天燃气管道氮气置换
所需的计算时间、收敛速度等方面，四边形网格均优于三角形网格，所以本文选用四边形网格。建立模型时忽略道的保温层和防腐层，忽略壁厚，道内气体置换过程是在常温下，长输管道氮气置换，而且流速较慢，道壁面可以认为是常温(环境温度)。在划分好的网格局部放大图如图1所示(采用IntervalCount分段方式，Ratio的节点距离比为1)。图中上下蓝色线段代表道壁面，虽然网格轴向距离划分较稀疏，但不影响本次模拟。图1计算区域网格局部放大图Fig.1Partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中应将“计算的度和计算所需时间”作为选取模型的标准。国内学者付春丽曾进行模拟并得出结论:Reynolds-Stress模型不适用于长输管道氮气置换数值模拟，因为此模型计算量，比k-模型要多消耗50%~60%CPU和15%~20%内存，收敛难度大，所以应从剩下三个k-模型中选择。其中标准k-模型的CPU消耗时间比Realizablek-模型少11%，比RNGk-模型少20%，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道氮气置换采用标准k-模型进行湍流流场的数值模拟[5]。1.4边界条件设置边界条件时应考虑实际计算机运算速度和适用于所选择的模型。置换中的空气和氮气都是可压缩气体，将氮气进入管线的进口设置为速度进口将管线的出口设置为自由出口内选取壁面边界1求**设置黏度利用理想气体混合定律，密度的计算公式使用理想气体，并将其应用于组分运输模型中。采用一阶隐式的非定常分离求**，PISO压力速度耦合算法，时间步长设置为0.1s，每一个时间步的迭代次数为20次。2数值模拟及分析从图2中可以看到，其余条件不变的条件下，管道置换氮气，随着直径的增加，也增大了对流扩散系数
清管器运行控制
2．1．2 过盈 量 由于清管器主要作为隔离使用，因此严禁在清管 器上制作泄流孔。同时考虑清管器的磨损量与推球压 差 ，来确定清 管器的过盈量 。过盈量小 ，起不 到隔离作 用 ；过 盈量大 ，皮碗 与管壁 之 间的接触 点增加 ，实 际接 触面积增加 ，从 而导致摩 擦力增大 ，皮碗磨损加快 。根 据输油管道清管规律 ，过盈量一般取 O．O3～0．05 。 2．1．3 皮碗 个数 清管器皮碗个数越 多，清 管器 密封效果越好 ，但是 摩擦力也会越大，清管器卡球风险越大，因此在输油管 道正常清管作业时一般采用双向八直板清管器或两直 四碟清 管器 。 2．2．1 停球位 置 密封 良好、无泄流孔的清管器速度 计算式为 ： =Q／(3600nR。) (5) 式 中：Q 为管道瞬时流量 ，m。／h；R 为管道 内径 ，m。 控制清 管器的关键是将清管器停在 需要停 止的地 方，首先应做好清管器速度的计算与跟踪，管道的瞬时 流量可以根据下游流量计、管道超声波流量计或储罐 液位来核算，并根据跟踪点修正清管器位置。当停球时，要充分 考虑停输所 用 的时间 以及停 输后管道 内油 流 的惯性 导致清管器继续运行 的情况n 。 2．2．2 氮气流 量 氮气流量 Q根据清管器运行速度 、推球平均压力、 管道 内径横截面积近似估算 1： Q=240Fp72 (6) 式 中：F为 管道 内径横 截面积 ，m。； 为清 管器后端 的 平均压力 ，MPa： 为清 管器运行平均速度 ，km／h
管道置换氮气-念龙化工(在线咨询)-管道氮气置换由郑州念龙化工产品有限公司提供。郑州念龙化工产品有限公司是从事“高纯气体生产,标准气体经营,混合气体生产”的企业，公司秉承“诚信经营，用心服务”的理念，为您提供高质量的产品和服务。欢迎来电咨询！联系人：张经理。
所需的计算时间、收敛速度等方面，四边形网格均优于三角形网格，所以本文选用四边形网格。建立模型时忽略道的保温层和防腐层，忽略壁厚，道内气体置换过程是在常温下，长输管道氮气置换，而且流速较慢，道壁面可以认为是常温(环境温度)。在划分好的网格局部放大图如图1所示(采用IntervalCount分段方式，Ratio的节点距离比为1)。图中上下蓝色线段代表道壁面，虽然网格轴向距离划分较稀疏，但不影响本次模拟。图1计算区域网格局部放大图Fig.1Partialenlargementofgridcomputingarea1.3湍流模型湍流模型中应将“计算的度和计算所需时间”作为选取模型的标准。国内学者付春丽曾进行模拟并得出结论:Reynolds-Stress模型不适用于长输管道氮气置换数值模拟，因为此模型计算量，比k-模型要多消耗50%~60%CPU和15%~20%内存，收敛难度大，所以应从剩下三个k-模型中选择。其中标准k-模型的CPU消耗时间比Realizablek-模型少11%，比RNGk-模型少20%，但三者计算精度没有太大差异。因此，本文长输管道氮气置换采用标准k-模型进行湍流流场的数值模拟[5]。1.4边界条件设置边界条件时应考虑实际计算机运算速度和适用于所选择的模型。置换中的空气和氮气都是可压缩气体，将氮气进入管线的进口设置为速度进口将管线的出口设置为自由出口内选取壁面边界1求**设置黏度利用理想气体混合定律，密度的计算公式使用理想气体，并将其应用于组分运输模型中。采用一阶隐式的非定常分离求**，PISO压力速度耦合算法，时间步长设置为0.1s，每一个时间步的迭代次数为20次。2数值模拟及分析从图2中可以看到，其余条件不变的条件下，管道置换氮气，随着直径的增加，也增大了对流扩散系数
清管器运行控制
2．1．2 过盈 量 由于清管器主要作为隔离使用，因此严禁在清管 器上制作泄流孔。同时考虑清管器的磨损量与推球压 差 ，来确定清 管器的过盈量 。过盈量小 ，起不 到隔离作 用 ；过 盈量大 ，皮碗 与管壁 之 间的接触 点增加 ，实 际接 触面积增加 ，从 而导致摩 擦力增大 ，皮碗磨损加快 。根 据输油管道清管规律 ，过盈量一般取 O．O3～0．05 。 2．1．3 皮碗 个数 清管器皮碗个数越 多，清 管器 密封效果越好 ，但是 摩擦力也会越大，清管器卡球风险越大，因此在输油管 道正常清管作业时一般采用双向八直板清管器或两直 四碟清 管器 。 2．2．1 停球位 置 密封 良好、无泄流孔的清管器速度 计算式为 ： =Q／(3600nR。) (5) 式 中：Q 为管道瞬时流量 ，m。／h；R 为管道 内径 ，m。 控制清 管器的关键是将清管器停在 需要停 止的地 方，首先应做好清管器速度的计算与跟踪，管道的瞬时 流量可以根据下游流量计、管道超声波流量计或储罐 液位来核算，并根据跟踪点修正清管器位置。当停球时，要充分 考虑停输所 用 的时间 以及停 输后管道 内油 流 的惯性 导致清管器继续运行 的情况n 。 2．2．2 氮气流 量 氮气流量 Q根据清管器运行速度 、推球平均压力、 管道 内径横截面积近似估算 1： Q=240Fp72 (6) 式 中：F为 管道 内径横 截面积 ，m。； 为清 管器后端 的 平均压力 ，MPa： 为清 管器运行平均速度 ，km／h
管道事故应急抢修的氮气置换中，单/双端
注氮工艺优化的目标是总注氮时间。通过SPS防
真，各注氮工艺的总注氮时间可以通过测量氮气开始
注入时间与模拟管道内完全被氮气取代时间的
差值获得。
2.1 单端注氮工艺远/近端注氮时间规律及工艺优化
单端注氮工艺的关键问题是选择注氮口位置，即
采用远端注氮或近端注氮。通过单端注氮SPS模型，
对单端注氮过程进行了，固定*损口当量直径，
改变*损口位置距注氮口的距离。以此来研究*损口
位置与注氮口距离对总注氮时间的影响，结果如图 5
所示。
在相同的*损口当量直径下，管道氮气置换，全管段完成氮气置
换的总注氮时间随*损口与注氮阀室距离的增加而减
少，因此，单端注氮时应采取远端注氮工艺。
但值得注意的是，氮气与界面到达*损口
所需时间随*损口与注氮阀室距离的减小而减少。如
果能利用通过*损口一段距离后的氮气隔离管内天燃
气，选择近端注氮的时间更短，且所消耗氮气量也将
大幅度减小。但选用该方案必须确保隔离段氮气长度
足够保证施工期安全，具体隔离段长度的要求需要进
一步的研究确定，暂不在本中讨论。
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