天然气集输管网仿真技术研究

通过建立天然气管网管道元件以及非管元件仿真数学模型,采用隐式差分法将偏微分模型转换为有限差分方程,并采用牛顿-拉夫逊法求解模型,最后对某天然气管网进行了仿真分析,结果表明:各管道中的压力没有超过管道允许压力,部分管段压降、流量很小,增输潜力巨大,因此,可以调整输气方案,适当增加输气量.     

地下管网改造与管道的非开挖修复

本文对非开挖修复管道技术进行了归纳分类和介绍;介绍了发达国家应用管道修复技术的情况,对于国内管网的基本情况进行了分析,在此基础上结合城市的管网改造规划,阐述了非开挖管道修复技术在管网改造中的作用、意义;文章建议加强非开挖管道修复技术开发研究,规范管道修复市场、促进城市管网改造可持续发展。     

混凝土泵高低压切换阀典型管网液流特性

针对混凝土泵泵送过程中高低压切换阀压力损失的严重问题,采用计算流体动力学(CFD)方法,结合油液流动特性对阀块管网结构进行优化设计。以混凝土泵高低压切换阀内典型的"∏"型孔道为研究对象,在Fluent中对流道结构进行建模和仿真,通过数值模拟得到了流道内压力、速度等参数的分布和变化规律,分析了刀尖角方向和工艺孔属性对管道压力损失的影响。同时在HBT80S1813型拖泵上用改进前后的2种阀块做了对比试验。仿真结果表明:液流方向正对刀尖角时管道压力损失较小;管网阻力随工艺孔通径的增大而减小,超过最大工艺孔通径后压力损失不再明显变化;工艺孔有效长度大于1.5倍工艺孔通径时,管网压力损失随工艺孔有效长度的增大而增加;工艺孔冗余腔的长短对管网压力损失没有明显影响;按仿真结果优化后的阀块压力损失明显减少,系统发热得到改善,证实了理论分析和仿真结果的正确性,研究结果可为阀块流道的结构设计及优化提供理论依据。     

城市燃气管网的瞬态模拟研究

城市燃气管网节点的压力、流量和温度等参数直接影响整个输配系统的运行。结合燃气管网实际运行工况,建立了包含能量方程在内的城市燃气管网不稳定流数学模型,采用隐式中心有限差分法对方程组线性化,应用Newton-Rapshan法迭代求解,在此基础上采用VC++6.0编制了燃气管网动态仿真软件。对某管网进行计算,得到该管网各节点压力、流量的变化趋势以及各管段压力沿程的变化趋势。通过和国外相关软件的计算结果比较,计算偏差在2%左右。     

广州市中心城区管网现状模拟与分析

以广州市中心城区2008最高日最高时用水量情况为基础，使用WSZ管网模型软件对其现状管网进行模拟分析。对管网模型模拟过程中采用的思路与原则作了简要介绍，并对平差结果中的节点压力、管道异常流速和管道平均流速进行分析。     

虚拟阻抗法在水电工程仿真自动建模中的应用

在大型水利水电工程中 ,管道系统结构复杂 ,而且包含各种非管道元件 ,在该类系统的仿真中初值计算通用性很差 ,影响了系统仿真的自动建模。该文基于管网的恒定流计算方法 ,同时考虑各种非管道元件的特性 ,提出一种新的包括各种非管道元件在内的管网计算方法——虚拟阻抗法 ,解决了初值计算通用性差的困难。该方法适合各种复杂的管道系统布置 ,计算结果合理 ,使大型水利水电系统仿真的自动建模得以真正实现     

油船液货作业过程舱气状态实时仿真

采用大系统仿真的建模方法,将油船各个液货舱气相区作为节点置于液货气相管网中,构建一个大系统。在对液货气相管网采用管网有限元方法进行稳态建模和对油船所有液货舱气相区作为变质量系统实行动态建模的基础上,采用预报校正法来离散一阶非线性方程组,并根据工况特征来选择时间步长实现实时仿真各种液货作业中涉及船舶安全的液货舱气相区和气体管网系统中压力、温度、烃气浓度和氧浓度等舱气物性参数的动态变化。仿真结果符合客观实际并通过实测数据得到了验证。仿真研究为油船液货舱气相区乃至整个液货舱的状态控制和液货作业优化提供了理论依据和途径。     

非均匀内压荷载对钢衬钢筋混凝土管道联合承载结构内力的影响

采用非线性有限元方法，分析了大型钢衬钢筋混凝土管道联合承载结构在非均匀内水压力荷载下的结构反应，结果表明，在大型压力管道设计中，应考虑非均匀内水压力荷载对结构的不利影响，以策安全。     

柴油机曲轴瞬时扭矩的仿真计算与试验验证

为监测多缸柴油机不同缸内的燃烧情况和活塞连杆组质量对柴油机曲轴输出扭矩的影响,采用Matlab/Simulink建立一个基于缸内压力的多缸柴油机瞬时扭矩的动态非线性模型;并在装有自行开发的应变片式非接触扭矩传感器的6-135柴油机上建立瞬时扭矩测量台架,对仿真模型进行验证.对6-135柴油机在额定工况和一缸失火工况下的缸内压力和曲轴瞬时扭矩进行测量,并与仿真计算结果进行比较,计算结果与试验结果较为一致.     

引水式电站并列运行机组的MATLAB仿真模型

为了研究高水头引水式水电站机组之间的水力干扰问题，采用MATLAB下的SIMULINK作为仿真工具，建立共用有压引水管道、调压井、压力主管的两台高水头引水式水轮机调节系统小波动时的仿真模型，对于大波动时水轮机特性的非线性问题，给出了水轮机传递系数仿真模型的建立方法，结合两方面模型，建立了整个调节系统在大波动时的仿真模型，并引入实际电站的参数，对甩负荷过渡过程进行了仿真计算和分析。     

油气田边远地区天然气资源的综合利用研究

油气田边远地区天然气资源包括油田放空天然气(主要是油田伴生气)和低产气井天然气,它们均因气量小,就地无用户和远离输气管网等原因长期未得到开发利用,不仅极大地浪费了资源,而且严重地污染了油田地区的大气。综述了国内外可用于油气田边远地区天然气资源开发利用的净化技术和综合利用技术,认为利用这部分天然气资源应依据气质、气量和市场需求选用合理的净化技术及利用技术,最后对吐哈油田边远地区天然气资源的综合利用进行了研究。     

中江气田地面高效集输关键技术与应用

针对中江气田滚动开发、快速上产导致管网压力高、低压低产井生产困难、同井场井间干扰制约低压井产能释放等问题,开展了针对管网、站场、气井的3项地面高效集输关键技术研究与应用。首先,基于现有管网开展多方案结构优化模拟,建立了8字型“枝状+环状”复合型管网,集输能力提升两倍、气田远端回压降低0.5 MPa,确保了天然气顺利外输;其次,针对轴向分布低压低产气井,开展了5$\sim$10 km多节点增压半径技术经济界限系统评估,形成中江气田10 km长半径增压方案,覆盖范围提升30%,建设成本降低25%,实现狭长带状分布气井低成本增压;最后,针对同井场高低压气井研制了“活动式+低压差”引射装置,将常规引射压差由3.0$\sim$5.0 MPa降低至0.4$\sim$1.0 MPa,实现了在无外部动力源条件下,同井站相对高压井对低压井的引射增压,被引射低压井油压最高降幅达0.9 MPa、产量提升20%$\sim$140%,避免了同井场高压气井对低压气井生产的抑制;中江气田地面高效集输关键技术有效支撑了气田产量目标的顺利实现、保障“采的出、输得走”。     

天然气管网系统性能评价指标及方法研究进展

目前中国对天然气的需求与消费扩大,天然气管网建设势必要加快.天然气管网系统在服役过程中的事故率和安全风险难以控制,从而会极大影响天然气管网供应格局的形成.近年来,中外对天然气管网系统的性能评价指标及方法已经取得了大量的研究成果,但是中国油气管道领域的应用实例仍然较少,未形成一套完整的、全面的天然气管网系统性能评价指标及方法体系.通过总结现有研究成果发现,管网结构可靠性评价主要是采用故障树分析、蒙特卡洛模拟方法来计算管网系统的失效概率,从而量化管网系统的可靠性.管网供气可靠性评价主要是基于概率统计方法,建立天然气管网系统日需求-日供给干涉模型,并结合TGNET软件或蒙特卡洛模拟法,求解出管网系统的供气可靠度;管网经济性评价主要侧重于投资估算和财务评价;管网适应性评价主要是通过模拟软件建立管网水力计算模型,从而分析管网在不同工况下的输送效率.同时也指明了建立管网系统评价模型、划分评价指标等级是未来的研究重点;采用极限状态设计理论,并准确计算管网系统发生失效或故障的概率是未来的研究难点.以上综述内容对于开展天然气管网系统性能评价指标及方法的理论研究与现场应用具有一定的借鉴价值.     

考虑双重不确定性的天然气压力能出力特性分析

天然气管网余压资源利用是实现双碳目标的关键技术路径之一,压力能出力特性分析是支撑其高效利用的基础,为提高能源利用率和改善天然气管网运行经济性,提出考虑双重不确定性的天然气压力能出力特性分析方法。首先,提出一种并联式天然气管网压力能发电系统架构,并对其出力影响因素进行分析。然后,建立天然气网络模型及其各类负荷需求模型,并基于不确定性理论,构建考虑天然气流量与压力的双重不确定性模型;在此基础上,构建压力能出力?分析数学模型,并提出波动性指标对压力能出力特性进行分析。结果表明：①天然气压力能发电功率随膨胀机入口天然气流量、温度与压力增大而增大;②天然气压力能发电具有典型的时空特性与不确定性;③压力能发电波动性受时间尺度影响,时间尺度越大,波动性越强。     

页岩气集输管网适应性评价分析

为了改变页岩气田生产初期和后期的流体压力、产量波动较大对集输管网生产过程中工况变化适应性较差的问题。基于长宁某区块页岩气田集输管网的运行现状和工况特点,针对管网布局、输送工艺和增压工艺三个方面,分别择优选取适应性评价指标进行适应性分析评价。结果表明：长宁区块页岩气田集输管网的总体可靠度较高,增压工艺处理规模较大但增压效率较低。在滚动式组合增压模式最大设计规模下,尽量提高增压比。评价结果旨在为长宁区块页岩气田集输管网安全、平稳运行提供技术支持。     

受限最小生成树算法在城镇管网布局优化中的应用研究

随着天然气输配管网规模的大型化,管网系统进一步优化对提高运行的经济效益和利用率显得非常重要.采用受限最小生成树算法对城镇燃气管网布局进行优化,并将该算法与最小生成树算法(prim)进行了比较.仿真表明,该算法实用性强,对城镇天然气系统工程投资的评估预算有重要的参考价值.     

改进蜂群算法在燃气管网布局优化中的应用

城市化的快速发展使得天然气的需求量不断增多,考虑到天然气管网在今后的运输压力会越来越大,所以相关的经济效益和管网利用率需要更加地趋于合理化。文章以管线铺设经济最优为目标函数,将人工蜂群算法应用于城镇燃气管网的优化布局中,并且在基本人工蜂群算法的寻优过程中提出了新的邻域搜索策略,在算法的贪婪选择阶段加入了判别函数,使算法原本存在的缺陷得到了改进。通过仿真结果发现,文章中提出的改进方案能够得到较好的优化结果,在实际天然气输配管网铺设中具有一定的参考价值。     

天然气管输系统输气潜力分析及精细化管理研究

天然气管输系统的输配气能力是影响天然气定价的关键因素,然而学者们对于天然气管输系统输气能力的研究未考虑安全文明运行的要求,且未结合精细化管理来提高输气能力。本文利用气体管道仿真软件TGNET,结合广安天然气管输系统的实际运行情况,考虑安全运行和降噪要求,从站场工艺管道流速限制、输气干线管道流速限制、其他限制条件3个方面分析了该管输系统的最大输气潜力,并基于精细化管理角度提出了提高天然气管输系统输气潜力的措施。研究表明:从以上3个方面可以有效分析天然气管输系统的最大输气潜力;从设备维修、设备维护、建立设备管理案例库、建立奖惩制度4个方面,可以有效提高天然气管输系统的输气潜力。这对确定合理的天然气定价、提高供气调度的准确性提供了参考价值。     

天然气管道瞬态仿真研究综述

天然气管道仿真技术是天然气管网设计、运行、管理核心基础技术.在天然气管网大型化、复杂化、智慧化和多气源供应发展的大背景下,该技术将发挥着越来越重要的作用.为此,调研了中外天然气管道瞬态仿真的研究进展,梳理了在数学模型、求解方法和加速仿真3个方面的研究历程,总结了当前的研究成果,分析了今后的发展趋势.目前天然气管道仿真技术已经基本成熟,其准确性和稳健性可得到较好的保证,中小型管网的仿真速度较快.为更好地服务大型智慧管网的建设,多气源混输、人工智能和并行仿真将是以后的重要发展方向.     

天然气长输管道中水合物生成的预测

天然气管道运行过程中,随着管道内压力、温度和天然气组分的变化会生成水合物。水合物的生成会降低管道的输送能力,从而提高输送成本,严重时更会堵塞管道甚至发生管道爆裂,造成重大的生产事故和巨大的经济损失。通过天然气管道内水合物生成条件预测模型的建立,确立天然气水合物形成时的温压关系,再结合天然气输送管道中温度和压力分布的仿真模拟,就可以预测天然气输送管道中水合物生成的大体位置和水合物生成的类型。这可以为防止天然气输送管道中水合物生成和堵塞提供技术依据,也为管道的设计和运行提供指导性建议。