壓力管道檢驗(yàn)案例分析(二)-資料下載頁(yè)
2024-10-28 17:12本頁(yè)面
【正文】 2。p182。(rw)dzlw2++=grgr182。t182。xrxdxd2能量方程：(2)246。249。182。233。230。w2246。249。182。Q182。233。230。w2rwA=234。rA231。u++gz247。+234。rwA231。h++gz247。182。t182。t235。232。22248。182。x235。232。248。狀態(tài)方程：(3)r=r(p,T)熱力學(xué)能方程：焓方程： 式中：(4)u=u(p,T)(5)h=h(p,T)(6)A——管道橫截面流通面積，m；r——?dú)怏w密度，kgm；t——時(shí)間，s；w——?dú)怏w流速，ms；x——沿管道長(zhǎng)度方向的坐標(biāo)，m；p——?dú)怏w的絕對(duì)壓力，Pa；g——重力加速度，ms2；z——管道橫截面處的高程，m；l——管道摩阻系數(shù)；d——管道內(nèi)徑，mm；Q——在[0,x]管段上，管內(nèi)氣體流向周圍環(huán)境的散熱量，Jkg；h——?dú)怏w的比焓，Jkg；T——?dú)怏w的溫度，K；u——?dú)怏w的比熱力學(xué)能，Jkg式（1）~（6）組成的方程組通常稱為氣體管流的基本微分方程，這個(gè)方程組包括p、T、r、w、u、h這6個(gè)未知數(shù)，從求解微分方程通解的角度看，這個(gè)方程封閉，可以求解出管道任意斷面和任意時(shí)間的不穩(wěn)定流的氣體流動(dòng)參數(shù)，通過(guò)在一定條件下的簡(jiǎn)化，可以通過(guò)隱式差分發(fā)、有限元法、邊界元法等線性化數(shù)值分析方法求解得非線性偏微分方程組的近似解。由于隱式差分法可以選取較大的時(shí)間步長(zhǎng)，這樣在計(jì)算較大規(guī)模的管網(wǎng)時(shí)，可以在保證計(jì)算精度的前提下，大大縮短計(jì)算時(shí)間，因此，目前較為流行的氣體仿真模擬軟件都按照隱式差分法進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。DP LNG輸氣干線管網(wǎng)模型及分析利用PNS管網(wǎng)仿真軟件進(jìn)行廣東DP LNG燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行壓力分析，可按下述步驟進(jìn)行。 管網(wǎng)模型邊界條件分析文中所用廣東DP LNG示例管網(wǎng)，以CTJ首站為起點(diǎn)，F(xiàn)S末站為終點(diǎn)共計(jì)16個(gè)用戶。（表壓），以各用戶2012年5月8高峰日小時(shí)用氣量，作為模型中流量控制參數(shù)的邊界條件。 建立PNS動(dòng)態(tài)仿真模型利用PNS管網(wǎng)仿真軟件，根據(jù)管道工程系統(tǒng)圖和相關(guān)參數(shù)（管徑、管長(zhǎng)、壁厚等）建立管網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?。并將首站不同時(shí)段的壓力（絕對(duì)壓力）和各用戶的小時(shí)用氣量作為邊界條件輸入模型，即可用仿真軟件模擬高峰日高壓管網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行工況。DP LNG輸氣管道的PNS模型由50條管道和51個(gè)節(jié)點(diǎn)（其中包括16個(gè)用戶：城市門站或電廠等）組成，見(jiàn)圖 5。圖 1DP管網(wǎng)模型圖中箭頭方向流體在管道中的流動(dòng)方向，圖形最左邊節(jié)點(diǎn)為秤頭角首站，最右邊節(jié)點(diǎn)代表FS末站，紅色節(jié)點(diǎn)代表用戶，其余節(jié)點(diǎn)為連接點(diǎn)；綠色管道代表流體流動(dòng)方向與箭頭方向一致，黑色管道表示管道中流量為零。 動(dòng)態(tài)模及并分析針對(duì)圖1所示的DP LNG動(dòng)態(tài)仿真模型，依據(jù)2011年7月5日的用戶高峰用氣量，進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)仿真模擬。運(yùn)用動(dòng)態(tài)仿真理論，控制首站進(jìn)站壓力（），其余節(jié)點(diǎn)和用戶控制流量，經(jīng)仿真模擬得出秤頭角首站的輸送量和門站、電廠等用戶的廠站壓力。圖 5為前灣用戶的實(shí)測(cè)值、ATMOS模擬值和PNS模擬值的動(dòng)態(tài)對(duì)比圖。圖 2前灣用戶壓力模擬對(duì)比由上圖及運(yùn)行數(shù)據(jù)分析可知：PNS和ATMOS的仿真模擬值都與實(shí)測(cè)值擬合程度較好。%，%；%，充分說(shuō)明PNS計(jì)算結(jié)果精度的可靠性。 不利工況點(diǎn)分析確定管網(wǎng)的運(yùn)行壓力要考慮到用戶的極端用氣工況，即在最不利工況點(diǎn)（各用戶小時(shí)最低壓力最低）達(dá)到不利工況時(shí)系統(tǒng)仍能滿足用戶的壓力需求，以保證用戶正常用氣，管網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此確定管網(wǎng)系統(tǒng)的最不利工況點(diǎn)對(duì)于管道運(yùn)行壓力的選擇是非常必要的。根據(jù)廣東DP天然氣有限公司提供的2012年二期新建用戶的下游用戶高峰日提氣量，經(jīng)動(dòng)態(tài)模擬得各用戶在24小時(shí)內(nèi)的動(dòng)態(tài)壓力值，經(jīng)過(guò)excel表擬合比較，知FS末站為管網(wǎng)系統(tǒng)的最不利工況點(diǎn)，最不利工況時(shí)為23時(shí)。圖 ，由圖可以明顯看出最不利工況點(diǎn)為FS末站。圖 輸送壓力的選擇，以及最不利工況點(diǎn)的壓力下限（）確定管網(wǎng)系統(tǒng)的首站輸送壓力區(qū)間。，為了尋找首站的最低允許輸送壓力，則依次降低首站的輸送壓力：、直至FS末站的相對(duì)壓力圖 4FS末站24小時(shí)用氣量圖 5不同輸送壓力下FS末站24小時(shí)內(nèi)最低壓力由圖 5可知，（通過(guò)借助PNS管網(wǎng)仿真軟件對(duì)廣東DP LNG管網(wǎng)系統(tǒng)在某一工況下進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)模擬及分析，可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：1)通過(guò)將PNS計(jì)算精度與ATMOS模擬值和實(shí)測(cè)值的對(duì)比，驗(yàn)證了PNS的高度可靠性，足以借助PNS的模擬結(jié)果對(duì)管網(wǎng)提供可靠的運(yùn)行方案；2)根據(jù)2011年5月8日的小時(shí)用氣量，對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行5組輸送壓力下的靜動(dòng)態(tài)模擬得出該工況下的最不利點(diǎn)為FS末站，最不利工況時(shí)為23時(shí)；3)該管網(wǎng)系統(tǒng)的安全輸送壓力區(qū)間為： Mpa~，在該壓力基礎(chǔ)上綜合考慮其他影響因素，則可確定管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行壓力。管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行壓力的選擇是在上下游一體化的情況下，管道輸送企業(yè)進(jìn)行的局部調(diào)節(jié)措施，只有上游氣田或LNG接收站等氣源、管道以及用戶協(xié)調(diào)運(yùn)行，才能發(fā)揮整個(gè)鏈條的最大作用[4]。因此，建立從生產(chǎn)到最終用戶的快速、有效的協(xié)調(diào)機(jī)制是保證天然氣鏈條正常運(yùn)行的關(guān)鍵。參考文獻(xiàn)[1] .[J].，18（4）：8～11.[2] 輸氣干線的調(diào)峰淺談.[J].，22（3）：30~34.[3] 冷緒，林肖尉，孫立剛，.[J].油氣儲(chǔ) ，2 0(6)16~19.[4] 張?bào)闫迹?[J].(5):37~：張廷廷，碩士研究生，現(xiàn)工作于中石化榆濟(jì)管道分公司。1987年生，2013年畢業(yè)于西安石油大學(xué)大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，主要從事多相流、油氣集輸與處理技術(shù)研究以及油氣管網(wǎng)仿真等。電話：***；Email：309418391@
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