上海天然气管网有限公司 陈 佳

0 引言

天然气在经过场站调压装置后将会发生焦耳—汤姆逊效应，在节流处快速膨胀，产生急剧压降并导致气体温度急剧降低。对于进、出站压差较大的调压站，调压后设备和管道在冬季时将长期处于低温运行工况。若地下土壤含水量较为丰富，将容易造成埋地管道周围出现较厚的冻层。随着冻胀效应的加剧，会导致站内设备基础损坏、场站墙体出现裂纹、管道发生形变等危害，对场站的安全运行带来隐患。

为了避免冻胀现象的发生，必须采取有效措施，对可能出现天然气管道冻胀现象的调压站进行处置。

1 冻胀产生的原因

目前常用调压器均是基于节流膨胀的原理而工作的。天然气在调压器的流动过程中，受到局部阻力作用，使流体压力降低；同时由于这一过程发生极快，未能及时与外界环境进行大量的热交换，因此可以简化为绝热节流模型。

由焦耳—汤姆逊效应可知，绝热节流是一个强烈不可逆的焓值相等、压力下降的现象。根据能量守恒，节流前后的流体内部总能量不变，即分子运动的内动能、分子相互作用的内位能和宏观上的动能和势能等能量总和在节流前后不变。节流后，天然气体积增大，分子之间的距离增大，分子相互之间的内位能增大；宏观动能和势能变化不大，所以只能靠减小分子之间的内动能来转换成内位能；而分子运动的内动能与温度有关，内动能减小，外在表现为温度下降，因此，天然气节流膨胀的降温现象，是无法违背的客观规律。……