运用关联矩阵建立压缩机站优化运行模型

天然气管网的驱动能量主要来自于沿途布置的压气站,天然气管网运行成本在很大程度上取决于压缩机站运行所耗费的燃料成本。章针对压缩机站优化运行模型的复杂性,提出引入关联矩阵,从而使得压气站优化运行模型得到一定程度的简化,有利于运用图论知识进行求解。     

天然气增压站经济优化:压缩机运行

对于外输管道的天然气增压站,其全周期运行经济性很大程度上取决于压缩机组的运行情况。概述了影响压气站经济运行的基本要素,着重描述了管道与压气站的相互影响。通过多个典型方案的描述,指明了管道经济运行必须着重考虑负荷变化的事实。为明确管线运维中离心式压缩机的控制与运行,描述了压缩机与管道系统的内在联系,指出了影响压缩机运行点的方法。稳态运行及瞬态运行均被纳入考虑。根据给定曲线,讨论了管线输量波动情况下机组的优化,强调了驱动机选型和数量选择的重要性。     

压气站优化运行模型及算法研究

长距离输气管道运行费用中,压气站的运行费用所占比例较大,实际运行中,可使用优化方法指导压气站运行方案来降低该部分费用。针对站内配备多台不同型号压缩机的优化问题,通常采用的简化算法误差较大。设计了二级递阶结构设计算法,算法中使用隐枚举法和罚函数法作为二级递阶结构的上、下级,分别求解最优开机方案和流量分配。该算法能够在使用详细压缩机模型的条件下,有效地求解复杂压缩机配置情况下的站内优化问题,为求解类似问题提供了一种新的思路。     

中亚管道压气站分布式能源系统运行优化

分布式能源系统具有能源利用率高、能效梯级利用、运行灵活等优点,对实现能源可持续发展有重要意义。为了提升长输管道压气站的经济效益,从能源结构角度优化可以进一步达到节能降耗的目的。针对中亚管道某压气站,对分布式能源系统的运行方案进行合理规划,建立了分布式能源系统运行优化的混合整数线性规划(MILP)模型,该模型以分布式能源系统总耗气量最低为目标函数,考虑了系统中不同设备的能量平衡约束以及运行约束,以不同设备的开启方案与选定设备的负荷分配为决策变量。以中亚管道某压气站为例,应用该模型得出了最优的分布式能源系统运行方案,并通过能耗、经济计算论证了该方案的合理性。     

基于动态规划和黄金分割法的环状天然气管网运行优化

目前中国天然气管道主干线已经相互联接,形成了环套环的大型复杂天然气管网,随着各压气站燃驱压缩机组的增加,如何实现管网的稳态优化运行已成为一个技术难题。为此,在同时考虑管网中环状结构和枝状结构对于管道流量分配的影响,以及燃驱机组耗气量对管道内流量影响的基础上,结合管网模型分割思路,将黄金分割算法与动态规划算法进行融合,形成了改进后的动态规划和黄金分割混合算法。以华北地区某环状管网为案例的计算结果表明:(1)管网运行优化数学模型比单线管道模型增加了管道内过流量、燃驱耗气量等变量,进一步加大了管网模型的求解难度;(2)混合算法能够有效地对运行燃驱和电驱压缩机机组的包含环状和枝状小型管网的稳态运行优化数学模型进行求解;(3)混合算法的优化方案能提高管网压气站的出口压力、提高机组的运行效率,降低系统的功率消耗、减少系统能耗,同时增加管网的管存量,提供了管网额外的应急资源。结论认为,混合算法有效地破解了复杂管网优化技术难题,可以为当前中国大型天然气管网稳态运行优化提供参考。     

长输天然气管道压气站运行分析

为了研究长输天然气管道压气站的调控运行技术,以长输天然气管道压气站运行经验为基础,分别对长输天然气管道压气站运行的平稳工况、启机工况、停机工况和特殊工况进行详细的分析,找出各自的运行规律及特点,提出了采取控制机组转速、启机、停机等相应的压气站及压缩机组的运行调整措施,保障天然气管道的运行安全。对压气站或压缩机组的切换过程进行研究,在切换过程中应首先遵循先启后停原则,根据切换压气站或压缩机组上、下游的压力情况调整机组的转速,从而保证运行平稳。以上研究对长输天然气管道压气站的调控运行具有一定的指导意义。     

榆林压气站结构设计

介绍了榆林压气站建（构）筑物的特点以及榆林压气站特殊的地理、地质条件，论述了大型压气站的地基基础设计特点，讨论了压缩机门式刚架厂房计算模型的选择以及屋面支撑体系布置的特殊性，对GIS室的空旷框架结构计算模型进行了讨论，创新性地对大型设备的安装与压缩机厂房跨越输气管道提出了解决方案。     

蚁群算法在天然气输送管道优化设计中的应用

针对天然气输送管道优化模型中设计变量多，约束条件复杂的特点，以管道建设投资、压气站投资和运行费用最小为原则，运用蚁群算法和MATLAB语言编制了天然气输送管道数学模型的优化仿真程序，并对管道的选型、设计压力、压气站个数、压缩比及站间距离进行了优化设计。优化仿真结果表明，在满足管道强度约束、稳定性约束、能量平衡约束及边界约束的前提下，达到了费用最小，且优化效果好于遗传算法。从而证明了蚁群算法应用于天然气输送管道的优化设计是可行的。     

哈国巴佐伊压气站压缩机串并联运行模式设计

由于压缩机压缩比的限制,采用常规压缩机不能同时满足两种气源相同的出站压力要求。基于哈国巴佐伊压气站两种气源的压力变化大、输气量调整等特点,采用两段压缩处理,5台压缩机组串、并联运行模式的组合配置,实现了气源出站压力相同的要求,满足实际运行工况,对将来处理多种气源、压力差异大的压气站设计具有指导和借鉴意义。     

天然气管道经济运行分析

对影响天然气管道建设经济性的相关因素和手段进行了探讨，对压气站压缩机组经济运行的相关指标进行了分析，并以靖西线为例说明保障天然气管道经济运行的方法。认为从设计阶段就要考虑选用合理的管径、压力和工艺参数，同时在输气过程中要对输气管道的工艺运行模式和压缩机运行状况进行不断优化，才能达到节能降耗、提高管道输送效率以及延长管道使用寿命的效果。     

西部天然气管网稳态运行优化研究

基于现场报表数据反算校验的西部天然气管网SPS仿真模型,通过不同流量与运行压力级制分类搭建了管网运行方案库。结合深度学习模型对方案库数据进行训练与特征提取,建立了一种新的管网水力计算与压气站配置方法,在保证计算精度的基础上提高了大型天然气管网运行优化计算效率。利用动态规划算法对压气站最优出站压力变量进行选择,管网流量分配原则为系统总能耗最小。所建立的管网稳态运行优化模型同时具备计算的高效性与准确性,基于该优化模型编制了西部天然气管网稳态运行优化软件V1.0,经过现场实测数据验证,模型优化结果可以显著降低管网运行能耗,可为西部天然气管网的运行与调度提供有效参考。     

基于黑箱方法的压气站运行优化模型研究--管段约束处理方法研究

针对枝状长输天然气管道运行状况，首次提出采用将整个长输管道系统分为压气站系统和管道系统两大类别，然后对两大系统分别进行单独的处理。基于黑箱方法的复杂枝状管网系统压气站运行优化模型，主要包括目标函数和约束条件。在约束条件中，最难以处理的问题之一就是管段的约束，针对复杂枝状输气管网的管段约束条件提出了一种新的处理方法。研究证明：该处理方法易于进行计算机编程实现，体现了结构化的算法思想。     

低负荷下延迟焦化能耗分析及优化措施

目前中国石油化工股份有限公司洛阳分公司延迟焦化装置加工负荷仅为设计负荷的58%。对焦化装置低负荷生产背景进行了介绍,描述了低负荷条件下工艺流程的变动情况以及优化前生产情况。分析了延迟焦化2014,2015,2016年1—6月的能耗数据,通过对比分析,从燃料气、3.5 MPa蒸汽、循环水、电等方面,指出了低负荷下装置能耗偏高的原因。提出了以下措施:加热炉备用炉室闷炉操作,可节省燃料气1.5 kg/t;利用柴油与燃料气换热,可节省燃料气0.4 kg/t;备用炉室用干气代替3.5 MPa蒸汽,可减少3.5 MPa蒸汽用量5.8 t/h;气压机入口引入柴油加氢装置轻烃;优化气压机控制系统,每小时节省3.5 MPa蒸汽2~5 t;循环水串级;提高机泵效率。经过低负荷下有针对性地优化改造,装置能耗降至901.62 MJ/t,低于装置低负荷优化前的980.21 MJ/t,年增加效益约为435万元,取得了显著的经济效益和社会效益。     

利用SPS模拟西气东输管道压气站单机失效问题及建议

结合西气东输管道2+0(两用零备)配置压气站单机失效分析的结果,分析研究SPS理想压缩机模型(以下简称"理想模型")和带芯压缩机模型(以下简称"带芯模型")的差异,对利用理想模型和带芯模型模拟单机失效结果进行对比研究,分析存在误差的原因,找到利用理想模型进行单机失效分析存在的问题。通过增加单机失效压气站通过流量的限制条件,使理想模型模拟机组单机失效的结果趋于带芯模型的模拟结果,为可行性研究阶段模拟机组单机失效创造了条件。     

天然气压气站设计及运行研究

以具体天然气压气站为设计实例,介绍了天然气输送压气站项目设计过程,在理论设计、自动化设计、安全设计、设备选型、开车运行等各个环节中,提出了合理的设计、选型及优化方案,使压气站设计达到环保、安全的要求。并通过分析实际运行的数据,为天然气压气站的设计提出了合理的设计运行方案,可供相关天然气压气站设计作参考。     

基于PI数据库的燃驱压缩机组性能测试系统

燃驱压缩机组是天然气长距离管道输送过程中不可或缺的核心设备，长期以来依赖进口，目前国产化机组已经研制成功。为了实时对比分析国产机组和进口机组的性能，以西气东输管道工程某压气站中的国产燃驱压缩机组为性能测试对象，通过Excel VBA开发出了PI数据库的接口模块，实现了对PI数据库的数据实时读取和实时输送的功能，并基于MATLAB平台建立了机组性能参数计算、可视化和性能历史趋势对比分析等模块，开发了一套可应用于远端监测、实时显示且可对机组历史运行情况进行分析的性能测试系统。实际运用结果表明：①该系统程序简洁、操作简单，可远程监控燃驱压缩机组的实时运行状态，实现了对不同地点的实时监测；②建立了机组性能历史数据分析趋势模块，为管道运输长距离运输过程中燃驱压缩机组的优化和改进提供了参考；③该系统用于西气东输管道工程，计算出来的燃驱压缩机组的性能指标数值误差范围能够满足实际压气站的要求，达到了预期的效果。结论认为，该系统不仅可应用于不同燃驱压缩机组的性能测试，对其他动力机械性能测试系统也具有借鉴意义。     

关于西气东输管道压缩机站的优化布置及机组配置的探讨

针对西气东输管道工程的实际情况,对其压缩机站的优化布置及机组配置的总体思路和内容进行探讨。借鉴国内外多条天然气管道压缩机站的压比设计,通过经济性比较,认为1.4～1.5压比方案费用现值较低,经济性较好,在此基础上经过现场踏勘,综合分析,提出西气东输管道沿线站场优化布置方案,并分析比较了燃气轮机驱动和变频电机驱动的利弊,提出西气东输压缩机站的机组配置方案:各站采用机组备用配置,其驱动方式视现场实际情况而定,可选用燃气轮机,也可选用变频电机驱动。在外电可靠,且电驱方案比燃驱方案较经济或相差不多的情况下,应首选电驱方案。     

阿姆河净化天然气外输站燃气轮机驱动离心式压缩机运行分析

中国石油(土库曼斯坦)阿姆河公司净化气外输站是阿姆河右岸合同区年输130×108 m3天然气出口交接场站,站内安装的单台年处理50×108 m3燃气轮机驱动离心式压缩机是站内的核心设备,主要是将上游净化后的天然气增压计量后输送至中亚天然气管线。从该机组设计、运行、故障等方面,总结并分析了燃气轮机驱动离心式压缩机实际运行中的技术性能、特点,提出了合理的运行方案并实施,取得了一定的成效。     

输气管道的典型瞬态工况分析

准确了解输气管道工况的瞬时变化情况,有助于输气管道调度管理部门调控和优化输气管道运行方案,及时采取应急措施,保障输气管道的安全运营。为此,在分析输气管道基本方程的基础上,选用SPS仿真软件模拟了输气管道典型工况的瞬态变化情况,得到以下结论：当压缩机站启机时,该站流量上升,入口压力下降,出口压力上升;停机时,该站流量下降,入口压力上升,出口压力下降;截断阀关断时,上下游流量下降,入口压力上升,出口压力下降;管道发生泄漏时,上下游压力下降,上游流量上升,下游流量下降。该分析结果对输气管道的安全运营具有指导作用。