天然气管道介质流速设计的探讨

彭伟青

深圳市燃气集团股份有限公司广东.深圳518000

摘要：在有效设计天然气的输气管道过程中，关于限定管道内介质的主要流速范围，我国与国际中的相关标准规范、国际著名设计公司对其取值范围的规定各不相同。我国有关流速的主要规定范围与国外相比并不细致，也没有细分各类工况内的具体限定值。本文以天然气管道介质为研究背景，并对介质在其中的流速进行有效探究和分析。

关键词：天然气介质流速

前言：

通常情况下依据相关经验设计的天然气输配送管线流速会保持在每秒10到15米范围内，而流速值在计量调压设备中只会更高。不同国家与业主在国外项目中的参考标准规范并不相同，一旦业主的流速限值没有明确，就需要通过设计方计算具体限值。业主在天然气减压站内没有明确的限定管道压力，就需要通常计算并分析流速值来降低成本。

一．现阶段天然气管道在我国相关设计标准规范概况探究与分析

我国输气管道工程设计的相关标准规范GB50251-2015中并没有和限定天然气管道的具体流速范围有关的内容。在有关城市管道工程设计的相关标准规范政策GB50028-2006中的第七章第二页第二十二条例明确规定压缩机前总管天然气流速需要保持在每秒十五米范围内。

二．现阶段天然气管道设计标准在国际中的相关规定概况探究与分析

1.针对配气与输气管道系统ASMEB31.8-2016

在ASMEB31.8中的第八百四十一章第二节第九条例明文规定了瞬时流速在流量与调压控制设备中需要保持在每秒三十米之间，与此同时可以对较低流速加大推荐力度，管道的紊流在较高的流速下会得到有效提高，致使管道内部与噪音在这一过程中出现磨蚀。每秒三十米的限定值即使在流量和调压控制管路中也属于较高值，因此输配气管道需要依据ASMEB31.8标准规范中对流速设计明确规范，确保其保持在每秒三十米的范围内。

2.针对海洋石油生产平台管线系统相关安装设计平台APIPR14E-2007

天然气管道中的单相流体管线速度在APIPR14E中明确规定一旦超出18.3米就会出现噪音问题，也因为这样在设计海洋管道过程中需要确保单相气体流速保持在每秒18.3米的范围内，除非已经实施选用阀门和管道路径以及优化位移、控制噪音等措施。

3.针对阿美沙特公司的相关标准规范SAES

SAES-L-132-2013作为沙特阿美公司管道系统材料相关选择标准规范，其中的第五条例规定了天然气管道介质流速最法制和最小值范围，除了特殊的最大流速的管道设备明确规定或者流量在分支管道中拥有的平衡要求，例如喘振释放撬（如图1）以及计量衡等，或者流量在分支管道中的管道拥有平衡要求，例如消防水喷淋管道等等。在合理有效选择过程中，没有具体有效限定流速在碳钢管道内部的最大峰值和最小峰值在站场内对气体流速进行放散和泄放，流速的最大峰值的具体范围限定在每秒十八点三米。流速在站场内一旦超出这一范围就会使工程出现各类噪音问题。一旦相对较为简单便捷的管路设置和数量相对不多的阀门就会使相关工程专家委员会对其给予批准。

4.针对使用管道相关标准规范SHELLDEP3.1.38.01.11-GEN-2013

有关壳牌管道使用具体标准规范中的第二章第二节第二条中明确规定了需要依据蒸汽与气体管道系统内的有关尺寸标准规范要求对管线的尺寸进行初步计算，计算出管道内的其他气体和空气流速，其他气体指的就是非机械腐蚀的或者非化学腐蚀的，具体的计算需要满足的条件有：其具体的限定范围保持在每秒十米到每秒二十米之间，或者气体介质的流速与密度需要保持在平均每秒每米为两万千克的范围内，最大峰值会保持在每秒六十米的范围内。

在这其中可以明确得知虽然我国规定的流速限值范围保持在每秒十米到十五米的设计范围，相较于国外有关流速的相关设计标准规范，两者较为一致，但是我国规定的流速限值却并没有那么细致，没有详细划分各类不同施工情况下的流速值的具体限值范围；而流速在道达尔、壳牌以及塞班中的相关设计标准规范具有全面、细致、具体、可行的特点。通过对第二条例与第三条例中有关气体介质密度和流速的有效计算，从而对管道内流速与压力之间的关联进行有效平衡，并且可以对各个压力情况下的管道流速进一步进行有效核算。

三．有关天然气管道介质流速相关工程实例概况探究与分析

在国外某城市的外减压站中业主对于流速的具体限定范围没有明确指明与确定，因此需要设计方有效计算减压后的管道尺寸。设计流量在标准状态下也就是温度为零摄氏度、一个标准大气压的情况下为每小时十五万五千二百九十一立方牛，我国在以往的流速设计过程中会将其设置在每秒十五米范围内。

因此对上述的计算结果进行有比对可以得出的结论是流速不论为二十六寸还是二十八寸都已经高出了每秒十五米范围的常规有效限定要求，因此一般情况下这两种情况都不会给予采纳使用。通过对管道用于减压站的综合考虑，并且管道主要为低压，因此在经过道达尔、壳牌以及塞班中有关流速的标准规范内容。明确对气体介质密度和气体介质流速，并进行有效核算。

具体的天然气核算结果表明在四点五barg情况下为每立方米三点九四九千克。二十八寸天然管道内的有关气体流速为每平方米两千零六十一点八六千克，其他气体流速为每平方米四万七千一百一十三点九三千克。二十六寸天然管道内的有关气体流速为每平方米两千九百二十五点九三千克，其他气体具体流速保持在每平方米为七万九千六百四十三点七一千克。从这一结论可以看出二十六寸的管道在这一设计压力下管道内部介质流速与壳牌相关标准规范中的要求保持一致，而实际工程施工操作中则可以使用道达尔以及SIP的相关标准规范。

结束语

在具体设计天然气管道过程中，较为传统的流速限定值设计可以作为有效参考依据，在业主没有明确指出流速具体限定值时需要认真仔细核算介质的密度和管线的压力，从而使其能够对工程的主要操作需求给予有效满足、除此之外流速在管道内部受到可以承受的具体压力降，磨蚀管道内壁的流速和管道路径的负载程度等影响因素都需要进行综合全面的考虑与分析，确保流速具体限定值合理、可靠。

参考文献

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