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输气管道设计规范401461

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输气管道 设计规范 401461
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输气管道工程设计规范1总则1.0.1为在输气管道工程设计中贯彻国家的有关方针政策,统一技术要求,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量,制订本规范。1.0.2本规范适用于陆上输气管道工程设计。本规范不适用于输送液化天然气、液化石油气管道工程。1.0.3输气管道工程设计应遵照下列原则:1.0.3.1保护环境、节约能源、节约土地,处理好与铁路、公路等的相互关系;1.0.3.2采用先进技术,努力吸收国内外新的科技成果;1.0.3.3优化设计方案,确定经济合理的输气工艺及最佳的工艺参数。1.0.4输气管道工程设计除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。2术语2.0.1管输气体Pipelinggas通过管道输送至用户的天然气和人工煤气。2.0.2输气管道工程GastransmissionPipelineengineering用管道输送天然气或人工煤气的工程。一般包括:输气管道、输气站、管道穿越及辅助生产设施等工程内容。2.0.3输气站Gastransmissionstation输气管道工程中各类工艺站场的总称。一般包括输气首站、输气末站、压气站、气体接收站和气体分输站等站场。2.0.4输气首站Gastransmissionfirststation输气管道的起点站。一般具有分离、调压、计量、清管等功能。2.0.5输气末站Gastransmissionlaststation输气管道的终点站。一般具有分离、调压、计量、清管、配气等功能。2.0.6气体接收站Gasreceivingstation在输气管道沿线,为接收输气支线来气而设置的站,一般具有分离、调压、计量、清管等功能。2.0.7气体分输站Gasdistributingstation在输气管道沿线,为分输气体至用户而设置的站,一般具有分离、调压、计量、清管等功能。2.0.8压气站Compressorstation在输气管道沿线,为用压缩机对管输气体增压而设置的站。2.0.9管道附件Pipeauxiliaries指管件、法兰、阀门及组合件、绝缘法兰或绝缘接头等管道专用承压部件。2.0.10管件Pipefitting指弯头、弯管、三通、异径接头和管封头。2.0.11输气干线Gastransmissiontrunkline由输气首站到输气末站间的主运行管道。2.0.12输气支线Gastransmissionbranchline向输气干线输入或由输气干线输出管输气体的管线。2.0.13弹性敷设Pipelayingwithelasticbending管道在外力或自重作用下产生弹性弯曲变形,利用这种变形,改变管道走向或适应高程变化的管道敷设方式。2.0.14清管系统Piggingsystem为清除管内凝聚物和沉积物的全套设备。其中包括清管器、清管器收发筒、清管器指示器及清管器示踪仪等。2.0.15设计压力Designpressure在相应的设计温度下,用以确定容器或管道计算壁厚及其它元件尺寸的压力值,该压力为容器或管道的内部压力时称设计内压力,为外部压力时称设计外压力。2.0.16设计温度Designtemperature容器或管道在正常工作过程中,在相应设计压力下,壳(管)壁或元件金属可能达到的最高或最低温度。2.0.17管输气体温度Pipelinegastemperature气体在管道内输送时的流动温度。2.0.18操作压力Operatingpressure在稳定操作条件下,一个系统内介质的压力。2.0.19泄压放空系统Reliefandblow-downsystem对超压泄放、紧急放空及开工、停工或检修时排放出的可燃气体进行收集和处理的设施。泄压放空系统由泄压设备(放空阀、减压阀、安全阀)、收集管线和处理设备(如分离罐、火炬)或其中一部分设备组成。2.0.20水露点Dewpoint气体在一定压力下析出第一滴水时的温度。2.0.21烃露点Hydrocavbondewpoint气体在一定压力下析出第一滴液态烃时的温度。3输气工艺3.1一般规定3.1.1输气管道的设计输送能力应按设计任务书或合同规定的年最大输气量计算,设计年工作天数应按350d计算。3.1.2进入输气管道的气体必须清除机械杂质;水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃;烃露点应低于或等于最低环境温度;气体中硫化氢含量不应大于20mg/m3。当被输送的气体不符合上述要求时,必须采取相应的保护措施。3.1.3输气管道的设计压力应根据最优工艺参数、气源条件、用户的需要、管材质量、施工水平及地区安全等因素经技术经济比较后确定。3.1.4当输气管道及其附件已按国家现行的《钢质管道及储罐防腐蚀工程设计规范》和《埋成钢质管道强制电流阴极保护设计规范》的要求采取了防腐措施时,不应再增加管壁的腐蚀裕量。3.1.5输气管道应设清管设施。有条件的地方宜采用管道内涂技术。3.2工艺设计3.2.1工艺设计应根据气源条件、输送距离、输送量及用户的特点和要求,经综合分析和技术经济对比后确定。3.2.2工艺设计应包括下列主要内容:3.2.2.1确定输气工艺流程。3.2.2.2确定输气站的工艺参数。3.2.2.3确定输气站的数量和站间距。3.2.2.4确定输气管道的直径、设计压力及压气站的站压比。3.2.3管道输气应合理利用气源压力。当采用增压输送时,应合理选择压气站的站压比和站间距。当采用离心式压缩机增压输送时,站压比宜为1.2~1.5,站间距不应小于100km。3.2.4压气站特性和管道特性应协调,在正常输气条件下,压缩机组应在高效区内工作。压缩机组的数量、选型、联接方式,应在经济运行范围内,满足工艺设计参数和运行工况变化的要求。3.2.5具有配气功能分输站的分输气体管线上,宜设置气体的限量、限压设施。3.2.6输气管道首站和气体接收站的进气管道上,应设置气质监测设施。3.2.7输气管道的强度设计应满足运行工况变化的要求。3.2.8输气站均应设置越站旁通。进、出站管线必须设置截断阀。3.3工艺计算3.3.1输气管道工艺设计应具备下列资料:3.3.1.1管输气体的组成。3.3.1.2气源的数量、位置、供气量及其可调范围。3.3.1.3气源的压力及其可谓范围,压力递减速度及上限压力延续时间。3.3.1.4沿线用户的数量对供气压力、供气量及其变化的要求。3.3.2输气管道应按下列公式进行工艺计算:3.3.2.1当输气管道沿线的相对高差 Δh≤200m时,应按下式计算:式中qv——气体(Po=0.101325MPa,T=293K)的流量(m3/d);P1——输气管道计算段的起点压力(绝)(MPa);P2——输气管道计算段的终点压力(绝)(MPa);d——输气管道内直径(cm);λ——水力摩阻系数;Z——气体的压缩系数;Δ——气体的相对密度;T——气体的平均温度(K);L——输气管道计算段的长度(km)。3.3.2.2当输气管道沿线的相对高差 Δh>200m时,应按下式计算:式中 α——系数(m/1);Ra——空气的气体常数,在标准状况下,Ra=287.1m2(S2/K);Δh——输气管道计算段的终点对计算段起点的标高差(m);n——输气管道沿线计算的分管段数。计算分管段的划分是沿输气管道走向,从起点开始,当其中相对高差≤200m时划作一个计算分管段;hi——各计算分管段终点的标高(m);hi/1——各计算分管起点的标高(m);Li——各计算分管段的长度(km)。3.3.2.3水力摩阻系数,宜按下式计算:式中 λ——水力摩阻系数;lg——常用对数;K——钢管内壁绝对粗糙度(m);d——管内径(m);Re——雷诺数。注:当输气管道工艺计算采用手算时,宜采用附录A公式。3.3.3输气管道沿线任意点的温度应按下列公式计算:3.3.3.1当无节流效应时,用下式计算:式中tx——输气管道沿线任意点的气体温度(℃);t0——输气管道埋设处的土壤温度(℃);t1——输气管道计算段起点的气体温度(℃);e——自然对数底数,宜按2.718取值;x——输气管道计算段起点至沿线任意点的长度(km)。式中K——输气管道中气体到土壤的总传热系数(W/m2/℃);D——输气管道外直径(m);qv——输气管道中气体(Po=0.101325MPa,T=293K)的流量(m3/d);Δ——气体的相对密度;Cp——气体的定压比热(J/kg/℃)。3.3.3.2当有节流效应时,应按下式计算。式中J——焦耳-汤姆逊效应系数(℃/MPa);ΔPx——x长度管段的压降(MPa)。3.4输气管道的安全泄放3.4.1输气站应在进站截断阀之前和出站截断阀之后设置泄压放空设施。3.4.2输气干线截断阀上下游均应设置放空管。放空管应能迅速放空两截断阀之间管段内的气体。放空阀直径与放空管直径应相等。3.4.3输气站的受压设备和容器,应设置安全阀。安全阀泄放的气体可引入同级压力的放空管线。3.4.4安全阀的定压应小于或等于受压设备和容器的设计压力。安全阀的定压(Po)应根据操作压力(P)确定,并应符合下列要求:3.4.4.1当P≤1.8MPa时,Po=P+0.18MPa;3.4.4.2当1.8MPa<P≤7.5MPa时,Po=1.1P;3.4.4.3当P>7.5MPa时,Po=1.05P。3.4.5安全阀泄放管直径应按下列要求计算:3.4.5.1单个安全阀的泄压管,应按背压不大于该阀泄放压力的10%确定,但不应小于安全阀的出口管径;3.4.5.2连接多个安全阀的泄放管,应按所有安全阀同时泄放时产生的背压不大于其中任何一个安全阀的泄放压力的10%确定,且泄放管截面积不应小于各支管截面积之和。3.4.6放空气体应经放空竖管排入大气,并应符合环境保护和安全防火要求。3.4.7输气干线放空竖管应设置在不致发生火灾危险和危害居民健康的地方。其高度应比附近建、构筑物高出2m及以上,且总高度不应小于10m。3.4.8输气站放空竖管应设在围墙外,距离围墙不应小于10m。其高度应比附近建、构筑物高出2m及以上,且总高度不应小于10m。3.4.9放空竖管的设置应符合下列规定:3.4.9.1放空竖管直径应满足最大的放空量要求。3.4.9.2严禁在放空竖管顶端装设弯管。3.4.9.3放空竖管底部弯管和相连接的水平放空引出管必须埋地;弯管前的水平埋设直管段必须进行锚固。3.4.9.4放空竖管应有稳管加固措施。4线路4.1线路选择4.1.1线路的选择应符合下列要求:4.1.1.1线路走向应根据地形、工程地质、沿线主要进气、供气点的地理位置以及交通运输、动力等条件,经多方案对比后,确定最优线路。4.1.1.2宜避开多年生经济作物区域和重要的农田基本建设设施。4.1.1.3大中型河流穿(跨)越工程和压气站位置的选择,应符合线路总走向。局部走向应根据大、中型穿(跨)越工程和压气站的位置,进行调整。4.1.1.4线路必须避开重要的军事设施、易燃易爆仓库、国家重点文物保护单位的安全保护区。4.1.1.5线路应避开飞机场、火车站、海(河)港码头、国家级自然保护区等区域。4.1.1.6除管道专用公路的隧道、桥梁外,线路不应通过铁路或公路的隧道和桥梁。4.1.1.7当受条件限制管道需要在第4.1.1.5款和第4.1.1.6款中所列区域内通过时,必须采取安全保护措施。4.1.2输气管道宜避开不良工程地质地段。当避开确有困难时,对下述地段应选择合适的位置和方式通过:4.1.2.1对规模不大的滑坡,经处理后,能保证滑坡体稳定的地段,可选择适当部位以跨越方式或浅埋通过。管道通过岩堆时,应对其稳定性作出判定,并采取相应措施。4.1.2.2对沼泽或软土地段应根据其范围、土层厚度、地形、地下水位、取土等条件确定通过的地段。4.1.2.3对泥石流地段,可采用单孔管桥架空通过。4.1.2.4对深而窄的冲沟,宜采用跨越通过。对冲沟浅而宽,沉积物较稳定的地段,宜采用埋设方式通过。4.1.2.5管道通过海滩、沙漠地段时,应对其稳定性进行推断,并采取相应的稳管防护措施。4.1.2.6在地震烈度大于或等于七度的地区,管道宜从断层位移较小和较窄的地区通过,并应采取必要的工程措施。管道不宜敷设在由于发生地震而可能引起滑坡、山崩、地陷、地裂、泥石流以及砂土液化等地段。4.2地区等级划分4.2.1输气管道通过的地区,应按沿线居民户数和(或)建筑物的密集程度,划分为四个地区等级,并依据地区等级作出相应的管道设计。4.2.2地区等级划分应符合下列规定:4.2.2.1沿管道中心线两侧各200m范围内,任意划分成长度为2km并能包括最大聚居户数的若干地段,按划定地段内的户数划分为四个等级。在农村人口聚集的村庄、大院、住宅楼,应以每一独立户作为一个供人居住的建筑物计算。(1)一级地区:户数在15户或以下的区段;(2)二级地区:户数在15户以上、100户以下的区段;(3)三级地区:户数在100户或以上的区段,包括市郊居住区、商业区、工业区、发展区以及不够四级地区条件的人口稠密区;(4)四级地区:系指四层及四层以上楼房(不计地下室层数)普遍集中、交通频繁、地下设施多的区段。4.2.2.2当划分地区等级边界线时,边界线距最近一幢建筑物外边缘应大于或等于200m。4.2.2.3在一、二级地区内的学校、医院以及其它公共场所等人群聚集的地方,应按三级地区选取设计系数。4.2.2.4当一个地区的发展规划,足以改变该地区的现有等级时,应按发展规划划分地区等级。4.2.3输气管道的强度设计系数应符合表4.2.3的规定。4.2.4穿越铁路、公路和人群聚集场所的管段以及输气站内管道的强度设计系数。4.3管道敷设4.3.1输气管道应采用埋地方式敷设,特殊地段也可采用土堤、地面等形式敷设。4.3.2埋地管道覆土层最小厚度应符合表4.3.2的规定。在不能满足要求的覆土厚度或外荷载过大、外部作业可能危及管道之处,均应采取保护措施。4.3.3管沟边坡坡度应根据土壤类别和物理力学性质(如粘聚力、内摩擦角、湿度、容重等)确定。当无上述土壤的物理性质资料时,对土壤构造均匀、无地下水、水文地质条件良好、深度不大于5m且不加支撑的管沟。深度超过5m的管沟,可将边坡放缓或加筑平台。4.3.4管沟宽度应符合下列规定:4.3.4.1管沟深度小于或等于3m时,沟底宽度应按下式确定。B=D+K(4.3.4)式中B——沟底宽度(m);D——管子外径(m);K——沟底加宽裕量(m),按表4.3.4确定。4.3.4.2当管沟深度大于3m且小于5m时,沟底宽度可适当加宽。当管沟需加支撑,在决定底宽时,应计入支撑结构的厚度。4.3.4.3当管沟深度大于或等于5m时,应根据土壤类别及物理力学性质确定沟底宽度。4.3.5岩石、砾石区的管沟,沟底应比土壤区管沟深挖0.2m,并用细土或砂将深挖部分垫平后方可下管。管沟回填时,应先用细土回填至管顶以上0.3m,方可用土、砂或粒径小于100mm碎石回填并压实。管沟回填土应高出地面0.3m。4.3.6输气管道出土端及弯头两侧,回填时应分层夯实。4.3.7当管沟纵坡较大时,应根据土壤性质,采取防止回填土下滑措施。4.3.8在沼泽、水网(含水田)地区的管道,当覆土层不足以克服管子浮力时,应采取稳管措施。4.3.9当输气管道采用土堤埋设时,土堤高度和顶部宽度,应根据地形、工程地质、水文地质、土壤类别及性质确定,并应符合下列规定:4.3.9.1管道在土堤中的覆土厚度不应小于0.6m;土堤顶部宽度应大于管道直径两倍且不得小于0.5m。4.3.9.2土堤的边坡坡度,应根据土壤类别和土堤的高度确定。粘性土土堤,压实系数宜为0.94~0.97。堤高小于2m时,边坡坡度宜采用1燊0.75~1燊1.1;堤高为2~5m时,宜采用1燊1.25~1燊1.5。土堤受水浸淹没部分的边坡,宜采用1燊2的坡度。4.3.9.3位于斜坡上的土堤,应进行稳定性计算。当自然地面坡度大于20%时,应采取防止填土沿坡面滑动的措施。4.3.9.4当土堤阻碍地表水或地下水泄流时,应设置泄水设施。泄水能力根据地形和汇水量按防洪标准重现期为25年一遇的洪水量设计;并应采取防止水流对土堤冲刷的措施。4.3.9.5土堤的回填土,其透水性能宜相近。4.3.9.6沿土堤基底表面的植被应清除干净。4.3.10输气管道跨越道路、铁路的净空高度.4.3.11当埋地输气管道与其它管道、通信电缆平行敷设时,其间距应符合国家现行标准《钢质管道及储罐防腐蚀工程设计规范》的有关规定。4.3.12埋地输气管道与其它管道、电力、通信电缆的间距应符合下列规定:4.3.12.1输气管道与其它管道交叉时,其垂直净距不应小于0.3m。当小于0.3m时,两管间应设置坚固的绝缘隔离物;两条管道在交叉点两侧各延伸10m以上的管段,应采用特加强绝缘等级。4.3.12.2管道与电力、通信电缆交叉时,其垂直净距不应小于0.5m。交叉点两侧各延伸10m以上的管段和电缆,应采用特加强绝缘等级。4.3.13用于改变管道走向的弯头、弯管应符合下列要求:4.3.13.1弯头的曲率半径应大于或等于公称直径的5倍,并应满足清管器或检测仪器能顺利通过的要求。4.3.13.2现场冷弯弯管的最小曲率半径。4.3.13.3冷弯管和弯头的任何部位不得有裂纹和其它机械损伤,其两端的椭圆度应小于或等于2.0%;其它部位的椭圆度不应大于2.5%。4.3.13.4弯管上的环向焊缝应进行x射线检查。4.3.14输气管道采用弹性敷设时应符合下列规定:4.3.14.1弹性敷设管道与相邻的反向弹性弯管之间及弹性弯管和人工弯管之间,应采用直管段连接;直管段长度不应小于管子外径值,且不应小于500mm。4.3.14.2弹性敷设管道的曲率半径应满足管子强度要求,且不得小于钢管外直径的1000倍。垂直面上弹性敷设管道的曲率半径尚应大于管子在自重作用下产生的挠度曲线的曲率半径,其曲率半径应按下式计算:式中R——管道弹性弯曲曲率半径(m);D——管道的外径(cm);α——管道的转角(°)。4.3.14.3输气管道平面和竖向不宜同时发生转角。4.3.15弯头和弯管不得使用褶皱弯或虾米弯。管子对接偏差不得大于3°。4.3.16输气管道防腐蚀设计必须符合国家现行标准《钢质管道及储罐防腐蚀工程设计规范》和《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》的有关规定。4.4截断阀的设置4.4.1输气管道应设置线路截断阀。截断阀位置应选择在交通方便、地形开阔、地势较高的地方。截断阀最大间距应符合下列规定:在以一级地区为主的管段不大于32km;在以二级地区为主的管段不大于24km;在以三级地区为主的管段不大于16km;在以四级地区为主的管段不大于8km。4.4.2截断阀可采用自动或手动阀门,并应能通过清管器。4.5标志4.5.1输气管道沿线应设置里程桩、转角桩、交叉和警示牌等永久性标志。4.5.2里程桩应沿气流前进方向左侧从管道起点至终点,每公里连续设置。阴极保护测试桩可同里程桩结合设置。4.5.3埋地管道与公路、铁路、河流和地下构筑物的交叉处两侧应设置标志桩(牌)。4.5.4对易于遭到车辆碰撞和人畜破坏的管段,应设置警示牌,并应采取保护措施。5管道和管道附件的结构设计5.1管道强度和稳定计算5.1.1管道强度计算应符合下列原则:5.1.1.1埋地管道强度设计应根据管段所处地区等级以及所承受可变荷载和永久荷载而定。当管道通过地震基本烈度七度及七度以上地区时,应对管道在地震作用下的强度进行校核。5.1.1.2埋地直管段的轴向应力与环向应力组合的当量应力,应小于管子的最小屈服强度的90%。管道附件的设计强度不应小于相连直管段的设计强度。5.1.1.3输气管道采用的钢管符合本规范第5.2.2条规定时,焊缝系数值应取1.0。5.1.2输气管道强度计算应符合下列规定:5.1.2.1直管段管壁厚度应按下式计算(计算所得的管壁厚度应向上圆整至钢管的公称壁厚 δno):式中 δ——钢管计算壁厚(cm);P——设计压力(MPa);D——钢管外径(cm);σs——钢管的最小屈服强度(MPa);F——强度设计系数φ——焊缝系数;t——温度折减系数。当温度小于120℃时,t值取1.0。5.1.2.2受约束的埋地直管段轴向应力计算和当量应力校核,应按本规范附录B的公式计算。5.1.2.3当温度变化较大时,应作热胀应力计算。必要时应采取限制热胀位移的措施。5.1.2.4受内压和温差共同作用下弯头的组合应力,应按本规范附录C的公式计算。5.1.3输气管道的最小公称管壁厚度应符合表5.1.3的规定。5.1.4输气管道径向稳定校核应符合下列表达式的要求。当管道埋设较深或外荷载较大时,应按无内压状态校核其稳定性。式中 Δx——钢管水平方向最大变形量(m);Dm——钢管平均直径(m);W——作用在单位管长上的总竖向荷载(N/m);W1——单位管长上竖向永久荷载(N/m);W2——地面可变荷载传递到管道上的荷载(N/m);Z——钢管变形滞后系数,宜取1.5;K——基床系数,宜按本规范附录D的规定选取;E——钢材弹性模量(N/m2);I——单位管长截面惯性矩(m4/m);δn——钢管公称壁厚(m);Es——土壤变形模量(N燉m2)。E,值应采用现场实测数。当无实测资料时,可按本规范附录D的规定选取。5.1.5曾采用冷加工使其符合规定的最小屈服强度的钢管,以后又将其不限时间加热到480℃或高于320℃超过1h(焊接除外),该钢管允许承受的最高压力,不得超过按式(5.1.2)计算值的75%。5.2材料5.2.1输气管道所用钢管、管道附件的选择,应根据使用压力、温度、介质特性、使用地区等因素,经技术经济比较后确定。采用的钢管和钢材,应具有良好的韧性和焊接性能。5.2.2输气管道凡选用国产钢管,应符合国家现行标准《石油天然气输送管道用螺旋缝埋弧焊钢管》、《石油天然气输送管道用直缝电阻焊钢管》、《输送流体用无缝钢管》的有关规定。5.2.3当输气管道采用本规范第5.2.2条所列标准以外的钢管和选用管道附件时,其材质应是镇静钢,并应满足下列基本要求:5.2.3.1屈服强度与抗拉强度之比不应大于0.85;5.2.3.2含碳量不应大于0.25%,碳当量不应大于0.45%;5.2.3.3材料熔炼分析含硫量不应大于0.035%;含磷量不应大于0.04%。5.2.4输气管道所采用钢管和管道附件应根据强度等级、管径、壁厚、焊接方式及使用环境温度等因素,对材料提出韧性要求。5.2.5钢管表面的凿痕、槽痕、刻痕和凹痕等有害缺陷应按下列要求处理:5.2.5.1钢管在运输、安装或修理中造成壁厚减薄时,管壁上任一点的厚度不应小于按式(5.1.2)计算确定的公称壁厚的90%。5.2.5.2凿痕、槽痕应打磨光滑;对被电弧烧痕所造成的“冶金学上的刻痕”应打磨掉。打磨后的管壁厚度小于本规范第5.2.5.1款的规定时,应将管子受损部分整段切除,严禁嵌补。5.2.5.3在纵向或环向焊缝处影响钢管曲率的凹痕均应除去。其它部位的凹痕深度,当钢管公称直径小于或等于300mm时,不应大于6mm;当钢管公称直径大于300mm时,不应大于钢管公称直径的2%。当凹痕深度不符合要求时,应将管子受损部分整段切除,严禁嵌补或将凹痕敲臌。5.3管道附件5.3.1管道附件应符合下列规定:5.3.1.1管道附件严禁使用铸铁件,并宜采用锻钢件,其质量应符合国家现行标准《压力容器锻件技术条件》的有关规定。5.3.1.2管道附件的制作应符合国家现行标准《钢板对焊管件》、《钢制对焊无缝管材》的规定。5.3.1.3当管道附件与管道采用焊接连接时,两者材质应相同或相近。5.3.1.4承受较大疲劳荷载的弯管,不得采用螺旋焊接钢管制作。5.3.1.5进行现场强度试验时,不应发生泄漏、破坏、塑性变形。5.3.2管道附件与没有轴向约束的直管连接时,应按本规范附录E规定的方法进行承受热膨胀的强度校核。5.3.3弯头和弯管的管壁厚度应按下式计算:δb=δ/m(5.3.3-1)m=4R/D4R/2D(5.3.3-2)式中 δb——弯头或弯管管壁厚度(mm);δ——弯头或弯管所连接的直管管段壁厚度(mm);m——弯头或弯管管壁厚度增大系数;R——弯头或弯管的曲率半径(mm);D——弯头或弯管的外直径(mm)。5.3.4直接在主管上开孔与支管连接或自制三通,其开孔削弱部分可按等面积补强,其结构和计算方法应符合本规范附录F的规定。当支管的公称直径小于或等于50mm时,可不补强。当支管外径大于或等于1/2主管内径时,宜采用标准三通件。5.3.5异径接头可采用带折边或不带折边的两种结构形式,其强度设计应符合现行国家标准《钢制压力容器》的有关规定。当异径接头半锥角小于或等于15°且壁厚和材质与大直径端连接的钢管相近时,可不进行强度计算。5.3.6管封头可采用凸形封头或平封头,其结构、尺寸和强度应符合现行国家标准《钢制压力容器》的有关规定。5.3.7管法兰的选用应符合国家现行标准《钢制管法兰类型》、《大直径碳钢法兰》的规定。法兰密封垫片和紧固件,应与法兰配套选用。绝缘法兰的设计应符合国家现行标准《绝缘法兰设计技术规定》的规定。5.3.8管汇和清管器收发筒,应由具有制造压力容器资格的工厂制作。5.3.9输气管道选用的阀门应符合国家现行标准《工业用阀门的压力试验》、《通用阀门法兰和对焊连接钢制闸阀》、《通用阀门法兰和对焊连接钢制球阀》、《安全阀一般要求》和《通用阀门供货要求》的有关规定。5.3.10在防火区内关键部位使用的阀门,应具有耐火性能。5.3.11需要通过清管器的阀门,应选用全通径阀门。6输气站6.1输气站设置原则6.1.1输气站的设置应符合线路走向和输气工艺设计的要求。各类输气站宜联合建设。6.1.2输气站位置选择应符合下列要求:6.1.2.1地势平缓、开阔。6.1.2.2供电、给水排水、生活及交通方便。6.1.2.3应避开山洪、滑坡等不良工程地质地段及其它不宜设站的地方。6.1.2.4与附近工业、企业、仓库、火车站及其它公用设施的安全距离应符合现行国家标准《原油和天然气工程设计防火规范》的有关规定。6.1.3输气站应设有生产操作和设备检修的作业通道及行车通道,并应有车行道与外界公路相通。6.2调压及计量设计6.2.1输气站内调压、计量工艺设计应符合输气工艺设计要求,并应满足开、停工和检修需要。6.2.2调压装置应设置在气源来气压力不稳定,且需控制进站压力的管线上,分输气及配气管线上以及需要对气体流量进行控制和调节的计量装置之前的管段上。6.2.3气体计量装置,应设置在输气干线的进气管线上,分输气及配气管线上以及站场自耗气管线上。6.3清管设计6.3.1清管设施应设置在输气站内。6.3.2清管工艺应采用不停气密闭清管流程。6.3.3清管器的通过指示器应安装在进出站的管段上,并应将指示信号传至站内。6.3.4清管器收发筒的结构应能满足通过清管器或检测器的要求。6.3.5清管器收发筒上的快速开关盲板,不应正对间距为小于或等于60m的居住区或建(构)筑物区。6.3.6清管作业清除的污物应进行收集处理,不得随意排放。6.4压缩机组的布置及厂房设计原则6.4.1压缩机组应根据工作环境及对机组的要求,布置在露天或厂房内。在高寒地区或风砂地区宜采用全封闭厂房;其它地区宜采用敞开式厂房。6.4.2厂房内压缩机及其辅助设备的布置,应根据机型、机组功率、外型尺寸、检修方式等因素按单层或双层布置,并应符合下列要求:6.4.2.1两台压缩机组的突出部分间距及压缩机组与墙的间距,应能满足操作、检修的场地和通道要求。6.4.2.2压缩机组的布置应便于管线的安装。6.4.2.3压缩机基础不得与厂房基础及其上部结构相连接。6.4.3压气站内建(构)筑物的防火、防爆应按国家现行标准的有关规定进行设计。6.4.4压缩机房的每一操作层及高出地面3m以上的操作平台(不包括单独的发动机平台),应至少有两个安全出口及通向地面的梯子。操作平台上的任意点沿通道中心线与安全出口之间的最大距离不得大于25m。安全出口和通往安全地带的通道,必须畅通无阻。6.4.5压缩机房的高度应满足设备拆装起吊要求。6.4.6压缩机房内,应配置供检修用的固定起重设备。当压缩机组布置在露天或轻型结构厂房内时,可不设固定起重设备,但应设置移动式起重设备的吊装场地和行驶通道。6.5压气站工艺及辅助系统6.5.1压气站工艺流程设计应根据输气系统工艺要求,满足气体的除尘、分液、增压、冷却、越站、试运作业和机组的启动、停机、正常操作及安全保护等要求。6.5.2压气站内的总压降不宜大于100kPa。6.5.3当压气站出站气体温度高于60℃时,应设置冷却器。6.5.4燃机燃料气系统应符合下列要求:6.5.4.1燃料气管线应从压缩机进口截断阀前的总管中接出,并应装设减压和计量设备。6.5.4.2燃料气管线在进入压缩机厂房前及每台燃机前应装设截断阀。6.5.4.3燃料气应能满足燃机对气质的要求。6.5.5离心式压缩机的油系统应符合下列要求:6.5.5.1润滑、密封和伺服油系统,均应由主润滑油箱供油,且应分别自成系统。6.5.5.2启动过程和停机后使用的辅助润滑油泵和密封油泵,其动力宜采用气动马达,冲动气马达的气体气质应符合设备制造厂的要求。辅助油泵的出油管应设单向阀。6.5.6采用注油润滑的往复式压缩机各级出口均应设分液设备。6.5.7冷却系统应符合下列要求:6.5.7.1气体冷却方式宜采用空冷。气体通过冷却器的压力损失不宜大于50kPa。6.5.7.2往复式压缩机和燃气发动机气缸壁冷却水,宜采用密闭循环冷却。6.6压缩机组的选型6.6.1压缩机组的选型和台数,应根据压气站的总流量、总压比、出站压力、气质等参数,进行技术经济比较后确定。6.6.2压气站宜选用离心式压缩机;单机一级压缩的压比可为1.2~1.25。在站压比较高、输量较小时,可选用活塞式压缩机。6.6.3同一压气站内的压缩机组,宜采用同一机型。6.6.4压缩机的原动机选型,应结合当地能源供给情况,进行技术经济比较后确定。离心式压缩机宜采用燃气轮机,往复式压缩机宜采用燃气发动机。6.6.5驱动设备所需的功率应与压缩机相匹配。压缩机的轴功率可按附录G公式计算。6.7压缩机组的安全保护6.7.1往复式压缩机出口与第一个截断阀之间应装设安全阀和放空阀;安全阀的泄放能力应不小于压缩机的最大排量。6.7.2每台压缩机组应设置下列安全保护装置:6.7.2.1压缩机气体进口应设置压力高限、低限报警和高限越限停机装置。6.7.2.2压缩机气体出口应设置压力高限、低限报警和高限越限停机装置。6.7.2.3压缩机的原动机(除电动机外)应设置转速高限报警和超限停机装置。6.7.2.4启动气和燃料气管线应设置限流及超压保护设施。燃料气管线应设置停机或故障时的自动切断气源及排空设施。6.7.2.5压缩机组油系统应有报警和停机装置。6.7.2.6压缩机组应设置振动监控装置及振动高限报警、超限自动停机装置。6.7.2.7压缩机组应设置轴承温度及燃气轮机透平进口气体温度监控装置、温度高限报警、超限自动停机装置。6.7.2.8离心式压缩机应设置喘振检测及控制设施。6.7.2.9压缩机组的冷却系统应设置报警或停车装置。6.7.2.10压缩机组应设轴位移检测及报警装置。6.8站内管线6.8.1站内除仪表、控制及取样等管线外,所有油气管均应采用钢管及钢质管件。6.8.2钢管材料应符合本规范第5.2节的有关规定。6.8.3钢管强度及稳定计算,应符合本规范第5.1节的有关规定。6.8.4站内管线安装设计应采取减小振动和热应力的措施。6.8.5管线的连接方式除因安装需要采用螺纹或法兰连接外,均应采用焊接。6.8.6管线应采用地上或埋地敷设,不应采用管沟敷设。6.8.7管线穿越车行道路时宜采用套管保护。7监控与系统调度7.1一般规定7.1.1输气管道应设置测量、监视、控制设施。对复杂的管道工程,宜设置监控与数据采集系统。7.1.2仪表选型及控制系统的选择,应根据输气管道特点、规模及发展规划要求,经方案对比论证确定,选型宜统一。7.1.3测量、控制及调节过程的输入输出信号应符合系统的设计要求。7.1.4工艺操作过程的重要参数、确保安全生产的主要参数、工艺过程所需研究分析的参数等应连续监视或记录。7.1.5对易出现故障部位的仪表及控制设备应设备用。7.1.6控制系统设计应减少管输气体的压力损失。输气站内控制执行机构宜采用气动。在条件允许情况下,可使用管输气体作为气动系统的气源。7.1.7爆炸危险场所的仪表系统设计应符合防爆要求。7.1.8仪表及控制设备宜采用双回路供电,对有特殊要求的场合应配置不间断供电电源。7.2系统调度管理7.2.1输气管道监控与数据采集系统应符合下列规定:7.2.1.1宜提高纳入系统调度的可控输气量比例。7.2.1.2实时响应性能好,具有完善的优先级中断处理功能。7.2.1.3人机对话应灵活,操作、维护方便。7.2.1.4数据通信能力强,并应便于系统扩展、联网。7.2.2监控与数据采集系统应设控制中心(调度中心),其设计应符合下列规定:7.2.2.1应设置在调度管理、通信联络、系统维修方便的地方。7.2.2.2中心控制室设计应符合国家现行标准《计算机站场地的技术要求》的有关规定。7.2.2.3主计算机系统应采用双机热备用系统。7.2.2.4调度管理系统的主要功能应包括:(1)按照预定的时间对每一个被控站进行周期归描,对被控站的主要运行参数和状态进行实时显示、报警、打印及记录;(2)向被控站发送远程控制指令或调节指令;(3)数据处理、分析及运行决策指导。7.2.2.5中心控制室的主计算机系统应配备操作系统软件、监控与数据采集系统软件、管道系统应用软件。7.3被控站7.3.1被控站宜采用以微处理机为核心的集散型控制系统。7.3.2被控站应根据输气管道工艺设计要求布点,并应满足下列规定的功能:7.3.2.1执行控制中心指令。7.3.2.2站系统运行参数巡回检测、监控,向中心发送主要运行参数及状态。7.3.2.3压缩机组及设备的程序控制、调节。7.3.2.4运行状态、流程、特性、参数的画面显示,报警、打印及记录。7.3.2.5数据处理,操作运行及故障诊断指导。7.3.2.6站安全防护系统监控。7.3.3被控站的控制系统应具有对压缩机组、工艺设备及辅助设施在控制室进行集中自动控制、就地自动控制和手动操作的功能。7.3.4站控制系统应能控制离心式压缩机组正常和变工况运行,保持压气站出站压力设定值,协调机组间的负荷分配,并对机组的下列功能进行监视:7.3.4.1机组的程序启停,辅助系统的程序控制,以及机组阀门的安全联锁控制。7.3.4.2机组实时状态和工艺参数的监视。7.3.4.3接受控制中心指令进行控制。7.3.4.4对本规范第6.7.2条规定的安全保护装置进行监视。7.3.5被控站紧急切断系统应符合下列要求:7.3.5.1压气站紧急切断系统除在控制室设置控制点外,还应在站内气区以外至少设两个独立使用的操作点。操作点应设在安全和方便操作的地方,并应设明显标志。7.3.5.2紧急切断系统应能快速地进行下列作业:(1)进出站场阀门关闭,干线旁路开启;(2)站场内放空阀打开;(3)运行机组停机并放空;(4)切断燃料供应并放空;(5)切断除消防系统和应急照明外的电源;(6)启动自动灭火系统。7.4监校7.4.1当设置监控与数据采集系统时,应设置气质在线连续自动分析仪表或气质指标越限报警装置。7.4.2压力监控应符合下列规定:7.4.2.1应对进、出压气站的气体压力进行监控。7.4.2.2压力调节宜优先采取自力式调节方式。对连续供气的管线宜采取双回路或多回路的压力调节系统。7.4.3应对压气站的出站气体温度进行监控。7.4.4气体流量的监控应在气体装置上显示气体流量的瞬时和累积值。7.5通信7.5.1输气管道工程的通信系统应根据生产运行、调度管理的要求设置,并应符合下列要求:7.5.1.1通信方式应根据输气管道运行的特点选择,并应符合监控及数据采集系统对数据传输的要求和发展需要。7.5.1.2通信系统应设备用通道。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本文标题:输气管道设计规范401461
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