第7期杨庆:LNG 接收站GRP 海水管道设计• 169 •犯人在跳舞
LNG 接收站GRP 海水管道设计
杨庆
(中海油石化工程有限公司，山东济南250101)
摘要；随着GRP 管道在LNG 接收站海水系统中的广泛应用，大口径GRP 海水管道不均匀沉降和水锤引起的管道泄漏问题日益凸显，本
文结合GRP 管道的材料特点和水锤成因，提出了 LNG 接收站GRP 海水管道设计中需要注意的问题。关键词；GRP 管道；不均匀沉降；水锤中图分类号:TE973 文献标识码：B
文章编号：1008-021X(2021)07-0169-02
Piping Design of GRP Seawater Pipeline in LNG Terminal
Yang Qing
(CNOOC Petrochemical Engineering Co., Ltd. ,Jinan 250101, China)
Abstract : With the widespread application of GRP pipelines in awater pipelines of LNG terminal , the problem of pipeline
leakage caud by ttlement and water hammer of large-diameter GRP awater pipelines has become increasingly prominent. Combined with the characteristics of GRP pipeline materials and the caus of water hammer , the problems needing attention in
the design of GRP awater pipeline of LNG terminal are propod in this paper.Key words : GRP pipeline ； uneven ttlement ； water hammer
LNG 接收站海水系统通常由海水泵、海水管道、气化器、阀
门等组成。开架式气化器(ORV)和中间介质气化器(IFV)是 LNG 接收站用来气化LNG 的主要工艺设备，通常以海水为热介
质。海水泵是为气化器输送海水的工艺设备，海水通过海水管 道由海水池输送至气化器用以气化LNG，海水总管通常设置两
根，生产过程中使用一根，另一根作为备用，海水系统流程简图如 图1。GRP 管道又称玻璃钢管道，近年来，越来越多的LNG 接收 站海水管道选用GRP 管道,GRP 海水管道因沉降或水锤应引发 管道泄
漏或振动等一系列问题随之发生，对GRP 海水管道甚至 气化器的稳定运行产生一定影响，因此如何在设计阶段减少甚 至消除GRP 管道的不均匀沉降和水锤效应显得尤为重要。
图1海水系统流程简图
1 GRP 管道的材料特点
GRP 管道是由浸过树脂胶液的玻璃纤维缠绕成型，固化脱
模而成的增强塑料制品。目前中国LNG 接收站海水管道主要 采用GRP 管道和碳钢内衬水泥管，与碳钢内衬水泥管相比， GRP 管道具有优良的耐海水腐蚀性能、抗海生物附着、重量轻、 内壁光滑、水力学性能好、保温性能好、安装运输方便等一系列 优点，但是其弹性模量小、刚度较低、柔性大、抗压强度和韧性 也较低，外力作用下易变形［1-3］。在设计时应充分考虑GRP 管 道的以上特性。
玻璃钢管道的接头连接方式主要是承插连接和现场手糊
等，埋地敷设的大直径玻璃钢法兰通常采用“O ”型圈式密封，玻 璃钢管道通常采“O ”型圈承插连接，沿地面敷设的玻璃钢管道 常现场手糊⑷。
2不均匀沉降
通常LNG 接收站靠近海岸建设，陆域需要填海形成，海岸
边的土壤均为多年沉积的淤泥地基，土壤承载力差，地基处理
不当，回填控制不好时容易形成沉降。GRP 管道刚度较低、柔 性大、韧性小、承受变形能力也小，又大多采用承插连接，管道 沉降容易使GRP 管道局部变形，而发生不均匀沉降导致管道局 部变形过大时，管道容易产生裂纹，甚至承插口撕裂而产生漏 水。为减少不均匀沉降的影响，设计中可考虑以下方案：
(1)埋地的GRP 海水管道整体采用混凝土承台做连续的
支撑，混凝土承台下方进行打桩处理，控制沉降量。承台上方 填砂，稳定海水管道的同时，又可以方便施工时海水管道找平, 防止因承台面施工误差不平整导致海水管道找平困难，如图2。
图2埋地GRP 海水管道基础简图
(2)地面敷设大口径GPR 海水管道支墩进行打桩处理，不
方便打桩的位置可利用框架附近的结构地梁支撑。小口径 GRP 管道支墩一般不打桩，可利用框架附近的结构地梁或设置
可调支架，以方便后期根据实际沉降情况调整支架标高。
3水锤防护措施
在液体管道中，由于阀门故障、阀门开启或关闭太快、泵突
然断电等原因，液体流速突然发生改变，使得管道压力突然交 替的提高或下降，这种压力的变化波称为水锤；水锤产生的压 力波在作用在弯头和三通等管道转向处，对管道产生冲击，引 起管道的振动；
水锤产生的压力过大时可能导致管道破裂，压 力过低时产生的负压则可能会导致管道瘪塌，液体倒流还可能 会引起水泵反转，造成水泵损伤［5］。
LNG 接收站海水系统中影响水锤的主要因素有：
损人收稿日期:2021-01-06
作者简介：杨庆(1984—)，山东枣庄人，工程师，主要从事石油、
化工和天然气项目的管道设计工作
山东化工
SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY 2021 年第 50 卷
环境人口容量
-170 -(1) 阀门故障或管道意外堵塞；(2) 控制阀开启或关闭速度过快；(3) 海水泵启动，管道岀水而未充满；(4) 海水泵事故关闭。
3.1管道布置[6-7]
LNG 接收站中海水管道的特点是口径大、压力较高、流速
快，水锤力大;GRP 管道尽量沿地面敷设或埋地敷设，埋地敷设 时，填砂及土壤有稳定埋地管道的作用，抗水锤能力相对较强; 架空布置的GRP 管道应尽量沿地面敷设，低矮支架稳定性好且 不需要太高的强度就可以承受水锤力；尽量少用弯头，减少不 必要的转向，以减少水锤压力波对管道的冲击点数量；管道布 置时尽量避免产生高点，管道高点容易产生负压，实在不可避 免时应设排气阀或破真空阀。
3.2支架设置[2>8]
1)架空布置的GRP 管道应设置支墩以承受管道的垂直荷载
和压力波产生的水锤力；支墩材料可以是混凝土或型钢，但不得使 用易腐烂的木质物，采用混凝土支墩时，在支墩顶部预埋钢板用以 固定管托；管托与管道接触的包角应大于120°，钢制管托的管夹与 管道之间应保证足够的接触面积，宜采用钢板或扁钢包覆管道，使 管夹能够夹紧，不建议采用圆钢；可参考HG/T 21629《支架标准图》 中玻璃纤维加强的塑料管道管托，某项目GRP 管道管托见图3；架 空布置的GRP 管道一般在管道弯头和三通等转向处设置止推架以 承受水锤力;GRP 管道强度较低，自控阀和蝶阀等集中荷载处至少 一侧增设支架，一般为固定架或限位架，用以承受阀门开关时产生 的压力波传递到管道上产生水锤力。
图3 GRP 管道管托
GRP 海水总管口径大，轴向推力大，埋地敷设时，需要设置 止推墩以承受管道内因水锤产生的推力。 止推墩的位置和水
平推力方向和数值应根据GRP 管道的水锤分析结果确定。一 般在管道的端部、弯头和三通等转向处设置止推墩。 止推墩的 大小和强度要进行详细的计算，止推墩须包住管道或管件，同 时连接口要露岀混凝土管墩，以便于管道连接和日常维护。
2)
GRP 管道刚度较小，支架允许间距小。支架最大允许间
距应根据厂家推荐值选取，厂家无要求时GRP 管道地面敷设最 大支架间距建议值可按表1选取。
表1 GRP 管道最大支架间距
陶笛怎么吹GRP 管道柔性大，刚度小，在上表基础上，还可以适当减少
支架的间距，提高管道的刚度，控制水锤产生的管道的最大振 幅，提高管道承受水锤力的能力，减小管道的振动。
公称直径( DN)最大支架间距/m 公称直径(DN )
最大支架间距/m
100260052003700
53003
8006400
49006500
4
1000及以上
6
3)支架减振设计。当管托与管道刚性连接时，管托会随着
梦见抓虾管道一起振动，当振动过大时就可能会对管道造成机械损伤。
管托上应加防止机械损伤及减振的垫板，垫板宜采用邵氏硬度
40-50，厚度6 mm 的氯丁橡胶板。
3.3设置破真空阀
破真空阀在管道因水锤产生负压甚至真空时，可以自动开 启从大气中吸入空气，破坏管道的真空状态，当达到压力平衡时 停止进气，从而有效降低负压水锤。破真空阀的设置应结合水 锤分析结果和以往项目设计经验，海水泵岀口管线分别接到两 根海水总管上，当海水泵停泵时，海水泵岀口管道止回阀前的海 水会沿泵筒返回海水池，止回阀后管道内海水会流入埋地海水
总管，从而可能产生负压；管道立管过长产生高点时，高点处也容 易形成负压，这些位置应重点关注，如海水泵岀口进入海水总管 立管和 ORV 海水管道从地面升起进入海水接口处立管等。
3.4延长阀门开关时间
根据水锤计算公式[9] :Aff=AV- C/g
(1)
式中:A H —水锤的压力水头增加值,m ；AF —水流速度的变化值,m/s ;C —水锤波传播速度,m/s;g —重力加速度,m/s 2。
水流速度的变化值影响水锤的压力变化值，延长阀门开关 时间可减小水锤的压力变化值，从而减小水
锤力。海水泵岀口 的止回阀是防止泵突然停止后，管道内的海水倒流对海水泵造 成损害，普通止回阀虽然可以防止管道中的水倒流，但同时也 会产生很高的水锤力，可缓闭式止回阀可以通过延长关闭时间 来减小水锤力[10]。海水泵岀口管道和气化器进口管道水锤力 较大时，也可以通过延长控制阀开关时间来减小水锤力。
3.5 泵的操作和控制国
海水泵的启动和关停采用先开泵后开阀、先关阀后停泵的 控制方式。
4结束语
GRP 海水管道的安全运行关系着接收站的供气稳定性，本
文结合GRP 管道的材料特点和水锤成因，针对GRP 海水管道 不均匀沉降采取连续支撑、打桩和设置可调支架等措施，针对 水锤效应从管道布置、支架设置、破真空阀设置、延长阀门开关 时间和泵的操作和控制等多方面提岀一些建议措施，希望为后 续设计提供一些参考。职称申请
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监听耳机
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)
