1.2.1 工作原理
若碰口作业段管道两端的线路截断阀均存在内漏
现象，采用传统氮气置换方法，在置换过程中内漏的天
燃气和氮气发生混合，无法---氮气置换---，动火作
业安全风险---。通过对中间注氮的可行性分析，陕
西省股份有限公司研制了一种用于管道
置换的不动火开孔注氮装置[6]。
该装置在管道下周设置两个可拆卸的、与管道管
径相匹配的 u 形卡，燃气管道氮气置换氧含量，u 形卡上部的直杆端固定有平台
形的支架，支架与管道间设置密封弧块，支架和密封弧
块上均开设有上大下小的同心台阶孔；支架边缘设置
凸出部分并固定有防爆台钻，防爆台钻上设置的进口
开孔钻中心与支架和密封弧块上的同心台阶孔中心重
合，在管内压力低于 500 pa 时，2 min 内实现不动火开
孔，开孔完成后，管道 氮气置换，安装一螺纹阀门，与注氮软管 5 min
内实现注氮连接，由管道中间分别向两端进行氮气置
换，---了动火碰口点不带，管道氮气置换，管内形成较长段的
氮气气封与内漏的隔离。
然气管道投产过程中有许多置换方法，其中常采用的是无隔离器氮气置换。目前，对于氮气置换混气规律的研究还处于发展阶段。以一维对流扩散方程为基础讨论了氮气置换模型中３种范宁摩擦系数对混气规律的影响，分析了一维模型中各种范宁摩擦系数适用的条件，同时对氮气置换过程的二维混气模型进行了初步论述，并对两种模型的适用条件进行了比较。 关键词 氮气置换 一维模型 范宁摩擦系数 二维模型 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－３４２６．２０１２．０５．０２１ 置换过程是管道投产的关键技术，其技术难点在于安全、、科学、经济地将管道内的与空气进行隔离，以防止形成性混合物。虽然，近几年国内管道相继建成投产，管道氮气置换，但是对置换工艺技术尚没有进行系统的研究，相关技术规范也没有提出明确的要求。国外文献资料中也缺乏置换工艺技术相关的研究成果，因此对置换过程中混气规律的研究显得越发重要［ １］。科学认识混气过程，合理确定混气模型在置换过程中起着举足轻重的作用。 １常用置换方案 管道投产过程中常用的置换方法有加隔离器氮气隔离置换、不加隔离器氮气隔离置换和加隔离器无氮气置换３种［２－４］。清管器在管内运行阻
三、燃气直接置换法 此法操作过程是直接将燃气缓慢通人球罐替换出空气， 从而达 到置换目的。 当置换到一定程度时， 从排空管的采样口取样， 通过气相色谱 仪进行分析， 可以确定空气达到预定的置换标准， 置换宣告结束。 此方法的特点是比较简便也较经济， 但是具有一定的危险性。 因为在置换过程中， 球罐里必然要产生燃气与空气的混合气体， 并 且要经历---范围。对于纯来讲， 它的---为 5～ 15% ， 再考虑到其混合的不均匀性， 含量 45% 以下均应视为 危险区， 遇火源， 就要发生。为此必须严格控制， 采取各种安全 措施， ---无火种， 才能---渡过其“危险区”。 要---置换过程中， 没有任何火源---这---危险的混会气。 为此进行如下分析: 球罐的检查入孔、接管( 进出气管、排污管) 全部 是封闭的， 不可能由外部投入火种; 球罐封闭前进行了开罐检查、试 压、清扫等工序， 有时还搁置了一段时间， 内部不可能有残留火种; 罐内没有活动部件， 不可能因运动、撞击产生火花; 可能并需要 控制的就是随进罐流“带入”的火种。这种“带人”火种有两种: 一是高速气流会因“摩擦”产生静电。根据暖通资料及管道实际 吹扫经验， 确定将置换球罐用速度控制在 3m/s 以下并采用 流速计或 u 型压力表( 计) 观察球罐升压速度的办法来测量其充气 流速， 用阀门的开度来控制流速( 混气过程中控制阀前的压力要保 持稳定) 。 经上述分析、认识与措施， 说明球罐可用直接“置 换”; 即先少量充气置换后再投入运行。该法必须注意排除其危险 性， 方法较简单， 经济合理。
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