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学兔兔 第30卷 第2期 NATURAL GAS AND OIL 天然号与石油 01 清管过程中隧道内输气管道应力分析 吴晓南 鲜 燕 刘源海 王博文 伍柏碹 西南石油大学石油工程学院，四川 成都 610500 摘要： 清管是保证管道能够长期在设计输量下安全运行的基本措施之一，清管过程大致分为试压后 清管和正常工况下清管两部分。我国大部分天然气管道分布在丘陵、山地等地形起伏较大的地区， 清管模型大多没有考虑地形起伏或高差对清管模型的影响。受力模型与管内的清管器运动有直接 关联，只有建立合适的清管器运动瞬态模型，并与清管过程中输气管道受力模型相结合，才能较为 准确地模拟出实际的应力状况并定量给出清管对管道的影响，以期指导清管作业。 关键词： 清管；隧道；输气管道；应力；分析 文献标识码：A 文章编号：1006—5539(2012)02—0001—03 0 前言 1 清管器运动瞬态模型 输气管道清管有两种情况：一是试压后，管内的 清管工况大致分为试压后清管和正常情况下例 水需要用清管器排净；二是输气正常运行的例行清除 行清管两部分，即清管过程中的气一液(空气一水)与 水、烃类和杂质等。在地形高差较大的区域，清管器行 气一气(天然气一天然气)部分。清管器的行进方向与 进速度往往在自然最低点达到很大，对管壁造成较大 气体的走向一致，以清管球运行中能达到的最大极限 的应力，而斜井内输气管道的弯管处又存在着应力集 速度为基础，建立相应的清管器运动瞬态模型来分析 中点，促使管道震动或局部变形，甚至破裂。 管道截面处的受力情况。 国内外学者相继建立了各种清管模型，对清管过 图1给出了斜井内输气管道，分为水平段与倾斜 程进行动态模拟和监测，其中最重要的是Minami的瞬 段，将管线分为a(a )、b(b )、c(c )三区。a(a )区代表 态清管理论[1]，但所建模型都是基于水平管线，并不能 水平管段，b(b )区代表倾斜管段，C(O )区代表水平管 定量表述出清管器对管壁的影响。我国大部分天然气 段。假设在进入倾斜管段前段的平均速度为 。，在倾 管道分布在丘陵、山地等地形起伏较大的地区，所建立 斜管末端清管器的速度达到最大值 一。根据SY／T 的各种清管器运动模型都均以简化实际问题为出发 6383—1999{长输天然气管道作业规程》，清管器运行 点，大多没有考虑地形起伏或管道高差对清管模型的 速度一般控制在l2～18 km／h，在计算中 。取最大值 影响 ]。将高差引入到隧道内输气管道清管过程的模 18 km／h，即 o：5 m／s。 拟研究中，更符合我国输气管线的实际情况，对定量 在倾斜管段，清管器做加速运动，其运动规律应满 评价清管的影响和指导清管作业都有着重要的意义。 足连续性方程、动量守恒方程和能量方程。由于清管球 收稿日期： 201 1-12-21 基金项目： 西南石油大学输气管道应力分析技术研究资助项目(建2EB013) 作者简介： 吴晓南(1970一)，女，四川I仁寿人，副教授，硕士，主要从事油气储运教学与科研工作。 学兔兔 02 天然号与石油2012年4月 NATURAL GAS AND OIL — — 清管器位移，nq； m——清管器的质量，kg；