三-八输气管道穿越河流悬空长度安全分析.pdfVIP

★ 石 油化工安全环保技 术 ★ 2014年第30卷第 1期 PETROCHEMICALSAFETYANDENVIRONMENTALPROTECTIONTECHNOLOGY 0 三一八输气管道穿越河流悬空长度安全分析 李颖栋 ，林冬孝 ，李 欣 ，李欣欣 ，娄 敏 (1．中海石油管道输气有限公司，海南 海口570105； 2．中国石油大学(华东)石油工程学院，山东 青岛 266580) 摘 要：以三一八输气管道的悬空段为研究对象，建立 了悬空段振动方程 ，用Hermit插值 法离散得到其有限元形式，把避免出现涡激振动作为控制务件，采用Matlab编制输气管道悬 空计算程序，确定不同流速下管道失效的悬空临界长度。结果表明，三一八输气管道在汛期河 水湍急时实际悬空长度 已接近或超过悬空临界长度 ，已严重影响到管道的安全运行，建议对 三一八输气管道及时进行悬空治理，从而保障输气管道的安全运行。 关键词：输气管道 河流穿越 悬空 临界长度 安全 中海石油管道输气有限公司的三 八输气管道 Z 于 1996年4月 2931投产，是莺歌海崖 13．1气 田 开采的配套项 目，管道主干道全长 116km。输气 管道沿规划指定路道穿越大型河流 6条，中小型 河流7条，譬如穿越的白沙河河面宽度 20m，由 于上下游采沙，导致近年来河流改道，水土流失 严重，汛期河水大涨时输气管道发生了跨河面悬 ％(6lOt+V616x)zdx rS，~z／6tdx+mr62z／6tz 空、漂移，已严重影响到管道的安全运行，一旦 图2(a)管内流体微元受力图 图2(b)管壁单元受力图 发生油气管道失效，势必造成油气 田停产、污染 F—PAaz／O 一m (O／O + 环境，直接的经济损失就很大。为此，本文针对 VO／O )z—mg=0 (1) 三一八输气管道进行悬空长度安全分析，为悬空管 管道微元在 方向的振动微分方程 ： 道治理提供科学依据。 0Q／o +TOz／O 。一F—rs0z／Ot— l 管道悬空段振动方程 m，az／Ot一mg+F =0 (2) 式中：F——单位长度管壁作用在流体微元上的 如图1所示输气管道初始轴线方向为X轴方 液体压力； 向，y轴在水平面内垂直于X轴并与来流方 向相 P——流体压强； 同，z轴与重力方向相反。设管道外径为D，内 — — 管道内横截面积； 径 D ，悬空段长度为 ，J，在管道 处取微元 ， m ——单位长度管道 内部流体质量； 并把流体微元从管道微元上分离出来。流体微元 — — 管内流体流速；