CN110822295A - 一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法 - Google Patents

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杨锦林
赵凯
王旭
陈学敏
帅永乾
邓远平
罗广祥
杨垒
荆华
何利
熊重寒
苏黎晖
王倩
唐南
卢鹏
孙莉
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Abstract

本发明属于石油天然气输送领域，具体涉及一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法。本申请采用集成了分段封闭环空的双层管道结构、紧急关断阀连锁控制的理论与控制逻辑，工业通信与控制网络、连锁阈值计算综合***，实现泄漏监测、控制扩散、泄漏定位。通过每个封闭小段的实际压力和理论压力值在服务器端进行比较，当出现压力差时，服务器端则会根据理论阈值对是否泄漏进行判断，当出现泄漏时，则会快速、准确的判断出泄漏发生位置，并立即连锁关闭泄漏管道前后的紧急截断阀，防止集输管道内含硫化氢天然气等有毒、有害气体进一步泄漏，并将泄漏控制在封闭的环形空间内，消除管道集输安全环保风险。

Description

一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法
技术领域
本发明属于石油天然气输送领域，具体涉及一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法。
背景技术
随着我国含硫化氢天然气田的开发，含硫化氢天然气的管道集输愈发普遍。硫化氢气体具有强腐蚀性和剧毒性，目前含硫化氢天然气等有毒、有害气体集输主要采用不同材质的金属管道，管道存在腐蚀穿孔、外力破坏等原因导致含硫化氢天然气泄漏，存在安全及环保隐患。
现有技术中也有一些相关的改进，如公告号为CN206191281U、CN206943822U和CN206943821U的实用新型专利，上述专利利用双层管道来对气体的泄露情况进行监控，但是上述专利仅仅提出双层管道与压力波动的描述，没有涉及管道环形空间结构、预警阈值理论、量化控制逻辑、管道紧急关断阀设置、泄漏定位等。无法在第一时间进行甄别并在第一时间进行连锁保护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够快速判断出气体泄露位置，有毒、有害气体泄漏监测、预警与控制扩散，保护集输管道免受破坏的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其结构特征包括：管道起点、终点分别设置紧急关断阀，实现紧急情况下关断气源；管道采用双层结构，内层管道用于集输有毒、有害气体，外层管道用于内管保护和泄漏监测与控制；内层管道和外层管道之间形成环形空间，所述环形空间内沿管道长度方向间隔设置有多个起密封作用的封隔器，将环形空间分隔成多个密闭小段；各个密闭段两端的外层管道上分别设置有用于该段环形空间置换、注入或泄放环形空间内的气态或液态物质的注/排气口；各段环形空间内充装一定压力的气态或液态物质，环形空间压力要低于内层管道气体的压力；各段分别设置环形空间压力及温度检测装置；
一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其预警与控制理论原理在于：
根据理想气体状态方程
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
,式中：n为物质的量，单位mol；R为理想气体常数：R=8.31415926至8.31425927，单位 J/（mol·K）；T为绝对温度，单位=K；P为气体压强，单位Pa；V为气体体积，单位m3；
其中每个小段实测压力为P实测，实测温度为T实测，若，则表明该小段内层管道泄漏；若，则表明该小段外层管道泄漏。
所述环形空间内间隔设置有用于支撑内层管道的支撑环。
所述管道的两端分别采用密封端面。密封端面起密封作用，防止环形空间内气体或液体外泄。
所述管道的两端配套有紧急截断阀，作为泄露时紧急关断配套技术。当实测压力P实测与计算的理论压力P理论偏差大于5%时，立即关闭泄漏管道前后的紧急截断阀，防止集输管道内含硫化氢天然气等有毒、有害气体进一步外泄，大大降低安全环保风险。
所述压力及温度检测装置包括远传压力表和远传温度计，所述远传压力表将实测压力P实测传输至服务器，所述远传温度计将实测温度T实测传输至服务器，服务器将P实测和P理论进行对比。
所述外层管道的外部设置有保护套管，既保护内管免受破坏，也避免内管泄漏的有毒、有害气体向大气扩散。
内/外管泄漏发生后，紧急截断阀的连锁关断动作发生，从泄漏开始到执行关断动作时间短、泄漏量小、对生命安全和环境没有危害。
本技术方案的有益效果如下：
本申请采用集成了双层管道结构、工业通信与控制网络、电子仪器仪表、连锁关断设备、预警与连锁触发理论的综合控制***，能够实现有毒有害气体集输管道保护，管道泄漏预警，连锁关断气源，避免有毒有害气体泄漏后向大气扩散，定位泄漏位置等系列有益效果。具有危险源控制理论中隔离、能量屏蔽、安全保护冗余、闭锁的理念，是一种具有本质安全特征的集输保护技术。
附图说明
图1是一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法模型示意图。
具体实施方式
一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其结构特征包括：管道起点、终点分别设置紧急关断阀，实现紧急情况下关断气源；管道采用双层结构，内层管道用于集输有毒、有害气体，外层管道用于内管保护和泄漏监测与控制；内层管道和外层管道之间形成环形空间，所述环形空间内沿管道长度方向间隔设置有多个起密封作用的封隔器，将环形空间分隔成多个密闭小段；各个密闭段两端的外层管道上分别设置有用于该段环形空间置换、注入或泄放环形空间内的气态或液态物质的注/排气口；各段环形空间内充装一定压力的气态或液态物质，环形空间压力要低于内层管道气体的压力；各段分别设置环形空间压力及温度检测装置；
一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其预警与控制理论原理在于：
根据理想气体状态方程
Figure 568524DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 688926DEST_PATH_IMAGE004
,式中：n为物质的量，单位mol；R为理想气体常数：R=8.31415926至8.31425927，单位 J/（mol·K）；T为绝对温度，单位=K；P为气体压强，单位Pa；V为气体体积，单位m3；
其中每个小段实测压力为P实测，实测温度为T实测，若，则表明该小段内层管道泄漏；若
Figure 406347DEST_PATH_IMAGE006
，则表明该小段外层管道泄漏。
所述环形空间内间隔设置有用于支撑内层管道的支撑环。
所述管道的两端分别采用密封端面。密封端面起密封作用，防止环形空间内气体或液体外泄。
所述管道的两端配套有紧急截断阀，作为泄露时紧急关断配套技术。当实测压力P实测与计算的理论压力P理论偏差大于5%时，立即关闭泄漏管道前后的紧急截断阀，防止集输管道内含硫化氢天然气等有毒、有害气体进一步外泄，大大降低安全环保风险。
所述压力及温度检测装置包括远传压力表和远传温度计，所述远传压力表将实测压力P实测传输至服务器，所述远传温度计将实测温度T实测传输至服务器，服务器将P实测和P理论进行对比。
所述外层管道的外部设置有保护套管。
本技术方案的有益效果如下：
本申请采用集成了双层管道结构、工业通信与控制网络、电子仪器仪表、连锁关断设备、预警与连锁触发理论的综合控制***，能够实现有毒有害气体集输管道保护，管道泄漏预警，连锁关断气源，避免有毒有害气体泄漏后向大气扩散，定位泄漏位置等系列有益效果。具有危险源控制理论中隔离、能量屏蔽、安全保护冗余、闭锁的理念，是一种具有本质安全特征的集输保护技术。

Claims (7)

1.一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其特征在于：管道采用双层结构，内层管道用于集输有毒、有害气体，外层管道用于内管保护和泄漏监测与控制；内层管道和外层管道之间形成环形空间，所述环形空间内沿管道长度方向间隔设置有多个起密封作用的封隔器，将环形空间分隔成多个密闭小段；各个密闭段两端的外层管道上分别设置有用于该段环形空间置换、注入或泄放环形空间内的气态或液态物质的注/排气口；各段环形空间内充装一定压力的气态或液态物质，环形空间压力要低于内层管道气体的压力；各段分别设置环形空间压力及温度检测装置；
其预警与控制原理在于：
根据理想气体状态方程
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，,式中：n为物质的量，单位mol；R为理想气体常数：R=8.31415926至8.31425927，单位 J/（mol·K）；T为绝对温度，单位=K；P为气体压强，单位Pa；V为气体体积，单位m3；
其中每个小段实测压力为P实测，实测温度为T实测，若
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，则表明该小段内层管道泄漏；若
Figure 600639DEST_PATH_IMAGE004
，则表明该小段外层管道泄漏。
2.根据权利要求1所述的一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其特征在于：所述环形空间内间隔设置有用于支撑内层管道的支撑环。
3.根据权利要求1所述的一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其特征在于：所述管道的两端分别采用密封端面。
4.根据权利要求1所述的一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其特征在于：所述管道的两端配套有紧急截断阀，按照控制逻辑，当实测压力P实测与计算的理论压力P理论偏差达到大于5%时，立即关闭泄漏管道前后的紧急截断阀。
5.根据权利要求1所述的一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其特征在于：所述压力及温度检测装置包括远传压力表和远传温度计，所述远传压力表将实测压力P实测传输至服务器，所述远传温度计将实测温度T实测传输至服务器，服务器将P实测和P理论进行对比。
6.根据权利要求1所述的一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其特征在于：所述外层管道的外部设置有保护套管。
7.根据权利要求4所述的一种有毒、有害气体集输、保护及泄漏监测与控制的方法，其特征在于：内/外管泄漏发生后，紧急截断阀的连锁关断动作发生。
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