天然气管网系统输配气运行方案优化

本文以天然气销售公司的最大经济效益为目标,通过对天然气管网系统输配气过程中各种影响因素(压气站、用户天然气消费的波动性)的分析,建立了有压气站的输配气管网运行方案优化的数学模型,采用两极递阶优化方法[1]实现了管网输赔气运行方案的优化,并给出了计算实例.     

天然气管网输配气量优化研究

天然气管网系统管理部门为了明确天然气管网的输气能力和提高天然气管网的利用率，需要对天然气管网系统的输配气量进行优化。为此，以天然气管网系统的最大流量为目标函数，同时考虑了管道强度、节点压力和流量限制等约束条件，建立了天然气管网输配气量优化的数学模型。在研究遗传算法和模拟退火算法的基础上，提出了一种由二者结合构成的具有全域搜索、快速收敛和鲁棒性强等特点的混合遗传算法。结合实例，采用这一新算法求解了天然气管网输配气量优化的数学模型。实例优化结果表明，所建立的数学模型和采用的混合遗传算法是可行和有效的，能够对天然气管网系统输配气量的调度运行起到指导作用。     

多气源天然气输配管网的能量计量方法

随着我国多气源供应格局的形成,天然气计量方式逐渐从现行的体积计量方式向能量计量方式转变。现行的《天然气能量的测定》标准对多气源输配管网系统没有给出具体可操作的能量计量程序,若采用热值数量加权平均赋值方法,能量计量误差可达8%,不能满足能量计量标准GB/T 18603—2014《天然气计量系统技术要求》对能量计量精度的要求。为此,根据天然气输配管网的拓扑结构和气量平衡原理,利用天然气输配管网中现有的流量计量仪表对多气源输配管网进行状态重构,提出了一种区域多气源天然气输配系统状态重构能量计量方法,并对管网状态重构后进行能量计量的误差进行了分析。结果表明:(1)所提出的方法确定了多气源输配管网状态重构所需流量仪表的最少数量及仪表布置方法 ;(2)多气源输配系统管网状态重构后,各下游天然气用户能量计量的误差均不超过0.5%,可满足GB/T 18603—2014对能量计量准确度最高等级(A级)误差在1%以内的要求。该研究成果为我国天然气能量计量技术的应用和推广提供了一种可操作的程序。     

城镇高压天然气管道设计分析

我国大部分地区经济发展水平较低,高压天然气管网建设比较落后,少部分经济发展水平较高的城市已有健全和完善的管道输配系统。近几年国家相关部门加大了对天然气输配管网建设的支持力度,并且将天然气作为城镇主要的燃气来源,为了保证天然气稳定输送,相关工作人员要保证城镇高压天然气管道设计的科学性与合理性。     

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。     

天然气与液化石油气转换问题的探讨

通过对天然气与液化石油气性能参数的比较，提出了在转换工作中必须对燃具和管网输配系统进行必要的改造以适应使用天然气的需要，同时针对不同的供气方式提出了不同的改造建议。     

天然气调压器设计原理及影响因素分析

天然气从接收站输送到输配管网,再从输配管网输送到城市燃气管网均需要调压,天然气调压器是连接天然气输配管网、城市燃气管网的核心设备,分析调压器的性能有其独特性。以天然气输送过程中广泛应用的自立式调压器为对象,从力学角度分析自立式调压的一般原理,以及管道出口压力、噪音、节流效应等因素对调压器的影响,结果表明控制调压器上下游压差,天然气中的杂质含量,根据当地气温情况是否加设加热设备等措施,对于提高调压器运行可靠度,保障天然气站场具有现实作用。     

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根据川渝地区天然气发展的战略目标，通过分析川渝天然气管网复杂、多变的特性，提出了一系列的科研规划与设计方案，以达到改进现有的输送模式，向外发展天然气管线，提高管网输送、调配能力的目的。具体做法是：通过智能检测，实施优化运行管理，提高部分管线的输送能力；采用储气库等调峰手段，提高管网调配能力；提高自动化水平，实现输配气站场的全面自动化；加强管道防护工作，提高管道的综合防护能力；提高贸易计量的整体水平，确保天然气计量准确度；不断向外扩展并与“西气东输”管网连接，实现川气出川等。     

天然气及轻烃集输管道输配管理

天然气及轻烃集输管道输配管理的主要方法有:加强输配率科学监管,严格执行输配率制度,开展用气厂点生产情况监测,实行线路标准化巡检;优化管网调配功能即完善轻烃对比计量系统,完善天然气节点阀组功能;节能减排多措并举;提高防盗水平,即建立激光红外远程视频监控系统,开展巡线GPS轨迹监督。     

混合遗传算法在天然气管网优化运行中的应用

随着天然气的广泛应用和天然气输配管网规模的大型化,天然气经营部门为了增加经济效益和增大管网的利用率,需要对天然气管网系统的运行进行优化。文章分别以天然气管网系统的最大收益和最大流量为目标函数,同时考虑了管道强度、阀门和压缩机的影响等八种约束条件,建立了天然气管网运行优化的两种数学模型。在研究遗传算法和模拟退火算法的基础上,根据两种算法的特点,介绍了一种由模拟退火算法和遗传算法结合构成的混合遗传算法。结合实例,对混合遗传算法在天然气管网运行优化中的应用进行了研究,求解了天然气管网运行优化的数学模型。结果表明,混合遗传算法的优化结果比复合形算法提高了1.968%,证明混合遗传算法具有全域搜索、快速收敛的特点,更具有效性和实用性。     

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。     

基于运行仿真的多气源环状管网能量计量方法研究

目的 天然气能量计量的对象是其完全燃烧后产生的总热量,通常采用体积计量值与体积发热量相乘的方法确定天然气的能量值,而体积发热量取决于天然气的组成,即天然气中各组分的摩尔分数。多气源管网中天然气的组成通常随空间位置和时间变化,故管网的每个计量站都需要确定不同时刻输入或输出本站的天然气的体积发热量。国内长输管道的A级计量站均配置了在线气相色谱仪,可以分析天然气发热量,B级和C级计量站可使用仿真方法为天然气发热量赋值,从而降低配置气相色谱仪的投资与运行维护费用。方法 依据面向能量计量的管网仿真理论基础,针对某多气源环状管网,分别使用TGNET和SPS仿真软件建立了具有天然气组分跟踪与发热量计算功能的运行仿真模型。为提高仿真结果准确性,基于历史运行数据校准了仿真模型的管段输气效率这一关键参数。结果 分别应用TGNET和SPS模型对该管网持续48 h的历史运行过程进行了动态仿真,TGNET模型的发热量仿真结果与历史记录值的偏差在0.3%以内。结论 基于运行仿真的多气源环状管网能量计量是一种可行的方法,研究成果为国内天然气能量计量的实施和推广提供了一种可操作的方法。     

复杂城市管网多气源混输模型的构建及工程应用

为研究复杂城市燃气管网多气源混输的影响,在传统燃气管网水力仿真模型的基础上补充气体组分追踪方程,构建燃气管网多气源混输仿真数学模型.通过某省规划管网算例,验证所构建模型的准确性.将所构建多气源混输模型应用于A城市高压燃气管网系统,研究多气源混输对管网中气体压力、气源结构及气体组成的影响.结果表明,季节性供气方案调整会导...     

基于改进的遗传算法的天然气管网系统运行优化

在天然气管网系统安全稳定运行的基础上,为了实现节能减排,充分合理地利用管道的输配能力,将目标函数定义为天然气的最大流量,同时考虑管道内天然气稳定流动、各节点流量平衡、节点及管段压力等约束条件,建立了天然气管网系统优化数学模型。采用整数编码来进行管径编码,用模拟退火罚函数转化约束条件,并合理地将遗传算法的全局寻优能力和模拟退火的局部搜索能力互补融合起来,实现算法的改进和优化。将改进的遗传算法应用到某大型天然气管网优化设计的实例中,计算结果表明,改进的遗传算法在解的质量上和收敛的速度上都优于基本遗传算法,验证了所建立的优化模型是高效可行的。     

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。     

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中国四川省的天然气管网已运行30年,管线老化、腐蚀严重,近几年爆管事故频繁,严重影响管道安全和正常输气。迫切需要了解和提高管道系统的运行可靠性,减少事故,延长管道系统的使用寿命。文章论述了天然气管道运行可靠性评价技术理论内容和计算方法,给出了天然气管道系统中线路部分、压气站和整个系统可靠性指标的计算公式,分析了天然气管道的失效模式和寿命分布模型, 提出了保证管道系统可靠性的措施。     

天然气管网压力能的回收及利用

通过火用分析方法得出天然气管网中蕴藏着大量的压力能。在管网压力一定时，其中可回收的压力能随着用户端压力的降低而增大。当管网压力10 MPa，用户端压力0.8 MPa时，可回收的最大压力能达359.12kJ/kg。在各个调压站设置回收天然气压力能设备来回收管网的压力能，可用于提供原动力、液化天然气、净化天然气进行深度脱水等。这将有效地提高能源利用率，提高管网的运行经济性。     

苏中气田天然气集输干线合理注醇量计算

在冬季,天然气集输干线内易生成天然气水合物,将甲醇作为抑制剂注入到管线内是有效的防治方法.本文以降低管线内注醇量为目的,分析现有HYSYS软件注醇量计算模型的不足有:无法适用于苏中气田集输干线,缺少管线内气相含水量计算.从完整模拟苏中气田集气站内天然气集输工艺流程的角度出发,基于上述软件搭建了适用于苏中气田的注醇量计算...     

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根据天然气管网的系统特征，阐述了天然气管网中的基本关系式和在天然气管网仿真中的应用方法；讨论了天然气管网静态仿真节点压力法和动态仿真特征线法的原理和仿真系统模型的建立方法。根据这些方法和长期的科研实践，研制了天然气管网静动态仿真软件ＧＡＳ－ＦＬＯＷ。该对管网结构不作，达用于由管道，调压阀，压缩机，气田及众多气源和用户组成的任意环状和枝状管网，实现天然气集，输，配管网的静动态仿真。还介绍了ＧＡＳＦＬ     

FAST Piper集输软件在气田管网分析计算中的应用

天然气集输管网运行状况分析和预测可为气井生产、气量调配、管网调整等提供依据。文章介绍了加拿大Fekete 公司的FAST Piper集输系统分析优化软件的功能、特点以及在气田集输管网分析中的应用步骤及过程。以靖边气田为例，利用该软件对气田生产中的集输系统节点压力预测、多方案计算优化、异常情况下管网运行状况瞬时模拟、环形管网以及配气管网等进行了分析。该软件界面直观，计算准确，基本可以处理天然气集输管网分析中的各类问题，并可有效提高工作效率。