输气管网稳态模拟方法研究

介绍了多维牛顿节点法、一维牛顿节点法、多维牛顿环路法、一维牛顿环路法和节点线性逼近法等输气管网稳态模拟计算方法.对传统的管网稳态模拟计算方法提出了改进技术手段,并应用于上述方法,对结果进行了分析比较.研究表明,改进的节点线形逼近法在计算量上与其他方法相当,但是在初值要求、原始数据准备等方面比其他方法简单,在计算效率、收敛性和收敛速度等方面效果更好.     

一种改进的天然气管网流动方程表示方法

针对应用关联矩阵法在描述天然气管网流动方程时未考虑压气站的自耗气,在准确描述该部分气量的模型中易产生偏差的问题,通过增加自耗气源向量的方法对此进行了改进,可以完整地描述这部分天然气,准确地对管网的结构和管网的流动方程进行描述。     

输气管网稳态运行优化计算方法

应用油气管道输送理论和最优化技术对管网系统的稳态运行进行了分析,建立了基于压缩机站的最小能耗费用数学模型,对管网的拓扑结构进行分解简化后,在动态规划算法的基础上结合网络最小费用流理论对其进行求解。结果表明,该计算方法对树形、环形管网均适用,而且优化效果好于一般的方法。     

天然气管网大数据分析方法及发展建议

天然气管网数据具有海量、多源异构、类型多样、价值密度差异大等特点,数据分析与应用难度大。借鉴电网、供应链、互联网等领域大数据研究成果,提出了基于数据处理、数据挖掘、多元数据综合分析的天然气管网大数据分析方法框架。从数据清洗、特征筛选、特征重构3个方面阐述了管网数据处理的方法与功能;结合具体业务和场景,明确了预测预警、模式识别、规则学习与推理是构成管网数据挖掘方法的基础;讨论了运用多元化管网数据的综合方法,指出发展多模态学习和联邦学习是打破管网数据壁垒、形成数据智慧的关键路径。天然气管网大数据分析应该不断完善管网的大数据"生态"、深入研究融合领域知识的机器学习方法,发展跨领域、可解释、可控制的管网大数据分析方法体系,为智慧管网技术提供理论基础。(图2,参75)     

天然气管网系统风险评估

为了更加客观地定量评估天然气管网系统风险,以北京市天然气管网系统为例,深入分析了引起管网事故的原因,对事故进行统计分析,建立了天然气管网系统风险评估指标体系.在对事故可能性的评估中,结合天然气管网本身参数设计和周围环境特点,通过对管道与管网的可靠性分析,实现对事故可能性的修正;在对后果严重程度的评估中,引入管网事故风险的承受能力和控制能力,对天然气管网脆弱性进行分析,实现了对后果严重程度的修正.对事故可能性和后果严重程度分级后,通过风险矩阵可以计算出天然气管网系统的风险等级.     

天然气管网系统可靠性数据统计方法

介绍了根据现场运行资料确定单位无故障工作时间分布和维修时间分布,并对单元可靠性特征量进行估计的方法。给出了天然气管网系统组成单元事故及维修时间分布模型和单元运行数据分析方法及其分布统计和参数估值步骤。结合陕甘宁盆地中部气田先导开发试验区两口气井近两年的运行记录,对其运行数据进行了统计,给出了其气井事故分布、维修时间分布及其估值。     

天然气管网可靠性评价方法研究现状

随着我国管道事业的蓬勃发展,以及清洁能源的不断推广,天然气的需求量及供气要求进一步提高,天然气管网的可靠性显得尤为重要。分析了现有管道完整性管理与管道可靠性的关系,总结了部分国家天然气管网可靠性评价的发展概况,对比了部分具有明确代表性的天然气长输管道可靠性设计方法及标准规范,评述了我国天然气管网可靠性评价的发展历程。结合当前主流天然气管网可靠性评价方法与原理,初步探讨了当前可用的天然气管网可靠性评价方法的可行性与难点,为深入开展天然气管网可靠性评价方法的理论研究和实践应用提供了参考。     

浙江省天然气管网规划布局

概述了在浙江省天然气管网规划中协调好西气东输二线与省管网路由重复段的关系的重要性.从浙江省的气源分布、安全平稳供气、管道压力级制、管道功能和地位等方面对规划方案进行了分析,提出采用杭衢温管道杭金衢段与西气东输二线同向敷设,使浙江省天然气管网呈"口"字形环状的规划布局更为合理,并对"多气源一环网"的布局方案进行了具体的阐述.     

基于分而治之思想的天然气管网仿真方法北大核心

随着天然气管网规模不断扩大,其拓扑结构越来越复杂,管网瞬态仿真过程所需的计算量及计算耗时都迅速增长。基于分而治之思想提出了一种简单高效的仿真方法:先求解天然气管网中各元件之间的连接点,进而将管网分解成若干条独立的管道,然后逐一求解每一条管道的水力参数和热力参数,连接点和管道的求解分别采用简单高效的共轭梯度和三对角矩阵算法。通过实例对比分而治之方法与SPS软件,结果表明:该方法计算精度与SPS软件相当;仿真速度与SPS软件处于同一量级,且超过SPS软件的1.5倍;对于管网规模的适应性与SPS软件相当,甚至当管网规模较大时,适应性更优。     

大型天然气管网系统在线仿真方法及软件开发

天然气管网系统仿真技术是管网系统设计方案论证、管输计划制定、运行方案优化、应急保障决策的核心技术。基于质量守恒、动量守恒、能量守恒原理及非管元件特性方程,建立了适用于任意结构形式的管网系统仿真模型;形成了基于管道数学模型泛函分析、大型稀疏矩阵压缩存储条件下的快速LU分解等方法的管网系统仿真模型求解算法。采用B/S软件架构、大数据高速缓存技术、大数据抽取实时可视化技术,开发了包括数据通讯模块、数据库存储模块、数据滤波模块、在线仿真模块、结果推送模块的大型天然气管网系统在线仿真软件,将其分别应用于总长6 100 km、45座压缩机站和总长31 000 km、117座压缩机站的大型管网系统,软件适用规模、计算精度与速度均达到国际同类商业软件水平。（图9,参25）     

天然气管网系统输配气运行优化研究

通过对天然气管网系统输配气过程中各种影响因素的分析,建立了天然气管网系统输配气运行方案优化的数学模型,采用复合形法对模型进行了求解,编制了计算软件,并应用于实际.     

湿天然气长输管道稳态分析

对湿天然气管道输送两相流动问题进行了研究。根据质量守恒、动量守恒和能量守恒等关系式,建立了湿天然气稳态计算模型,并根据计算模型进行了求解,结合算例给出了具体的说明。     

天然气管网系统最优设防烈度决策

以天然气管网工程造价、未来遭遇地震时管道结构的损失期望及灾后管网服务功能失效损失之和最小为目标函数,结合工程投资限制、管网系统抗震可靠度的分配以及部分管道设防的特殊要求,建立了天然气管网系统最优设防烈度决策模型.利用布尔立方体矩阵(BCM)不交化算法,作为多源多汇网络系统抗震可靠度分析工具.将差分进化算法的繁殖策略与遗传算法的交叉、变异相结合形成了一种新的混合遗传算法,用于天然气管网系统最优设防烈度的优化求解.以某天然气管网为例,在管道遭遇烈度为7度地震的情况下,进行了最优设防烈度的决策,给出了相应的计算结果.     

城市天然气管网规划现状

叙述了城市天然气管网规划工作的目的、意义、原则和内容,回顾了管网规划的历史,介绍了图论法、动态规划法、神经网络法、MCST法和约束导数法等在城市天然气管网规划中的应用.认为多目标化、模糊化和灰色优化是今后城市天然气管网规划主要的发展方向.提出了要大力研发规划软件和引进国外先进软件以提高管网规划效率的建议.     

天然气管网系统最优化研究

在对天然气管网优化问题进行描述和分析的基础上,介绍了自20世纪80年代以来国内外的研究成果.在传统的研究中,基于递阶优化思路建立的天然气管网系统优化模型不能从整体上反映系统的本质,所求得的解往往也不是全局最优解.开拓新的思路,建立能够涵盖管网规划、设计和运行管理等多阶段的优化模型,将是今后天然气管网优化问题的一个研究方向.同时,应将新兴的智能优化算法引入管网的优化问题中,将多种方法有机结合,优势互补,强化管网优化计算方法的通用性.     

原油管道改输天然气前的清管实践

为保证原油管道改输天然气后的输气质量和运行安全,必须在管道输气前实施清管。介绍了新疆塔河油田四、六区块4-1计转站至1号联合站原来的原油集输管道改输天然气前的清管方案和清管步骤,分析了其清管效果,指出利用经清管检测达标后的原油管道改输天然气与再建输气管道相比,不仅施工周期短,工艺操作简单,而且还可节约大量的建设资金。     

输气管道优化运行的研究现状

经验表明,天然气在管路中流动时,压缩机大约消耗管道所输气体的3%～5%来提供能量,因此压缩机耗能巨大,优化输气管道或管网的运行非常必要.论述了输气管道优化运行的国内外研究现状及建模所需要考虑的目标函数和约束条件,讨论了几个常用的优化方法,结合目前输气管道优化运行的发展趋势,给出了具体意见和建议.     

湿气输送技术分析

从气体组成、烃露点相态、管道水合物生成条件和水露点四个方面分析并研究了掺混不同比例的克拉2气田湿气的天然气气质。介绍了湿气输送产生的危害,提出了编制并及时调整应急供气方案,增加气质监测次数,加密清管周期,提高压气站过滤分离器能力,提高压缩机燃气供气温度和干气密封温度等作为湿气输送的安全措施,指出了西气东输管道湿气输送应注意的问题。     

江西省天然气管网工程脱水装置技术改造

江西省天然气一期管网工程CNG加气母站的分子筛再生后吸附能力无法恢复,导致天然气脱水后的含水量超出国家标准,影响了设备的平稳运行和对下游用户的正常供气.分析了脱水装置设计参数与工况参数之间存在的偏差,以及脱水装置工艺流程的缺陷.根据分析结果,将脱水装置的再生流程由双塔开式循环改造为单塔闭式减压循环.加气母站干燥器单塔吸附周期由改造前的5h增加至改造后的136 h,吸附能力显著提高,同时降低了再生成本.该改造方案可为同行业类似问题的处理提供借鉴.     

天然气管道速度可控清管器的设计

为解决我国长输天然气管道清管过程中清管器速度过快或不稳定带来的一系列问题,对清管器的速度控制技术进行了研究。结合清管器的清管原理,提出了清管器速度控制方案,进行了速度可控清管器的结构设计,主要由普通清管器、电子仓、信息轮、电机仓、直流伺服电机、转阀、旁通壳体电机仓等零部件组成。分析了该清管器的工作过程,认为其在管道内的速度可以控制在预定范围内,但机械结构优化,旁通孔计算以及清管器在管道内运行时可压缩流体的数值模拟等技术问题仍需深入探索。