基于简化拓扑结构的陕京天然气管网供气可靠性分析

为了定量分析结合了拓扑结构与水力计算的天然气管网的供气可靠性,以陕京天然气管网为分析对象,提出了一种通用的天然气长输管网系统供气可靠性评估方法。首先从上述天然气管网的拓扑结构入手,将站场与天然气管段视为网络结构的结点与链路单元,对系统进行了简化,建立了天然气管网系统的拓扑结构模型;然后通过设备失效数据库确定了系统各单元的事故率分布,耦合基于故障率分布的蒙特卡洛模拟生成了天然气管网的拓扑结构;最后再结合水力计算得到一定拓扑结构下陕京天然气管网的供气能力。结果表明:①无论是用气高月还是用气低月,该管网都保持了很高的供气可靠性;②陕京一、二、三线3条天然气管道构成了具有一定拓扑结构的供气网络,增加了系统的鲁棒性,从拓扑结构层面也提高了供气的可靠性。结论认为,该项研究成果给出了天然气管网供气可靠性的定量计算方法,为天然气管网供气可靠性分析提供了技术支持。     

带有减压阀的液体管网稳态输送仿真方法研究

随着管网系统的建设,对其安全运行以及压力监控有了进一步的要求。减压阀操作简便,能够自动调节并稳定管段压力,广泛运用于油田集输系统、以及城市供水等管网系统中。本文讨论了建模过程中减压阀的运行工况对模型计算的影响并针对其自适应调节特征对管网模型计算提出修正方案。通过建立雅各比矩阵并运用牛顿法求解相应管道的流量以及压力,既能保证计算的收敛速度,又着眼于管网系统的整体性研究。根据初步计算,当管网中带有减压阀的管道可能出现液体逆流时,阀门将自动截流稳压,因此,需要修正模型并重新建立新的雅各比矩阵,对液体管网稳态输送下的管段流量以及节点水头进行计算。     

基于有限体积法的城市燃气管网运行分析

在大力发展燃气用户的同时,要确保燃气输配管网运行的可靠性,就需要对燃气输配管网进行工程计算。目前对燃气管网工程计算的研究多集中在天然气长输管线,而与之相比,城市燃气管网结构更复杂、计算数据量更庞大。为此,建立了采用有限体积法对管网模拟方程组进行求解的燃气管网分析系统,并据此对某次高压管线进行了动态工程计算,各站点压力的计算结果与实际监控信息平均相对误差为0.02%～4.13%（与采用美国SPS软件验证计算结果基本一致）;采用燃气管网分析系统还对某城市中压管网进行了稳态工程计算,得到管网压力最低点及“瓶颈”管段,这将有助于管网改造与运行方案的制订;同时结合运营经验、监控信息对计算结果进行了综合分析。结论认为：①如果对城市燃气输配管网进行动态模拟,必须研究各燃气用户的用气规律,找出不同工况下燃气用户的小时流量估算方法;②监控点信息值选取城市全年最大小时流量发生日对应的时段值,并结合日常运营工作的经验判断计算结果的合理性。     

高含硫气田集输系统增压模式优化研究屈丹龙

随着高含硫气田的持续开发,气井井口压力逐步低于集输压力,亟需实施集输系统增压运行。采用OLGA软件,以气液两相流、压降预测、耦合传热理论为基础,针对高含硫气田集输管网高程差、气体组分、液气比、管网全尺寸参数等工况条件,建立了复杂山地高含硫湿气集输系统生产运行的数值模型,以集输系统生产历史数据为基础,验证模型准确性并进行修正。考虑单井、多井或单线配置压缩机等情况,根据开发预测的各井压力变化情况,计算集输管网的压力分布及系统能耗,重点分析了单站增压、区域+单站增压、集输干线增压三种模式,最终优选出高含硫气田集输系统增压模式。     

高含硫气田集输系统增压模式优化研究

随着高含硫气田的持续开发,气井井口压力逐步低于集输压力,亟需实施集输系统增压运行。采用OLGA软件,以气液两相流、压降预测、耦合传热理论为基础,针对高含硫气田集输管网高程差、气体组分、液气比、管网全尺寸参数等工况条件,建立了复杂山地高含硫湿气集输系统生产运行的数值模型,以集输系统生产历史数据为基础,验证模型准确性并进行修正。考虑单井、多井或单线配置压缩机等情况,根据开发预测的各井压力变化情况,计算集输管网的压力分布及系统能耗,重点分析了单站增压、区域+单站增压、集输干线增压三种模式,最终优选出高含硫气田集输系统增压模式。     

油田环状污水管网水力计算方法研究

环状的油田污水系统是一个结构和水质复杂的网络体系,目前没有合适的方法可以解决其水力仿真问题。从油田污水系统的关键元素出发,通过分析系统的管网结构、水质特点,结合连续性方程和能量方程,建立了油田环状污水管网的水力计算模型,并据此开发了油田环状污水管网水力仿真软件,对生产实际中污水管网进行计算。分析结果表明,油田环状污水管网水力计算方法能有效处理环状管网结构的水力仿真,计算偏差小,完全满足工程计算要求,能为工程设计以及生产实际提供理论和数据支持。     

基于断裂降维算法的天然气管网瞬态仿真新方法

天然气管网瞬态仿真技术在天然气管网系统调度管理中的作用日益凸显，日益大型化和复杂化的天然气管网对瞬态仿真计算效率提出了更高的要求。为此，提出了基于断裂降维算法的天然气管网瞬态仿真新方法，首先将管网模型抽象为站场模型、站间管网模型以及连接点模型；然后以连接站场和站间管网的连接点压力为基础变量，求解连接点流量的通解，重构站间管网的仿真模型，降低站间管网模型的方程组维度；随后以重构的站间管网仿真模型为基础，构建天然气管网系统瞬态仿真模型；最后分别针对压缩机转速缓慢变化和压缩机快速停机2种工况，对比分析了新算法的计算精度及计算效率。研究结果表明：(1)断裂降维新算法计算精度较高，压缩机出口压力和用户压力的相对误差均小于0.1%；(2)断裂降维新算法的计算效率高，与非线性方程组求解方法相比，2种工况下的加速比最快达到了17.3与12.2；(3)断裂降维新算法的加速比与管网系统瞬态仿真模型的方程组维度呈线性关系，方程组维度越高，加速比越大，即管网模型越复杂，其计算加速效果越明显。结论认为，该新方法在不影响计算精度的条件下提高了计算速度，对于提高复杂天然气管网系统的瞬态仿真计算效率具有重要的理论价值...     

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。     

改进输油系统动力利用率的计算方法

中转站输油系统的动力利用率，是电机效率、泵效率和管网效率的乘积。常规的且在管网无漏失和结垢现象的情况下，管网效率是输油泵出阀阀后压力与出口压力之比值。按此计算管网效率，对同一中转站，在运行工况不变的情况下，两次测算的动力利用率有相当明显的变化。但当管网效率取输油泵后节流调节机构之后的压力与泵出口压力之比值时，实测知它能真实地反映输油系统动力利用率的变化情况。     

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在研究燃气管网系统网络结构的多目标函数优化设计数学模型的基础上，结合VC++强大的图形开发功能，开发出了具有高效交互功能和较高计算精度的“城镇燃气管网优化设计”系统。该软件系统适用于城镇各种压力等级、各种管材、枝状、环状及混合型各种工况的燃气管网优化设计计算，并可绘制出相应的水力计算图及12类工艺计算报表。经与现场实际计算结果对比,验证了系统的可行性和可靠性，从而为从事城市高、中、低压燃气管网设计的规划设计单位,以及从事燃气管网维护、运营的企事业单位提供了设计方案及运行操作方案。