长输天然气管道泄漏模拟与风险控制措施研究

【摘要】：随着天然气在人们生活中越来越重要,运送天然气的长输管道也得到了普遍使用。但是此管道具有压力大、事故风险高等特点。事故一旦发生,国家和人民就会承受巨大的损失。目前国内外学者对管道泄漏及风险控制方面还不够成熟,本文主要对原有泄漏源模型进行了修正,对高压输气管道泄漏的扩散过程进行了模拟,并且拟定了适用于我国长输管道领域的可接受风险标准。基于上述研究,提出了控制管道风险的措施。本文为管道的风险管理提供了指导性的意见,对于管道的泄漏事故研究提供了科学的依据。长输天然气管道的泄漏有其自身的特点,进行扩散模拟之前,需要进行泄漏速率的计算,运用实际实验得到的数据对原有泄漏速率计算公式进行修正,得到修正后的速率公式,作为后续扩散模拟的公式储备。修正过程所用到的实验数据是在不同孔径、不同初始压力条件下得到的,对实验数据进行分析:相同初始压力、不同孔径;相同孔径,不同初始压力。经过分析得出结论:气体泄漏量与泄漏孔径的大小、初始压力成正相关。其次,将实验条件参数代入一般泄漏速率模型中,理论值与实验值的契合度较低。拟合出一个系数k,用k的倒数乘以原有泄漏公式作为修正后的新公式,将实验数据代入,验证了新公式具有非常好的契合度。影响天然气扩散的原因有很多,国内外天然气管道研究领域皆对影响因素进行了研究。本文基于FLUENT数值模拟分析研究了泄漏口直径、风速影响因素,通过对天然气管道泄漏扩散过程的模拟,得到影响因子对扩散的影响规律。其次,采用Tecplot后处理器对计算结果进行处理,得到控制条件下天然气管道泄漏扩散处于爆炸极限范围的区域。该工作可以指导应急及风险控制措施的研究。此外,基于对国内外相关领域可接受风险标准的研究以及我国油气管道领域可接受风险标准空白的现状,拟定了国内长输管道领域的可接受风险标准,并进行了实例应用;制定了有效的风险控制措施,尤其针对泄漏事故的应急工作也进行了深入的研究。 【关键词】：长输管道 风险标准 数值模拟 应急救援 泄漏速率
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE88
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究意义11
• 1.3 国内外研究现状11-18
• 1.3.1 泄漏模型研究现状11-13
• 1.3.2 泄漏扩散研究现状13-17
• 1.3.3 风险控制研究现状17-18
• 1.4 主要研究内容18-19
• 第二章 长输天然气管道泄漏扩散基础19-37
• 2.1 长输天然气管道泄漏的特点19
• 2.2 长输天然气管道泄漏扩散理论基础19-26
• 2.2.1 射流理论基础19-23
• 2.2.2 天然气泄漏扩散模型基本方程概述23-24
• 2.2.3 泄漏源模型及泄漏速率的计算24-26
• 2.3 音速泄漏模型的修正初探26-35
• 2.3.1 研究数据来源26-28
• 2.3.2 泄漏规律总结28-29
• 2.3.3 泄漏速率模型的应用与修正29-35
• 2.4 数值模拟软件选择35-37
• 2.4.1 数值模拟软件概述35-36
• 2.4.2 FLUENT软件介绍36-37
• 第三章 长输管道泄漏扩散数值模拟37-56
• 3.1 长输天然气管道泄漏扩散机理37-38
• 3.1.1 长输天然气管道泄漏扩散过程分析37
• 3.1.2 长输天然气管道泄漏扩散影响因素37-38
• 3.2 长输天然气泄漏扩散研究背景38-39
• 3.3 长输天然气管道泄漏扩散方案39-40
• 3.4 长输天然气管道泄漏扩散模型40-43
• 3.4.1 扩散模型的建立40
• 3.4.2 模型网格的划分40-41
• 3.4.3 边界条件的选取41
• 3.4.4 湍流模型的选择41-42
• 3.4.5 模型参数的计算42-43
• 3.5 长输天然气管道泄漏扩散模拟43-56
• 3.5.1 模拟方案编号43
• 3.5.2 模拟结果43-53
• 3.5.3 长输天然气管道泄漏扩散的影响因子分析53-56
• 第四章 长输天然气管道可接受风险分析及评价56-64
• 4.1 长输管道风险分析56-57
• 4.1.1 风险的概念56
• 4.1.2 危险识别56-57
• 4.1.3 事故频率分析57
• 4.1.4 事故后果分析57
• 4.2 管道风险可接受标准57-62
• 4.2.1 个人可接受风险水平57-60
• 4.2.2 社会可接受风险水平60-62
• 4.3 风险评价实例62-64
• 第五章 长输天然气管道风险控制措施64-68
• 5.1 潜在风险64
• 5.2 风险控制措施64-68
• 5.2.1 设计阶段的风险控制措施64-65
• 5.2.2 施工阶段的风险控制措施65-66
• 5.2.3 运行阶段的风险控制措施66-67
• 5.2.4 维护阶段的风险控制措施67-68
• 第六章 管道泄漏事故的应急救援68-74
• 6.1 应急救援的概念68
• 6.2 应急救援主要流程68
• 6.3 应急救援过程现存问题68-69
• 6.4 应急救援系统现存问题解决方案69-70
• 6.4.1 技术支撑69
• 6.4.2 解决方案69-70
• 6.5 应急救援细则70-74
• 6.5.1 应急救援组织及现场流程70-72
• 6.5.2 泄漏天然气的处理办法72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-82
• 致谢82

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