一、惰性气体置换法 用惰性气体先置换球罐里的空气， 再用置换球罐里的惰 性气体。即把惰性气体作为置换中间介质， 这里所说的“惰性气体” 是指既不可燃又不可助燃的---气体。如氮气( n2 或液氮) 、二氧化 碳( co2) 、烟气等， 均可以采用。 此法具体操作过程是先将惰性气体充满球罐， 加压到一定程度 置换出空气， 直至罐时惰性气体的浓度达到预定的置换标准为止; 然后再以燃气充满球罐， 同样加压到一定程度置换出惰性气体， 从 而完成置换程序。此法操作复杂、烦琐反复进行两次换气， 不仅耗用 大量惰性气体还耗用大量的燃气发生费用较高， 其换气时间长， 工 作量大， 既不经济且费事。但是它可以---进人罐内的燃气不会与 罐内空气接触， 不会形成具有的混合气体。因此此法---性好， 安全系数高， 成功性大。对于本身有制气( 惰性气体) 手段和条件的 工业、燃气行业普遍采用这一成熟的传统置换方案。用水先置换球罐里的空气， 再用置换球罐里的水。即把 水作为置换中间介质。 此方法操作过程是先将球罐灌满水以水排尽罐内空气， 然后再 排掉水同时充入燃气，管道氮气置换， 待罐内水排尽时也充满， 置换就完成 了。因为此法不但---了进入罐内的不会与罐内空气接触， 不会产生具有性的混合气体， 安全---; 而且水比其它惰 性气体便宜得多，长输管道氮气置换， 也很容易解决。而对于储配站内一般都设置了消 防水池( 栓) 、消防泵房， 充足的储水量以及配备的双电源等， 这些给 水置换带来了---的条件。
2．1．2 过盈 量 由于清管器主要作为隔离使用，因此严禁在清管 器上制作泄流孔。同时考虑清管器的磨损量与推球压 差 ，来确定清 管器的过盈量 。过盈量小 ，起不 到隔离作 用 ；过 盈量大 ，皮碗 与管壁 之 间的接触 点增加 ，实 际接 触面积增加 ，从 而导致摩 擦力增大 ，管道氮气置换，皮碗磨损加快 。根 据输油管道清管规律 ，过盈量一般取 o．o3～0．05 。 2．1．3 皮碗 个数 清管器皮碗个数越 多，清 管器 密封效果越好 ，但是 摩擦力也会越大，清管器卡球风险越大，因此在输油管 道正常清管作业时一般采用双向八直板清管器或两直 四碟清 管器 。 2．2．1 停球位 置 密封 ---、无泄流孔的清管器速度 计算式为 ： =q／(3600nr。) (5) 式 中：q 为管道瞬时流量 ，m。／h；r 为管道 内径 ，m。 控制清 管器的关键是将清管器停在 需要停 止的地 方，首先应做好清管器速度的计算与---，管道的瞬时 流量可以根据下游流量计、管道超声波流量计或储罐 液位来核算，并根据---点修正清管器位置。当停球时，要充分 考虑停输所 用 的时间 以及停 输后管道 内油 流 的惯性 导致清管器继续运行 的情况n 。 2．2．2 氮气流 量 氮气流量 q根据清管器运行速度 、推球平均压力、 管道 内径横截面积近似估算 1： q=240fp72 (6) 式 中：f为 管道 内径横 截面积 ，m。； 为清 管器后端 的 平均压力 ，mpa： 为清 管器运行平均速度 ，km／h
随着我国管道建设的迅速发展，管
道事故也逐渐增多[1]。管道事故的应急抢修是
针对管道事故的特征采取相应的技术方案，对
事故进行控制并恢复生产的重要环节，越来越受到天
燃气输运企业的重视。
管道事故的应急抢修一方面要求迅速控制
事故现场，快速恢复管道正常运行；另一方面
又要求在应急抢修过程中---施工安全，避免引发次
生事故[2]。因此，在目前的技术手段下，为了提高天
燃气管道事故应急抢修过程的安全性，对于停输换管
等抢修方案，在放空后进行全管段氮气置换成
为一个重要的抢修流程，在川气东送、西气东输等管
道的部分应急抢修方案中得到应用[3-4]。
目前，对氮气置换工艺的研究主要集中在投产阶
段的氮气置换[5-7]，燃气管道氮气置换，对应急抢修过程中的氮气置换流程
则主要依据施工经验进行选择。但是一方面，管道事
故应急抢修中的氮气置换工艺不同于投产过程，有其
---的规律与特征：(1)应急抢修对施工时间有特殊要
求，因此氮气置换过程重点关注总置换时间；(2)应急
抢修中存在破损点，氮气置换过程有 2 个出口，置换
规律受破损口位置、大小等影响[5]。另一方面，施工
经验依据的是管道稳态输运状态下的静态估算结果，
而吴长春的研究结果[8]表明，管道气体输送的静态估
算结果与动态模拟过程存在一定的偏差。
因此，本文基于sps建立了有破损口的长输管道
模型，通过动态模拟不同工艺条件、不同事故条件下
的氮气置换过程，研究应急抢修过程中的氮气置换时
间规律，对应急抢修过程中的氮气置换工艺进行优选。
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