天然气管道末端储气量动态模拟

合集下载

天然气管网系统动态模拟与优化输配研究进展

目前，天然气管网系统的规模越来越大，其构造与设施也越来越复杂。

这样就使调度管理趋于复杂，经验调度的管理方法也已经不能适应发展的需要，因而实现管理现代化、决策科学化的要求也就越来越成为一个迫切需要解决的课题［２］。

管网优化输配是调度管理的一个重要内容，对其进行研究具有重要意义。

现对研究现状进行综述。

１．　动态模拟进展天然气管网系统动态模拟研究主要包括两个方面的内容：建立描述天然气在管道中流动的数学模型；求解该数学模型的方法［１］。

下面对天然气管网系统动态模拟的数学模型、求解方法综述如下［２］。

１９０２年意大利学者阿列维（Ｌ．Ａｌｌｉｅｖｉ）以严密的数学方法建立了不稳定流动的基本微分方程，奠定了不稳定流动分析的理论基础。

１９１３年他提出了管道不稳定流动模型。

但在气体管道方面，从４０年代至６０年代国外主要还是从事静态计算，其基本方法是用连续性方程和动量方程描述气体在管道内的流动。

通过忽略流体介质随时间的变化，并在一定条件下得到管道内流量随压力变化的水力计算基本公式。

当把计算摩阻系数的不同公式代入水力计算基本公式后，可以得到各种形式的实用公式，如威莫斯公式、潘汉德公式、前苏公式等。

在确定管内气体压力分布后，可按苏霍夫公式进行热力计算。

天然气管道动态模拟是从６０年代开始的。

由于当时输气管道压力较低，同时受到管道技术和计算机技术的限制，在数学模型和计算方法上都进行了不同程度的近似处理。

如典［２～５］天然气管网系统动态模拟与优化输配研究进展李健中石化管道储运分公司黄岛油库式中Ｍ－气体的质量流量；Ｐ－气体的压力；ρ－气体的密度；Ｔ－气体的温度；ｆ－摩阻系数；Ｄ－管道内径；Ａ－管道流通面积；Ｒ－通用气体常数；Ｚ－气体压缩系数；θ－管道与水平线间的倾角；ｘ－管长变量；ｔ－时间变量。

其中，第一类模型将气体视为理想气体，并且忽略了能量方程，由此获得的计算结果相当粗糙，它完全不适用于高压输气管道；第二类模型将气体视为实际气体，但也忽略了能量方程，没有考虑气体温度的变化，同时它也把压缩系数视为一常量。

基于TGNET软件的天然气管网动静态模拟分析

基于TGNET软件的天然气管网动静态模拟分析基于TGNET软件的天然气管网动静态模拟分析摘要：天然气管网是能源行业中重要的交通基础设施之一，对于天然气输送和分配起着重要作用。

本文利用TGNET软件，对天然气管网进行了动静态模拟分析。

通过分析模拟结果，我们可以了解管网的工作状态及对其进行优化改进的方向。

1. 引言天然气是一种清洁、高效、多功能的能源资源，广泛应用于工业、民用等领域。

为了有效输送和分配天然气，需要建立起完善的管网系统。

而天然气管网的运行状态及优化改进则需要通过模拟分析来实现。

2. TGNET软件简介TGNET软件是一种专业的天然气管网模拟分析工具，具有全面的功能和高度的灵活性。

它可以对管网进行动态和静态模拟，包括流体物理特性的模拟、压力和温度的分析等。

通过输入管道信息、起始和终点等参数，可以得到管网在不同条件下的运行状态。

3. 动静态模拟分析方法首先，通过TGNET软件建立管网模型，输入相关的管道参数、阀门信息等。

然后，设定起始点和终点，设置输送要求。

接着，通过对模型进行时间步长的设定，进行动静态模拟。

在动态模拟中，可以观察管网运行过程中的压力、温度变化等。

4. 模拟结果与分析通过对天然气管网进行动静态模拟，我们可以得到管网的运行状态以及可能存在的问题。

比如，模拟结果显示在某一区域的压力过高，可能导致泄漏风险。

此时可以通过增加阀门、降低流量等方式进行优化改进。

另外，模拟结果还可以用于预测管网在不同条件下的工作状态，为管网的设计和维护提供参考，减少风险。

5. 应用案例本文以某天然气管网为例进行了应用案例研究。

通过对该管网进行动静态模拟分析，得到了管网运行过程中的压力、温度变化等信息。

通过分析模拟结果，我们发现在某一段管道中存在压力异常的问题。

通过对阀门进行适当调整，压力问题得到了解决。

这个案例表明TGNET软件在管网优化中的作用。

6. 结论本文利用TGNET软件对天然气管网进行了动静态模拟分析，通过分析模拟结果，我们可以了解管网的工作状态及对其进行优化改进的方向。

大型天然气管网动态仿真研究与实现

软件产品的国产化，为今后实现油气管道仿真与优化系列软件产品国产化奠定了基础。
基金项目：国石油天然气集团公司科研项目（０Ｅ－１６）中０９－００－收稿日期：０２０ — ０２１ — ２１
・－－— —
３４．— ５ — — —
２ｅｏｈｎｉｌｅＲＤＣｎｅ，ｅｅＬｎｆｎ６００ｈｎ）．ＰｔＣｉａＰｐｉ＆ｅｔＨｂｉａｇａｇ０５０，Ｃｉａｒｅｎｒ
ＡＢＳＡＣＴ：ｏｓｌｅｔｅｐｏｌｍｆｄｎｍｉｉｌｔｎｏａｇ —ｓａｅｇｓｐｐｅｗｒＴＲＴｏｖｈｒｂｅｏｙａｃｓｍｕａｉｎｌｒｅｃｌａｉｅｎｔｏｋ，ｓｒｓｒｓａｃｅｅｅｏｅｉｅｅｈｓｗｒｅｒｃｍｐｅｅｏｌｔｄ：ｌｇｃｌｒｐｅｅｔｔｏｆｇｓｐｐｅｗｒｏｉａｅｒｓｎａｉｎｏａｉｅｎｔｏｋ，ｎｍｅｉａｄｌｏｙａｃｓｌｔｎａｄｌｇｃｃｎｒｌｏｕｒｃｌｍｏｅｆｄｎｍｉｉａｉｎｏｉｏｔｆｍｕｏｏｓｍｕａｉｎｏｅａｉｎｉｌｔｐｒｔ．Ｔｅｓｌｉｇｓａｅｙｓｃｓ “ ｉｅｉａｉｎｐｅｒｃｓ ”． “Ｌａｆｏｔｏ ’ ａｄ “Ｕｗｉｄｏｏｈｏｖｎｔｔｇｕｈａｒｌａｚｔｒｐｏｅｓｎｒｏｅｐｒｇｍｅｈｄ ’ ｎｐｎｓｈｍｅｗｅｅａｐｉｄ，ａｄｂｈｓｔｏｏｏｉｓｈｎｔａｙｐｏｌｍｓａｄｃｍｐｔｇｅｆｉｎｙＯｌｏｌａｅｃｅ ” ｒｐｌｅｎｙｔｅｅｍｅｈｄｌｇｅ，ｔｅｕｓｄｒｂｅｎｏｕｉｆｃｅｃｉｃｍｐｉｔｄｅｎｉｃｈｄａｌｏｄｔｎｒｅｎｏｖｄｅｆｃｉｅｙｙｒｕｉｃｎｉｏｓｗｅｅｂｉｇｓｌｅｆｔｌ．Ｔｅａｃｉｃｆｇｓｐｐｅｗｏｋｓｌｔｎｓｆａｅｗｓｐｏｉ－ｃｉｅｖｈｈｔｔｏａｉｅｎｔｒｉａｉｏｔｒａｒｖｄｒｅｍｕｏｗｅ．Ｌｒｅｓａｅｇｓｐｐｅｗｏｋｓｌｔｎｓｆｒａｄ“ ａｉｅＧａ ’ ｗａｅｉｎｄａｄｉｌｍｅｔｄｂｓｄｄａｇ－ｃａｉｅｎｔｒｉａｉｏｔｅｎｍｅＲｅｌｐ－ｓ’ ｓｄｓｇｅｎｌｍｕｏｗａＰｍｐｅｎｅａｅｏｈｓｏｋ，ｗｉｈｃｎｂｐｌｄｔｉｌｔａｉｅｎｔｏｋｏｌｔｐｌｇｃｌｔｃｕｅｈｏａｉａｉｎｏａｎｔｅｅｗｒｓｈｃａｅａｐｉｏｓｅｍｕａｅｇｓｐｐｅｗｒｆｌｏｏｏｉａｒｔｒ．Ｔｅｌｃｚｔｆｓａｓｕｌｏｇｐｐｌｎｉｌｔｎｓｆａｅｗｓｃｍｐｅｅ．Ｔｅｃｍｐｔｔｎｃｕａｙ，ｈｇｏｕａｉｎｌｅｆｉｎｙａｄｕａｉｔｉｅｉｅｓｍｕａｉｏｔｒａｏｌｔｄｏｗｈｏｕａｉａａｃｒｃｏｌｉｈｃｍｐｔｔａｆｃｅｃｓｂｌｙｏｉｎｉ

天然气输气管线的动静态混合模型研究

维普资讯
终点站，末站一般为城市门站。城市门站将天然气
压力降至天然气供应系统所需要的压力并进行除
变化，描述气体管道流动状态的参数有４个：压力Ｐ、密度Ｐ、流速Ｗ和温度。求解这些参数的基本方程为：连续性方程、运动方程、能量方程和气体状态方程。本文采用未忽略任何项的连续方程、
０引言
“ 照付不议 ”原则是对天然气供气和用气两者
天然气长输管线中应用最多的是离心式压缩机。对于长输管线系统来说可以把压气站简化成长输管线上的边界约束点，控制压气站出口压力、温
度和流量，即：
是处于沿线压力和温度不随时间变化的稳态工况，
丝
Ｐｌ
，、
（）１
：
ｆ丝／ＰＩｌ
（２）
（）３
ｍ＝ｍ２ｍｓ１＋
式中： — — 压缩比；Ｐ — — 压缩机入Ｖ压力，Ｐ；ＩａＰ — — 压缩机出口压力，Ｐ；，ａ
对于实际管道系统的模拟还不够理想。在前人的基础上，本文提出了带压气站的长输管线系统静、动态混合模型，管道输气系统模型的起点是长输管线的首站，中间设置压气站，末端为城市门站，对于最后一座压气站之后的所有用户可以利用长输管道末段储气。通过对长输管线首站至末站，包括中间压气站的管道系统建模，采用静、动态混合模型对长输管道系统进行了模拟，发现本文的管道输气

C数值解法模拟长输管道末端储气规律_周游

利用追赶法解上述矩阵方程 ,可以求得不同时刻管段沿线的流量。
因为
5P 5x
+
kG F
=
0,
而
5P 5x
=
Pji +1 -
Δx
Pji
,所以不
同时刻管段沿线各处的压力可以由下式求出 :
Pji +1
=
Pji
-
Δx
k Gji F
(13)
方程式 (3) 的差分格式为 :
Pji = Zρji R Tji
(14)
+ Dh ( Pji +1 - Pji)
T0)Δx
(17)
利用式 (16) 和式 (17) 可以计算出不同时刻管段沿线各处的温度和油品密度。
……
…
…
… … = ……
(12)
- f 2(1 + f)
-f
Gjn+-11
-f
2 (1 + f ) - f Gjn+1
f Gjn- 3 + 2 (1 - f ) Gjn - 2 + f Gjn- 1 f Gjn- 2 + 2 (1 - f ) Gjn - 1 + f Gjn
由边界条件 ,左边界为恒定的气体流入 ,化为节点形式为 Gj0 = G0 ;右边界为随时间变化的流量输出 ,即 Gjn = G0 + G1sin (ωjΔτ) 。
对于空间变量 x 的偏导数的有限差分取显式格式 (9) 和隐式格式 (10) 的算术平均值来表示 ,则内节点的差分方程变为克兰克2尼科尔森 (Crank2Nicol2 son) 格式 :
- f Gji+-11 + 2 (1 + f ) Gji+1 - f Gji++11 = f Gji - 1 + 2 (1 - f ) Gji + f Gji +1

天然气管网系统动态模拟与优化输配研究进展

一
限差分法在处理时涧步长上具有更好的灵活性。
由于计算机技术的不断发展和数值解法的不断完善，也为提出更加准确的数学模型提供了必要条件。目前，国内外已普遍采用下列数学模型或其变形形式：连续性方程
害善＝＋ｃｏ
运动方程
＋
喜－ｘ￡赢壶 — 生ｄ＋驴一２ｉ，
维普资讯
天然气管网系统
动态模拟与优化输配研究进展
李健中石化管道储运分，厶＼司黄岛油库
目前．天然气管系缆的规模越来越大，其构造与设施也越来越复杂。这样就他调度管理趋干复杂。经验调鹰的管理方盛也已经不能适应发展的需要．因而实现管理现代化、决策科学化的要求电就越来越成为一个迫切需要解决的课题。管网优化输配是调度管理的一个重要内容对其进行研究具有霞要意殳。现对研究现状进行综述。式中Ｍ一气体的质量流量；Ｐ气体的压力。０气体的密度Ｔ一气体的温度ｆ一摩咀系数｝Ｄ管道内径－Ａ管道流通面积；Ｒ通用气体常数－Ｚ气体压缩系数；１．动态模拟进展０管道与水平线间的倾向天然气管嘲系统动态模拟酊＿主要乜１究ｘ管长变量括两个古面的内容：建立描述灭然气在ｔ时间变量。管道中流动的数学摸型，求解陔数学模其中．第一粪模型将气体｝见为理想型的方法… 下面对天然气管嗣系统动态气体．搏且忽略了能量方程，由此获得模拟的数学摸型、求解方法综述如ｌｉ。的计算结果相当蛆糙，它完垒不适用干，－１０２年意大利学者阿列维（．９ｋ高压输气管道第二粪模型将气体视为Ａｌｉｖ）以严密的数学方珐建立了不稳实际气体但也忽略了能量方程，没有ｌｅｉ定流动的基本微分方程，奠定ｒ，稳定考虑气体温度的变化．同时它也把压缩『＝：流动分析的理论基础。１３年他提出了１９系数视为一常量。通过计算表明，当压管道不稳定流动模型但在气体管道方力，温度较高，管径较大时，其计算结面，从４０年代至 ∞ 年代国外主要还是从果与实际情况存在８左右的误差。同 ‰ 事静态仆算，其基本方法是用连续性方时，在求解数学模型上也有着不同的方程和动量方程描述气体在管道内的流动。法。从开始分析管道的不稳定流动至７击和通过忽略流体介质随时间的变化，并在今，曾采用图解法、解析ｌ数值解定条件下得虱管道内流量随压力变化的法。图解法是通过人工作图来求解管道ｆ水力计算基本公式。当把计算摩咀系数ｌ不同位置上参数随时间变化的一种方任的不同公式代人水力计算基本公式后，法这种方法既费时费力，又往往存在可以得到各种形式的实用公式，如威奠较大的误差，甚至人为的错误。解析法斯公式、潘汉德公式，前苏公式等。在主要在前苏联７０年代采用得最多，它是确定管内气体压力分布后．可按苏霍夫通过对数学模型进行一系列的推导处理而公式进行热力计算。天然气管道动态模得到气体参数ｆ主要是压力．流量）随时间拟是从６０年代开始的。由于当时辅气管变化解的一种方法。由于气体不稳定流动的数学模型是一组非线性的偏微分方道压力较低，同时受到管道技术和计算机技术的限制，在数学模型和计算方法程，在求解过程中一般要忽略次要项，上都进行了不同程度的近似处理，如同时还往往将非线性项线性化。虽然这样得到的解析解比较直观，但这种方法难以避免产生鞍大误差并且．当管道ｌ塑＋；＾０系统较复杂时给数学求解带来较大困难，不易求其解。数值解法是随着计算机技术的发展而发展起来的一种方法，特别塑＋ａ０，ｖ；是８０年代以来这种方法得到了充分的发０ｔ展。目前披认为较好的两种方法是特征线法和隐式有限差分法。研究表明，特Ｐ＝，ｍ＂ｏＺ征线法具有更高的计算精度．但隐式有

燃气长输管线分析与末段储气计算

燃气长输管线分析与末段储气计算作者：尤烁林来源：《科学导报·学术》2020年第20期摘 ;要：本文对燃气长输管线末段储气问题根据流体动力学规律建立长输管线的不稳定流动的数学模型，进行数值求解，可用于有变管径和有分输气的燃气长输管线的水力I况计算以及末段储气量的计算。

实例计算结果表明按不稳定流动方法计算的末段储气量比按稳定方法计算的值高出13.39%。

关键词：长输管线;末端储气;不稳定流动;数值求解目前，世界能源结构已经完成二次变革，正处于以石油为主向以天然气或可再生能源为主的时期过渡，这一时期天然气在一次能源中的地位越来越重要它作为城市燃气的最佳气源已形成全球性共识，而天然气气源大部分远离市区，为了充分利用气源，必须建立长距离输气管线。

而长输管线的运行由于采气生产的均衡性和用户用气的波动性，使其长期处于上游压力相对稳定而下游压力不断变化的矛盾之中这种燃气供需不平衡的唯一可行解决方法是考虑燃气储存。

城市用气有季节、日、时的不均衡性，而气源生产一般是均衡的。

这种在燃气系统中的供需不平衡使长输管线末段具有一定的储气功能。

用气低谷时，多余的燃气储存在管道内，用气高峰时储存的燃气供向用户。

若长输管道末段储气量不足以平衡用气的不平衡性，则需另设调峰气源或建储气设施以保证可靠供气。

1 长输管线不稳定流数学模型燃气在长输管线中的流动属于不稳定流动，长输管线末段储气的能力正是由于不稳定流动而形成。

计算机技术的发展，使复杂的长输管线的不稳定流动计算成为可能。

长输管线工程开发、建设较早的国家对长输管线用不稳定流动方法研究起步较早。

我国长输管线工程较少，时间也不长。

在以往的设计中均采用稳定流动的计算方法。

在哈依煤气工程中采用了不稳定流动方法计算，但没有考虑压缩因子的影响.而且使用的是美国“黑箱”软件。

国内对石油长输和水输送不稳定流动问题的研究较多，对燃气的长输研究则进行得较少。

上海煤气公司采用手算和电算方法对天然气长输管道不稳定流动方程的计算方法进行了定的探讨，西南石油学院采用有限傅立叶变换法，以三角插值函数作为边界情况，以分段抛物线表示初始条件，讨论了输气干线不稳定工况定解问题的解析解，后来又采用贝塞尔方程对天然气在管道内不稳定流动的解析解进行了一定的探讨。

燃气输配管网调峰过程的动态模拟分析

ｓｅｏ，ｅｐｌｅｎｗｒｙｔｐｒｔｇｐｒｍｔｓａｅｄｓｒｅ．ｎａｐａｔａｐｏｃ，ｙａｉｓｕａｏｓｃｎｈｌｉｍｔｄｔｉｉｅｏｋｓｓｍｏｅａｎａａｅｒｒｅｃｉｄＩｒｃｃｌｒｅｔｄｎｍｃｉｌｉａｅｓｈｈｐｎｅｉｅｂｉｊｍｔｎｐ
以对燃气输配管网进行实时的仿真模拟，对管网中管网结构、管径、气方式及其组合进行有效的调储整，使管网运行参数最优。动态模拟方法是基于流体力学原理，用数学分析方法对输气管网系统运行
参数进行描述。结合工程实例，用动态模拟方法计算了管网系统储气调峰能力，采所得结果符合用户
ｔｃｉｖｈｐｉｌｉｅｎｔｏｋｐｒｅｅｓＤｙａｃｓｍｕａｉｎｒａｅｎｆｉｃａｉｓＵｓｎｅｍａｈｍａｉａｎｌ— ｏａｈｅｅｔｅｏｔｍａｐｅｗｒａａｔｒ．ｎｍｉｉｌｔｓａｅｂｓｄｏｕｄｍｅｈｎｃ．ｉｇｔｔｅｔｃｌａｙｐｍｏｌｈａ
ｃｕｄｓｐｌｅｕｅｓａｌｏｏａ．ｎｍｉａａｙｉｏｅｔａｓｓｉｎａｄｄｓｉｕｉｎｎｔｒｏｌｅｐｃｎｕｔｒａ — ｏｌｕｐｙａｓｃｒ，ｔｂｅｆｗｆｇｓＤｙａｃｎｌｓｆｈｒｎｍｉｓｏｎｉｔｂｔｅｗｏｋｃｕｄｈｌｏｄｃｅｌｌｓｔｒｏ
ｔｉｕａｏｓＴｅｓｕｔｒ，ｉｔ，ｔａｅｎｏｂｎｔｅｎｅｆｈｉｅｎｅｏｋａｅａｊｓｄｉａｆｃｉａｉｓｌｉ．ｈｔｃｅｄｍｅｒｓｒｇｄｃｍｉａｖｎｒｅｐｌｅｔｒｒｕｔｎｅｅｔｅห้องสมุดไป่ตู้ ｙｍｅｍｔｎｒｕａｅｏａｉｍａｏｔｐｉｎｗｄｅｎｖ

长输管道末段储气量的计算与分析

计算时从管始端用有限差分法算到管末端。
在用不稳定法计算管道时 ,所得的流量要大于稳定法 ,因此 ,在条件不具备时 ,也可采用稳定法手
Ξ 收稿日期 :2001 - 06 - 10 作者简介 :李猷嘉 (1932 - ) ,男 ,江苏常州人 ,中国工程院院士 ,教授级高级工程师 ,研究生毕业 ,从事燃气技术研究与开发工作。
Δ —气体的相对密度 (一般在 0. 57～0. 63 的范
围内 ,计算中取Δ = 0. 6) 。
Q
= 480 ×0. 8 ×302. 53
4. 662 - 1. 422 0. 94 ×283 ×132 ×0. 60. 961
0. 51
= 59 179 m3/ h 。
计算表明 ,由上式计算所得的结果与实测数据
相当日供气量的比例为:
222 200 56 000 ×24
=
16. 5 % ,两者的误差是由管道的平均压力和所取的
压缩系数所引起。
(5) 若管道始端压力 P1 的最大值为 5. 37 MPa , 未端压力 P2 的最小值为 1. 43 MPa ,按稳定流动计算公式求管道的储气量。已知进入管道的流量为
+
U gc
·d U dx
+
g gc
·d Z dx
=-
dQ dx
式中 : Q —单位质量气流的热损失 ;
H —焓值 ;
U —管中的平均流速 ;
Z —在基准点之上的高程 ;
g —重力加速度 ;
gc —换算系数 ;
P —绝对压力 ;
T —气体温度 ;
x —管线从起点的距离
+

动态模拟在多气源多用户管道储气调峰中的应用

操泽
（中国石油大学（北京），北京１０２２００）
摘 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要：管道储气调峰方式有许多种。其中，末段储气调峰是非常重要的一种调峰方式。目前，工程上经
常使用稳态计算方法对末段储气量进行估算，但是由于管道储气过程的复杂性，以及工业用户间歇性用气，稳
ｂｙｈｅｔｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇａｓｓｔｏｒａｇｅｎｄａｐｅａｋｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；Ｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌｔｉａｏｎ；Ｅｎｄｐｉｐｅｌｉｎｅｇａｓｓｔｏｒａｇｅ
态结果往往存在偏差。针对某实例管道，分别进行了管道末段储气能力稳态计算与动态计算，结果表明，动态模拟下管道储气量最大时刻滞后于稳态模拟，储气量也大于稳态模拟。
关键词：储气调峰；动态模拟；末段储气文献标识码：Ａ文章编号：１６７１ — ０４６０（２０１５）１０ — ２３４９ — ０３中图分类号：ＴＥ８３２
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｇａｓｓｔｏｒａｇｅａｎｄｐｅａｋｓｈａｖｉｎｇｏｆｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｉｓｖａｒｉｏｕｓ．Ｇａｓｓｔｏｒａｇｅａｎｄｐｅａｋｓｈａｖｉｎｇｉｎｅｎｄ
ＤｙｎａｍｉｃＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅＧａｓＳｔｏｒａｇｅａｎｄＰｅａｋＳｈａｖｉｎｇｏｆＧａｓＰｉｐｅｌｉｎｅ

靖西天然气管道末段储气调峰分析

化，总结了提高靖西线管道末段储气调峰能力的方法。结果表明：提高起点压力，增加储气库及联络线，有效地提高了靖西天
然气管道末段的储气量，增强了调峰能力。
关键词：天然气管道末段储气调峰数值模拟储气规律
１管道末端储气调峰数学模型的建立
（３）
（５）
天然气从黄陵压气站分两条管路输送到到西安分输站ｘ，
（４）可加压输气，两条管线沿线Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ点都有分输气量，两
条管线同时给西安分输站供气。
ＨＣＸ段（管径为４２６ｍｍ）为自然输气，ＨＥＸ段（管径为６１０ｍｍ）
４．２３４．８６２．６７
４．２７４．８７２．５９
４．２９４．９２２．６４
４．３１４．９７２．６５
４．２８４．９８２．７６
盼
。帆
一ｑｉｘｉ）（８）
式中：Ｖ一输气管末段的储气量，１３３；Ｖ …一输气管末段储气
结束时的储气量，１ＴＩ。；Ｖ一— 输气管末段储气开始时的储气量，ｎｌ；Ｌ＿输气管末段的长度，ｍ；Ｐ＿气体压力，Ｐｏ＝ｌ０１３２５Ｐａ；Ｔ一气体温度，Ｋ；ｚ一压缩因子；Ｑ一气体流量，ｍ／ｓ；Ｑ。、Ｑ一起点站、终点站流出、流入的气体流量，ＩＴＩ／ｓ；ｑｉ一沿线分输气量，ＩＴＩ／ｓ；ｄ一输气管道的直径，ｍ。各下标为０的参数，为天然气标准状态下的

输气管道干线末段储气调峰研究

化工中间体Chenmical Intermediate· · 42015年第12期前言：随着能源结构的日益变迁，天然气将会跃升为新时期的重要能源支柱，天然气的用量呈现逐年上升的趋势。

具体结合城市的用气规律、上游供气的特征，确定日用气量和季节用气量以及所采用的储气调峰方式就显得尤为重要。

对于国内而言，用户和气源之间的连接方式是输气管道，用户用气量的瞬变性与管道储气性质紧密相关，因此利用管道储气，来缓解气田产量和居民用气量的不均衡的矛盾，是最合事宜的方式，可以减少储罐建设，降低建造成本。

一、管道储气的调峰原理众所周知，输气管末段的门站处，天然气的供应量瞬息万变，其中在城市用气的问题上，将会出现每日、每月、每个季度的不均匀的用气规律。

由于供气量的忽高忽低，即有了用气量的高峰段和低谷段。

但是供气量和用气量的变化却不能等同起来，又有各自差异。

调峰的关键就是在用户供给充足的条件下协调用气和供气的不均衡。

下图给出了输气管末段用气量的变化曲线。

从图中我们可以看出，0:00-7:00是用气低谷，平均小时供气量均大于用气量，此时段管道即可以用来储气，从而表现出的是系统压力逐步升高，甚至达到最高点。

7:00-21:00是用气高峰，平均小时供气量低于平均小时用气量，不够的气体由末段中积存的气体来弥补，表现出的是系统压力逐步下降，直至最低点。

之后又开始了周而复始的循环，而末段的压力和流量也在随城市耗气量的多少而时刻变化着，使得管道运行处于动态变化中。

我们可以利用在规划建设的诸多输气管道，在满足其输气要求的前提之下，适当增加管道的长度和直径，使得其具备一定的储气能力。

我们可以将其分为两类，一个是利用分输站间的长输管线末段储气，另一个是利用敷设在城市的高压管道末段储气。

长输管线的末端储气仅局限于管道的末段，而城市敷设的高压管线应用则更为广泛，利用高压管线末段储气是利用了末段管径小，承压能力强的特点，进而可以节省地下施工量和减少占地。

长输管道末段储气的解析法模拟

长输管道末段储气的解析法模拟+
引言
天然气在输气干线中流动时，受到各种扰动。

一种扰动与用气有关，如用气的不均衡性、接人或切断用气大户；另一种扰动与用气无关，如有计划或应急接入和关掉输气机组、压气机车间和输气管道的平行管线、外界大气温度的变化对燃气轮机可用功率的影响、平行管道之间的跨度接管的开启或关闭”。

这些扰动在管道中会以激波的形式随天然气沿着输气管道向前传播，从而导致天然气流量和压力随着时间在输气管沿线不断地发生变化。

由于扰动产生的作用在高压输气过程中表现得比较明显，这就决定了我们对天然气长输管线的输气过程应按照不稳定流来考虑”o。

由于我国以前的城市
燃气大多以人工燃气为主，管线短，且压力不高，输气量波动不大，因而采用稳定流进行计算是满足实际工程要求的。

随着我国城市能源天然气化的发
展，有必要对天然气在长输管线的水力分析进行系统的研究。

长输管线末段指的是最后一个压气站与城市门
站之问的输气管段，其特点是除了输气功能之外，还有一定的储气能力，因此输气管段末段通常用作解
决城市昼夜用气不均衡性的储气容器。

国内外对于
可利用长输管线末段压力的变化进行储气这一问题
进行了很多的研究【1-6】”。

主要是按末段管道的最大和最小平均压力来计算，不能与城市用气变化规律耦合，无法用于制定城市供气调度方案。

文献【6,7】采用数值解法对这一问题进行了研究，得出了更为
准确的计算结果。

但目前对用解析法研究储气问题
很少，本文将用解析法对这一问题进行研究。

燃气输配管网调峰过程的动态模拟分析

燃气输配管网调峰过程的动态模拟分析蒋洪;蒋俊杰;李宏玉【摘要】介绍了燃气输配管网储存天然气的方法.利用末段管道和储气罐的储气技术,采用动态模拟计算方法可以调整和优化设计,解决系统供需矛盾,向用户安全、稳定供气.输配管网的动态分析可以对燃气输配管网进行实时的仿真模拟,对管网中管网结构、管径、储气方式及其组合进行有效的调整,使管网运行参数最优.动态模拟方法是基于流体力学原理,用数学分析方法对输气管网系统运行参数进行描述.结合工程实例,采用动态模拟方法计算了管网系统储气调峰能力,所得结果符合用户用气的储气调峰要求.【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】5页(P9-12,15)【关键词】燃气输配管网;末段管道;储气罐;动态模拟;储气调峰【作者】蒋洪;蒋俊杰;李宏玉【作者单位】西南石油大学,四川成都610500;西南石油大学,四川成都610500;中国石油化工股份有限公司安徽安庆石油分公司,安徽安庆246003【正文语种】中文【中图分类】TE8随着城市规模的不断扩大，天然气进入城市后，供气量迅速增加，而城市燃气用量随日、时的不均衡性是不断变化的，特别是民用和商用气量的变化更明显。

为了解决均匀供气与不均匀用气之间的矛盾，并保证用户总能得到足够流量和正常压力的燃气供应，必需采取有效的调峰手段，使燃气输配系统供需平衡。

在城市燃气管网设计中，根据用户用气量的变化，考虑采用合适的储气调峰方式，以解决系统的供需矛盾，满足调节用户用气不均衡的需要。

而储气是解决供气的均衡性和用气不均衡性之间矛盾的有效方法。

目前，广泛采用的储气方式有储气罐和输气管道储气。

据有关资料表明，输配管网的流动是不稳定流动，根据储气调峰的特性，使用稳态估计方法不可能可靠地评价实际调峰能力。

而输配管网的动态分析可以对燃气输配管网进行实时的仿真模拟，并对管网中管网结构、管径、储气方式及其组合进行有效的调整，达到管网运行参数最优，以便减少投资，实现良好的经济性。

天然气末段管道储气的模型化仿真与控制的开题报告

天然气末段管道储气的模型化仿真与控制的开题报告摘要：随着天然气的广泛运用和需求增加，天然气末段管道储气站成为天然气输送的重要组成部分。

储气站的运行影响了天然气的供应和消费方面。

因此，如何优化储气站能源的利用效率、减少天然气流量的浪费成为研究的重点。

本文通过对天然气末段管道储气站系统的分析和建模，设计了一套储气站控制系统，提高了天然气储气站的利用效率和操作安全性。

本文主要包括以下几个方面内容：首先，通过对天然气末段管道储气站的目标、功能、结构和工作原理进行详细的描述，建立该系统的数学模型。

其次，将该模型进行仿真，并进行系统控制策略的设计。

最后，设计实验验证了系统的仿真结果，证明了控制策略的有效性。

关键词：天然气储气站、模型建立、控制系统设计、仿真实验Abstract:With the widespread use and increasing demand for natural gas, natural gas storage facilities have become an important part of natural gas transportation. The operation of the storage facility affects the supply and consumption of natural gas. Therefore, how to optimize the utilization efficiency of natural gas energy and reduce the waste of natural gas flow rate has become the focus of research. In this paper, a control system for the natural gas storage facility was designed through the analysis and modeling of the system, which improves the utilization efficiency and operation safety of the natural gas storage facility.This paper includes the following contents: Firstly, the mathematical model of the system was established by describing the objectives, functions, structure and working principle of the natural gas storage facility in detail. Secondly, the model was simulated, and the system control strategy was designed. Finally, the simulation results were verified by experiments, and the effectiveness of the control strategy was proved.Keywords: natural gas storage facility, model establishment, control system design, simulation experiment.。

基于自适应步长的天然气管网动态仿真

基于自适应步长的天然气管网动态仿真梁炎明;郑岗;刘涵【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2011(047)007【摘要】根据天然气在管道内部流动缓慢时,压力变化小,反之压力变化大这一特点,提出一种步长依据流量值自适应调整的天然气管网动态仿真方法.该方法通过将管道各点的流量值与基准值进行比较来调整各点步长,然后采用直线法求解天然气流动的动态模型.实例仿真表明:自适应步长法在相同的计算精度下,相比固定步长法具有较高的计算速度.%It is a fact that when gas flows slowly in pipeline the pressure changes is small,conversely the pressure changes isgreat.According to this fact a method of natural gas network dynamic simulation based on adaptive step has been proposed.This step can be adjusted according to the comparison results of each point flow value and reference value.In addition to the method of line has been adopted in order to solve the dynamic model.The simulation results show that the calculation speed of adaptive step method is much higher than the fixed step method under the same calculation precision.【总页数】4页(P233-235,240)【作者】梁炎明;郑岗;刘涵【作者单位】西安理工大学自动化与信息工程学院,西安,710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,西安,710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,西安,710048【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.天然气管网动态仿真多目标综合评价方法应用 [J], 董静雅;李施奇;李媛媛;张沁蕊2.天然气集输管网稳动态仿真模拟基本原理及应用探索 [J], 黎洪珍3.天然气管网静动态仿真 [J], 王寿喜;曾自强4.大型天然气管网动态仿真研究与实现 [J], 郑建国;陈国群;艾慕阳;赵佳丽5.中国天然气管网“专业化管理+区域化运维”模式探讨——中国天然气管网运营机制研究之二 [J], 王亮; 焦中良; 高鹏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

高压天然气管网动态模拟与壅塞流动特性研究的开题报告

高压天然气管网动态模拟与壅塞流动特性研究的开题报告一、研究背景及意义随着能源需求的不断增长，天然气作为一种清洁、高效、低碳的化石能源，正在逐步替代传统能源。

特别是在我国经济快速发展的背景下，天然气成为促进经济转型升级和保障能源安全的重要物质基础。

然而，高压天然气管网的运行安全一直是制约其发展的关键问题。

由于气体在管道中的流动具有不确定的动态特性，而管线壅塞等问题又时常发生，这些问题往往会导致管网事故的发生，对人民生命财产安全和经济发展带来严重的危害。

因此，对高压天然气管网的动态模拟和壅塞流动特性研究，具有非常重要的现实意义。

二、研究内容和目标本研究旨在针对高压天然气管网的复杂运行环境和不确定的流动特性，进行精细的动态模拟和壅塞流动特性研究。

具体研究内容和目标如下：1.建立高压天然气管网的动态模型，融合管线、阀门、泵站、调压站等要素，准确描述管网中流体的压力、流速、能量等参数随时间和空间的变化规律。

2.分析高压天然气管网中常见的壅塞流动特性，包括管线壅塞、阀门壅塞、气穴形成等问题的发生机理，制定相应的预防和处理方式。

3.利用动态模拟模型进行壅塞流动特性实验验证，并结合现场实测数据，优化模型参数，提高模拟精度和可靠性。

4.基于研究成果，提出高压天然气管网运行安全管理方案和技术措施，为保障管网运行安全提供可靠的理论和技术支持。

三、研究方法和技术路线本研究采用数值模拟方法和实测数据分析相结合的方式，具体技术路线如下：1.采集高压天然气管网相关数据，包括管线布局、管径、材质等信息，以及实测的流量、压力等数据，为后续建模提供依据。

2.基于管网数据，采用ANSYS Fluent等数值仿真软件建立高压天然气管网的动态流动模型，通过对管网中气流的流动状态进行分析，以及探索气体流动的各种特性，为分析壅塞流动特性奠定基础。

3.通过分析壅塞流动机理，建立壅塞流动特性的数学模型，根据不同条件下气体的流量、压力变化等参数，建立将不同气体浓度下的流量、压力等指标映射到不同颜色的震荡图，并通过实测数据进行验证和纠正。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

１．２瞬变流动模型
气量是随时间不断波动的。针对这种用气和供气的不均衡问题采取的调节手段称为调峰措施，其中管
等温传热模型下，天然气管道的瞬变流动基本方程式：
道末端储气是一种常见的短期调峰手段。目前计算末段储气能力采用的是稳态法，是基
：
０
（２）
（３）运动方程：
１末段储气动态分析
１．１问题分析
＋
＋＋
＋
一
：０（３）
２Ｄ
其中，ｚ是天然气压缩因子；是气体常数，Ｊ／（ｍｏｌ）；Ｐ是气体密度，ｋｇ／ｍ。；是气体温度，
’
趣
ＹＡＮＧＬｉｕ
（ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１１２２４９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇｆｏｒｔｈｅｌｕｃｆｔｕａｔｉｏｎｏｆｕｒｂａｎｇａｓｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｔｈｅｅｎｄｏｆａｐｉｐｅｌｉｎｅａｃｔｕａｌｌｙｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓａｓｌｏｗ
囊
长输气管道的末段管段除了进行输送天然气
输气干线的流量；终点压力是城市门站进口压力，
至城市门站外，还有一个重要的作用，作为储气容器，解决城市昼夜用气不均衡的问题。长距离天然
气输送管道的流量通常比较稳定，而城市用户的用
终点的流量是居民用气量。
端储气问题进行了研究，并通过实例对研究结果进行了分析。．
中图分类号：ＴＥ８３２专ｒ６７１－４０ ’ ４６０２０１５０９ — ２２２８埘，图类文献标识码：．Ａ００。文章缔曙ｉ（）一．ｏ４
．
ｊ
一
ｌ＿
＿。
．
、
００
ｌｌ
？？ “ ≯
…、 ’
Ｄｙｎａｍｌｃ。Ｓｉ矗ｔｉｆ，ＳｔｏｒａｇｅｏｆＴｅｒｍｉｎａｌＥｎｄｉｎＮａｔｕｒａｌＧａｓＰｉｐｅｌｉｉｆｅ
第４４卷第９期２０１５年９月
当
代
化
工
ＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４４．Ｎｏ．９Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，２０１５
天然气管道末端储气量动态模拟
于末端管段的最大和最小平均压力下的管存量进行计算的，与用户用气量大的动态变化规律不耦合。而实际上管道末段经历的是一种终点流量不断变化
的慢瞬变流动情况。
Ｐ＝ｚ尺Ｄ
（２）连续性方程：
ａ２
（１）
ＯＭ
一
＋一
ｔｒａｎｓｉｅｎｔｌｆｏｗｗｈｏｓｅｌｆｏｗｒａｔｅｉｓｃｏｎｓｔａｎｔｌｙｃｈａｎｇｉｎｇ．Ｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｌｉｎｅａｒｃｏｅｉｃｆｉｅｎｔ，ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｒａｔｎｓｉｅｎｔｌｆｏｗｅｑｕａｔｉｏｎｃａｎｂｅｌｉｎｅａｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｆｎｉｔｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｐｕｒｓｕｉｔｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｏｌｖｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍａｂｏｕｔｇａｓｓｔｏｒａｇｅｏｆａｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅｔｅｒｍｉｎａｌｅｎｄｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｇａｎｅｘａｍｐｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｇａｓｓｔｏｒａｇｅｏｆｔｅｒｍｉｎａｌｅｎｄ；ｆｉｎｉｔｅｄｉｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄ；ｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
杨柳
（中国石油大学（北京），北京１０２２４９）
摘
要：考虑城市用气变化规律，长输气管道末段实际经历的是一种终点流量不断变化的慢瞬变流动。通
过引入线性化系数将非线性的瞬变流动方程组线性化，再利用有限差分法和追赶法进行求解。对天然气管道末