天然气管道稳态仿真新方法

为了保证天然气管道仿真结果的可靠性、准确性,文章尝试采用巴特切(Butcher)五阶龙格-库塔法进行管道的稳态仿真。文章给出了巴特切算法用于天然气管道仿真的数值表达式和具体的仿真步骤。两个算例说明用巴特切算法实现了管道的稳态仿真,并与传统四阶龙格-库塔法的仿真结果进行比较,其特点是:当管道长度一定时,管径越大,两种方法的仿真结果越接近。建议在今后天然气管道仿真中,两种方法同时使用,相互验证。     

输气管道故障诊断中的实时模型法

天然气在管道输送过程中，由于一些自然因素和人为因素，不可避免地会有管道泄漏事件发生。这对社会和环境会造成巨大的威胁。而实时模型法是目前国际上被广泛研究并且运用得最多的管道泄漏检测方法，采用该方法不仅能够检测到管道运行中发生的较小的气体泄漏，而且具有定位精度高的优点。为此，对输气管道的气体进行了微元划分，在对各微元沿程散热损失、质量守恒和受力平衡进行分析的基础上，提出以管网SCADA实测参数为边界条件，以管道沿程热力、动力平衡微分方程和气体连续性方程为检测模型的输气管道泄漏检测定位方法--实时模型法。同时考虑到计算机求解时的计算精度和求解速度，采用了四阶显式格式（龙格-库塔法）来求解所建立的数学模型。应用结果表明，所给出的方法是一种可行度很高的管道泄漏检测方法。     

基于负压波原理的管道泄漏监测软件研究

管道由于不可避免的老化、腐蚀和人为损坏等因素,有可能发生泄漏事故,管道泄漏所产生的经济损失和环境污染十分严重,因此管道泄漏的实时监测变得非常重要。文章介绍了基于负压波的输气管道泄漏监测定位软件系统,采用MATLAB语言编制了传统算法、改进算法、循环迭代算法及龙格一库塔算法的程序,通过与大牛地气田某输气管道泄漏定位实验结果的比较．表明该软件对于确定管道泄漏位置是可行的。     

催化裂化结焦催化剂烧焦再生模型的研究(Ⅲ)--模型求解与验证

根据结焦沸石催化剂烧焦再生数学模型为二阶非线性偏微分方程的特点,提出采用正交配置方法进行方程离散;对离散得到的病态非线性常微分方程组,经过比较,采用显式变步长龙格-库塔法进行求解,从而避免了计算Jacobi矩阵和其逆矩阵,提高了计算精度和计算速度.对比表明,该模型的结果与文献数据和实验数据比较吻合,具有一定的可靠性和准确性,可在工业中应用.     

流体管道瞬态流动模型研究

管道输送是一个复杂的工艺过程,为了更加真实地反映输油管道实际运行规律,有必要采用瞬态仿真来模拟输油管道的运行。利用显式差分、隐式差分、特征线法分别模拟关阀条件下的管道瞬态压力、流量变化。模拟结果显示,显式差分对于较大的时间步长不能得到正确结果;隐式差分对于时间步长没有限制,适合模拟慢瞬变流动;特征线法可以实现对管道的瞬态流动仿真,减小时间步长,提高计算精度。管道中各点对压力波的响应时间不同,末站在10 s内关阀,输油管道在1.24×104s后才趋于稳态。根据计算结果,可以采取措施降低水击对管道的影响,为流体管道的运行管理提供依据。     

基于模拟退火-粒子群算法的输油管道泄漏定位技术

为了解决管道泄漏定位问题,建立了流体动力学模型,利用龙格-库塔法对管道参数进行迭代计算,将管道泄漏定位问题转化为寻优问题,利用模拟退火优化-粒子群算法(SA-PSO)对最优化问题进行求解,并与其他算法进行对比.结果表明,SA-PSO算法可以跳出局部最优解的限制,在迭代次数达到设定的阈值时可得到全局最优解,该算法的计算时...     

跨断层埋地输气管道有限元模型建立与分析

利用ANSYS软件建立了跨断层埋地管道有限元模型,将埋地管道及其周围土体作为整体从地球半无限空间中取出,引入SHELL 281单元和SOLID 45单元分别对管道和土体进行离散,将管道模拟为薄壁中空圆柱结构,土体模拟为均匀实体介质。在保证计算精度的前提下,结合实际情况,基于状态非线性理论,建立了管土非线性接触模型,模拟管道和土体的滑移、分离和闭合现象;采用有限元技术分析了埋地管道与周围土体在断层错动下的相互影响,确定了模型的有效计算区域;进而提出了跨断层埋地输气管道三维多重非线性有限元数值计算模型。用所建模型及规范中方法分别对工程实例进行计算,并将所得结果进行对比分析,证明所建模型的合理性和准确性。     

钻井泵阀盘运动的微分方程数值解及其结果的讨论

文章利用龙格—库塔法对阀盘运动微分方程进行数值求解并在微机上用所编程序对各种泵阀结构参数和泵工作参数进行了大量计算。通过将计算结果与阀盘近似运动公式的计算结果作详细对比,文章提出了阀盘运动参数计算的修正公式。此修正公式和程序可供阀设计计算参考。     

模糊聚类法在油气管道风险评价管段划分中的应用

在油气管道风险评价的管段划分过程中,若选用作为分段标准的管道属性对象太少,则管道的分段数目少,无法详细描述管道沿线各点的风险变化状况,也无法利用所得风险评价结果数据准确定位高风险管段并进行针对性的维护;相反,管道的分段数目过多,管道风险评价、结果分析的工作量则将成倍增加。为此,提出了利用模糊聚类法对油气管道进行动态分段的方法,并介绍了该方法的基本原理和一般步骤。实际应用结果表明：模糊聚类法通过选用不同的截距阵,可动态选取分段标准,使得管段划分的细密程度始终满足风险评价人员对目标的期望,使管段划分更加高效、合理,并且运用该方法选取管道属性对象作为划分标准及模糊聚类的计算过程都可以通过程序实现,提高了管段划分过程中计算的准确性和计算效率,从而提高了管道风险评价的准确性,降低了管道风险评价的成本。     

输气管道干线截断阀关断阈值研究

为解决国内输气管道干线截断阀关断阈值设置不合理问题,以某管道为例,利用SPS软件建立了管道泄漏模型,研究计算了管道参数和泄漏参数对管道泄漏点上下游截断阀处压降速率的影响,并拟合出了管道参数-压降速率关系式。研究结果表明,管道参数中的管道运行压力和泄漏参数中的泄露点位置对压降速率变化起决定性作用,其它参数影响较小;拟合出的管道参数-压降速率关系式的计算结果与仿真模拟数值计算结果吻合较好,其可为不同输气管道截断阀关断阈值合理设置提供依据。     

负压波检漏技术在输气管线中的应用

随着国内长距离输气管道的不断增多,管道沿线的泄漏问题日益严重,对输气管道泄漏的自动监测和泄漏点的定位显得尤为重要。介绍了应用负压波对管道泄漏进行监测的基本原理和方法,并对定位基本公式的优化进行了讨论,介绍了更为准确的计算公式。经验证,经过优化的计算方法具有更高的定位准确度,对管道泄漏自动监测数学计算模型的建立具有一定的指导意义。     

负压波检漏技术在输气管线中的应用

随着我国长距离输气管道的不断增多,管道沿线的泄漏问题日益严重,由此对输气管道泄漏的自动监测和泄漏点的定位就显得尤为重要。本文介绍了应用负压波对管道泄漏进行监测的基本原理和方法,并对定位的基本公式的优化进行了讨论,介绍了更为准确的计算公式。经验证知道经过优化的计算方法具有更高的定位准确度,对管道泄漏自动监测数学计算模型的建立具有一定的指导意义。     

催化裂化结焦催化剂烧焦再生模型的研究(III)——模型求解与验证

根据结焦沸石催化剂烧焦再生数学模型为二阶非线性偏微分方程的特点 ,提出采用正交配置方法进行方程离散 ;对离散得到的病态非线性常微分方程组 ,经过比较 ,采用显式变步长龙格 库塔法进行求解 ,从而避免了计算Jacobi矩阵和其逆矩阵 ,提高了计算精度和计算速度。对比表明 ,该模型的结果与文献数据和实验数据比较吻合 ,具有一定的可靠性和准确性 ,可在工业中应用     

基于分段计算思想的热油管道设计程序开发

为精确计算比热容和水力坡降随温度的变化对热油管道设计计算的影响,采用分段计算的思想,建立了热油管道的温降和摩阻的程序计算模型,基于VB平台开发了模型求解程序。实例计算结果显示:模型求解程序的计算精度和工作效率要比平均温度法更高,建议热油管道的设计采用开发程序进行设计。     

海底输气管道投产氮气用量计算方法研究

国内海底输气管道投产氮气置换所需氮气量主要依据经验确定,存在较大的盲目性。采用FLUENT软件对海底输气管道氮气置换过程中氮气在管道内空气中的湍流扩散情况进行数值模拟,基于模拟结果拟合了混气长度的计算公式,进而得到了海底输气管道氮气置换氮气用量的计算公式。利用本文公式计算得到的平湖和乐东2条海底输气管道投产氮气置换的氮气用量与这2条管道的实际注氮气量基本吻合,说明所推导的氮气用量计算公式具有较好的预测准确性。     

负压波检漏技术在输气管线中的应用

随着我国长距离输气管道的不断增多．管道沿线的泄漏问题日益严重,由此对输气管道泄漏的自动监测和泄漏点的定位就显得尤为重要。作者在文中介绍了应用负压波对管道泄漏进行监测的基本原理和方法,并对定位的基本公式的优化进行了讨论,介绍了更为准确的计算公式。经验证知道经过优化的计算方法具有更高的定位准确度,对管道泄漏自动监测数学计算模型的建立具有一定的指导意义。     

适用于超临界CO2管道的稳态输送水力热力计算模型

超临界CO₂管道输送是碳捕集、利用与封存(Carbon Capture, Utilization and Storage, CCUS)中的重要环节,由于超临界CO₂水力热力特性与气液有明显差异,为满足实际CO₂管道工艺方案设计要求,需要建立适用于超临界CO₂的水力热力计算模型,为CO₂管道工艺设计参数选择及方案优选提供理论支撑。基于此,以考虑高程差的管道稳态连续性方程、运动方程、能量方程三大守恒方程为基础,结合相平衡实验选择适宜状态方程计算纯CO₂或含杂质CO₂的物性参数,采用四阶龙格—库塔法迭代数值求解,通过C++语言采用自适应步长设置来满足实际高程变化影响,自主编程得到了一维非等温考虑地形起伏的超临界CO₂管输稳态水力热力计算模型,并分别通过实验和OLGA软件从多个方面验证了模型具有较高的精度。利用建立的模型研究杂质含量及种类对CO₂管道稳态输送过程的压降和温降的影响,得到杂质种类对压降...     

三相分离器安全阀火灾泄放模拟计算研究

三相分离器安全阀火灾泄放常用的模拟计算方法有稳态迭代模拟计算法和PSV Plus半动态闪蒸法两种,这两种方法存在迭代计算步长受限和人为设定闪蒸单元的问题,导致安全阀泄放最大峰值出现错峰和削峰现象,为此开发了一种三相分离器HYSYS动态模拟计算法。对三种方法进行对比分析表明:计算结果上,三种方法计算出的安全阀尺寸相同;闪蒸迭代次数从大到小依次为HYSYS动态模拟、PSV Plus半动态闪蒸、稳态迭代模拟计算;计算精度上,HYSYS动态模拟无次数限制,可以避免前两种方法由于人为设定闪蒸单元造成的错峰和峰值削平现象,结果更为准确,因此推荐使用HYSYS动态模拟法进行安全阀火灾定尺计算。     

基于深度学习结构网络的输气管道水力预测模型

为提高在役输气管网稳态水力预测与仿真的准确性,分析总结了输气管道水力计算的主要影响因素,结合流体力学特性建立了一个预测大型输气管网水力参数的深度学习结构网络模型。根据不同流量、不同温度和不同管网拓扑结构条件下大量具有代表性的输气管网水力数据来建立学习样本,并对该模型的精度进行了检验。结果表明:基于堆叠自编码器的预训练阶段平均每层迭代1 524次,整体微调迭代8 572次后精度满足要求;训练后深度学习结构网络模型的进站压力预测结果最大绝对误差为0.2 MPa,平均误差为1.5×10-2MPa,平均相对误差为0.25%。用所建立的深度学习结构网络得到的预测值与样本值吻合较好,具备泛化计算能力。     

输气管道仿真软件SPS的应用与认识

SPS（Stoner Pipeline Simulator）是目前国际公认较好的输气管道模拟计算、水力分析及调度运营软件,可对管道输送的单一流体、批次流体或单相混合流体进行模拟。为了更好地发挥SPS在管道运营中的指导作用,提高输气管道管理水平,以中石化川气东送管道为例,利用SPS仿真软件模拟了该输气管道在设计输气量为120×10⁸ m³/a工况下的压力、温度、流量及压缩机运行参数,并分别从建模、有效性检验、调试、工况运行、仿真结果查看以及数据输出等方面定性分析了该软件在应用中存在的不足。分析结果表明：①软件操作较为复杂;②模型中存在不规范术语;③软件编程语言不易掌握;④压缩机运行特性描述过于复杂;⑤会出现不符合水力工况的仿真计算;⑥仿真结果查看不便,数据输出格式无法更改。据此提出以下建议：①加强软件设计公司与用户之间的沟通,进行共同研发;②加快国内输气管道仿真软件的自主研发。