43)]x1+^^

(2-10)

根据公式(2-10)计算结果

//=5.IxlO^fl+/?(1.1-0.25/?)][0.037+1.43(1-0.104xl.43)]x1+―%—

3。亿i)

=5.1x10飞[1+0.778(1.1-0.25x0.778)][0.037+1.43(1-0.104x1.43)]

,0.732

X1H----------------

30(1.43-1)

=11.56x10-6用而

2.2水力计算

平均温度25℃PmM=5.0MPaPmin=4.0MPa

(1)预取管内径d=385mm

雷诺数：

R,=^^=1.5349(2-11)

Tnd/ndju

根据公式(2-11)计算结果

—竺心.53国

701/Jdju

=15340.6°3X19=3.92x106

''0.385x11.65X10-6

式中：。一气体流量，m7s,0=6x108=19m3/s；

d一管内径，m；

△一气体的相对密度，无量纲;

2

p“一空气密度，工程标准状态下，/?„=1.205kg/m;

4一天然气的动力粘度，N-s/m2o

临界雷诺数:

59.7

(2-12)

R"8/7

根据公式(2-12)计算结果

59.7

R

59.7

=0.75x1O-6

’2xoo5xi(r3y7

、0.385,

(2-13)

根据公式(2-13)计算结果

=-------------云=2.63x10-6

/2x0.05x10-3]

、0.385—)

其中Ke—管内壁当量粗糙度，mm,我国通常取0.05mm；

4-水力摩阻系数，无量纲。

因为&,>R,2所以气体流态在阻力平方区；

采用苏联近年使用的公式

/2K、。2

A=0.067158/?；'+—「(2-14)

根据公式(2-14)计算结果

/2K

A=0.067158/?；1+—

,、,、/1582x0.05x10*02

0.067---------+-------------

(3.92x1060.385)

=0.0132

0.5

=1051x(2-15)

AZATL

根据公式（2-15）计算结果

一（厅-厅

<7v=1051x

(52-2.52)X38.55

=1051x

0