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管道研究

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输油管道设计选线的距离与评价指标体系

来源: 作者:姜一民1 吴海东1 申学强2 时间:2018-6-25 阅读:

设计选线是管道工程管理重要的环节。通过合理的选、定线设计从源头避免安全隐患产生,从而实现预防管道事故发生、保障管道安全高效运行的目标,已成为建设和运营单位的共识。本文以现行国家和行业标准为基础,探讨新形势下管道设计选线的距离和评价指标体系,希望能对输油管道的线路选线和优化起到借鉴作用。

1 设计选线应保持的距离

设计选线时保持管道与地面建(构)筑物、其他埋地管道或金属构筑物或交流干扰源接地体的距离,是管道设计选线最基本的要求。《输油管道工程设计规范》(GB 50253-2014)将管道与城镇居民点的距离由15m调整至5m,原规范中15m的距离主要参照了美国《液体管道联邦最低安全标准》第195部分210条中的规定“管道和住宅、工业建筑及公共场所的最小间距为50ft(15.24m)”,新规范中5m的距离主要依据的是《中华人民共和国石油天然气管道保护法》。美国ASME B31.4和加拿大CSAZ662《油气管道系统》都没有对埋地管道同建(构)筑物间的距离做出规定,日本《石油管道技术标准(部令)》对埋地管道只规定了同地下街及隧道、水道设施中容易流入石油的地方的间距,而同其他建筑物的距离只需1.5m。因此,笔者认为采用5m的间距是较合理的,但前提必须是坚持以“强度防护”的原则,管道线路设计时应按地区分类,不同地区采用不同的设计系数,提高管道的设计强度,用控制管道的强度来确保管线系统的安全。另外,在管道运行过程中要定期做好管道内检测,坚持“以检定修”。同时,要做好管道外防腐层状况检测、阴极保护有效性检测、环境腐蚀性调查和排流保护有效性检测。

管道设计选线与外界的安全距离可参考表1~7,这些保护距离规定均来自现行国家或行业标准或规范。

2 设计选线评价指标体系

为了保证经设计选择的线路在技术上是可行的,经济上是合理的,施工和运行上是安全的,应按照一定的指标进行评价。笔者在参考其他评价资料的基础上,将输油管道设计选线评价确定为10个指标,评价时,分为工程量统计和评价指标计算两个步骤。

2.1 线路工程量统计信息

工程量统计是计算选线评价指标的前提和基础,统计是否准确直接关系到评价指标的计算结果。工程量统计按表8进行。

2.2 评价指标

(1)管线长度。在设计选线过程中,最具有决定性作用的因素就是线路长度,管线设计压力、施工的作业量及管道建设费用基本上都直接取决于选线长度,其值应越小越好。

(2)公路密度。公路密度是反映管道沿线交通方便性的一个重要指标。其计算公式为:

公路密度= (10km 范围内公路总长度/10km 范围面积)×100%

(3)铁路密度。铁路密度是反映管道沿线交通状况的另一个重要指标。其计算公式为:

铁路密度= (30km 范围内铁路总长度/30km 范围面积)×100%

一条理想的设计线路应该是沿着铁路或公路主干线并行敷设的,设计选线时,公路和铁路密度越高,则说明交通状况越好,越易抢修和维护。

(4)机械化铺管率。为加快铺设速度和减轻 人工作业强度,设计选线时应考虑尽可能使用机械 化铺设。机械化铺管率的计算公式为: 机械化铺管率= (机械化铺管长度/管线总长度)×100%

(5)人口密度。人口密度是反映管线危险程 度的重要指标,其值越小表示设计选线越安全。计 算公式为: 人口密度= (管道两侧每平方千米超过 390 人管段长度/管线总长度 )×100%

(6)城镇密度。城镇密度是反映管线危险程 度的另一个重要指标。其计算公式为: 城镇密度= (所经城镇长度的总长/管线总长度) ×100%

所经城镇长度总长为设计选线所经过的所有 商业区、工业区、开发区和市郊居住区以及穿越城 市中心区的线路长度的和,其值应越小越好。

(7)安全距离不足。安全距离不足是反映管 线危险程度的直接评价指标,管道设计选线时,必 须保证该值为0。

(8)穿跨越障碍数。穿跨越障碍数指设计选 择与铁路、公路、山谷、河流、湖泊和沼泽地等交 叉的数据。由于这些地段多存在无法检测和难以维 修等困难,因此,其值越小说明风险越低。

(9)坡度系数。坡度系数反映了设计线路沿 途的地形起伏程度,直接影响到管线铺设和检修的 难度。可通过地理信息系统提取管线线路纵向部面 图,然后经三次样条插值求得圆滑曲线来计算坡度 系数。其计算公式为:

式中ζ为坡度系数;n为管线线路纵向剖面图 上曲线的拐点数目;L为管线总长度;i为曲线的 拐点序号;是第i点的坡度角; 为第i点的管线长 度。坡度系统越大,说明设计选线地形起伏越大, 管线铺设的难度也就越大。

(10)连通度。连通度用于考察设计选线通过 节点的连通状况,从线路布局方面反映选线的结构 特点。连通度的计算公式为:

式中C为供应区域内管线连通度;L为供应 区域内设计线路的总长度(km);A为供应区域 面积(km2);N指管线通过的节点数。连通度的 值越大,说明所经过的用油城市地区以及储油设 施越多,有利于减少连接输油管道到用油城市及 储油设施的支管工程量。

3 结束语 选线时保持与地面建筑物的距离是输油管道 设计中的一项重要工作,卫星遥感技术(RS)、 全球定位技术(GPS)和地理信息技术(GIS) 的在设计选线中逐步应用和推广,将为线路设计 方案比选和合理避开高后果、高风险管道地区提 供新的途径,使设计者将能精确确定管道与建 (构)筑物的距离。

参考文献: [1] 陈坤明等.长输管道优选评价研究[J].油气田地面 工程,2008(9). [2] 杨筱蘅,张国忠.输油管道设计与管理[M].

作者简介: 姜一民,男,1968年4月生,供职于中石化管道储运 有限公司管道管理处,主要从事管道技术管理、管道信息 化建设、管道内外检测管理和管道完整性管理等工作。

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