【《管道泄漏事故检测模拟结果与分析案例》3900字】

管道泄漏事故检测模拟结果与分析案例1.1管道泄漏事故模拟与分析一1.1.1参数设置假设石油产品通过管道从位置A输送到位置B，最大进口压力为6.895MPa，最小出口压力为1.379MPa，起始油温为40℃，管道的内径为304.8mm，壁厚为6.35mm，粗糙度为0.0254mm，管子的传热系数为5，为67826W/(m2·℃)，表面温度（环境）为4.4℃，泄漏口为45mm。具体数据见表1和表2。表1管道长度Table1pipelength管道Pipe1Pipe2Pipe3Pipe4长度/km2015105表2各管段高程Table2Elevationofeachpipesection距离/km020354550高度/m0150303030建立一个动态脚本（动态仿真的基础），该脚本从时间0开始定义，持续时间为1.16h，间隔为0.02h。这是从时间0开始的稳态过程。在0.2h处，管道突然泄漏（泄漏孔的直径从0到45mm）。根据该检测系统，泄漏点距B点5公里，泄漏孔的直径为45毫米。0.4小时后，停止了泵的工作（没有压力供应）并为管道维修做好了准备。如图所示，维修工作耗时1小时16分钟完成的。表3动态脚本时刻表Table3Dynamicscriptschedule时间/h甲地压力/KPa泄露孔径/mm0.02100000.12100000.18100000.201000450.36100045续表3时间/h甲地压力/KPa泄露孔径/mm0.401000450.500450.600450.700450.800450.900451.000451.080451.160451.1.2模拟结果与分析根据上述数据，建立甲乙两地管道泄漏管网模型如图15所示：图15甲乙两地管道泄漏模型Fig.15PipelineleakagemodelbetweenAandB首先，检查管网的效率，然后执行稳态仿真，最后执行动态仿真。一旦完成了动态模拟操作，就在管道泄漏点之前的高点A处的压力和流量变化曲线（如图16所示），以及在B点处的压力和流量变化曲线。在管道泄漏点之后（如图17所示），泄漏点处的压力和流量变化曲线（如图18所示）。图16管道A点处的压力、流量变化曲线Fig.16PressureandflowcurveatpointAofpipeline图17管道B点处的压力、流量变化曲线Fig.17PressureandflowcurveatpointBofpipeline图18泄漏点处的压力、流量变化曲线Fig.18Pressureandflowcurveattheleakagepoint从仿真结果图中可以看出，管道通常在0.2到0.4小时内被运输。0.4小时后，第一个工位开始停止泵，降低了整个管线的压力，并且流速也降低了。在0.4到0.5小时内，图16显示在点A处的流体流量也接近于0，这是因为泵的突然关闭导致流体在管中的流动状态和在泵中的流体的流动状态发生了变化。管子里有气体。液柱在现象高峰时释放和分离（出现孔）。从图18可以看出，当管道突然泄漏且管道处于正常输送状态（即0.2到0.4小时内）时，泄漏孔处的压力降低然后稳定（稳定后压力为1554kPa）；泄漏点该位置的泄漏量开始增加，直到稳定为止（稳定后，泄漏速率为245.8m3/h，持续至0.4小时）。0.4h后，佳地开始停止泵的工作，整条管线的压力下降，泄漏点的压力显着下降，然后达到稳定（稳定后的压力为980kPa）。由于泄漏孔处压力的降低，泄漏率也降低了，稳定后的泄漏率为195m3/h（在0.4-0.5h内下降，在0.5h后稳定）。通过管道的TLNET软件计算的泄漏量急剧下降：第一阶段的泄漏量（0.2-0.4h）为245.8m3/h×0.2h=49.16m3；第二阶段（0.4-1.16h）的泄漏量为（（245.8-195）m3/h×0.1h）/2+195m3/h×0.66h=131.24m3，因此总泄漏量为49.16m1.2管道泄漏事故模拟与分析二1.2.1泄漏事故分析一条长途原油管道发生泄漏事故，长途原油管道首站与末站之间的管道长度为41.43km，管道首站的标高为3，59m，末站的标高管线中的高度为38.27m，两个站之间的最高海拔点为A和B点。A点的海拔高度为46.42m，B点的海拔高度为111.89m。正常运输条件下的管道容量为1125t/h，首站压力为4.56MPa，末站压力为1.63MPa。管道尺寸为7117.1mm，输送油的密度为860kg/m3。根据长途原油管道泄漏调查报告，凌晨2点12分，压力突然变化在第一站被检测到，并且第一站在2:25关闭；管线的阀室在3:20时关闭。10大约25小时发生爆炸。管道意外泄漏距第一个油库的出口约1.5公里。因此，根据长距离管道泄漏和爆炸事故调查报告，管道事故的泄漏和处置可分为三个阶段。第一阶段是从泄漏到泵的第一站停止，第二阶段是从第一阶段停止泵泄漏后，管道流动是一个瞬态流动过程，管道中的油属于瞬态流动流体，其流动规律遵循流体瞬态流动的数学模型[参见公式2-14]。在此基础上，使用TLNET软件建立管道模型的瞬态泄漏模拟模型，并进行管道泄漏的计算和分析。事故管道的TLNET仿真模型和管道高程示意图如图19所示。图19事故管道TLNET模拟模型Fig.19TLNETsimulationmodelofaccidentpipeline1.2.2第一阶段原油泄漏量计算从泄漏的出现到泵的第一停，这是泄漏的第一阶段，持续13分钟。根据SCADA系统首末站压力监测数据，在泵特性曲线的约束下，通过改变泄漏点开度的设定值，在不同的泄漏量下通过终端站的原油泄漏率计算出开口，并计算出流量的计算值，比较站点的流量测量值，直到两者的误差均满足要求为止。最后，确定泄漏开口约为46.7mm。运行瞬态模拟，从管道泄漏点随时间获得原油泄漏率，如图3所示。第一阶段泄漏时间为13分钟，或约0.22h。从图20的泄漏率的变化曲线可以看出，由于管道的突然泄漏，泄漏孔口的初始速率相对较大。经过短暂的波动后，它逐渐达到平衡并稳定在622m3/h左右。在第二阶段，泵停止运转，运行逐渐减少流量。计算瞬态模拟后，第一阶段的原油泄漏总量为134.97m图20第一阶段的原油泄漏流量随时间变化曲线Fig.20Curveofcrudeoilleakageflowinthefirststageovertime1.2.3第二阶段原油泄漏量计算第二个泄漏阶段是从管道的第一站到子管线阀的关闭，持续时间为55分钟。停止泵时，将泵流量设为0。这时，管道中的原油在高点重力的作用下继续通过泄漏点泄漏。泵停止工作13分钟后，打开第一个站的泄压阀并将原油排放到压力罐中。泵停止工作55分钟后，关闭旁通回路的阀室。通过调整瞬态场景，设置泵和阀的停止时间，并运行瞬态仿真以获取此时泄漏点的泄漏变化，如图21所示：图21第二阶段的原油泄漏流量随时间变化曲线Fig.21Curveofcrudeoilleakageflowinthesecondstageovertime从图21中可以看出，在第一站停止泵后，泄漏率迅速下降，从第一阶段的622m3/h下降到268m31.2.4第三阶段原油泄漏量计算从二级阀室关闭到爆炸事故是事故的第三阶段。当子管路阀腔关闭时，较高地面上的管路中的流体将在其自身重力的作用下继续流向较低地面。也就是说，在最高点A的重力作用下，管道中的油继续通过泄漏点泄漏，并且一些油残留在管道的下部区域中。此时的原油泄漏量与从高点A到第一个工位的管线长度有关。据统计，从高点A到第一站的距离是10.82公里，管线下部区域的管道长度是5.95公里。因此，第三阶段从管道逸出的原油长度为4.87公里。管道库存量V是管道中剩余的油量，可以根据公式3-1计算。V=A×L（公式3-1）其中：A是管道的内部横截面；L是管道的长度（m）。经计算，第三阶段从管道逸出的原油量为1855.96m3表4每个阶段的原油泄漏和泄漏持续时间汇总表Table4.Summaryoftheoilspillandthedurationofthespillforeachstage泄露阶段泄露持续时间/min原油泄漏量/m113134.97255311.9634251855.96总计4932304.891.3管道泄漏事故模拟与分析三1.1.1参数设置一条水下管道将石油产品从位置A运到位置B。该管道在水下40米，最大入口压力为6.895MPa，最小出口压力为1.379MPa。起始油温为40℃，内径为304.8mm，壁厚为6.35mm，粗糙度为0.0254mm，泄漏孔为45mm。表5管道长度Table5Pipelength管道长度/kmPipe120续表5管道长度/kmPipe215Pipe310Pipe45Pipe510Pipe610表6各管段高程Table6Elevationofeachpipesection距离/km高度/m080208035045050060607060设置动态脚本：从0小时开始设置，始终为1.16h，间隔为0.02h。这是从时间0开始的稳态过程。管道在时间0.2h突然泄漏。根据检测系统，消失点距离B的海岸5公里，泄漏孔的直径为45mm。在0.4h时停止泵，在0.7h时关闭阀门，并去除管线中的油以进行管道维护。具体数据见表7。表7动态脚本表格Table7Dynamicscripttable时间/h0.02-0.20.2-0.40.4-0.70.7-1.16A点压力/KPa6894.766894.7600泄露孔径/mm0454545阀门开度%10010010001.1.2模拟结果与分析由上述数据和信息，建立管网模型：图22甲乙两地海底管道泄漏模型Fig.22LeakagemodelofsubmarinepipelinebetweenAandB动态模拟操作完成后，获得水下管道泄漏点之前的高点A处的压力和流量变化曲线，如图23所示。粗曲线表示点A处的压力变化曲线。细曲线代表A点处的流量变化曲线。图24显示了管道泄漏点之后高点B处的压力和流量变化曲线。粗曲线代表B点和B点处的压力变化曲线。细曲线代表B点处的流量变化曲线。泄漏点处的压力变化和流量曲线如图25所示。粗曲线代表泄漏点处的压力变化曲线，细曲线代表在泄漏点的流量变化曲线。图23管道A点处的压力、流量变化曲线Fig.23PressureandflowcurveatpointAofpipeline图24管道B点处的压力、流量变化曲线Fig.24PressureandflowcurveatpointBofpipeline图25泄漏点处的压力、流量变化曲线Fig.25Pressureandflowcurveattheleakagepoint从图25可以看出，当管道突然泄漏且管道处于正常输送状态（即0.2h至0.4h的时间）时，泄漏孔处的压力下降然后趋于稳定（稳定后的压力是1874.5KPa）；该点的泄漏量开始增加然后减少，然后稳定（最大泄漏率为271m3/h，稳定后泄漏率为238.7m3/h，持续0.4h）。这是因为泄漏孔处的油由于内部和外部压力差而增加了泄漏，但是管道外部的环境是40m的水深所产生的压力。该压力防止油逸出并降低泄漏率。0.4小时后，佳迪开始停止泵的工作，并且管路中的压力下降。图25显示，泄漏点处的压力和流速在迅速降低之后将增加，这是因为管道下降段中的流体处于80m的高差条件下，并且液柱的重力管道中的石油起主导作用，促使石油产品继续流动，下游点的压力增加，然后趋于稳定。稳定后，压力为621.8KPa，泄漏率为91.9m3/h（在0.4h-0.46h内降低，然后稳定下来）。0.7小时后，关闭管道两部分的阀门。由于阀门的突然关闭，管道中的油流量发生变化（不稳定），并且油的压力和流量迅速下降，直到管道内