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。     

天然气管网稳态运行优化研究

分别以天然气管网系统的最大收益为目标函数和天然气管网系统的最大流量为目标函数,考虑管 道强度、节点流量平衡等约束条件,建立了天然气管网运行优化的两种数学模型。结合实例,采用混合 遗传算法求解了天然气管网运行优化的数学模型。结果表明,所建立的管网稳态优化模型是可行的。所 采用的混合遗传算法的能够有效地求解管网稳态运行优化的数学模型。     

天然气管网稳态分析方法研究现状与展望

为了形成具有煤层气集输特点的管网模拟技术,系统总结了天然气管网稳态分析的基本方法,比较分析了节点法、环路法、管段方程法等三种方法的特点,调研了天然气管网稳态分析方法的研究现状,对城市配气管网稳态分析方法应用于煤层气集输管网的适用性进行了分析。煤层气集输管网模拟可借鉴城市配气管网稳态分析的基本方法,但必须考虑煤层气集输管网自身的特点。煤层气集输管网稳态分析的难点应是如何实现两相管流水力热力计算模型与管网方程的联立。     

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。     

大型天然气管网系统可靠性

随着中国国民经济的快速发展,天然气需求量不断扩大。天然气管网作为连接资源与市场的纽带,已成为保障国民经济的生命线。中国拥有世界上最复杂、输送任务最艰巨的天然气管网系统。现有基于单一或少数管道的运行管理方法已不能满足大型管网系统安全生产需要,必须寻求更为科学合理的管理思路。本文首次提出大型天然气管网系统可靠性概念,分析了大型天然气管网系统可靠性面临的3个挑战：量化大系统可靠性、评价分系统（单元）可靠性、建立大系统与分系统之间的关联。同时,对大型天然气管网系统可靠性框架进行了初步设计,并针对中国天然气管道行业现状,提出大型天然气管网可靠性增强方案。     

复杂天然气管网安全运行研究

为了提高复杂天然气管网安全运行风险评估效率,保障复杂天然气管网安全运行,本文对复杂天然气管网的安全运行进行研究。构建复杂天然气管网数学模型,建立管网各运行参数内部关联关系,获取管网安全运行限制性条件。在此基础上分析复杂天然气管网运行中各安全影响因素,设计安全影响因素的制约权重,完成复杂天然气管网安全运行评估,保障复杂天然气管网的安全运行。仿真测试结果表明,本文方法可以在较短时间内完成复杂管网的评估,且评估准确率较高,具有一定的实用性。     

液化天然气储运与利用中的几个关键问题

随着我国对液化天然气（LNG）的大量进口和广泛应用,LNG的储运和利用过程中安全性、环保和经济性问题就显得越来越突出。文中提出：建立描述LNG涡旋的分形模型、描述对流分层和泄漏扩散的时空混沌模型、描述爆炸和轰燃的突变模型,以及应用模糊理论、人工神经网络,结合非线性理论,构造出完整的预测和评价模型,实现对LNG储运常见事故的实时预测和储运系统安全性的智能化评价。通过燃气互换性和污染物排放及控制特性的研究,得到天然气置换其他燃气的最优方法,以及天然气洁净利用的方法。研究燃气蒸汽联合循环发电机组性能和安全性问题,获得机组运行安全临界指数,结合运行参数对机组性能影响的敏感性分析,建立优化运行、经济调度的模型,形成调峰燃气蒸汽联合循环机组优化运行、经济调度辅助决策系统,指导机组安全、经济运行。分析LNG气化站运行性能、燃气轮机电站机组特性,建立冷能转化和利用数学模型,以及LNG冷能利用评估模型,通过效益分析,经济评价,优化LNG冷能利用系统,实现冷能的经济利用。     

管网系统动态仿真数学模型的建立及求解

为了便于天然气合理的生产和输送，在保证安全的前提下实现有效的调度和管理，对管网系统进行动态分析是非常必要的。根据天然气管网流动基本方程，建立了管网系统的动态仿真数学模型。并对常用的特征线数值求解方法进行改进，采用Newton-Rapshan迭代法求解非线性方程组，最终实现模型的数值求解。建立的管网动态模拟分析数学模型和所采用的数学求解方法可以应用和分析天然气管网系统的动态运行。     

大庆城市天然气管网GIS系统设计

随着城市居民燃气用户大幅度增加和结构的调整,城市天然气管网已经成为城市管网系统中非常重要的组成部分。借助GIS(地理信息系统)可充分了解城市天然气管网及设备的运转情况,提高管网调度和管理现代化水平,从而确保整个天然气输配管网系统的安全性和可靠性。根据大庆市天然气管网的特点,建立了一个以数字化的管网基础测绘资料为主要内容、以地理空间数据管理体系和数据服务体系为主要结构的天然气管网GIS系统。介绍了大庆市天然气GIS系统的功能和特点,阐述了其发布方案及实施方案。最后,提出了大庆城市天然气管网GIS系统在实际运行过程中应进一步研究和解决的问题。     

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中国天然气工业将把局限在一个城市内的独立的燃气管网带入跨区域的、全国联网的、甚至与国际天然气管网相连接的天然气网络大系统，这就要求我国目前的燃气系统在功能上要有实质的进步，包括系统的信息采集与处理，建立运行在城市间的天然气网络优化调度系统，季节调峰和事故应急功能的地下储气库等。所有这些功能都离不开对燃气负荷的研究，时序模型的研究对于城市燃气负荷预测有重要的意义。文章对短周期负荷的数学模型进行了深入的研究，提出了用Fourier级数描述的数学模型，并给出了判断隐含周期项数和计算模型参数的方法。     

危险与可操作性分析在气田集输工程安全设计中的应用

气田集输工程是风险性很高的复杂系统工程， 安全设计非常关键。国外广泛应用危险与可操作性分析对工程设计进行安全评价，分析系统中装置、设备、管道的个别部分工艺参数偏离、故障或误操作引起的潜在危险，分析偏离、故障出现的原因，根据后果、原因和已设计的保护装置，评估可接受的风险，并有针对性地提出安全对策和措施，用以指导修改、完善工程的安全设计和操作管理。通过与国外公司合作，危险与可操作性分析在我国陆上气田首次得到了应用。在陕西长北气田和川东罗家寨高含硫气田开发地面集输工程安全设计中，对设计和运行管理提出了改进意见，并修改了设计。不仅对保证工程的安全起到了重要作用，同时也促进安全设计理念、设计水平的进步。     

高含硫净化系统低负荷运行节能控制技术

针对高含硫天然气净化厂低负荷运行工况,对比基于历史运行数据的统计学分析与基于稳态模型模拟分析结果,对净化装置、公用系统用能展开分析,形成了净化装置低负荷运行能耗控制技术。明确装置能耗与运行负荷的关系,以单耗最低为目标的负荷分布优化为前提提出天然气净化厂内部结构节能先进方法,研究全厂生产自用气和电力消耗随负荷变化规律,确定主装置与公用系统节能匹配关系。同时,提出公用系统节能降耗几点先进做法,为国内高含硫天然气净化厂低负荷节能运行提出指导性意见。     

安全电起爆系统的研究

针对油气井普通电起爆存在的安全隐患,采用爆炸桥技术进行安全电起爆系统的研究。解决了无起爆药情况下可靠起爆的关键技术及系统耐温问题,实现了起爆系统在射频、雷击、杂散电及各种机械能量危害下的安全要求。     

气井完井管柱安全状态评估系统设计与应用

高温高压气井在生产和井下作业过程中,由于温度和压力的变化容易造成管柱变形,影响到管柱安全,因而需要开展天然气井完井管柱安全状况评估。文中在分析不同工况前后天然气井温度和压力变化的基础上,提出了相应的管柱变形计算和强度校核方法,并进行了实例计算,取得了较好效果。利用该方法,还可以帮助新井设计出安全的完井管柱,指导完井工艺的选择。     

天然气管道孔口泄漏危险域的研

天然气管道的泄漏严重威胁到泄漏点附近的生命财产安全，管道泄漏造成的最大危险是火焰热辐射和气体爆炸。为此，通过建立泄漏率模型、气体喷射扩散模型和火焰热辐射数学模型，研究了非等温天然气管道孔口泄漏的危险范围。根据气体的着火下限和目标的热毁伤阈值得到了气体喷射和火焰喷射的危险距离，分析了输气压力、管径、泄漏率和泄漏点位置对危险距离的影响，为管道的安全建设提供了理论依据。     

关于当前中国天然气供应安全问题的思考

在天然气供应日趋全球化的今天,供应中断、严重不足或价格暴涨都有可能会对一个国家或地区的众多方面造成影响甚至损害。天然气已成为我国的主体能源之一,其供应的安全性、稳定性和持续性关乎国家的能源安全。为此,对当前中国天然气供应安全问题进行了探讨,基于总体国家安全观重新认识和审视天然气供应安全,提出构成中国天然气供应安全的三个层次——物质安全、获得安全和共同安全。进而归纳总结出当前影响中国天然气供应安全的主要问题:①天然气对外依存度偏高;②国内天然气基础设施薄弱;③国际共同安全体系建设仍待加强。最后,着眼于内部安全和外部安全两个视角,提出了加强中国天然气供应安全体系建设的对策与措施:①加快国内天然气供应侧能力提升,提升国产气供应安全能力;②加快国内天然气基础设施体系建设,破解国内储运安全瓶颈;③促进国内天然气需求侧应急调峰能力建设,增强需求侧供应安全;④深化"一带一路"能源合作,构建"中国天然气供应安全鱼骨图",全力提升外部供应安全。     

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压缩天然气（CNG）汽车工业是一个新兴的产业,具有良好的经济效益和社会效益。而CNG地下储气井的安全性是保证CNG加气站正常运行的关键。针对目前国内用于CNG汽车的高压地下储气井结构简单、施工工艺不规范、缺乏安全设施等实际问题,提出了改进现有储气井结构、施工工艺和研发储气井安全系统的技术思路,为减少城市环境污染,进一步推广CNG汽车的应用提供了技术支持和安全保障。     

输气管道中的不稳定流动分析

天然气输配系统通常是由不同压力范围的管道组成的高度密集的网络系统.在管道系统的规划和设计过程中,为了保证其安全、经济性,对管道系统进行模拟和分析是十分重要的.针对复杂输气管道系统的特征,采用系统分析的观点,将管道系统划分成一定的子系统,并通过建立子系统中不稳定流动的数学模型和综合相关的连接条件、边界条件和初始条件,提出了整个管道系统的联立模型,然后利用泛函分析理论和算子级数法求解联立模型,得到了问题的广义解.该模型和求解方法已编成计算机程序,已应用于四川输气管道的模拟.通过分析和应用表明,其模型和算法具有计算方便,精度高,省时和适用范围广等优点.     

共同沟内天然气泄漏报警响应时间的试验研究

为了节约空间,在市政建设中往往将天然气管道与电力、通讯、给排水等各种管线集中布置在同一个地下隧道中,即共同沟铺设。这样在安全上就存在很大隐患,而燃气报警器的报警响应时间是安全控制的最重要数据。通过用木材制作三组模型,模拟砂浆抹平的共同沟表面,用甲烷气体模拟天然气在共同沟内泄漏的试验,分析了气体释放量、测量距离和模型横截面面积对报警响应时间的影响,建立了天然气泄漏后报警响应时间的计算公式。计算结果表明,公式的精度能够满足工程要求,为带有天然气管道的共同沟安全设计提供了试验依据。