基于安全的输气管道风险管理系统设计(毕业论文）Word格式.doc

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把这些知识在脑子里留下深刻的印象并且可以更加灵活的运用。

这次设计为我们以后参加工作提供了有利的帮助。

设计中我们加强了自己的动手能力，查阅并采用了大量的国家新发部的标准，并且通过多方面的查阅了解了秦京原油管道附近的地形概况，地质情况和自然条件等。

这些都是对管道设计有用的内容。

设计还要遵循国家统一的规定。

如投资少，方便运输，便于施工，安全管理等技术要求。

本次输油管道的前期施工设计包括三部分：

第一部分为工程概况部分，其中包括：

输油管道的选线走向、线路沿线概况，最佳方案的确定，各种机泵设备的选型与使用，对我国长输原油管道存在的问题提出了初浅的意见等。

第二部分为主体计算部分，包括热力计算、水力计算以及温度校核和压力校核，并且进行了强度和稳定性校核等以及固定支墩与管架的选择与计算。

第三部分绘图部分，首站工艺流程图,中间站工艺流程图，末站工艺流程图。

采用了AutoCAD制图，培养了绘图能力。

此次设计的指导思想是合理的进行管线走向的选取，这是输油管道前期施工设计的重点。

所以对管线的线路选择并进行可行性优化分析比较是设计中的重中之重。

本次设计还有一些不足之处，由于设计条件的限制，不能使用专业的器材测量地面标高和到现场进行勘探这就使本次设计的线路选择增加了投资量和欠缺准确性。

由于输油管道的设计涉及的问题比较广泛，而我的经验不足，水平有限，因此很难做到全面准确。

请各位老师指出错误和不足之处，我会及时修改，使自己的知识更加全面，为以后的工作学习积累保贵的经验。

1.2选题背景

1.2.1研究目的意义

能源是力的来源，是机械原动力，工业的血液。

能源工业是国民经济发展的先行工业部门之一。

能源工业的发展，对于国民经济的发展具有十分重要的作用。

而石油、天然气作为重要能源之一,在能源消费中，其地位日益增高。

我国目前是世界第二大原油消耗国，国内原油生产能力大约为1．6亿吨，而原油的消耗已超过2亿吨。

“十五”以来，特别是近几年，中石油油气管道业务发展迅递发展。

“十五”先后建成涩中兰、兰成渝、西气东输、忠武线、陕京二线、冀宁联络哉、西部成品油管线、淮武联络线、西部原油管线等长输油气管线。

石油管道工业的飞速发展对我们的输油管道的可靠性和控制性提出更高的要求，这也推动石油长输管道在不断的发展之中。

如何降低管道运输成本,提高输送效率,提高石油管道的寿命,安全特性等等,这些都直接与我们的经济效益息息相关。

而长输管道作为我们输油装置的重要部件之一,它的开发设计显得尤为重要。

它的作用是把油气从产地输往储存库或者使用单位，期间跨省、市，穿、跨越（江河、道路等），并且中间有加压泵站的长距离（一般大于50KM）输送。

因此我们很有必要对它进行一些研究,提高其使用寿命、安全特性;

通过设计使其结构更加紧凑，便于衔接,让输送性能更加的完美,结构更加的合理,使用起来更加的安全。

这些对提高我们输油、气的收率,降低输送成本有着极其重要的意义。

1.2.2国内外研究状况

国内现状：

近年来，我国长输管道建设如火如荼，但现有大型输油气管线总长不过3万公里，仅占全世界油气管线的1/100。

专家预计，未来10年我国将实现汽油、柴油、煤油等成品油全部利用管道进行输送。

欲要完成上述目标，平均每年都要新建2万公里的管线，我国油气管道建设将会迎来新的高潮。

虽然国内的输气管道经过30多年的建设有了很大的发展,但仍处于发展阶段,还未形成覆盖全国的输气管网。

目前其发展特点如下：

——向大口径、高压力的大型管道发展。

当其他条件基本相同时，随管径增大，输油成本降低。

在油气资源丰富、油源有保证的前提下，建设大口径管道的效益会更加明显。

而提高管道工作压力，可以增加输量、增大站间距、减少站数，使投资减少、成本降低。

因此，采用大口径、高压输送是管道工程发展的趋势。

我国现有原油管道最大管径720毫米，例如鲁宁线，而国外最大管径为1220毫米。

我国目前天然气管道直径最大的是西气东输管线，直径1016毫米，而国外最大已达到1400毫米以上。

我国在管道建设的口径和压力上，与世界水平相比，还有较大差距。

——采用高强度、韧性及可焊性良好的管材。

长输管道所用管材，是钢材中技术含量最高的。

随着输油管道向大口径、高压力方向发展及管道向沙漠、深海、极地的永冻土带伸展，对管材的强度和韧性的要求也日益提高。

为减少钢材耗量，要求提高管材的强度，为防止断裂、保证管道的焊接质量，要求管材有良好的韧性及可焊性。

我国管线用钢经历了阶梯式的发展过程。

1995年以前，我国管线钢基本都停留在小口径、低钢级上。

1995年在陕京线首次采用X60钢；

2000年在西气东输管道成功应用具有较好强度、韧性、可焊性综合质量指标的X70钢；

2005年在冀宁支线上应用X80钢了进行试验。

X80管线钢的应用，不仅在技术上缩短了与国外的差距，还可以大幅度降低建造及运营成本。

X80钢成为管道建设史上又一里程碑。

未来10年到15年，一些大型跨国管道还将陆续投建，采用X80级钢及更高等级管线钢的机会将越来越多。

——管道运行高度自动化。

从过去的完全手工化操作到现在可以完全智能化操作，采用计算机监控与数据采集（SCADA）系统对全线进行统一的调度、协调和管理。

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，用于地理区域大、无人值守的工业环境，可以实现现场实时数据采集。

管理水平较高的长输管道已能够达到站场无人值守、全线集中控制，有些已接近或达到国外管道管理的先进水平。

国外长输管道发展现状：

全市界最早的一条原油输送管道，是美国宾夕法尼亚州1865年从油田辐设通向火车站的一条管径为50.8mm，全长9754m的管道。

1928年，前苏联建成格罗兹内至图阿赛普的焊接式钢制长输原油管道，揭开了现代管道工业发展的序幕。

迄今为止，世界管道运输工业，尤其是工业发达的欧美国家，无论是从设计、材料、设备、制管、施工，还是从输送工艺、管道运行自动控制和管理等方面都得到了长足的发展，油气管道在世界运输业中发挥着越来越重要的作用。

与此同时，与管道输送有关的各种新工艺、新技术、新材料、新设备和新产品层出不穷。

特别是从20世纪60年代开始，管道工业进入了快速发展时期，各国的油气管道公司非常注重各种先进技术的研究与开发，很多管道在设计建设时就大量采用最新的一些研究成果。

高度自动化技术的应用，不仅保证了管道运行的安全可靠行性，而且减少了操作人员，大大降低了运行费用。

1.2.3发展趋势

国外的成品油管道就是面向消费中心和用户的多批次、多品种、多出口的商业管道，管道运行自动化管理水平高，以实现运行参数、泄漏检测、混油浓度监测、界面跟踪和油品切割的自动控制，目前的主要发展趋势有以下几点：

1、大口径、大流量、多批次除输送成品油外，管道还可输送其他液体烃类化合物，利用率很高。

如世界最大的成品油管道系统———美国的科洛尼尔管道，复线建成后输量达到原始设计的3倍，双线可顺序输送不同牌号的成品油118种，一个顺序周期仅为5天。

2、广泛采用管道优化运行管理软件系统合理安排各批次油品交换时间，在极短时间内系统可自动生成调度计划，对管内油品的流动过程进行动态图表分析，远程自动控制泵和阀门的启停，实现水击的超前保护。

3、有界面超声检测法目前，成品油顺序输送中混油界面的检测以超声检测法为发展趋势，特别是美国在这方面保持着技术领先地位。

1.3输油管道的风险分析及防范措施

风险存在的前提是有危险。

危险可以定义为“可产生潜在损失的特征或一组特征”,危险转变成为现实的概率的大小及损失严重程度的综合称为风险。

1.3.1风险因素

由国内外相关文献与事故统计资料总结得出,可能导致长输管道失效的因素主要有五大类,即第三方破坏，腐蚀，设计，误操作和自然灾害。

根据存在的不同的风险因素制定出相应的设计方案。

其中腐蚀破坏是管道中腐蚀破坏是管道中最常见的破坏,其主要包括内腐蚀和外腐蚀。

内腐蚀的风险大小与介质腐蚀性强弱及防腐措施有关,而外腐蚀是管道腐蚀的主要因素,与阴极保护，外涂层质量，土壤腐蚀性，使用年限，有无金属埋设物，电流干扰及应力腐蚀等因素有关。

1.3.2第三方破坏

第三方破坏是指由于在管道附近进行的采挖、耕种、偷盗等人为活动所造成的管道结构或性能的破坏。

影响第三方破坏这一风险事件的主要因素包括管道的最小埋深、所在区域的人类活动水平、管道的地上设备、附近地区的公众教育状况等。

第三方破坏简化事故树如图4-1所示。

图1-1第三方破坏的简化事故树

1.3.3腐蚀

腐蚀破坏是管道中最常见的破坏,其主要包括内腐蚀和外腐蚀。

内腐蚀的风险大小与介质腐蚀性强弱及防腐措施有关,而外腐蚀是管道腐蚀的主要因素,与阴极保护、外涂层质量、土壤腐蚀性、使用年限、有无金属埋设物、电流干扰及应力腐蚀等因素有关。

腐蚀失效的简化事故树如图1-2所示。

图1-2腐蚀失效的简化事故树

1.3.4设计因素

在管道设计中,由于资料不全、经验不足、方案有误、无第三方质量监督等,都可能出现设计问题,成为工程隐患。

此外,设计时为简化计算,不得不采取一些简化模型来选取一些系数,这些与实际状况的差异也会直接影响管道的风险状况。

因此,原始设计与管道的风险状况有密切关系,可能影响的设计失效有钢管安全因素、系统安全因素、疲劳因素等几个方面。

设计失效的简化事故树如图1-3所示

图1-3设计失效的简化事故树

1.3.5操作失误

人为误操作是管道风险的另一个重要来源"

根据美国统计,在所有的灾害中,由于人的误操作所造成的灾害占62%。

从工程技术上,如何减少误操作,可能要从两个方面入手。

首先要提高人的群体素质,即提高管理水平、技术水平以及群体的道德水平,如敬业精神、合作精神、刻苦钻研的精神等。

其次,加强第三方监督,人总会犯错误,有时人或一个群体难以发现、纠正自身的错误,第三方监督显然是必要的。

误操作因素可分为设计、施工、运营和维护四个方面。

事故树如图1-4所示。

图1-4误操作事故树

1.3.6自然灾害影响

自然灾害是威胁管道安全的一个重要因素,破坏性大,不仅对管道造成破坏,而且还可能产生严重的次生灾害。

对陆上管道造成破坏的自然灾害有破坏性地震、地质地理灾害、洪水灾害、地下灾害等,简化事故树如图1-5所示。

图4-5自然灾害的简化事故树

1.3.7防范措施

（1）根据高原河流大多属季节性河流,河岸植被稀少,河床变化频繁等特点,对穿河管道的防护避害趋利进行设计,例如：

对易冲易变的河流两岸不宜建成像混凝土结构墙、局部干砌挡土坝等那样的刚性防护工程,而应采用具有一定柔性的石笼护坡、土工织物等防冲结构物。

对穿越河流管道裸露或埋地较浅的,除已采取的加套管防护措施外,还可采取打桩加固的防护措施,对桩深、桩距等设计则要根据河床及河流水文等具