场站输气工艺基础课件.pptx

1、 田田 信信 新余分输站新余分输站 天然气的物理性质天然气的物理性质1 场站输气管道工艺设备分类场站输气管道工艺设备分类2 工艺阀门及参数工艺阀门及参数3主要内容 调压装置调压装置4 阀门驱动形式阀门驱动形式5 操作控制原则操作控制原则6 设备的维护与保养设备的维护与保养71.天然气的物性 1.1 天然气的特点与组成天然气的特点与组成 天然气泛指自然界的一切气体，狭义则指采自地层的可燃气体。石油工业中称采自气田或凝析气田的可燃气体为天然气，又称气田气；在油田中与石油一起开采出来的可燃气体称为石油伴生气。天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是可燃烃类气体，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，其中甲烷

2、比例占绝对优势，例如我国四川气田天然气甲烷含量一般不低于90%，此外，还可能含有少量二氧化碳、硫化氢、氮气、水蒸气以及微量的氦、氖、氩等气体。在标准状况（0及101325Pa）下,甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液态。1.天然气的物性1.2 1.2 天然气的密度天然气的密度 单位体积气体的质量称为密度。气体的体积和压力与温度有关，说明密度时就必须指明它的压力、温度状态。例如空气在 P=101325pa，t=20时，密度1.206kg/m3；在P=101325pa，t=0时，1.2931kg/m3。如果不指明压力，温度状态，通常就是指标准状态下的参数。标准状态下，甲烷的密度为0.717kg/

3、m3，空气的密度为1.2931 kg/m3，故甲烷的相对密度：天然气的相对密度一般为0.580.62，石油伴生气为 0.70.85。*CH4=0.7174/1.2931=0.55481.天然气的物性1.3 天然气的粘度天然气的粘度 当两层气体相对运动时，气体的分子之间不仅具有与运动方向一致的相对运动而造成的内摩擦，而且由于气体分子无秩序的热运动，两层气体分子之间可以互相扩散和交换。当流动速度较快的气层分子跑到流速较慢的一层时，这些具有较大动能的气体分子，将 使较慢的气层产生加速的作用，反之流动速度较慢的气层分子跑进较快的气层时，则对气层产生一种阻滞气层运动的作用，结果两层气体之间就产生了内摩擦

4、。温度升高，气体的无秩序热运功增强，气层之间的加速和阻滞作用跟着增加，内摩擦也就增加。所以，气体的粘度随着温度的升高而加大。1.天然气的物性1.4 天然气含水量天然气含水量(湿度湿度)天然气在地层温度和压力条件下含有饱和水汽，天然气的水汽含水量取决于天然气的温度、压力和组成等条件。天然气含水量，通常用绝对湿度、相对湿度和水露点来表示。天然气绝对湿度天然气绝对湿度是指一立方米天然气中所含水汽的克数，单位可用g/m3表示。天然气的饱和含水量天然气的饱和含水量是指在一定温度和压力下，天然气中可能含有的最大水汽量，即天然气与液态平衡时的含水汽量。天然气相对湿度天然气相对湿度是指在一定温度和压力下，天然

5、气绝对湿度和饱和含水量之比。天然气水露点天然气水露点是指天然气在一定压力下析出第一滴水时的温度，即天然气饱和水汽量对应的温度。在GB 50251-2003 输气管道工程设计规范中作了明确规定：进入输气管道的气体水露点应比输送条件下最低环境温度低51.天然气的物性1.5 天然气的热值天然气的热值 天然气作为燃料使用，热值是一项重要的经济指标。天然气的热值是指单位数量的天然气完全燃烧所放出的热量。天然气主要组分烃类是由炭和氢构成，氢在燃烧时生成水并被汽化，由液态变为气态，于是一部分燃料热能消耗于水的汽化。消耗于水的汽化的热叫汽化热（或蒸汽潜热）。将汽化热计算在内的热值叫高热值（全热值），不计汽化的

6、热值叫低热值（净热值）。由于天然气燃烧的汽化无法利用，工程上通常使用低热值即净热值。每立方米天然气热值在8000-10000大卡。每立方米煤气的热值3000-4000大卡。每公斤液化气燃烧热值为11000大卡。气态液化气的比重为2.5 kg/m3。每立方液化气燃烧热值为25200大卡。每瓶液化气重14.5kg，总计燃烧热值159500大卡，相当于20立方天然气的燃烧热值。1.天然气的物性1.6 1.6 天然气的可燃性限和爆炸极限天然气的可燃性限和爆炸极限 可燃气体与空气混合（空气中的氧为助燃物质），遇到火源，可以发生燃烧或爆炸。可燃气体与空气的混合物，对于敞开系统，遇明火进行稳定燃烧。可燃气体

7、与空气的混合物进行稳定燃烧时，其可燃气体在混合气体中的最低浓度称为可燃下限，最高浓度称为可燃上限，可燃上限与可燃下限之间的浓度范围，称之可燃性界限，即可燃性限。可燃气体与空气的混合物，在封闭系统中遇明火可以发生剧烈燃烧，即发生爆炸。可燃气体与空气的混合物，在封闭系统中遇明火发生爆炸时，其可燃气在混合气体中的最低浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限，爆炸下限与爆炸上限之间的可燃烧气体浓度范围，称之为爆炸限。有的可燃气体的可燃性限与爆炸限是一致的，有的可燃气体的爆炸限只是可燃性限内的更小浓度范围。一般情况下，可将爆炸限与可燃烧性限混用，即用可燃烧性限代替爆炸限，这对于实际工作是适宜的，有利于安全

8、生产。压力对于可燃烧气体的爆炸限有很大影响，例如当压力低于 6665 帕时，天然气与空气的混合物，遇明火不会发生爆炸，而在常温常压下，天然气的爆炸限为 515，随着压力的升高，爆炸限急剧上升，压力为 1.5107帕时,天然气的爆炸上限为 58%。1.天然气的物性1.7 天然气输送过程中的节流效应天然气输送过程中的节流效应 假如降低气体的压力而不释放气体的能量，而且气体是理想的，状态是绝热的，那么系统的总能量保持不变。也就是说，状态变化属于等焓变化，气体的温度也保持不变。然而假如上述变化的气体是真实气体，那么其容积变化将不同于理想气体的情况，其内能和温度将发生变化。气体在流道中经过突然缩小的断面

9、（如管道上的针形阀、孔板等），产生强烈的涡流，使压力下降，这种现象称为节流。节流效应又称为焦耳-汤姆逊效应。温度下降的数值与压力下降数值的比值称为节流效应系数，又称焦耳-汤姆逊效应系数。节流效应系数的意义是：下降单位压力时的温度变化值。它随压力、温度而变。在气田上，压力较高，天然气的节流效应系数一般为34/MPa。干线输气管道上，压力较低，一般为 2.53.0/MPa。1.天然气的物性 1.8 1.8 水合物及其形成条件水合物及其形成条件 水合物又称水化物，是天然气中某些组分与水分在一定温度、压力条件下形成的白色晶体，外观类似密致的冰雪，密度为 0.880.90 gcm3 。形成水合物的条件：

10、必要条件：气体处于水汽的饱和或过饱和状态并存在游离水；有足够高的压力和足够低的温度。辅助条件如压力的脉动，气体的高速流动，流向突变产生的搅动、弯头、孔板、阀门、粗糙的管壁等。1.8.11.8.1防止水合物形成的方法防止水合物形成的方法防止水合物的形成不外乎破坏水合物形成的温度、压力、和水分条件，使水合物失去存在的可能。这类方法很多，主要有：1.天然气的物性（1）加热 给气体或输气管道上可能形成水合物的地段加热，使气体温度高于水合物形成的温度。该法在干线输气管道上是不宜采用的，因为它会降低管道的输气能力。在矿场集气站 或城市配气站中，压降主要消耗在节流上，节流前后，温度下降很多，加热就成了这些

11、地方防止水合物形成的主要方法。（2）降压 压力降低而温度不降，也可使水合物不致形成。很明显，这个方法主要用于暂时解除某些管线上形成的冰堵。此时，将气体放空，压力急剧下降，已形成的水合物将会 分解。干线输气管道的最低温度可能接近 0，而相应的水合物形成压力范围在 1.01.5MPA，但输气管道上最优输送压力在 5.07.0MPA，使用降压的方法是无效的。1.天然气的物性（3）添加抑制剂 在被水饱和的天然气中加入抑制剂，吸收部分水蒸气，并将其转移至抑制剂的水溶液中。天然气中水蒸气分压低于水合物的蒸气压后，就不会形成水合物。经常采用的水合物抑制剂（又称防冻剂）有甲醇、乙二醇、二甘醇、和三甘醇 等，也

12、有用氯化钙的。（4）干燥脱水 气体在长距离输送前脱水是防止水合物形成最彻底、最有效的方法，应用也最多。脱水后气体的露点应低于输气温度 510，使气体在输送的压力、温度条件下，相对 湿度保持在 6070即可。2.输气管道工艺设备分类工艺阀门分离设备收发球设备调压设备紧急截断设备压力容器自动驱动装置其它设备3.工艺阀门及参数3.1 3.1 工艺阀门按用途和作用分类工艺阀门按用途和作用分类阀门的分类：碟阀、闸阀、截止阀、止回阀、球阀、旋塞阀、隔膜阀、夹管阀、安全阀、减压阀截断阀类：闸阀、截止阀、球阀、碟阀、旋塞阀、隔膜阀止回阀类：止回阀调节阀类：减压阀、调压阀、节流阀安全阀类3.工艺阀门及参数3.2

13、 3.2 工艺阀门按压力、工作温度、阀体材料分类工艺阀门按压力、工作温度、阀体材料分类按压力分类：真空阀、低压阀（1.6MPa）、中压阀（2.56.4MPa）、高压阀（10.080MPa）、超高压阀按介质工作温度分类：高温阀（450）、中温阀（120450）、常温阀（-40120）、低温阀（-100-40）、超低温阀按阀体材料分类：非金属阀门、金属材料阀门。3.工艺阀门及参数3.3 3.3 工艺阀门公称通径工艺阀门公称通径公称通径用作参考的经过圆整的表示口径大小的参数，用“DN*”表示，如：DN200公称通径系列规定123456810152025324050658010012515017520

14、022525030035040045050060070080090010001100120013001400150016001800200022002400260028003000320034003600380040003.工艺阀门及参数3.4 3.4 公称压力公称压力公称压力经过圆整过的表示与压力有关的数字标示代号，如:PN6.3MPa或Class400。磅级与公称压力的对称关系磅级Class15030040060080090015002500公称压力PN(MPa)1.6、2.02.5、4.0、5.06.3101525423.工艺阀门及参数3.5 3.5 各类阀门的特点各类阀门的特点球阀90

15、度开关、启闭迅速、启闭所需力矩小、密封性好旋塞阀结构简单、流体阻力小、启闭快速、启闭力矩大、密封面大截止阀结构简单、密封面不易损伤、启闭力矩大、流体阻力大、一般流体只能单向流动闸阀流体阻力小、启闭力矩小、介质流动方向不受限制、结构长度短、密封性能好、密封面易损伤、启闭时间长高度大、结构复杂3.工艺阀门及参数3.6 3.6 阀门与配管的连接形式阀门与配管的连接形式 焊接 法兰连接（平面、凸面、凹凸面、环连接面）承插焊接 螺纹连接3.工艺阀门及参数3.7 3.7 故障和排除方法故障和排除方法故障现象原因排除方法阀杆转动不灵上密封压得过紧。松动螺母重新调整。阀杆与其配合部位有损伤或积有污物。拆开修整

16、或清除污物。开关次数过多或球体表面有污物。拆开清洗，排除污物球体与密封圈的密封面之间或密封圈底面与阀体处有渗漏。预紧力不够。增加预紧力。密封面有损伤或污物。重新修整或研磨密封面并清除污物。密封面变形或失效。更换密封圈。3.工艺阀门及参数填料处渗漏（带填料函的阀门）填料压紧力不够。重新调整填料压盖螺母填料使用过久，失效更换填料上密封渗漏（不带填料函阀门）密封面未压紧重新调整螺钉O型圈使用过久，失效更换O型圈中法兰处渗漏中法兰螺栓松动。重新均匀拧紧螺母垫片使用过久，失效更换填料垫片O型圈使用过久，失效更换O型圈阀座泄漏阀门未完全关闭操作阀门至全关位置；关断并排放阀门确保泄漏已停止操作器限位器设定不

17、恰当适当调节操作器限位器；关断并排放阀门确保泄漏已停止阀座环运行不正常清洗冲刷阀座环3.工艺阀门及参数阀杆泄漏阀杆螺钉或螺母松动拧紧阀杆螺钉或螺母阻止泄漏，但请勿超过阀门允许的扭矩值。阀杆密封损坏更换阀杆密封；通过阀杆注入口注入少量密封脂。阀门难于操作操作器故障维修操作器因管线污染而造成的阀座区域的阻塞清洗阀座区域阀杆螺钉或螺母太紧松动阀杆螺钉或螺母；关闭阀门；紧固螺钉或螺母到适当的扭矩值。注脂孔嘴泄漏注脂嘴有碎屑向注脂嘴注入少量清洗液洗去碎屑注脂嘴损坏安装一个辅助注脂口；当管线泄压后，用新注脂口替换已损坏的注脂口接头密封损坏更换密封。4.调压装置4.1 4.1 调压设备调压设备 轴流式调压阀

18、 自力式调压阀 手动调压装置4.2 4.2 调压原理调压原理 通过改变调压装置内部的流通面积的大小来改变调压装置的流通系数，从而改变调压装置的CV值，即增加或减少通过调压装置的流量。4.调压装置4.3 紧急截断设备紧急截断设备紧急截断设备的特点 自动检测管线压力、自动动作 关断迅速 关断严密紧急截断阀组结构形式与轴流式调压设备相同5.阀门驱动形式机械驱动机械驱动气动驱动气动驱动 液压驱动液压驱动气液联动气液联动电动驱动电动驱动 电液联动电液联动其它驱动形式其它驱动形式6.操作控制原则 天然气管道全线的操作控制按照中心控制、站控和就地控制三级管理的原则。流程的操作与切换，必须实行集中调度、统一指

19、挥。任何人未经授权的值班调度人员同意，不得擅自改变操作，（特殊紧急情况如即将或已经发生火灾、爆管、等事故除外）。流程操作遵循“先开后关”的原则，即确认新流程已经导通后，方可切断原流程。具有高低压衔接部位的流程，操作时必须先导通低压部分，后导通高压部位；反之，先切断高压，后切断低压。7.设备的维护与保养RCM（以可靠性为中心的维修管理）以可靠性为中心的维修管理，是一种用于确定某种设备在其运行环境下是否需要维修的方法。设备的维护内容 维护内容：机械性能维护、外观维护、密封性能维护、设备基础维护、设备附属设施维护等。7.设备的维护与保养阀门的清洗和注脂各类阀门在维护中以清洗为主，在清洗无法消除内漏的情况下才可使用注脂密封的方法，且要注意密封脂和清洗液的用量，不能过多，在清洗过程中要充分活动阀门。对于CAMERON、PERAR等进口阀门，注入的清洗液和密封脂的量有明确的规定，在维护中应以这些参考量为依据。在阀门的维护中，要随时观测阀门在维护中的状态，以分析阀门的损坏部位和程度。机动设备的维护以转动部位的润滑、连接件的紧固和外漏的防止、驱动装置维护为主。其它压力容器、储罐、收发球筒的维护以容器本体的可靠性、外漏的防止、连接件的紧固和密封及元件变形的防止为主。新余分输站新余分输站 田信田信