输气管道非稳态优化运行技术研究进展

 天然气在管道系统中流动时,需要依靠压缩机组提供能量,压缩机组的能耗很大,一般可占所输送天然气的3%~5%,因此非常有必要研究输气管道的优化运行问题。本文论述了输气管道系统非稳态优化运行技术的研究现状及发展趋势,总结了国内外研究的典型输气管道非稳态优化运行问题以及采用的数学模型,包括决策变量、目标函数和约束条件等。分析了输气管道非稳态优化运行数学模型的求解难点、主要算法、典型算例及其应用效果。     

热值计量模式下川气东送管道运行优化研究

天然气长输管道是将上游天然气气源输送给下游用户使用的主要设施。相较于传统的天然气体积计量交易模式,采用热值计量交易能够更大程度体现天然气的能量价值,实现更加公平的市场竞争。在考虑天然气由体积计量向热值计量转换方式的基础上,创新性地建立了热值计量模式下的管道运行优化模型。该模型旨在最大化管道运行经济效益,并以气源流量、压缩机开机数和压缩机转速为决策变量。将所建立的优化模型应用于川气东送管道,并采用通用数学建模系统(General Algebraic Modeling System,GAMS)和DICOPT求解器对优化问题进行了求解。优化结果表明,热值计量模式下川气东送管道的天然气销售利润较传统的体积计量模式提高了10.82%,压气站能耗减少约3.4%,虽购气成本有所增加,但售气收入的增幅高于购气成本的增幅。     

天然气管网优化调度方法研究

以压缩机站最小年运营费用为目标函数,考虑气田资源、压缩机站特性参数、管网输送工艺等多种约束条件,建立了天然气管网优化调度数学模型。基于现代启发式演化算法的基本思想,将差分进化算法的繁殖策略与遗传算法的交叉、变异结合起来形成了一种新的混合遗传算法,应用于模型的优化求解,避免了一般演化算法早熟收敛现象,并以一个12个节点、11条管段、2个压缩机站的天然气管网为例,评选出了最优的管网运行方案,用于该管网的日常运营调度和后期改造设计。结果表明,所建模型和优化方法是有效的,具有一定的实用性。     

大型天然气管道稳态运行优化研究

针对天然气长输管道压缩机站运行能耗高的问题，基于动态规划法，建立以大型天然气管道压缩机站总能耗最低为目标函数的管道运行优化模型，确定压缩机开机数量和出站压力为优化变量。根据此优化模型，求解西气东输一线管道算例，该算例管道规模庞大（含22座压缩机站和32台压缩机，管线全长3 840 km，设计年输量为170×10⁸ t），优化模型可在60 s内求解得出结果，动态规划法求解快速有效。根据优化结果，优化运行方案比运行日报表中增加了2台压缩机的开机数量，管道总压降减少了3.40 MPa，燃气轮机组平均效率提高了4.234%，电驱机组平均效率提高了4.875%，压缩机总功率减少187 20.38 kW，生产单耗减少16.24 kgce/（10⁷ Nm³·km），可大幅降低西气东输一线管道的总能耗，证明了所建优化模型的正确性和可行性。     

大型成品油管道调度的开泵方案优化

在输送计划一定的情况下合理制定成品油管道沿线各个泵站的开泵方案,可以确保成品油管道安全、经济地运行。在对成品油管道顺序输送问题深入分析的基础上,以沿线泵站动力费用总和最少为目标函数,建立成品油管道调度的优化开泵方案数学模型,模型采用离散时间表达。采用蚁群算法与动态规划算法混合求解模型,以西南成品油管道为例进行模拟计算,并将两种算法混合求解的计算结果与采用动态规划算法和遗传算法单独求解结果进行对比。结果表明:输油计划中的关键时刻采用动态规划算法求解,非关键时刻采用蚁群算法求解。相比于前人所采用的算法,在保证所求开泵方案经济性的基础上,大幅度提高了求解计算效率,从而确保大型成品油管道稳定、高效地运行,符合现场工艺要求。     

优化算法在天然气管网运行中的应用

阐述了天然气管网运行优化的数学模型,建立了两种目标函数,最大收益目标函数和最大流量目标函数,8种约束条件。通过研究各种典型优化算法的优劣性,确定了线性化优化算法、复合形优化算法、可行方向优化算法三种方法来求解天然气管网运行优化模型,并编制了应用程序。结合实例,对三种算法在天然气管网运行优化中的应用进行了研究,结果表明,三种算法的优化结果误差在I%内,线性化优化算法在收敛速度和解的质量方面均优于其他两种算法,更具实用性。     

压气机实际工况的新算法

压气机是天然气管道输送中的核心设备,压气机实际工况的各个参数是天然气管道运行的重要指标。压气机实际工况的传统算法计算过程非常繁琐,文中基于传统算法,运用C语言编程技术提出了一种新算法,其计算结果与传统算法计算结果相比误差较小,也更方便、省时。     

长输气管道设计优化模型建立与计算研究

以长输气管道系统建设和运行总费用最小为目标函数建立优化数学模型,约束条件包括站间距约束、管径约束和压比约束等,优化变量为管道设计压力、管道直径、压缩机压比、站间距离等。利用改进的POWELL法对建立优化数学模型进行了计算求解,经过实例计算,模型合理反映出管道系统设置压气站的数量、管道直径、输气设计压力对总费用的影响性,与工程实际设计参数误差较小,对建立的模型可靠性进行了验证。     

水煤浆管道输送数学模型及其应用

基于一些合理的假设,文中建立了水煤浆的管道输送数学模型。从该模型的求解可以得到水煤浆管道输送过程中的能量损失、范宁摩阻系数随管径的变化及不同输送量下的管道输送最佳管径。实际的水煤浆管道输送系统运行结果,证明了该模型的可靠性和正确性。     

关于天然气长输管道防腐蚀技术的探讨

天然气管道有很多种输送方式,但是使用最多的是长输管道。长输管道防腐蚀工作的好坏程度直接关系到天然气输送的安全性和可靠性以及天然气输送管道的使用寿命。因此,做好加强天然气管道防腐蚀工作是至关重要的,它关乎着企业的利益、人民群众的安全和社会的稳定。为确保天然气管道的防腐蚀工作卓有成效,我们需要从源头和基础的开始,例如,管道的设计、母材的选取、施工、运行等,以及要做好平时的管道腐蚀的相关的原因的具体分析和实际修复改善工作,长输管道的防腐蚀保护是一项系统的工程,需要结合现场实际情况进行综合考虑。天然气的使用使人们的生活发生了翻天覆地的变化,伴随着天然气长输管道防腐蚀技术的每一次创新发展,都会使社会"吃惊",可以这样说防腐蚀技术已经成为推动天然气管输行业发展的重要动力。本文基于长输管道防腐蚀技术创新的重要性的研究,将对影响天然气长输管道防腐蚀技术发展的因素以及如何更好地进行技术创新进行简单的探讨。     

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.     

地形高程差对天然气输送管道工艺计算的影响

通过对气体稳定流动基本方程组进行解析求解,给出了考虑地形高程差影响的输气管道精确计算公式、简化计算公式和水平管计算公式.通过数值计算,研究了地形高程变化对天然气输送管道工艺计算的影响.结果表明,地形高程变化对管道压降计算的影响比较明显,而对管道直径和输气能力计算的影响不太明显,当高程差大于200m时,应该考虑高程差对天然气输送管道工艺计算的影响.结果为天然气输送管道设计的工艺计算提供了理论基础.     

论川渝地区天然气产输销一体化的地位与作用——以联网营销为分析视角

当前,联网营销已经成为我国天然气营销的显著特征,联网营销对天然气产输销一体化营销模式产业链协调功能、资源优化配置功能和促进市场供需平衡功能等提出了更高要求,迫切需要进一步强化和完善产输销一体化营销模式     

含蜡天然气孔板式节流阀内蜡沉积特性数值模拟

蜡沉积是含蜡天然气在集输和处理过程中常见的一种问题,会危害到天然气管输系统的高效、安全运行。为分析含蜡天然气在孔板式节流阀内的蜡沉积问题,基于离散相模型,通过自定义函数,建立蜡沉积数值模拟模型,分析传统孔板式节流阀的蜡沉积规律。研究结果表明：节流阀内蜡沉积主要受湍动能与涡流的影响,沉积位置主要出现在喉道出口处以及距喉道出口0.17 m左右的管壁处;管道内颗粒最大沉积量随压力的增加而增加,距喉道出口0.17 m左右的沉积宽度约为0.01 m,当压力增加1 MPa,该处沉积位置向管道出口处移动约0.005 m。其中,管道内最大沉积量与节流孔径呈负相关,与颗粒直径、喉道长度呈正相关。     

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。     

成品油管网运行优化

针对我国成品油管网的特点,以管网运行周期内的能耗费用最小为目标函数,考虑管网中各站场的进、出站压力约束、管网高低点压力约束及管网运行时的能量平衡约束等建立成品油管网优化运行的数学模型,并采用分阶段动态规划方法求解模型,得出管网系统在输送周期内各时段的优化配泵方案。将模型应用于某成品油管网,并将优化模拟计算结果与穷举法的计算结果进行对比分析。结果表明,优化模型可以得到令人满意的配泵方案,且计算效率更高,可以较好地应用于工程实践。     

基于瞬态模型法的输气管道泄漏监测与定位技术

在天然气的输送过程中,管道的泄漏是影响安全生产的一个重要因素,因此泄漏的检测与定位技术研究意义深远.基于流体流动的机理,建立了输气管道的实时瞬态模型,得到了泄漏的检测方法和定位公式;通过大量的室内试验,验证了该方法的有效性.在此基础上,分析了泄漏量和泄漏点的位置对定位误差的影响.研究表明,随着泄漏量的增加,定位误差逐渐减小;当泄漏点距离管线首端较远时,在相同泄漏量的情况下,定位误差相对较小,响应时间短.研究结果对于天然气管道的泄漏检测和定位提供了理论支持.