W形補償彎在LNG改造項目中的應(yīng)用

郭曉瑩，劉洪佳

(中海油石化工程有限公司，山東 濟(jì)南 250010)

隨著我國天然氣產(chǎn)量增幅的放緩以及天然氣清潔能源的需求不斷增加，液化天然氣作為管道天然氣的有益補充，已成為今后確保天然氣消費的重要組成部分[1]。為確保公司液化天然氣市場核心競爭力，擴(kuò)大槽車外輸能力，某LNG接收站決定在一期基礎(chǔ)上新增10臺裝車橇，管廊增加LNG重組分、LNG輕組分、BOG及排凈、放空等五根主管至裝車棚，其中最大管徑12寸。

主管道由一期預(yù)留接點接出，接點至管廊第一個拐彎處存在約150 m的行程，承接一期設(shè)計的工程公司，為遠(yuǎn)期預(yù)留有一個π形補償彎空間，尺寸為徑向5.6 m，軸向10.8 m。

圖1 一個單π形補償方案

根據(jù)預(yù)留空間大小，結(jié)合管道一期預(yù)留接點位置及管道去向，布置五根管道及固定點位置，如圖1所示。采用CAESERII應(yīng)力分析軟件對12寸管道進(jìn)行應(yīng)力核算發(fā)現(xiàn)，12寸管道一期預(yù)留接點處法蘭額定壓力為1900 kPa，而實際等效壓力為3252 kPa，等效壓力為允許值的1.71倍，存在泄漏風(fēng)險，管道彎頭處應(yīng)力超出許用值143.5%，管道疲勞破壞風(fēng)險較大。此外，從工藝角度考慮，LNG和NG管道多有坡向要求，嚴(yán)禁出現(xiàn)高點或低點，采用立式π形補償?shù)姆绞讲豢扇　?/p>

綜合分析得知，一期預(yù)留補償空間嚴(yán)重不足，在此處設(shè)置單個π形補償?shù)姆桨覆豢尚小?/p>

1 設(shè)計方案制定

針對一期預(yù)留π形彎補償空間不足，無法滿足二期新增管道自然補償?shù)膯栴}，應(yīng)力分析人員提出在150 m管道行程內(nèi)，均布兩個π形補償?shù)男薷姆桨福鐖D2所示。采用CSESERII應(yīng)力分析軟件進(jìn)行校核，12寸管道預(yù)留接點處法蘭實際等效壓力1655KPa，泄露風(fēng)險消除，彎頭處應(yīng)力在許用應(yīng)力范圍之內(nèi)，應(yīng)力復(fù)核通過。

圖2 雙π形補償方案

但雙π形補償方案存在如下缺點：

1)施工點為2處，現(xiàn)場安裝不便、工期長，影響一期管道運行，經(jīng)濟(jì)損失大；

2)管廊EL8.000 m層新增結(jié)構(gòu)構(gòu)架154 m2，增設(shè)鋼柱4根，并相應(yīng)增加混凝土基礎(chǔ)，投資高。同時混凝土基礎(chǔ)需養(yǎng)護(hù)工期28天，對工程進(jìn)度影響大，且存在重力沉降和主管廊不一致隱患；

3)一期預(yù)留自然補償空間未予以利用，管廊空間浪費；

4)短距離新增兩個π形彎，影響整體布置的美觀性，用戶不認(rèn)可。

2 方案優(yōu)化

針對雙π形自然補償存在的問題，研究提出了采用一個W形補償彎代替雙π形補償?shù)男路桨?，充分利用一期預(yù)留補償空間，如圖3所示。經(jīng)CAESERII應(yīng)力分析軟件進(jìn)行核算后得知，五根管道應(yīng)力水平均低于許用應(yīng)力，一期預(yù)留接點處法蘭泄露校核通過。

徑向最遠(yuǎn)端管道脫離管廊4.3 m左右，采用外挑結(jié)構(gòu)梁方式，在管廊增加鋼構(gòu)架面積112 m2，即可滿足管道的支撐要求，避免地面增設(shè)結(jié)構(gòu)柱。

圖3 W形補償彎

3 結(jié)束語

采用W形補償彎，解決了LNG改造項目管道預(yù)留補償空間不足的問題，并實現(xiàn)順利開車，目前運行狀況良好。與雙π形補償相比，該方案減少施工點一處，節(jié)約土建施工及材料費用約5.6萬元，省去28天混凝土基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)工期，并兼顧了整個布置的美觀性。W形補償彎的成功經(jīng)驗，為以后的改造項目提供了一種可借鑒的解決方案。