濟－青輸氣管道復(fù)線事故模擬分析

仇 攀

（山東省天然氣管道有限責(zé)任公司，濟南 250101）

濟－青輸氣管道復(fù)線事故模擬分析

仇 攀

（山東省天然氣管道有限責(zé)任公司，濟南 250101）

天然氣輸氣管道在發(fā)生事故時，自救能力對于保障輸氣管道供氣具有極其重要的意義。運用TGNET軟件構(gòu)建了濟－青輸氣管道復(fù)線輸氣工藝系統(tǒng)的模型，對氣源停輸和管道堵塞事故進行了仿真分析，計算出不同工況下的自救時間，為濟－青輸氣管道復(fù)線的生產(chǎn)運行提供借鑒。

天然氣輸氣管道；濟－青輸氣管道復(fù)線；氣源停輸；管道堵塞；仿真模擬；自救時間

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，對天然氣的需求日益增加［1］。天然氣管道在發(fā)生事故時，自救能力對于保障輸氣管道供氣具有極其重要的意義［2］。濟－青輸氣管道復(fù)線投產(chǎn)以后，作為主干線與濟青線等已投產(chǎn)的天然氣供氣管線聯(lián)網(wǎng)運行，將大大提高中石化山東天然氣管網(wǎng)的輸氣能力。濟－青輸氣管道復(fù)線出現(xiàn)事故將影響整個山東天然氣管網(wǎng)的安全運行。根據(jù)山東省天然氣安全運行應(yīng)急預(yù)案，當出現(xiàn)供應(yīng)中斷等緊急事故狀況時，供氣管線應(yīng)該至少保證80%的用氣量。

1 輸氣工藝系統(tǒng)模型

濟－青輸氣管道復(fù)線事故模擬分析采用TGNET軟件。TGNET軟件是美國科學(xué)軟件公司推出的天然氣集輸管網(wǎng)瞬態(tài)模擬軟件，可以對大型復(fù)雜的天然氣集輸管網(wǎng)進行穩(wěn)態(tài)模擬和瞬態(tài)模擬。山東輸氣管網(wǎng)具有管段多、線路長度長、氣源多、分輸點多的特點，濟－青輸氣管道復(fù)線和濟青線、山東液化天然氣（LNG）新建管線、新粵浙管線豫魯支線等其他管線壓力系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)、相互影響，在進行輸氣工藝分析時，不能將濟－青輸氣管道復(fù)線作為一條孤立的線性管道工程進行分析，要將其納入山東省天然氣管網(wǎng)，與在役管線、待投產(chǎn)管線一起進行聯(lián)網(wǎng)分析。山東省天然氣管網(wǎng)具體參數(shù)見表1。

根據(jù)中石化近期規(guī)劃，共有4個氣源向山東省天然氣管網(wǎng)供氣，分別是西氣（榆濟線來氣、新粵浙管線和濮陽儲氣庫來氣）以及東氣（山東LNG氣），且受氣源注入點和供氣壓力的影響，濟青線和濟青復(fù)線內(nèi)的天然氣均不是單一的流向。按照約束山東LNG供氣壓力，且氣源的供氣量和各分輸站的下氣量均為近期規(guī)劃情況，運用TGNET軟件，構(gòu)建山東管網(wǎng)的輸氣工藝系統(tǒng)模型，如圖1所示。

表1 中石化山東天然氣管網(wǎng)管線一覽表Tab.1 Line list in Sinopec Shandong Natural Gas Pipeline Network

圖1 中石化山東天然氣管網(wǎng)輸氣工藝系統(tǒng)模型Fig.1 System model of the Natural Gas Pipeline Network of Shandong gas process

2 氣源停輸工況模擬分析

當輸氣管道穩(wěn)定運行時，突然出現(xiàn)氣源停輸，壓力變化從首站開始，壓力迅速依次朝向末站方向減少，沿線管道壓力開始逐漸降低。當某站壓力最先降至臨界點時，從發(fā)生事故到某站壓力降至臨界點這段時間即為管道自救時間［3］。

本論文在均月均日、高月高日（根據(jù)運行經(jīng)驗，綜合月高峰系數(shù)定為1.25）兩種用氣條件下，對山東LNG停輸和全部氣源停輸兩種情況進行模擬分析；根據(jù)應(yīng)急預(yù)案保證每個分輸站80%的供氣量的情況下，濟－青輸氣管道復(fù)線某個分輸站壓力降為4MPa時的時間即為此工況下的自救時間，模擬結(jié)果如表2所示。

表2 不同氣源停輸工況模擬分析結(jié)果

3 管段堵塞工況分析

天然氣管道在實際運行過程中，由于水合物或者其他因素會發(fā)生堵塞，影響管道安全運行［4］。在進行模擬分析時，考慮均月均日和高月高日兩種用氣條件，同時堵塞點選擇在濟－青輸氣管道復(fù)線氣源供氣末站前段，因為此段管道屬于水合物“冰堵”高危地段。

管道堵塞工況發(fā)生后，堵塞點后壓力隨時間持續(xù)下降，堵塞點前壓力先上升再下降，這是因為堵塞事故發(fā)生后，堵塞點產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，下游壓力會持續(xù)下降，而對于上游管道，由于氣源仍然在持續(xù)不斷供氣，因此壓力在短時間內(nèi)會上升，隨著堵塞過程的持續(xù)，壓力然后再下降［5］。模擬結(jié)果如表3所示。

表3 不同管道堵塞工況模擬分析結(jié)果

4 結(jié)論

本文在中石化山東管網(wǎng)均月均日和高月高日兩種用氣條件下，對濟－青輸氣管道復(fù)線的山東LNG停輸、全部氣源停輸和管道堵塞兩種事故進行模擬分析，在滿足每個分輸站80%的供氣量的情況下，得到不同事故下的自救時間。

1）在均月均日用氣條件下，山東LNG停輸時管道自救時間為28.67 h，全部氣源停輸時自救時間為16.91 h；而在高月高日用氣條件下，同樣的氣源停輸工況下自救時間分別為9.99 h和6.73 h。

2）在均月均日用氣條件下，桓臺－廣饒管段堵塞時自救時間為26.55 h，壽光－廣饒管段堵塞時自救時間為22.45 h；而在高月高日用氣條件下，同樣的管道堵塞工況下自救時間分別為8.12 h和7.83 h。

［1］ 李玉萍，張小娟，李婷.基于組合預(yù)測模型的我國天然氣需求預(yù)測［J］.河南科學(xué)，2014，10.

［2］ 張圣柱.油氣長輸管道事故風(fēng)險分析與選線方法研究［D］.北京：中國礦業(yè)大學(xué)，2012.

［3］ 王壽喜.管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)分析線性化法［J］.天然氣工業(yè)，19879（9）4：62－67.

［4］ 李德波.復(fù)雜環(huán)狀管網(wǎng)水力計算方法探究［J］.節(jié)能技術(shù).2005（4）：327－330.

［5］ 李長俊.天然氣在管道內(nèi)的不穩(wěn)定流動分析［J］.天然氣工業(yè)，1992，12（4）：69－71.

Simulation Analysis of Jin－Qing 2nd Gas Pipeline Accident Conditions

QIU Pan

（Shandong Natural Gas Pipeline Co.，Ltd.Jinan 250101，China）

When the accident happens，rescue capacity has an very important practical significance for the protection of gas pipeline gas supply.The paper constructs the model of Jin－Qing 2nd gas transmission pipeline system using TGNET，and calculates the rescue time of the gas pipeline network in different conditions when accidents happen.The accidents include the gas source stopping supply and the pipeline blocking.It can provide a reference for the actual operation of Jin－Qing 2nd gas transmission pipeline.

gas pipeline；gas source stopping supply；pipeline blocking；simulationrescue time

TE88

A

1004-275X（2015）05-0055-03

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.05.014

收稿：2015-09-21

仇攀（1986－），男，工程師，從事長距離輸氣管道運行管理。