高壓燃?xì)夤艿佬孤┮鹧鼐€壓力變化的模擬分析

Summary：近年來，隨著天然氣管道安全事故頻發(fā)，燃?xì)夤艿腊踩絹碓奖恢匾暎細(xì)夤緸榱斯艿滥軌蚱椒€(wěn)運(yùn)行，都在探索管道安全措施，管道完整性工作正在被逐步推廣，成為管道管理的一項(xiàng)重要手段。Keys：高壓燃?xì)夤埽还艿罊z測；壓力偏差；WX定位引言作為城市最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，埋地天然氣管道面臨著土壤腐蝕、地面沉降、城市內(nèi)澇、城市高壓輸配電系統(tǒng)等多種因素帶來的破損威脅。埋地天然氣管道發(fā)生泄漏后，天然氣會在土壤中進(jìn)行擴(kuò)散，部分天然氣會擴(kuò)散至地表，當(dāng)?shù)乇淼奶烊粴鉂舛冗_(dá)到爆炸極限時(shí)，會有火災(zāi)甚至爆炸的危險(xiǎn)。因此，研究埋地燃?xì)夤艿佬孤┖筇烊粴庠谕寥篮蜕喜靠臻g中的擴(kuò)散規(guī)律，對事故的評估、應(yīng)急處理以及解決方案的提出有著重要的意義。1研究目的及意義隨著城市燃?xì)饨ㄔO(shè)的不斷推進(jìn)、居民燃?xì)庀M(fèi)需求不斷增加，各類燃?xì)庑孤┦鹿室膊粩喟l(fā)生。據(jù)相關(guān)報(bào)道，2019年全國燃?xì)馐鹿?22起，其中室內(nèi)燃?xì)馐鹿?63起，室外燃?xì)馐鹿?59起，共造成63人死亡、585人受傷。歷年來典型燃?xì)庑孤┦鹿视校?010年大連市某小區(qū)煤氣爆炸事故，造成2死12傷，事故發(fā)生房間的陽臺墻體和地板全部被掀開，2、3、4樓被貫通；2011年北京市朝陽區(qū)某小區(qū)燃?xì)庾詺⒕椋詺⒄咴邳c(diǎn)燃燃?xì)夂髩嫎牵斐?名消防指戰(zhàn)員和2名群眾受傷；2013年瀘州市某商城燃?xì)夤艿辣ㄊ鹿剩斐?人死亡，40人受傷；2014年北京市某大街燃?xì)夤艿佬孤┢鸹鹗鹿剩?名群眾被輕度灼傷，29輛消防車輛，200余名消防指戰(zhàn)員到場處置連續(xù)奮戰(zhàn)10小時(shí)，成功抑爆處置；2017年松原市某路段燃?xì)夤艿佬孤┍ㄊ鹿剩斐?人死亡、89人受傷；2019年長春市某小區(qū)居民樓燃?xì)庑孤┍ㄊ鹿剩斐?人死亡，3人受傷；2020年新余市某公司燃?xì)庑孤┍ㄊ鹿剩斐?人死亡，6人受傷。以上燃?xì)庑孤┮l(fā)的事故發(fā)人深省，滅火救援一線的戰(zhàn)斗人員應(yīng)該予以高度重視，認(rèn)真妥善地做好應(yīng)急救援處置工作。因此，結(jié)合近年來燃?xì)庑孤┍ㄊ鹿氏谰仍幹冒咐崂矸治鍪鹿实臑?zāi)害特點(diǎn)和處置經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步提高隊(duì)伍安全高效處置燃?xì)庑孤┦鹿誓芰Α⒂行Т_保人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。2泄漏檢測燃?xì)馄髽I(yè)要制定泄漏檢測計(jì)劃，并按照計(jì)劃組織實(shí)施。巡線人員在每日巡線過程中，要利用泄漏檢測儀對閥井進(jìn)行檢測，查看是否有漏氣情況，同時(shí)，在檢測用戶調(diào)壓箱時(shí)，也要做好泄漏檢測工作。為了更好檢查管線泄漏情況，巡線人員要定期進(jìn)行徒步巡線活動。徒步巡線過程中，巡線人員要手持泄漏檢測儀，沿管線正上方徒步行走進(jìn)行巡查。在巡查過程中，要注意管線周邊有無塌陷、滑坡、人工取土、堆放重物等情況，查看管道上方水面有無氣泡、草木有無枯萎等情況，同時(shí)要留意有無燃?xì)鈿馕丁Ｍㄟ^不定期組織打孔檢測、激光甲烷探測儀檢測等方式，全方位、多角度開展管線泄漏檢測工作。檢測過程中要注意做好管道周邊“三溝兩井”以及密閉空間的檢測。需要注意的是，當(dāng)發(fā)現(xiàn)管線周邊有燃?xì)鈿馕叮瑧岩墒翘烊粴夤艿腊l(fā)生泄漏時(shí)，不要急于下結(jié)論，首先要對現(xiàn)場進(jìn)行警戒，然后進(jìn)行排查，看是否是管道周邊有傾倒液化氣殘存的情況，或者是否存在是沼氣的情況，要利用乙烷分析儀等對現(xiàn)場氣體組分進(jìn)行分析，排除沼氣等的可能性。3存在問題（1）油氣管道泄漏檢測的現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)存在檢測技術(shù)太單一、檢測技術(shù)覆蓋范圍太小的問題，泄漏檢測標(biāo)準(zhǔn)體系仍需完善。（2）現(xiàn)有的泄漏檢測系統(tǒng)的應(yīng)用對象主要為長輸油氣管道，沒有一種技術(shù)能在城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)中處于絕對的優(yōu)勢，相關(guān)設(shè)備大多存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大的問題。（3）盡管可燃?xì)怏w圖像增強(qiáng)算法已經(jīng)在成像系統(tǒng)中得到了探索應(yīng)用，但大多數(shù)算法針對可燃?xì)怏w云團(tuán)本身的特征(例如形狀、大小、濃度分布和擴(kuò)散運(yùn)動等)的目標(biāo)圖像處理較少。④可燃?xì)怏w泄漏檢測系統(tǒng)性能評價(jià)方法在城鎮(zhèn)燃?xì)庑袠I(yè)仍屬空白。4WX后沿線壓力偏差分布本小節(jié)選擇Node5作為WX點(diǎn)，以WX孔徑為10mm的工況進(jìn)行分析。根據(jù)公式(9)和公式(10)在某點(diǎn)處的壓力偏差為該點(diǎn)正常工況下的壓力與WX壓力之差。各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的沿線壓力偏差隨時(shí)間變化規(guī)律如圖1(a)所示，不同WX時(shí)間下沿線壓力偏差分布情況如圖1(b)所示。由圖1(a)可知，隨著WX時(shí)間的變化，各個(gè)節(jié)點(diǎn)處的壓力偏差變化趨勢都是先增加，然后趨于穩(wěn)定。模擬時(shí)間在40min內(nèi)時(shí)，壓力偏差急劇增大；在40~60min時(shí)，壓力偏差變化逐漸趨于平緩；到60min后壓力偏差基本不再變化。這是由于管道WX時(shí)，管道上各點(diǎn)壓力會發(fā)生變化，隨著時(shí)間的推移，管道達(dá)到新的平衡狀態(tài)，此時(shí)，壓力大小也趨于穩(wěn)定。由圖1(b)可知，Node4和Node6與其他節(jié)點(diǎn)相比壓力偏差大，而Node1和Node9壓力偏差小，在Node5（WX點(diǎn)）處存在最大的壓力偏差。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是當(dāng)管線上的點(diǎn)與WX點(diǎn)之間的距離越近，該點(diǎn)壓力偏差越大，其中，WX點(diǎn)處壓力偏差最大。通過上述現(xiàn)象，在監(jiān)測沿線壓力偏差分布曲線過程中，當(dāng)壓力偏差等于0，即管道沿線運(yùn)行壓力與正常工況下壓力相同，意味著管道未WX。當(dāng)壓力偏差大于0時(shí)，管道可能處于WX工況，此時(shí)最大壓力偏差所在位置即為WX位置。在管道上可能出現(xiàn)未檢測壓力點(diǎn)處出現(xiàn)最大壓力偏差值，根據(jù)距WX點(diǎn)越近的位置壓力偏差值越大，可以判斷WX位置出現(xiàn)在沿線壓力分布中兩個(gè)較大壓力偏差點(diǎn)之間。圖1沿線壓力偏差隨時(shí)間變化趨勢(a)與沿線壓力偏差分布曲線(b)結(jié)束語埋地天然氣泄漏事故發(fā)生后，土壤中的天然氣呈以泄漏孔為中心的橢球形分布，土壤中的危險(xiǎn)區(qū)域范圍遠(yuǎn)大于空氣中的危險(xiǎn)區(qū)域范圍。天然氣擴(kuò)散至地面后會在地面上形成較高濃度的天然氣液池，液池區(qū)域的大小隨泄漏時(shí)長的增加而增大，并最終達(dá)到穩(wěn)定。沙土工況下地面上的最大危險(xiǎn)半徑比壤土工況下地面上的最大危險(xiǎn)半徑大10%，而由于天然氣在黏土中的滲流速度小，3600s時(shí)還未在地面上形成危險(xiǎn)區(qū)。天然氣在沙土中擴(kuò)散速率比其在壤土中的擴(kuò)散速率大20%左右，而天然氣在黏土中的擴(kuò)散速率僅為其在沙土中擴(kuò)散速率的47%。3600s時(shí)，沙土、壤土、黏土工況下地面上天然氣的質(zhì)量流量分別為0.23g/s、0.04g/s、0.005g/s。埋地燃?xì)夤艿佬孤┖螅孛嫔咸烊粴庖撼刂行膮^(qū)域位于泄漏孔的正上方，此處天然氣濃度最高，可作為燃?xì)夤艿佬孤┛锥ㄎ坏囊罁?jù)。Reference[1]姜璐,卓亮,李志宏,任飛.城市燃?xì)夤艿佬孤┦鹿室蚬治龇椒╗C].中國城市燃?xì)鈪f(xié)會安全管理工作委員會.2019年燃?xì)獍踩涣餮杏憰撐募摺按髞肀钡谖鍖萌珖擎?zhèn)燃?xì)獍踩c服務(wù)狀況調(diào)研活動調(diào)研報(bào)告.中國城市燃?xì)鈪f(xié)會安全管理工作委員會:中國城市燃?xì)鈪f(xié)會,2019:208-212.[2].城市燃?xì)夤芫W(wǎng)安全運(yùn)行問題及對策[C].中國城市燃?xì)鈪f(xié)會安全管理工作委員會.2019年燃?xì)獍踩涣餮杏憰撐募摺按髞肀钡谖鍖萌珖擎?zhèn)燃?xì)獍踩c服務(wù)狀況調(diào)研活動調(diào)研報(bào)告.中國城市燃?xì)鈪f(xié)會安全管理工作委員會:中國城市燃?xì)鈪f(xié)會,2019:347-349.[3]沈（王瑩）.埋地低壓天然氣管道泄漏擴(kuò)散數(shù)值模擬分析[D].北京建筑大學(xué),2019.