g ′=(g ?Δρ /ρare (1 ρare =(ρa +ρb /2
式中:R #为无量纲理查德系数; d 为管道内径,m ; v ρ为平均速度,m/s ; g 为重力加速度, 取9181m/s ; Δ
ρ为不同气体密度差值,kg/m 3; ρa 、ρb 为两种气体密度,kg/m 3 .
根据经验, R #在1～5之间对应的混气量是可接受的, 速度越大, R #越小, 出现分层的可能性越小; 为保证混气量最少, 当R #=1时, 对天然气-氮气的速度要求为2107m/s , 氮气置换空气的速度要求为0159m/s.
在实际作业中, 天然气至氮气段和氮气至空气段的置换速度是相同的。为确保混气段最小, 天然气置换氮气再置换空气段的速度v ≥2107m/s.
(2 尽量保证实际作业可行的情况下, 用于置换的时间越
少越好, 即天然气推进速度越大越好。但是, 天然气推进速度越大, 要求气源供气流量越大, 所以天然气的流速要确保不超过气源的供气能力。
5 结论
(1 从实际情况出发, 根据不同的情况选择最佳的氮气置 换方法;
(2 置换前要确保符合置换所必须具备的条件;
(3 置换前粗略确定所需氮气量, 避免浪费或出现不足的 情况;
(4 置换时合理控制注氮温度、压力, 应与注入天然气压力
应保持一致, 尽量减小混气段, 减少氮气的损失; (5 置换时合理控制管道内气体流速, 天然气至氮气段和
氮气至空气段的置换速度应是相同的, 为确保混气段最小, 其流速一般控制在3～5m/s.
6 意见与建议
一方面, 目前, 氮气置换的各种方法都有各种成功应用的范例, 从经济、安全和合理上考虑, 进一步开发氮气置换的新方
第3期
谭力文等:天然气管道氮气置换技术研究 27
法是值得国内外有关单位期待的。
另一方面, 虽然氮气置换在国内已有不少得以成功操作实施的经验, 但是其置换的操作参数的确定大多都是根据实践应用和经验取得, 至今在某些领域还没有准确量化, 如注氮速度、混气段长度的准确计算还需要进行深层次的理论研究与计算。在这些方面, 应根据已有实践经验的各种参数的记录、整理和分析, 为以后其他管道和压力容器的投产积累更宝贵的经验。具体可从以下几个方面作出考虑:
(1 加强输气管道氮气置换的物理数学模型研究:针对不同的
置换方法, 研究空气、氮气与天然气在流动过程中的物理模型; 于流体流动的基本控制方程, 建立3边界条件, 确定3(2 :在
, ANSY S 与
PH ONEICS 等对输气管道氮气置换过程进行数值模拟或仿真计
算, 剖析混气段的主要影响因素及其形成机理, 提出控制混气
段的有效方法; 围绕安全经济操作的目标, 确定最优的置换工艺与操作参数; (3 可结合现场试验研究:基于实际输气管道氮气置换过
程的仿真计算结果与最优操作参数, 通过现场试验验证理论计算的正确性, 同时完善物理数学模型。参考文献:
[1] SY /T 6233—1996.
[2] S AA/AS 3—. 澳大利亚. [3],1991. , . 管道清洗技术综述. 管道技术与 (1 -37.
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作者简介:谭力文(1982— , 硕士研究生, 从事油气储运工程工艺与理 论方面的研究。
(上接第22页 波。从图5(a 中可看出, 当以8/20电流波测量
压敏电阻的残压时, 电流波达到峰值I p 的时刻t i , 与电压波达到峰值U p 的时刻t u 并不重合, t u 先于t i . 由于氧化锌压敏电阻抑制冲击电压作用的延时小于1ns , 这是由压敏电阻本身的特性所决定的。即导通电阻从大到小达到稳态值, 则需要较长的时间。也就是说, 在8/20电流波的作用时间内, 压敏电阻的电阻值R 还在
不断地减小, 而电压波是每一时刻的电流值i , 与该时刻的电阻值R 相乘所形成的, 因而电压波的峰点与电流波的峰点不会在同一时刻出现。
在压敏电阻的8/20冲击电流试验中, 经常会看到图5(b 所示的电压波, 它一开始有一个尖峰, 且波顶明显下倾, 这不是压敏电阻真实的限制电压波, 而是放电电流的辐射干扰电压和连接线电感电压迭加在正常限制电压上的结果, 应改进测试技术, 排除这种附加成分。
(a 真实的波形(b 受干扰的电压波形
天然气管道氮气置换技术研究（精）
