蒲帅论文答辩完(定稿)0608.doc

重庆科技学院 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题 目 HAZOP 分析方法 在天然气增压工程中的应用 学 院 安全工程学院 专业班级 安全普 2007 学生姓名 蒲 帅 学号 2007441396 指导教师 陈美宝 职称 讲 师 评阅教师 易 俊 职称 教 授 2011 年 06 月 08 日 注 意 事 项 1 设计 论文 的内容包括 1 封面 按教务处制定的标准封面格式制作 2 原创性声明 3 中文摘要 300 字左右 关键词 4 外文摘要 关键词 5 目次页 附件不统一编入 6 论文主体部分 引言 或绪论 正文 结论 7 参考文献 8 致谢 9 附录 对论文支持必要时 2 论文字数要求 理工类设计 论文 正文字数不少于 1 万字 不包括图纸 程序清单等 文科 类论文正文字数不少于 1 2 万字 3 附件包括 任务书 开题报告 外文译文 译文原文 复印件 4 文字 图表要求 1 文字通顺 语言流畅 书写字迹工整 打印字体及大小符合要求 无错别字 不准请他人 代写 2 工程设计类题目的图纸 要求部分用尺规绘制 部分用计算机绘制 所有图纸应符合国家 技术标准规范 图表整洁 布局合理 文字注释必须使用工程字书写 不准用徒手画 3 毕业论文须用 A4 单面打印 论文 50 页以上的双面打印 4 图表应绘制于无格子的页面上 5 软件工程类课题应有程序清单 并提供电子文档 5 装订顺序 1 设计 论文 2 附件 按照任务书 开题报告 外文译文 译文原文 复印件 次序装订 3 其它 学生毕业设计 论文 原创性声明学生毕业设计 论文 原创性声明 本人以信誉声明 所呈交的毕业设计 论文 是在导师的指导下进行 的设计 研究 工作及取得的成果 设计 论文 中引用他 她 人的文 献 数据 图件 资料均已明确标注出 论文中的结论和结果为本人独立 完成 不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证 书而使用其材料 与我一同工作的同志对本设计 研究 所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 毕业设计 论文 作者 签字 年 月 日 重庆科技学院本科生毕业设计 摘 要 摘 要 天然气作为一种洁净的能源 越来越受到人们的青睐 在整个集输系统中 天然 气站场在整个输气工艺中占很大的比重 是非常重要的环节 其可靠性在很大程度上决 定影响整个管输系统的安全 天然气站场的设备多 流程复杂 密封点多 泄漏的概 率大 站场天然气一旦泄漏 小则影响正常生产 大则造成财产损失 人员伤亡 环 境污染等恶性事故 造成巨大损失 近几年 天然气站场的泄漏事件时有发生 严重 影响安全生产 天然气站场的事故 除了违规操作 大多由于泄漏引起的 我们要给 予足够的关注和重视 本文介绍了天然气站场增压工程中的一些工艺及设备 主要介绍了站场的增压设 备压缩机 压缩机在站场正常运行的情况下的工作原理及应用 及增压站场内 如压 缩机在运行过程 存在的危险有害因素 通过危险与可操作性研究 HAZOP 方法 在天燃气增压工程中的应用 对天然气站场 增压工程进行安全风险分析与评估 针对各类危险有害因素提出相应的安全对策措施 保障天然气站场安全有效地运行 关键词 天然气 集输站场 增压工程 HAZOP 分析 对策措施 风险分析 重庆科技学院本科生毕业设计 ABSTRACT ABSTRACT Natural gas as a clean source of energy more and more people of all ages Throughout the gathering and transportation system the gas station across the gas accounts for a large proportion of process is a very important part of a large extent determine the reliability of the entire pipeline system security Gas station equipment and more complex process seal points the probability of a large leak Once the leakage of gas stations small affected the normal production while causing large casualties and serious environmental pollution explosions and other serious accident causing great economic losses In recent years gas station spill occur seriously affecting the safety in production Gas station accident in addition to illegal operations mostly caused due to leakage we should be given adequate attention and importance This article describes the construction of natural gas booster station in some of the technology and equipment introduces the supercharger compressor station compressor station under the normal operation of the working principle and application and booster stations inside If the compressor is running the presence of dangerous and harmful factors Adoption of a safety check list fault tree method and system analysis method Mond method such as natural gas booster station project risk analysis and safety assessment all kinds of dangerous and harmful factors for appropriate safety measures put forward to take the appropriate safety countermeasures to protect the gas station safe and effective operation Keywords Keywords Natural Gas Gathering Station Turbocharged Engineering HAZOP method Countermeasures Risk analysis 重庆科技学院本科生毕业设计 目 录 目 录 摘 要 I ABSTRACT 1 绪 论 1 1 1 天然气概述 1 1 2 天然气站场管道运输工艺 1 2 天然气增压工程 3 2 1 天然气增压工程概述 3 2 2 增压工艺流程 3 2 3 常用的增压设备 3 2 4 增压机组的选择 5 2 5 原料安全性能数据表 6 2 6 操作维护手册 7 3 危险有害因素辨识 8 3 1 主要危险物质 8 3 2 管道腐蚀 9 3 3 天然气站场泄漏 9 3 4 爆炸危险 11 3 5 增压站场生产运行危险有害因素 11 3 6 环境危害 14 4 温泉 11 井增压站危险和可操作性研究 15 4 1 HAZOP 评价方法介绍 15 4 2 HAZOP 分析所需资料 17 4 3 HAZOP 分析步骤及技术关键 18 4 4 HAZOP 分析结果在危险度评价 蒙德法 中的应用 25 4 5 总结 30 5 安全对策措施 31 5 1 安全技术对策措施 31 5 2 安全管理对策措施 34 6 结 论 35 参考文献 36 致 谢 37 重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪 论 1 1 绪 论 随着世界范围天然气工业迅猛的发展 天然气作为主要能源之一 正在快速得到 开发 这就对天然气运输管道有特殊的要求 运输中的安全显得尤为重要 1 目前 随着科技的不断发展 安全问题已经成为不可忽略的重要部分 在天然气 运输过程中 要想将天然气安全的运输到每一户 有时候输送管道的某些部分会由于 压力过低而影响安全运输 气田进入开发后期挖潜生产阶段 气井普遍低压 采出的天 然气不能靠自身自然能量输送 通过采用压缩机增压输送 可降低气井井口流动压力 进一步提高气藏采收率 蜀南气田通过二十多年来天然气增压输送实践 极大地丰富和 发展了该技术 取得了显著的经济效益 因此 在某些必要地方须采取增压手段 天然 气站场上增压工程在安全运输过程中就相当重要 2 为了更好完善增压站场工艺流程要求 必须满足工艺参数 配套设施齐全 满足 安全运行维修和环保要求 然而在天然气站场增压过程中同时也存在着很多安全隐患 站场工艺过程中的主要危险有害因素表现为 站内管道破裂 站场设备故障和站场的 设备 工艺管道法兰连接处泄漏等 在生产过程中 凡是可能造成油气泄漏 集聚及 产生明火的地方 都有可能引发事故的发生 有时候对水土资源及周围环境会造成一 定的危害 同时对工作人员及附近居民也会产生一定的危害 为保证天然气站场安全运行 维护国家财产 保障职工及居民的生命财产安全 在生产运行过程采取 预防为主 防治结合 的原则 由于天然气为易燃易爆物品 因而安全防护至关重要 为避免超压的可能 在关键点设置自动控制和报警装置 采 用安全 不易泄漏 低噪声的工艺设备 改善工人操作环境和劳动强度 1 1 天然气概述 天然气作为新兴的清洁能源 也是一种特殊的商品 同时也是一种危险的化学品 天然气中含有硫化氢 二氧化碳等杂质 这类杂质组分均为金属材料的腐蚀性介质 而二氧化碳也是必须加以控制的温室气体 因此 天然气具有易燃 易爆 易腐蚀的 混合型气体 天然气是一种优良的气体燃料 但是 如果使用不当也会发生火灾 爆 炸和使人窒息的严重事故 1 2 天然气站场管道运输工艺 1 2 1 天然气站场 天然气站场按他们在输气管道中所处的位置分为输气首站 输气末段和中间站 中间站又分为压气站 气体分输站和清管站等 3 大类型及一些附属站场 如储气库 重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪 论 2 阀室 阴阳保护站等 输气站输送管道工程中各类工艺站场的总称 其主要功能是接 收天然气 给管道天然气增压 分输天然气 配气 储气调峰 发送和接受清管器等 1 2 2 主要输送工艺参数 天然气管道的输送工艺参数主要是指输气量 输送距离 输送压力 管径和输气 温度等 其中输气量 输送距离 输送压力和管径四者相互联系 是需要优化的重要 参数 其中输送压力起到一定的重要作用 输气管道沿线或末端像用户供气 管输天 然气应满足这些压力要求 并以此压力作为管道设计的条件 因此 在输送中压力得 非常谨慎 尤其在天然气站场应设置相应的增压工程设施 以保证天然气运输过程中 的安全问题 重庆科技学院本科生毕业设计 2 天然气增压工程 3 2 天然气增压工程 2 1 天然气增压工程概述 增压是天然气运输过程不可缺少的一部分 它的目的提高输气管道的其实输送压 力 弥补管内流体流动中的阻力损失 对储气库注气增压和对采出气增压 以及满足 天然气用户对供气压力的特殊要求 在某些分输点向用户提供比输气管道输气压力更 高的供气压力 增压方法有两种 机械增压法和高 低压气能传递增压法 由于增压站的社会依 托条件差 工作介质不清洁 变工况工作和气井分散 规模小等特点 所以 实际增 压过程相当复杂 6 2 2 增压工艺流程 单井增压流程一般由分离 压缩 燃料气及启动和放空 4 个单元组成 其原理流 程见图 2 1 所示 图 2 1 单井增压工艺原理图 而多井增压流程是原料气多股进入分离单元 须在分离单元前增加调压单元 其 他同单井增压流程 增压站工艺装置区分为清管装置区 分离计量装置区 空压机区 压缩机区 放空区 2 3 常用的增压设备 2 3 1 离心式压缩机组 离心式压缩机用途很广 例如石油化学工业中 氢气体的离心压缩机 炼油和石 化工业中普遍使用各种压缩机 天然气输送和制冷等场合的各种压缩机 离心压缩机的工作原理 压缩 调压分离 燃料气及启动 天然气净化 原料气天然气去集输管 线 放空 重庆科技学院本科生毕业设计 2 天然气增压工程 4 汽轮机 或电动机 带动压缩机主轴叶轮转动 在离心力作用下 气体被甩到工 作轮后面的扩压器中去 而在工作轮中间形成稀薄地带 前面的气体从工作轮中间的 进汽部份进入叶轮 由于工作轮不断旋转 气体能连续不断地被甩出去 从而保持了 气压机中气体的连续流动 气体因离心作用增加了压力 还可以很大的速度离开工作 轮 气体经扩压器逐渐降低了速度 动能转变为静压能 进一步增加了压力 如果一 个工作叶轮得到的压力还不够 可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口 压力的要求 级间的串联通过弯通 回流器来实现 离心式压缩机的应用 离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机 即透平式压缩机 工业用高压离心压缩 机的压力有 150 350 105Pa 的 海上油田注气用的离心压缩机压力有高达 700 105Pa 的 作为高炉鼓风用的离心式鼓风机 的流量有大至 7000m3 min 功率大的 有 52900KW 的 转速一般在 10000r min 以上 有些化工基础原料 如丙烯 乙烯等 可加工成塑料 纤维 橡胶等重要化工产 品 在生产这种基础原料的石油化工厂中 离心式压缩机也占有重要地位 是关键设 备之一 除此之外 其他如石油精炼 制冷等行业中 离心式压缩机也是极为关键的 设备 2 3 2 往复式压缩机组 往复式压缩机有气缸 活塞和气阀 靠活塞的往复运动来改变汽缸的工作容积 依外部构造分为 全封闭 半封闭 开启式 12 压缩机工作过程 压缩气体的工作过程可分成膨胀 吸人 压缩和排出四个阶段 往复式压缩机的工作原理 曲轴带动连杆 连杆带动活塞 活塞做上下运动 活塞运动使气缸内的容积发生 变化 当活塞向下运动的时候 汽缸容积增大 进气阀打开 排气阀关闭 空气被吸 进来 完成进气过程 当活塞向上运动的时候 气缸容积减小 出气阀打开 进气阀 关闭 完成压缩过程 通常活塞上有活塞环来密封气缸和活塞之间的间隙 气缸内有 润滑油润滑活塞环 1 由于设计原理的关系 就决定了活塞压缩机的很多特点 比如运动部件多 有 进气阀 排气阀 活塞 活塞环 连杆 曲轴 轴瓦等 比如受力不均衡 没有办法 控制往复惯性力 比如需要多级压缩 结构复杂 再比如由于是往复运动 压缩空气 不是连续排出 有脉动等 但是活塞压缩机另一个特点也非常突出 它是最早设计 制造并得到应用的压缩机 也是应用范围最广 制造工艺最成熟的压缩机 即使是现 在 活塞压缩机仍然在大量得到使用 2 在动力用空气压缩机领域 活塞式压缩机正在被逐渐淘汰 主要原因是 运动 重庆科技学院本科生毕业设计 2 天然气增压工程 5 部件多 结构复杂 检修工作量大 维修费用高 需要基础 需要检修天车 对厂房 的要求高 活塞环的磨损 气缸的磨损 皮带的传动方式使效率下降很快噪音大 控 制系统的落后 不适应连锁控制和无人值守的需要 所以尽管活塞机的价格很低 但是也往往不能够被用户接受 往复式压缩机在运 行过程的主要工艺参数 排气量 排气压力 排气温度 功率和效率 燃料气耗量 2 4 增压机组的选择 压缩机组选型包括压缩机 驱动压缩机的原动机主机及配套的辅助设备比选 2 4 1 选型原则 压缩机组选型原则 可靠 耐久 轻便 操作灵活方便 燃料消耗低 水 电 润滑油耗量少 排量 压比调节方便 调节范围大 易于实现自动控制 机型成熟 气田增压使用较广 易损件少 便于维修和安装 机组间配件通用性好 配件容易采购 2 4 2 压缩机选择 在选择增压机组时 应满足管线的输送要求 增压过程工况并满足机组安装地区 的自然环境等其他要求 然后对压缩机类型 驱动方式 机组配置进行选择和比较 各型压缩机组的优缺点比较见下表 2 1 所示 表 2 1 压缩机组的优缺点对比表 序号往复式压缩机回转式压缩机离心式压缩机 1 转速低 排量小 机身重 尺寸大 转速较高 排量大 机身轻 尺寸小 转速高 排量大 机身轻 尺寸小 结构紧凑 2 往复运动机构 惯性力大 震动大 尤其是卧式 流量 不均匀 无往复运动机构 惯性力小 震动较小 流量较均匀 无往复运动机构 惯性力 小 基础小 工作平稳 流量均匀 3 压比大 相应终压高 终温 高 压比较低 终压 终温较低 压比有限 终压有限 终 温低 4效率高效率低 高压下难于密封 效率低 5压缩气体受润滑油玷污润滑油消耗量大压缩气体无润滑油 6 流量与压力无直接关系 调 解时高效率范围广 无喘振 现象 并联时工作稳定 流量与压力无关 调解时高效 率范围广 无喘振现象 流量与压力有关 流量小 时工作不稳定 易发生喘 振现象 故并联时要比往 复压缩机困难 重庆科技学院本科生毕业设计 2 天然气增压工程 6 7 装配和加工精度要求高 安 装 检修和制造工作复杂 加工较简单加工要求较高 由上表可知 往复式压缩机具有压力范围广 效率高 适应性强等特点 因此 本工程推荐采用往复式压缩机 5 2 5 原料安全性能数据表 本次课题研究的是危险与可操作性分析方法 HAZOP 方法 在天然气增压工程中 的运用 所以本课题涉及的主要原料为天然气 表 2 2 原料的安全性能数据表 中文名称 天然气英文名称 Natural Gas分子式 CH4 相对分子量 16 04危规号 21007UN 编号 1971 熔点 182 5 沸点 161 5 自燃温度 538 燃烧性 易燃稳定性 稳定爆炸极限 5 3 15 聚合危害 不聚合禁忌物 强氧化剂 氟 氯 闪点 190 相对密度 水 1 0 42 164 相对密度 空气 1 0 55临界温度 82 60C 临界压力 4 59 MPa饱和蒸汽压 kPa 53 32 168 8 CAS 号 74 82 8危险性类别 第 2 1 类 易燃气体 理化特性无色无臭气体 主要用途用作燃料和用于炭黑 氢 乙炔 甲醛等的制造 溶解性微溶于水 溶于醇 乙醚 燃烧 分解 产物一氧化碳 二氧化碳 毒理学微毒 小鼠吸入 42 浓度 60 分钟 麻醉作用 危险特性 易燃 与空气混合能形成爆炸性混合物 遇热源和明火有燃烧爆炸的危险 与五氧化溴 氯气 次氯酸 三氟化氮 液氧 二氟化氧及其它强氧化剂接 触剧烈反应 危险 危害性 健康危害 甲烷对人基本无毒 但浓度过高时 空气中甲烷达 25 30 时 可引起头痛 头晕 乏力 注意力不集中 呼吸和心跳加速 共济失调 若 不及时脱离 可致窒息死亡 急救措施 皮肤接触 若有冻伤 就医治疗 眼睛接触 迅速脱离现场至空气新鲜处 保持呼吸道通畅 如呼吸困难 给输氧 如呼吸停止 立即进行人工呼吸 就医 防护措施 工程控制 生产过程密闭 全面通风 呼吸系统防护 建议佩戴自吸过滤式 防毒面具 半面罩 眼睛防护 一般不需要特殊防护 高浓度接触时可戴 安全防护眼镜 身体防护 穿防静电工作服 手防护 戴一般作业防护手套 重庆科技学院本科生毕业设计 2 天然气增压工程 7 其它 工作现场严禁吸烟 避免长期反复接触 进入罐 限制性空间或其它 高浓度区作业 须有人监护 2 6 操作维护手册 2 6 1 天然气压缩机构成 天然气压缩机不依赖于其他设备 以恒定的输出压力提供燃气轮机燃料 每一台 压缩机可以其本地控制面板或外部控制间 控制站启动或停止 远端控制启动和停止 开关由其他装置提供 每一台压缩机包含一个入 El 压力调节器 入口气体洗涤器 进气 除尘器 一个单级气体压缩机 后置冷却器 最终交换聚合过滤器和一个壳管型热交 换器 压缩机额定输出压力 400 1480 kPa 进入压缩机入口的天然气压力可以在 400 800 kPa 通常使用压力调节器来调节进入压缩机入口的天然气压力 使其达到 400kPa 以确保天然气的传输 避免过多的再循环气体通过排放控制阀排放 2 6 2 设备维护管理 压缩机只有在联轴器罩被安全地固定到位后才可以运行 不允许液体进入压缩机 气缸 否则会造成机器严重损伤甚至报废 不要在室外对压缩机天然气管线 净气机 气瓶等进行水压测试 微量的测试水也可以引起压缩机气缸严重损伤 设备必须按照 国际电气标准或者当地规定进行良好的接地 以保证个人不受电击的损伤 在更换电 气元件时 建议更换成和原先使用的为同一型号的元件 防止破坏安全标准 压缩机 压缩的是可燃性气体 避免在其附近进行可能引起火花的操作 压缩机燃气系统及管线维护后 要分段把系统中的空气置换干净 定期对压缩机 启动电机和后置式天然气散热器电机 进行检查和及时补充润滑脂 检查进 排气活 门口盖 活门阀片及弹簧有无损坏 检查曲轴箱轴瓦 平衡曲轴块 连杆机构及传动 链条有无摩擦 损伤 检查自动 手动排液是否正常 各排液部位要定期排放液体 13 2 6 3 设备日常运行巡回检查 检查曲轴箱油面应符合运行要求 润滑油压力 压差 温度应在规定范围内 检查进排气压力 进排气温度符合规定 检查进气除尘器 冷凝过滤器液体是否正常自动排放 检查润滑油系统 天然气系统有无渗漏 检查润滑油过滤器 冷凝过滤器压差 超过规定应及时更换 检查预润滑泵 主滑油泵运行是否正常 检查电压 电流有无波动 根据燃气温度数据调节好冷却器风门开度 重庆科技学院本科生毕业设计 2 天然气增压工程 8 检查电机 压缩机振动 摩擦和运行声音应无异常 检查润滑油日消耗量不得超过规定 4 重庆科技学院本科生毕业设计 3 危险有害因素辨识 9 3 危险有害因素辨识 3 1 主要危险物质 3 1 1 天然气 天然气中各主要烃组分基本性质见表 3 1 表 3 1 天然气中各主要烃组分基本性质 甲烷乙烷丙烷正丁烷异丁烷其它烃类组分 项目CH4C2H6C3H8C4H10Ci C4H10C5 C11 密度 kg m3 0 721 362 012 712 713 45 爆炸下限 V 5 02 92 11 81 81 4 爆炸上限 V 15 013 09 58 48 48 3 自燃点 645530510490 理论燃烧温度 18302020204320572057 燃烧 1m3气体所需空气量 m3 9 5416 723 931 0238 18 最大火焰传播速度 m s 0 670 860 820 82 按 石油和天然气工程设计防火规范 GB50183 2004 天然气的火灾危险性为 甲 B 类 其危险特性主要有 天然气的燃烧性 爆炸性和扩散性 13 3 1 2 硫化氢 硫化氢是一种无色 有臭鸡蛋味 剧毒 可燃和具有爆炸性的气体 其主要的物 理化学性质如下 13 一种无色气体 沸点为 60 2 76 4 在 0 3 4 6ppm 的低浓度时 可以闻到臭鸡蛋味 当浓度高于 4 6ppm 时 人的嗅 觉迅速钝化而感觉不出它的存在 因此气味不能用作警示措施 毒性较一氧化碳大 5 6 倍 几乎与氰化氢的毒性相同 燃点为 260 500 燃烧时呈蓝色火焰 产生有毒的二氧化硫 危害人的 眼睛和肺部 在 15 59 0 10133MPa 1 atm 下相对密度为 1 189 比空气略重 极易在 低洼处聚集 其与空气混合浓度达到 4 3 46 时将形成一种爆炸混合物 易溶于水和油 在 20 1 隔大气压下 1 体积的水可溶解 2 9 体积的硫化氢 溶解度随溶液温度升高而降低 含硫化氢的水溶液对金属具有强烈的腐蚀作用 重庆科技学院本科生毕业设计 3 危险有害因素辨识 10 3 2 管道腐蚀 管道由于长期接触天然气 会使管道容易腐蚀 因此 管道外防腐层是防治管道 外壁腐蚀的主要手段 阴极保护作为涂层防腐的补充手段 为涂层缺陷处的钢管外表 面提供必要的补充保护 因此 外防腐层的选择对管道的长期安全运行至关重要 同 时 站内埋地管道由于管径多 长度短 因此除与集气管导管径一致的管道采用层结 构聚乙烯普通及防腐外层 其余管道均采用聚乙烯胶粘带防腐层防腐 站内露空管道 及设备推荐采用防腐性能优异 适用性广的树脂漆防腐 3 3 天然气站场泄漏 一般天然气计量站场的设备主要有分离器 有立式和卧式两种 收 发球筒 阀 门 包括 球阀 旋塞阀 闸阀等 汇气管 管线 主要有正常外输管线 放空管线 排污管线等 其它的如变送器 温度变送器 压力变送器等 清管球通过指示器 温 度表 压力表等 这些设备和仪器 仪表之间的连接形式主要是法兰连接 焊接和螺 纹连接 在天然气站场 最常漏气的位置就是静密封点处 如法兰 螺纹接口处的 但管线穿孔泄漏也时有发生 主要是管线弯头处 特别是排污管线和放空管线的弯头 处 在线路上最常见的泄漏是由第三方破坏和管道穿孔引起的 根据现场实际常见的 泄漏有以下几种 法兰之间的泄漏 管道泄漏 螺纹泄漏 阀门泄漏 3 3 1 法兰间泄漏 法兰连接是天然气管道和设备连接的主要形式 其泄漏也是天然气站场泄漏的最 为主要的形式 法兰密封主要是依靠其连接的螺栓产生的预紧力 通过垫片达到足够的 工作密封比压 来阻止天然气外漏 天然气站场法兰泄漏主要有以下原因 密封垫片压紧力不足 法兰结合面粗燥 安装密封垫出现偏装 螺栓松紧不一 两法兰中心线偏移 这种泄漏主要由于施工 安装质量引起的 主要发生在投产施压阶 段 由于脉冲流 工艺设计不合理 减振措施不到位或外界因素造成管道振动 致使 螺栓松动 造成泄漏 管道变形或沉降造成泄漏 螺栓由于热胀冷缩等原因造成的伸长及变形 在季节交替时的泄漏主要是由这 种故障引起的 密封垫片长期使用 产生塑性变形 回弹力下降以及垫片材料老化等造成泄漏 这种泄漏在老管线上比较常见 天然气腐蚀 造成泄漏 这种情况比较少见 但由于垫片和法兰质量问题可能产 生此种泄漏 重庆科技学院本科生毕业设计 3 危险有害因素辨识 11 对于法兰泄漏 一旦发现 应采取相应的措施及时处理 否则会造成刺漏 严重 影响安全生产 首先通过降压和放空采用重新拧紧螺栓得方法进行处理 对于采用这 种方法处理效果不好的 根据生产情况分别加以处理 如果可以停输 则关闭泄漏处 两边阀门 进行放空置换后更换新垫片 重新拧紧 对于不可停输的 则要及时采用 法兰堵漏技术进行处理 根据现场使用情况 为了减少泄漏 法兰垫片最好根据法兰 结构使用缠绕式金属垫片 金属圆环垫片或金属八角垫片 3 3 2 管道泄漏 夹渣 气孔 未焊透 裂纹等焊接缺陷引起的泄漏 随着焊接技术的发展和施工 质量以及检测手段的提高 这种焊接缺陷逐渐减少 腐蚀引起的泄漏 天然气站场管道引起腐蚀的原因很多 常见的有 1 周围介质引起的均匀腐蚀 2 应力引起的腐蚀 3 氧和水引起的腐蚀 4 氢 硫和细菌引起的腐蚀 冲刷引起的泄漏 由于冲刷原因造成站场泄漏的事故较多 比较容易出现此类故障的部位是管道弯 头 特别是流速较快的弯头处 造成这种泄漏主要有以下几个原因 1 从加工角度来说 对于冲压成型和冷煨 热煨成型的弯头 弯曲半径最大的一 侧存在着加工减薄量 天然气流速较快 流经弯头时 对管壁产生较大的冲刷力 在 冲刷力的作用下 管壁金属不断地被带走 壁厚逐渐变薄 最后造成泄漏 2 调压阀的阀体泄露 振动引起的泄漏 管道的振动使法兰的连接螺栓松动 垫片上的密封比压下降 振动还会使管道焊 缝内缺陷扩展 最终导致严重的泄漏事故 1 天然气管道振动的成因 a 管线内压力脉动引起管道的振动 b 压缩机的振动引起管线的振动 c 风力引起的振动 d 共振引起管道剧烈振动 2 管道减振可以通过两条途径来解决 控制管流的压力脉动 调整管系的结点 改变固有频率 减少振动 避免产生共振 4 重庆科技学院本科生毕业设计 3 危险有害因素辨识 12 3 3 3 螺纹泄漏 目前 天然气站场常采用的 API 锥管螺纹连接 锥管螺纹包括圆螺纹 偏梯形螺 纹 设计锥度为 1 8 半径方向 其密封是由内 外螺纹啮合的紧密程度决定的 由于结构设计的原因 啮合螺纹间存在一定的间隙 由于泄漏通道的存存 严重 影响了 API 螺纹的密封性 在名义尺寸下 圆螺纹齿顶和齿底之间的间隙为 0 0762mm 偏梯形螺纹在齿导向面的间隙为 0 025mm 远大于天然气分子直径 所以 从本质上讲 API 螺纹不具备密封能力 其密封性是通过使用螺纹脂坦的一些固体物质 如铜 铅 锌和石墨等 来堵塞这些通道来获得的 或通过表面处理 如镀铜 锌 锡 等软金属 来减小间隙 要提高密封性能 必须有足够大的接触压力和足够小的螺纹间 隙 管螺纹密封的泄漏与使用的密封材料有直接关系 我国普遍使用铅油麻丝 聚四 氟乙烯胶带密封 铅油麻丝等溶剂型填料在液态时能填满间隙 固化后溶剂挥发 导 致收缩龟裂 而且耐化学性能差 很容易渗漏 聚四氟乙烯胶带不可能完全紧密填充 调整时容易断丝 易堵塞管路阀门 而且聚四氟乙烯和金属磨擦系数低 管螺纹很容 易松动 密封效果也不是很好 为了减少螺纹连接泄漏 可采取以下措施 建议采用具有弹性密封环结构的螺纹连接 对于主干线连接的地方 建议采用焊接 3 3 4 阀门泄漏 阀门由于受到天然气的温度 压力 冲刷 振动腐蚀的影响 以及阀门生产制作 中存在的缺陷 阀门在使用过程中不可避免的产生泄漏 常见的泄漏多发生在填料密 封处 法兰连接处 焊接连接处 管口连接处及阀体的薄弱部位上 连接法兰及压盖法兰泄漏 这种泄漏一般通过在降压的情况下 通过拧紧螺栓 得以解决 焊缝泄漏 对于焊接体球阀 有可能存在焊接缺陷 出现泄漏 这种泄漏很少 见 阀体泄漏 阀体的泄漏主要是由于阀门生产过程中的铸造缺陷所引起的 当然 天然气的腐蚀和冲刷造成阀体泄漏 这种泄漏常出现在调压阀上 填料泄漏 阀门阀杆采用填料密封结构处所发生的泄漏 长时间使用填料老化 磨损 腐蚀等使其失效 通过更换填料或拧紧能够得以解决 注酯嘴的泄漏 一般是由于单向阀失效造成的 存压力不高的情况下注入密封脂可得到解决 排污嘴泄漏 一旦发现及时更换 重庆科技学院本科生毕业设计 3 危险有害因素辨识 13 3 4 爆炸危险 天然气属易燃 易爆物质 极易在通常环境中引起燃烧和爆炸 在某些特殊区域 极易造成爆炸事故 因此 特殊区域需要制定保护措施 3 5 增压站场生产运行危险有害因素 压缩机组 表 3 2 天然气压缩机组主要危险有害因素 压缩机组事故隐患后果 火灾爆炸 易燃物质如天然气 润滑油等由于超压运行 设备腐 蚀 违章操作等原因 可能发生泄漏 遇火源可能发生火灾 爆 炸事故 设备损坏 停产及人员 伤亡 噪声和振动 由于动力部分和压缩机的存在 易产生噪声和振动 等伤害 职业病 扰 民 机械伤害 天然气轮机飞车或增压机组喘振 旋转机械在防护措 施缺少或失效时 或检修中误动作等易引发机械伤害 重大设备事 故 人员伤 亡 中毒和窒息 如果泄露天然气中含有 H2S 气体 则易造成人员中 毒 在封闭半封闭空间内天然气或 CO2 灭火气体的泄露等原因造 成空间缺氧 引发窒息 或者人员在进入有限空间内作业时由于 置换不彻底或隔离措施不到位而引发中毒或窒息 人员伤亡 容器爆炸 使用的天然气压缩机气缸 各种容器等超压运行导致 容器破裂造成爆炸事故 重大设备事 故以及人员 伤亡 触电事故 电气设备线路老化 绝缘不良 接地失效或在进行电 气设备操作或检修过程中 由于违章操作 漏电等原因可能引发 触电事故 人员伤亡 灼伤 人体接触到主机部分的高温表面后造成的体表伤害 人员伤害 主机部分 包括 动力部分 机身 部分和压缩部分 高空坠落 主机部分检修过程中 如果涉及高处作业 可能发生 高空坠落事故 人员伤亡 燃料供给及调速 系统 主要包括 卧轴控制组件 注气系统 燃料 进气组件 调速 火灾爆炸 压缩机燃料为易燃天然气 由于维护保养不到位 超 压运行 设备泄露等原因 可能发生泄漏 发生火灾 爆炸事故 重大设备事 故 人员伤 亡 重庆科技学院本科生毕业设计 3 危险有害因素辨识 14 系统等 中毒 如果燃料供给及调速系统天然气泄漏 且天然气中含有 H2S 气体 如果个体防护不当等则易造成人员中毒 人员伤亡 火灾爆炸 由于维护保养不到位 超压运行 设备泄露等原因 可能发生泄漏 可能发生火灾 爆炸事故 重大设备事 故 人员伤 亡 进排气系统 主 要包括空气进气 总线 排气管及 消声管和工艺气 管路等 噪声和振动 由于排气管及消声管等部件的存在 易产生噪声和 振动等伤害 职业病 扰 民 点火系统 触电 由于设备漏电 违章操作等原因 在检修等过程中容易产 生触电等事故 人员伤亡 重大设备事故 润滑系统失效可能引起天然气压缩机运转异常甚 至停机等重大设备事故 重大设备事 故 润滑系统 主要 包括注油器 分 配器 油箱及润 滑管路等 火灾爆炸 可燃液体润滑油由于超压运行 设备腐蚀 违章操作 等原因 可能发生泄漏 遇火源可能发生火灾 爆炸事故 重大设备事 故 人员伤 亡 灼伤 人体接触到冷却系统的高温表面后造成的体表伤害 人员伤害 噪声和振动 由于冷却器等部件的运转 易产生较大的噪声和振 动等伤害 职业病 扰 民 冷却系统 主要 包括冷却器及水 管路等 重大设备事故 冷却系统失效可能引起天然气压缩机运转异常甚 至停机等重大设备事故 重大设备事 故 天然气憋压或泄漏 由于阀门 法兰 垫片及紧固件等密封失效 或阀门控制系统失灵 手动操作阀门的阀杆锈死或操作困难等原 因 可能导致天然气憋压或泄漏 天然气憋压 或泄漏 无 法正常启动 启动系统 主要 包括启动阀和管 路等 火灾爆炸 天然气憋压或泄漏 遇火源可能发生火灾 爆炸事故 重大设备事 故 人员伤 亡 压缩机仪表控制 系统 维修保养不当 仪表指示不准或错误 可引起增压站产生可能产 生的误操作 重大设备事故 火灾爆炸进而引发人员伤亡等事故 重大设备事 故 人员伤 亡 阀门 法兰 1 本体缺陷 腐蚀穿孔 盘根缺陷 与管线连接法兰安装质量不好 垫片破损可 能导致天然气泄漏 引起着火爆炸等事故 2 各种阀门 键 损坏或脱落 使转动手轮时而阀内部构件并未动作 引发操作 假象 造成生产失控 3 楔形 平板阀门闸板脱落 造成打不开 闸板密封面缺陷 造成关不严 重庆科技学院本科生毕业设计 3 危险有害因素辨识 15 4 安全阀控制部件失灵或设定压力不对 使保护的压力容器发生憋压 发生爆炸 着火 5 调压阀控制部件失灵或设定压力不对 使低压管线憋压 发生爆管 引起天然 气泄漏着火爆炸 6 电动阀门如异常停电 来电引发误动作 从而造成生产失控 引发憋压 造成 天然气泄漏着火爆炸 7 电动阀门开度信号指示与实际不符 造成气量调节失控 可能憋压引发事故 8 电动阀信号线故障 造成发出指令不能正确执行 引发生产事故 9 节流阀锥面缺陷或有渣滓堵塞 无法按要求气量进行节流操作 引发生产失控 电气设施 1 运行 操作过程中 主要电气设备发生短跑 漏电 接地 或过负荷等故障时 将产生电弧 高热 造成温度升高至危险温度 引起设备本身或周围物体燃烧 爆炸 2 电动机因使用不当 维护不当 会引起着火事故 接地不良 电动机外壳可能 带电 造成人员触电伤亡事故 3 电气线路短跑 过载及接触电阻过大都会导致电火花及电弧的产生 从而引发 火灾事故 防雷 防静电设施 1 避雷装置发生故障或消除静电装置失灵 2 防雷 防静电装置采用非良导体材料制造 或年久失修接触不良造成接地电阻 过大 难以起到消除雷电或静电作用 安全附件 1 安全阀及液位计 温度测量仪表 压力表 紧急切断装置等安全附件存在制造 质量问题或出现故障失效时 将给系统安全运行带来隐患 出现超压 超温 泄漏等 事故 2 用于控制液位 温度 压力 流量等的控制仪器仪表及系统运行管理的控制系 统硬件和软件等出现故障失效时 有可能造成超压 超温 泄漏等安全事故 甚至火 灾 爆炸事故 3 6 环境危害 环境危害主要是指大气污染源和污染物 水污染源和污染物 噪声污染 固体废 物等 该天然气站场对生态环境的影响主要表现为开挖管沟 敷设管道 建设站场 修 重庆科技学院本科生毕业设计 3 危险有害因素辨识 16 筑施工道路 车辆和人员践踏等工程活动对植被的破坏 对土壤环境的破坏 占用土 地 改变土地利用性质等 即打破了地表的原有平衡状态 生产过程中产生的气田水采取密闭回注处理 不外排 对地表水没有影响 站场 值班人员的生活污水 经过处理后用作农肥 1 重庆科技学院本科生毕业设计 4 温井 11 的增压站危险和可操作性研究 17 4 温泉 11 井增压站危险和可操作性研究 温泉1 1井的低压气经过新建低压集气管道进温泉11井站 进入新增设的卧式气液 分离器分离 然后进入新增设的卧式过滤分离器过滤 最后进入压缩机进行增压 增 压后的天然气进入汇气管 计量后通过新建的高压集气管道输至温泉1 1井站或温泉2 井站 压缩机进 出口接DN100管道作为压缩机小循环系统 便于空载启动 压缩机采 用气马达启动 由压缩空气系统供应 启动气启动压力为0 8 1 0MPa 630kw整体式 机组启动气耗量为4 0m3 次 启动时间为5s 可连续启动3次 压缩机燃料气由南坝脱 水站来的净化天然气供应 经调压 计量后进入燃料气系统 分别送至压缩机用气和 站内生产生活用气 燃料气需要压力为0 6 0 8MPa 新增燃料气耗量为5594m3 d 在站内增设缓蚀剂加注橇装装置1套 用于向新建的高压集气管道注入缓蚀剂或防 冻剂 单台压缩机组润滑油系统耗油量为15L d 为了保证压缩机组的正常运行 站内 设润滑油系统1套 润滑油采用100L油桶储存 站场设润滑油储油棚1座 规格为 10m 3 7m 每台压缩机组润滑油加注采用精细滤油车泵加注方式 润滑油泵至压缩 机油箱输送管线采用DN32钢管 站内放空设原料气中压放空 原料气低压放空 燃料气安全放空 压缩机低压放 空 燃料气系统安全放空和压缩机低压放空进入低压放空系统 其余进入中压放空系 统 所有放空进入已建的放空火炬 温井 11 的增压站危险和可操作性研究 HAZOP 分析 研究的侧重点是工艺部分 或操作步骤各种具体值 它的基本过程就是以引导词为引导 对增压过程中工艺状态 的变化 偏差 加以确定 找出装置及过程中存在的危害 1 4 1 HAZOP 评价方法介绍 常见术语及引导词 确定需要评价的工艺过程 则每个引导词都是与相关工艺参数结合在一起的 并 应用于每个节点上 研究节点 工艺部分 阶段 或操作步骤 表 4 1 至表 4 3 就是用引导词和工艺参数结合生成 偏差 的例子 引导词 参数 偏差 NONE 空白 FLOW 流量 无流量 NONE FLOW MORE 高 多 PRESSURE 压力 压力过高 HIHGH PRESSURE AS WELL AS 伴随 PHASE 单相 两相 TWO PHASE OTHER TFAN 异常 OPERATION 操作运行 维修 MAINTENCE 重庆科技学院本科生毕业设计 4 温井 11 的增压站危险和可操作性研究 18 表 4 1 HAZOP 分析引导词及含义 引导词含义 NONE 空白设计或操作要求的指标和事件完全不发生 如无流量 LESS 低 少 同标准值比较 数量偏大 如温度 压力 MORE 高 多 同标准值比较 数量偏小 如温度 压力值偏低 PART OF 部分在完成既定的功能的同时 伴随多余时间发生 AS WELL AS 伴随只完成既定的功能的一部分 如组分的比例发生变化 REVERSE 相逆出现和设计要求完全相反的事物 如流体反向流动 OTHER THAN 异常出现和设计要求不相同的事或物 表 4 2 常用的 HAZOP 分析工艺参数 流量时间次数混合 压力组分黏度副产物 副反应 温度pH 值电压分离 液位速率数据反应 表 4 3 常用的 HAZOP 分析术语 项 目说 明 工艺单元或分 析节点 具有确定边界的设备 如两容器之间的管线 单元 对单元内工艺参数的偏差进 行分析 对位于PID图上的工艺参数进行偏差分析 操作步骤 间隙过程的不连续动作 或者是由HAZOP分析组分析的操作步骤 可能是手动 自动或计算机自动控制的操作 间隙过程每一步使用的偏差可能与连续过程不同 工艺指标 确定装置如何按照希望的操作而不发生偏差 即工艺过程的正常操作条件 采用 一系列的表格 用文字或图表进行说明 如工艺说明 流程图 管道图 PID图 等 引导词用于定性或定量设计工艺指标的简单词语 引导识别工艺过程的危险 工艺参数 与过程有关的物理和化学特性 包括概念性的项目如反应 混合 浓度 pH值 及具体项目如温度 压力 相数及流量 偏差 分析组使用引导词系统地对每个分析节点的工艺参数 如流量 压力等 进行分 析发现的一系列偏离工艺指标的情况 如无流量 压力高等 偏差的形式通常 是 引导词 工艺参数 原因 发生偏差的原因 一旦找到发生偏差的原因 就意谓着找到了对付偏差的方法和 手段 这些原因可能是设备故障 人为失误 不可预见的工艺状态 如组成改变 重庆科技学院本科生毕业设计 4 温井 11 的增压站危险和可操作性研究 19 来自外部的破坏 如电源故障 等等 后果 偏差所造成的结果 如释放出有毒物质 分析组常常假定发生偏差时已有安全 保护系统失效 不考虑那些细小的与安全无关后果 安全保护 指设计的工程系统或调节控制系统 用以避免或减轻偏差发生时所造成的后果 如报警 联锁 操作规程等 对策 或建议 措施 设计变更 工艺规程变更或进一步研究方面的建议 如 增加冗余的压力报警仪 或修正两个操作步骤的顺序 引导词用于两类工艺参数 1 概念性的参数 如反应 混合等 2 另一类比较具体的参数 如压力 温度等 对于概念性的参数 由引导词合成偏差 有时候容易发生歧义 例 反应过快 可能指的是反应速率过快 或是有大量的产物产生 另一方面 有些引导词和参数在 一起将组合出不同的偏差 例 伴随 和 压力 使用时要注意 对于具体参数而言 有必要对引导词进行某种改动 此外 评价时常常发现组合 是出的某些 偏差 是不切题的 例如 如果是考虑温度 则只有 多 高 或 少 低 这两个引导词可用 将其他引导词与 温度 进行组合 得出的东西毫无意 义 下面是用于替代引导词的一些常用的代替词 对于 伴随 当考虑时间时 可用 立刻 后来 等代替之 对于 伴随 当考虑的是位置 源头 地点时 可用 哪里 何处 代替之 对于 多 和 少 当考虑的是液位 温度 可用 高 低 代替之 4 2 HAZOP 分析所需资料 温井 11 基本的资料有 带控制点工艺流程图 PIDS 现有流程图 PFD 装置布置图 操作规程 仪表控制图 逻辑图 计算机程序 工厂操作规程 通常进行 HAZOP 评价研究 资料情况大体如此 考虑到 HAZOP 研究中的工艺过 程不同 所需资料不同 进行 HAZOP 分析必须要