陕京输气管道工程设计概况

陕京输气管道工程设计概况天然气工业1998年1月陕京输气管道工程设计概况四川石油管理局勘察设计研究院13向波等胰京精气管道工程设计概况天搽气工业19981816668要陕京精气管道是我国迄今最长的一条太口径天然气精气管道谈管线西起陕西末至北京垒长妁860,横跨陕西,山西,河北,北京三省一市垒线共穿跨越大型河流5条中小型河流238次太中型黄土冲沟15次铁站15次主干公站86次设计中采用了SCADA系统实施垒线的数据采集,远程控审I和调度管理配备了先进的管理和运行驶件进行科学和优化运行管理采用的卫星通讯手段为工程提供了可靠,先进的侍输通道在线幢满摹坑对管道进行实时在线监测,以提高管道运行的安全性先进的三层结构PP外防腐沫层提高了管道的防腐性能和使用寿命垒线设置有36座截断阎室,其中9座为远控周室,各阎室均能在管道事教状态下紧惠自动关闭同时还设置有阴撅保护站9座,对垒线实施保护主_调隈甘宁地区北京鬯笔兰兰自动控制堕曼绝缘层皂墨堡拉陕甘宁气田至北京输气管道工程以下简称陕京管道西起陕西省北部靖边县东至首都北京管道从西向东横跨陕西,山西,河北,北京三省一市共22个县,市,区其设计压力为64MPA,全线采用DI560MM管道,设计年最大输送能力为2OLO8M线路全长约860KM,其中在陕西省境内水平长度为2875KM,山西省境内为340KM,河北省境内为1712KM,北京市境内为413KM管道沿线经过平原5206KM,丘陵船9KM,河各川台2095KM,山地21KRA穿跨越大型河流5条,中小型河流共238次大中型黄土冲沟15次,铁路16斑主干公路86次管沟土石方总量达51810M3全线共设置线路截断阀室36座其中9座远控阀室各阀室均能在管道事故状态下紧急自动关闭,以减少天然气损失和减轻次生灾害及缩短维护抢修时间9座阴极保护站均设在工艺站场内,最大站间距为115KM线路设计1大型河滩穿跨越设计陕京管道共穿跨越无定河,秃尾河,窟野河,黄河,永定河5条大型河澎其中,无定河,窟野河,永定河采用沟埋方式穿越过河秃尾河采用定向钻方式穿越过河黄河采用悬索结构体系跨越过河2线路工艺设计1推荐工艺方案通过对0610,0660,0771三种管径,按最终输气量2O100TN3/A构成的数十种工况的工艺计算及优化,最终选用输气管道管径066OIILNL,管道设计压力64MP白管道最大允许压力为64MPA管道起点最高压力627MP县北京末站天然气进站压力大于或等于19MPA0管道调峰能力采用长输天然气管道末段储气解决城市供气的部分调峰是世界上常用且较为经济合理的方式根据北京市年平均日小时用气不均匀系数和月用气不均匀系数以及北京市各规划期内的年用气量计算的城市需要的年平均日调峰气量和季节调峰气量觅表1从表1中可以看出,城市所需的季节调峰气量很大,拟采用在北京市附近新建地下储气库解决城市所需的年平均日调峰气量相对较小,经过工艺模拟计算,本糖气管道可采用管道末段储气满足北京市正常日调峰的需要向渡1963年生高级工程师,1984年毕业于西南石油学院储运专业,一直从事于输油输气管道工程设计是陕京输气管道工程项目负责人之一,曾获中国石油天然气总公司优秀青年设计师,现任四川石油管理局勘察设计研究院一室副主任地址610017四川省成都市小关庙后街28号电话0286747914转34666第18卷第1期天然气工业裹1北京市要调峰气量裹管输气量北京市用气量年平均日调峰气量季节调峰气量10M3/A10M3/A10M310M117417335015L0596480O201589472册3警道墨度设计1管道通过地震区的强度设计根据对地震期间地面运动的各种研究和记录,地震烈度与当地的地面运动参数存在下列关系,见表2裹2地烈度与地面运动撒寰地震烈度最大速度最大加速度MSK1964分级M/GM/S2V0D2502500500500LO0100啊0200200经对管道通过地震烈度区采用最不刺情况的抗纛验算本输气管道所通过的度及度以下烈度区时,管道是安全的2管线用管确定管道强度计算采用ANSIB318第84111节计算公式,根据管道所通过的不同地区等级分别计算管予壁厚经强度计算,推荐X60为陕京管线管道用材不同地区等级用管情况为I级地区,O66O71NMII级地区,066087NLMM级地区,O66OL03M级地区,0660127MM管道沿线地区等级的蛔分根据沿线的居民密集程度按设计规范的分级标准进行本工程管道通过的I,级地区均采用国产双面埋,L焊螺旋麓钢管,管道通过的,级地区及大型河藏穿跨越均采用进口直缝埋孤焊钢管,用管质量均符合API5L标准4施1管道通过活动地震断裂带处理管道通过活动断层的处理措旖为选择适宜的管道穿越活动断层位置使管线与断层走向有一个3070的理想交角,让埋地管道在断层错位作用下单纯受拉通过断层及过渡段的管道采用较太壁厚管子,并采用进口直囊焊钢管以提高管道自力强度在活动断层两侧过渡段外,分别设置自动截断阀室,以减轻当活动断层错位而造成管道破裂时,可能导致的次生灾害管道通过活动断层段采用弹性敷设和冷弯管,以增加管道的柔性对通过断层及过渡段的管道应加大管沟尺寸,并采用松散的无粘性砂土回填,以减少周围土壤对管道的约束2湿陷性黄土地区管道的保护措施陕京管道大部分地处黄河中游的黄土地区,通过黄土地区长度为580KIN,占管道全长67黄土覆盖厚度为870M,沟壑纵横地形破碎,平均沟壑密度为27KM/KM2,相对割切深度达100200M管道途径坡度大于10,斜坡段占5060由于管道施工中对原始地貌及地表植被的破坏,管沟回填土难以达到原土密实度,因而造成水土流失,冲沟发育,沟壁垮塌,直接危及管道安全针对这一管道建设新课题,管道通过湿陷性黄土地区,应强调七个环节的全过程保证体系设计思想七个环节包括管道施工放线,管沟开挖,管沟回填,回填土的防护,她貌恢复,水工保护,生产维护管理任何一个环节的疏忽都可能使黄土地区自然特性对管道存在的潜在危害转变为对管道的直接破坏由于在湿陷性黄土地区施工中重视了上述各个环节,因此管道经受住了1996年和1997年两年大暴雨的考验与此同时,针对湿陷性黄土地区的洞穴,冲沟,斜坡,特殊复杂地点等四种地形条件可能对管道产生的不利影响,采取了洞穴灰土填实,冲沟头部填实,冲淘顶部设置阻水墙,冲沟底部设置淤土坎,灰土回填沟底管沟,辩坡分段设置阻水墙,斜坡分段设置截水沟,设置藏水沟散水,抗冲层,斜坡分段设置灰土挡土墙,对特殊复杂地点修建特殊构筑物及打桩等十种具体处理措施以保证管道安全通过现场施工和实践证明,黄土地区管道的设计思想是正确的,所针对的处理对象是明确的,采取的工程处理措施是切实可行的管道防腐设计1外舫囊涂层陕京管道采用三层结构PE涂层,该防腐涂层具有机械性能好,化学稳定性高,绝缘电阻高,抗人为损坏和运输损坏能力强,易于修补等优点,其寿俞大于50年,是目前国际上占主导地位的管道外防腐层67L天然气工业1998年1月2阴极保护陕京管道的阴极保护站均设在工艺站场内阴极保护电流密度为15A/M2,阴极保护站站问距大于100KM阴极保护站采用停电3S,供电12S的保护电位同步测试方法保护电位以停电期问测得的管一地电位为准,最大为一115V,最小为一085V所有阴极保护站及带有远程终端RTU的线路截断阀室中,阴极保护所采集的数据都通过RTU传输至调度控制中心,同时胃度控制中心也通过RTU控制所有阴极保护站的工作状态工艺站场设计陕京工程共设L0座输气站场,3座计量站和7座中间清管站北京末站在计量后设有减压装置以保证下游供气系统不超过最高限定压力站内主要控制闶均采用气动和电动阀门三座计量站均可由RTU完成站内的自动控制和站内紧急自动截断,同时也可由北京调度控制中心通过监控与数据采集系统SCADA系统遥控RTU对站进行监控和数据采集,可实现无人操作站内还设有可燃气体检测,电气设备监视,火灾检测等安全系统,以确保对事故的防范设有7座中间清管站,用以清除管内杂质或残藏,提高管道输送效率利用清管装置发送和接收智能清管器检测输气管道的缺陷清管站实行半自动清管流程,并兼设远控干线截断阀室功能自动控制设计陕京管道自动控制系统包括站场自动控制系统ACS及全线集中的SCADA系统系统设计中采用新工艺,新技术设备实施站的集中监控为本身动控制系统的基础其系统规模为建立北京调度控制中心1座,沿线设3个区域监视终端自动控制系统对象包括计量站3座二期有压气站,遥控闶室9个,中问清管站7座,RTU21个1自动控制系统主要功麓1站控制系统主要功能该功能包括与调度控制中心进行数据通信,站运行参数的集中检测,站流量,有关数据及分析处理,站运行压力及流量的调节与控制,站流程切换站火警气体漏失紧急截断系统监控首,末站天然气水露点,硫化氢在线自动分析监控首,末站天然气组分变化跟踪等2SADA系统主要功能68北京调度控制中心能监控全线,3个输气处能监视全线输配情况全线系统除调控中心外,可达到无人操作的运行管理水平北京调控中心的主要功能为通过卫星通道向各RTU采集主要运行参数及状态,向各RTU发送遥控指令,通过站控ACS系统实施对站监控运行参数,状态显示,动态趋势显示,模拟流程显示运行事件,资料,数据存储和记录运行报表打印汉化,事故,事件报告打印数据处理,分析及运行调度决策指导系统运行的优化模拟预测管道系统运行的漏失监测及定位工程应用开发研究系统运行模拟培训自控系统配置UNIX操作系统软件及SCADA系统软件按生产运行需要,以模块化方式配置管道系统应用软件通信设计陕京管道工程通信系统为各站场与北京调度控制中心之问以及各站场之间提供SCADA数据传输,指挥调度语音通信,自动电话直拨,以及传真,图像等多种业务服务,由主用通信,备用通信,应急移动通信三部分构成主用通信的主用路采用卫星通信手段,具有技术先进,可靠性高,投资省,建设周期短,维护方便等优点,适合于管道通信备用通信使用邮电通信网PSTN网作为管道SCADA数据传输的第二路由应急移动通信用以提高管道在紧急情况下的通信保障能力,其系统由6套车载机动式通信站组成,可在事故现场组成一个临时性无线通信网,并通过VST站与北京建立长途通信电路,提供电话,数据,传真,调度等业务陕京输气管道是我国建成的陆上第一条长距离,高压,大口径,全线自动化生产及管理的输气干线工程,首次在国内采用了国际上先进的SCADA系统来实施