天然气管道储存PPT课件
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P1min P2 min
静态 储气量
Vr
VT0 P0T
Pm max Z1
Pm min Z2
2020/3/23
可编辑
11
２)利用某稳定流计算程序计算管 道储气量
稳定流数学模型：
dm 0
dx
d P m2 / A2
dx
m2 g ds
2DA2
dx
d
dx
m A
h
m2
2A2 2
4K (T T0 ) D
mg A
ds x
2020/3/23
可编辑
12
连续性方程
边界条件
运动方程
能量方程
SHBWR 状态方程
实际气体 焓方程
2020/3/23
瞬态仿真模型
静
不考虑 时
态 仿
间项 真
模
型
四阶龙格-库塔法 Runge-Kutta
计算 结果
管线静态仿真模型
可编辑
13
步骤：
(1)算出管道起点压力为P1max时沿线各点参数 值Pimax
ppj min
2
3
p1min
p22min p1min p2min
（５）求得管道储气量
Vmax
ppj maxVZ0T0 p0Z2T2
Vmin
ppj minVZ0T0 p0Z1T1
VS
Vmax Vmin
D2
4
ppj max ppj min p0
T0 TZ
lZ
2020/3/23
可编辑
10
静态调峰
1段平均压力P1mpj 1段平均压力P1mpj
1段管道储气量Vr1
2段平均压力P2mpj 2段平均压力P2mpj
2段管道储气量Vr2
静
Pimpj
2
3
Pi1min
P2 i 2 min
Pi1min Pi2min
态 储
气
量
Pipj
2 3
Pi1max
P2 i 2 max
Pi1max Pi2max
(4)利用(3)所得Leabharlann Baidu点参数值算出消耗终了时管
道沿线各微元段的平均压力Pimmin
2020/3/23
可编辑
14
步骤：
(5)求得各微元段管道储气量
Vri
ViT0 P0Ti
Pim max Z i1
Pim min Zi2
Vi
xi
Di2
4
(6)求得管道储气量
n
V Vri
1
2020/3/23
可编辑
气过程交替出现
2020/3/23
可编辑
3
1、动态末段储气量计算
连续性方程： 0
x
运动方程：
P 2 2 g ds 0
x
2D
dx
能量方程：
Q u 2
x
2 gs h 2 x
2 gs
SHBWR真实气体状态方程
P
RT
(B0 RT
A0
C0 T2
D0 T3
起点最高 工作压力
P2 max
P2 1max
Q2 A2
终点最高 工作压力
储存终了管 道平均压力
Pm max
2 3
P1m
ax
P2 2 max
P1max P2 max
终点最低 允许压力
P1min
P2 2 min
Q2 A2
起点最低 工作压力
消耗终了管 道平均压力
Pm min
2 3
P1m
in
P2 2 min
E0 ) 2 T4
(bRT
a d )3 T
(a d ) 6 c 3 (1 2 ) exp( 2 )
2020/3/23 T
T2
可编辑
4
连续性方程
运动方程
能量方程
SHBWR 状态方程 实际气体 焓方程
2020/3/23
边界条件
瞬态仿真模型
隐式有限 差分法
差 分 方
Netwon-Rapshan计算
天然气管道储存技术
唐建峰 中国石油大学（华东）储建学院
2020/3/23
可编辑
1
天然气管道储存技术
➢ 长输管道末段储气 ➢ 城市高压外环储气 ➢ 高压管束储气
2020/3/23
可编辑
2
一、长输管道末段储气
调峰对象
解决日不平衡的措施之一
A~C：管线始末端压力均 由最小值上升到最大值
随耗气负荷不断变化，管 内燃气流动参数和储气量 不断发生变化，储气和耗
tn时刻管内 瞬时气量VNn
可编辑
微元段计算结 果累加，并转
换成标况
动态储气量V
V Vmax Vmin
6
对于任一微元段：
iVi NiVNi mi
将整实条际管状道态瞬i转时--换气---成量--标：第准i 微 状元态段：密度，kg/m3；
末段储气量Vi：------- 第i 微元段瞬时气量，m3；
15
静态调峰
起点压力为 P1max
静态仿真 程序计算
两种工况下 沿线各点参数 1点参数P11max 1点参数P12min
2点参数P21max 2点参数P22min
终点压力为
P2min
n点参数Pn1max
2020/3/23n点参数Pn2min
…… …… ……
两种工况下各 微元段平均压力
各微元段 管道储气量
Ni ------ 第i
D i
V V ，V x 4 VNi
Ni ------Ni
第ii
微元段标准状2态下密度，kg/m3； i
i
i
微元段标准状态下瞬时气量，m3；
V V V mi
第in 微元段燃气质量，kg；
V VNi
1
max
m in
2020/3/23
可编辑
7
2、静态末段储气量计算
(2)利用(1)所得各点参数值算出储存终了时管
道沿线各微元段平均压力Pimmax
Pim max
2 3
Pi1
m
ax
P2 i 2 max
Pi1max Pi2 max
Pim min
2 3
Pi1 m in
P2 i2 min
Pi1min Pi2 min
(3)算出管道终点压力为P2min时沿线各点参数 值Pimin
迭代法
结果
程
初始条件
静态仿真结果
管线瞬态仿真模型
可编辑
5
动态调峰
t1时刻管线 沿线流动参数
动态仿真 程序计算
t2时刻管线 沿线流动参数
t3时刻管线 沿线流动参数
tn时刻管线 沿线流动参数
2020/3/23
…… ……
t1时刻管内 瞬时气量VN1 t2时刻管内 瞬时气量VN2 t3时刻管内 瞬时气量VN3
目前工程上经常使用的储气量计算方法 利用稳定流计算程序计算管道储气量
2020/3/23
可编辑
8
１)目前工程上经常使用的储气量 的计算方法
（１）如果具体确定了管道始端的最高工 作压力P1max，可按照给定的流量用下式 算出相应的终端最高工作压力P2max
p p Cl Q 2max
2 1max
Z
2
C
Z T
C02 D5
（２）算出储存终了时的管道平均压力
ppj max
2
3
p1max
p22max p1max p2max
2020/3/23
可编辑
9
（３）根据确定了的管道终端最低允许工
作压力P2min，算出管道起点最低工作压力
P1min
p1min
p2 2 min
ClZQ2
（４）算出消耗终了时的管道平均压力
静态 储气量
Vr
VT0 P0T
Pm max Z1
Pm min Z2
2020/3/23
可编辑
11
２)利用某稳定流计算程序计算管 道储气量
稳定流数学模型：
dm 0
dx
d P m2 / A2
dx
m2 g ds
2DA2
dx
d
dx
m A
h
m2
2A2 2
4K (T T0 ) D
mg A
ds x
2020/3/23
可编辑
12
连续性方程
边界条件
运动方程
能量方程
SHBWR 状态方程
实际气体 焓方程
2020/3/23
瞬态仿真模型
静
不考虑 时
态 仿
间项 真
模
型
四阶龙格-库塔法 Runge-Kutta
计算 结果
管线静态仿真模型
可编辑
13
步骤：
(1)算出管道起点压力为P1max时沿线各点参数 值Pimax
ppj min
2
3
p1min
p22min p1min p2min
（５）求得管道储气量
Vmax
ppj maxVZ0T0 p0Z2T2
Vmin
ppj minVZ0T0 p0Z1T1
VS
Vmax Vmin
D2
4
ppj max ppj min p0
T0 TZ
lZ
2020/3/23
可编辑
10
静态调峰
1段平均压力P1mpj 1段平均压力P1mpj
1段管道储气量Vr1
2段平均压力P2mpj 2段平均压力P2mpj
2段管道储气量Vr2
静
Pimpj
2
3
Pi1min
P2 i 2 min
Pi1min Pi2min
态 储
气
量
Pipj
2 3
Pi1max
P2 i 2 max
Pi1max Pi2max
(4)利用(3)所得Leabharlann Baidu点参数值算出消耗终了时管
道沿线各微元段的平均压力Pimmin
2020/3/23
可编辑
14
步骤：
(5)求得各微元段管道储气量
Vri
ViT0 P0Ti
Pim max Z i1
Pim min Zi2
Vi
xi
Di2
4
(6)求得管道储气量
n
V Vri
1
2020/3/23
可编辑
气过程交替出现
2020/3/23
可编辑
3
1、动态末段储气量计算
连续性方程： 0
x
运动方程：
P 2 2 g ds 0
x
2D
dx
能量方程：
Q u 2
x
2 gs h 2 x
2 gs
SHBWR真实气体状态方程
P
RT
(B0 RT
A0
C0 T2
D0 T3
起点最高 工作压力
P2 max
P2 1max
Q2 A2
终点最高 工作压力
储存终了管 道平均压力
Pm max
2 3
P1m
ax
P2 2 max
P1max P2 max
终点最低 允许压力
P1min
P2 2 min
Q2 A2
起点最低 工作压力
消耗终了管 道平均压力
Pm min
2 3
P1m
in
P2 2 min
E0 ) 2 T4
(bRT
a d )3 T
(a d ) 6 c 3 (1 2 ) exp( 2 )
2020/3/23 T
T2
可编辑
4
连续性方程
运动方程
能量方程
SHBWR 状态方程 实际气体 焓方程
2020/3/23
边界条件
瞬态仿真模型
隐式有限 差分法
差 分 方
Netwon-Rapshan计算
天然气管道储存技术
唐建峰 中国石油大学（华东）储建学院
2020/3/23
可编辑
1
天然气管道储存技术
➢ 长输管道末段储气 ➢ 城市高压外环储气 ➢ 高压管束储气
2020/3/23
可编辑
2
一、长输管道末段储气
调峰对象
解决日不平衡的措施之一
A~C：管线始末端压力均 由最小值上升到最大值
随耗气负荷不断变化，管 内燃气流动参数和储气量 不断发生变化，储气和耗
tn时刻管内 瞬时气量VNn
可编辑
微元段计算结 果累加，并转
换成标况
动态储气量V
V Vmax Vmin
6
对于任一微元段：
iVi NiVNi mi
将整实条际管状道态瞬i转时--换气---成量--标：第准i 微 状元态段：密度，kg/m3；
末段储气量Vi：------- 第i 微元段瞬时气量，m3；
15
静态调峰
起点压力为 P1max
静态仿真 程序计算
两种工况下 沿线各点参数 1点参数P11max 1点参数P12min
2点参数P21max 2点参数P22min
终点压力为
P2min
n点参数Pn1max
2020/3/23n点参数Pn2min
…… …… ……
两种工况下各 微元段平均压力
各微元段 管道储气量
Ni ------ 第i
D i
V V ，V x 4 VNi
Ni ------Ni
第ii
微元段标准状2态下密度，kg/m3； i
i
i
微元段标准状态下瞬时气量，m3；
V V V mi
第in 微元段燃气质量，kg；
V VNi
1
max
m in
2020/3/23
可编辑
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2、静态末段储气量计算
(2)利用(1)所得各点参数值算出储存终了时管
道沿线各微元段平均压力Pimmax
Pim max
2 3
Pi1
m
ax
P2 i 2 max
Pi1max Pi2 max
Pim min
2 3
Pi1 m in
P2 i2 min
Pi1min Pi2 min
(3)算出管道终点压力为P2min时沿线各点参数 值Pimin
迭代法
结果
程
初始条件
静态仿真结果
管线瞬态仿真模型
可编辑
5
动态调峰
t1时刻管线 沿线流动参数
动态仿真 程序计算
t2时刻管线 沿线流动参数
t3时刻管线 沿线流动参数
tn时刻管线 沿线流动参数
2020/3/23
…… ……
t1时刻管内 瞬时气量VN1 t2时刻管内 瞬时气量VN2 t3时刻管内 瞬时气量VN3
目前工程上经常使用的储气量计算方法 利用稳定流计算程序计算管道储气量
2020/3/23
可编辑
8
１)目前工程上经常使用的储气量 的计算方法
（１）如果具体确定了管道始端的最高工 作压力P1max，可按照给定的流量用下式 算出相应的终端最高工作压力P2max
p p Cl Q 2max
2 1max
Z
2
C
Z T
C02 D5
（２）算出储存终了时的管道平均压力
ppj max
2
3
p1max
p22max p1max p2max
2020/3/23
可编辑
9
（３）根据确定了的管道终端最低允许工
作压力P2min，算出管道起点最低工作压力
P1min
p1min
p2 2 min
ClZQ2
（４）算出消耗终了时的管道平均压力