干线输气管道的工况分析与末段储气(精选)

最后一段（末段）管路
p2 Qn
An
p2 Zn
BnM Q 2(n1) 2
p2 Qn
pZ2
CnlnM Q 2(n1) 2
4
由于干线输气管为统一的水动力学系统，上述特性方程就组成了
（8-13）方程组。令yi=Bi+Cili，由方程组中的每一对方程中可解出
各站的进口压力与首站进口压力 pZ1的关系：
第一节 多个压气站与干线输气管的联合工作
干线输气管存在多个压气站，每个站都要消耗一部分气体， 整条管线的输气量是逐段下降的，但就任一压气站而言， 压气站的生产能力仍然等于随后一个站间的输气量。
假设：①输气管为水平管；②输气量不随时间而变，为稳 定流；③各站特性不同；④站间管路的D、L不同；⑤各站 燃气轮机用气量为来气量的某一固定百分比，即 M Q出 Q进 一定。
i2
（8-15）
5
同理可得任一站出口压力
p
Q
与首站进口压力
x
pZ1
的关系通式
x
p2 Qx
A1
A2
Ax
p2 Z1
[
Ai Ai1 Ax yi1M 2(i2) Bx M 2(x1) ]Q2 (8-16)
i2
对于最后一段输气管（x=n+1），由式（8-15）可得末段的 终点压力
n
pZ2
A1
A2
n
( i2
Ai ) C1
l1
ynM
2 ( n 1)
（8-20）
11
Q
An1
p2 Q1
pZ2
An1M 2 AM 2(n1) A M 2
y
An1 C l
yn M 2(n1)

Journal of Oil and Gas Technology 石油天然气学报, 2023, 45(1), 21-28 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/jogt https:///10.12677/jogt.2023.451004输气管线末端管存量影响因素分析付 林1*，康 瑄1，徐高峰21贵州天然气管网有限责任公司，贵州 贵阳 2浙江中控技术股份有限公司，浙江 杭州收稿日期：2023年1月3日；录用日期：2023年3月1日；发布日期：2023年3月8日摘要天然气长输管线下游市场用气具有不均匀性，使得调峰的要求越来越高，目前我国天然气长输管线调峰主要还是依靠长输管线末端管存量调节，故很有必要对不同压力、管径管存量的影响因素进行定性的研究并总结规律。

本文中基于陕京一线西气东输一线的设计参数用SPS 仿真软件建立一管段，并仿真出不同管段长度、起点压力、管径、输气量以及高程差计五个因素的管存量并总结规律。

规律显示：起点压力、管段长度和管径对管存量影响较大，而管输量与高程差对管存量影响较小；管线设计参数等级不同时，相同影响因素下管存量变化速率不一样。

这些规律将会有助于判断不同设计参数天然气末端管段的管存量，继而对天然气长输管线下游用气调峰提供有效的帮助。

关键词输气管线末端，管存量，影响因素，SPS 软件，调峰The Analysis for Gas Inventory Influence Factors in Terminal PipeLin Fu 1*, Xuan Kang 1, Gaofeng Xu 21Guizhou Natural Gas Pipeline Network Co., Ltd., Guiyang Guizhou 2Zhejiang Zhongkong Technology Co., Ltd., Hangzhou ZhejiangReceived: Jan. 3rd , 2023; accepted: Mar. 1st , 2023; published: Mar. 8th, 2023AbstractThe inhomogeneity of the long-distance gas pipeline downstream gas market makes the demand of the downstream gas peaking more and more increasing, China mainly use gas inventory in ter-*通讯作者。

第九章输气系统的调峰与
末段储气
1
对给定输气管，末段储气能力根据平均压力计算。

图9-19 输气管末段的压力变化
储气开始时压力曲线；C-储气结束时压力曲线
9
平均压力中有四个参数，其中p 1max 及p 2min 已知，另两个采用管路特性方程求解：
储气开始A 点（Q =q ）
储气结束C 点（Q =q ）
221min 2min Z p p Cl Q =
+2
22max 1max Z p p Cl Q =−22212p p ClQ
=+图9-19 输气管末段的压力变化
A-储气开始时压力曲线；C-储气结束时压力曲线
已知
已知
减小；
图9-19 输气管末段的压力变化
A-储气开始时压力曲线；C-储气结束时压力曲线
输气管末段储气能力
15
可见平均压力是末段起点与终点可由图表查出，与曲线
()ϕεε。

即储 气 结 束 时终 点 压 力 ，ａＰｍ 为 管 道 起 点 最 低 压 Ｐ ； ｌｉ ｎ
力， 即储 气开 始 时 起点 压 力 ， ａ ｐ ｍ 为 管 道 终 点 最 低 Ｐ ； ２ｉ
段 管道 恒定 的起 点 流量 ， 多余 的燃气 就 积 存 在 末 段 管
路中； 当城市 用气 处 于 高 峰 时 ， 市 的用 气量 （ 段 管 城 末 道 终点 流量 ） 于 末 段 管 道 恒 定 的起 点 流 量 ， 足 的 大 不
流 量也 和其 他各 站 间管 段 一 样 保 持不 变 ， 而其 终 点 流
量 却是 变化 的 ， 等 于 城 市 的用 气 量 。 当城 市 用 气 处 并 于低 峰 时 ， 市 的用 气 量 （ 段 管道 终 点 流 量 ） 于末 城 末 小
时管 道 内平 均压 力 ， ａ ｐ 一 为管 道 起 点 最 高 压 力 ， Ｐ；ｌ 即 储气 结束 时起 点压 力 ， ａ ｐ 一 为 管 道 终 点 最 高 压 力 ， Ｐ ；２
值 为 ２３Ｋ； ７ Ｔ为天 然气 实际温 度 。
由上式计算出 Ｖ值后， 可根据式 Ｖ ｛７ 来 ＝ ｒＬ Ｄ
确 定管 道 内径 （ 和管 束 根数 （ Ｄ） 由管 束 总 长 ￡来 定 ） 。 根 据实 际运 行情 况 ， 以把管 束 的体积 适 当增大 。 可
４ 末 段 管道储 气
关 键词 ： 段管 道 ； 然气 ； 输 管线 ； 末 天 长 管束 中 图分 类 号 ： Ｕ ９ Ｔ ９６ 文献 标 识码 ： Ａ 文章编 号 ：０ ４—９ １ （０ ５ ０ —０ ０ —０ １０ ６ ４ ２ ０ ）６ ０ １ ２
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ Ｌ ｎ － ｉｌ ｎ ｅ Ｐｉ ｅｉ ｅ Ｅ ｄ Ｓ ｇ ｎ ｔ ｒ ｇ Ｇａ ｙ ｔ ｍ ｓ ａ ｃ ｆｔ ｏ ｇ ｄｓ ａ ｃ ｐ ｌ ｎ ｅ ｍｅ ｔＳ ｏ ｉ ｓ Ｓ ｓ ｈ ｎ ｎ ｅ Ｍ Ａ ａ ｇ ｔ ｏ， ＮＧ ｉｌ Ｌｉｎ － ａ ＹＡ Ｈａ － ｎ ｉ

（8-18）
如果不考虑各站的自用气量，M=1，则
No Image
（8-19）
11

若从首站的排出管汇开始计算，那么式（8-13）中减去第一 个方程，则式（8-17）、（8-18）和（8-19）相应为
n 2 2 A p p i Q Z 1 i 2 2 ( i 2 ) 2 ( n 1 ) A y M ( A ) C l y M j j i 1 i 1 1 n i i 2 i 3
2 2 2 p A p y Q Z 1 Z 1 2 1
p Z 1 的关系：
2 2 2 2 p A A p ( A y y M Q (8-14) Z 1 2Z 2 1 2 ) 3 1 2 2 2 42 p A A A p ( A A y A y M y M Q Z 1 2 3 Z 2 3 1 3 2 3 ) 4 1
最后一站
最后一段（末段）管路
5
2 2 2 ( n 1 ) 2 2 2 2 ( n 1 ) 2 p p C l M Q p A p B M Q Q nZ n Q Z n n n n n

由于干线输气管为统一的水动力学系统，上述特性方程就组成了 （ 8-13 ）方程组。令 yi=Bi+Cili ，由方程组中的每一对方程中可解出 各站的进口压力与首站进口压力
供气量大于干线的流量，不够的气体由末段中积存的气体
来弥补，使末段压力下降。
22

末段各处的压力和流量随着城市耗气的多少而时刻变化 着，这个变化是受着一定限制的，即末段起点的最高压
力等于或小于最后一个压气站的出口压力 p1max ，末段
终点的最低压力p2min应不低于配气站所要求的供气压力。

Ax 1 1 2 ΔpZx = y (Q 2 Qc2 ) > 0 A 1
Ax 1 1 y + B (Q 2 Qc2 ) > 0 Δp = A 1
2 Qx
上两式说明，停运站以前的各站进出口压力pZx、pQx均将 上升，其增加量△p2Zx、△p2Zx (或△pZx、△pQx)随站的标号x的 增大而增大，即愈靠停运站c则压力上升得愈多，故 ΔpQc1 和
2 2 pQc = Ac pZc BQc2 Ac = 1 Bc = 0
2 2 An 1 pZ 1 pZ An 1 A y + An c Cl + yn A 1
2 2 An 2 pQ1 pZ
Qc =
(8-43)
以 pQ1 表示为：Qc =
An 2 A y + ( An 2 + An c )Cl + yn A 1
Δ p Zc c 为最大。
8
c站停止工作时最大允许流量： (c-1)~n站，c站停运，c-1站出站压力 pQc1 = [ p] 时，由下式求 出c-1站的流量。
Qc =
2 2 An 2 pQ1 pZ
An 2 A y + ( An 2 + An c )Cl + yn A 1
令n=n-c+2, pQ1 = [ p] 得到c站停止工作时最大允许流 量值：
[Qc ] =
2 An c [ p]2 pZ An c A y + 2 An c Cl + yn A 1
流量调节依据
9
2）停运站以后管段的压力变化: (c+1)站~n站，各站进出口压力：
1 Ax n 2 2 x ( n +1) 2 x ( n +1) pZx = A pZ + y+ A yn Qc A 1

输气管道站场故障工况分析刘文泉2013年10月工况分析1：某管线有连续三个中间压气站，分别为1#、2#、3#，2#站值班人员发现（并确认）进站压力降低较快，请分析工况。

1.压力表或变送器引压管漏气，引起的误信号；2.1#压气站压缩机组停机；3.1#、2#压气站之间线路截断阀关闭；4.1#、2#压气站之间管线泄漏；5.1#、2#压气站之间管线堵塞，因管线中水合物或清管作业清管器发卡形成堵塞工况分析2：某管线有连续三个中间压气站，分别为1#、2#、3#，2#站值班人员发现（并确认）出站压力上升较快，请分析工况。

1.3#压气站压缩机组停机；2.2#、3#压气站之间线路截断阀关闭；3.2#、3#压气站之间管线堵塞，因管线中水合物或清管作业清管器发卡形成堵塞。

工况分析3：压缩机站停运或压缩机组停机对输气干线工况有何影响，请分析工况。

1.工作点流量：中间某站部分机组或全部机组停运，全线由于压缩比减小，流量减小。

2.中间站停运（部分机组或全部），停运后流量减小，停运站越靠近首站，流量减少越多；3.停运站前各站停运后进出口压力均上升，停运站越靠近首站，各站进出口压力上升越多；4.停运站后各站停运后进出口压力均下降，停运站越靠近首站，各站进出口压力下降越多。

工况分析4：输气干线分气或集气对干线工况有何影响，请分析工况。

1. 分集气对流量的影响当分气时，分气点以前管内流量要增大，分气点以后管内流量要减小；当分气量越大，上述变化趋势越明显；当集气时，集气点以前管内流量要减小，集气点以后管内流量要增大；当集气量越大，变化趋势越明显。

2.分气对沿线压力的影响分气点以前管内压力均将下降；越靠近分气点，压力变化越明显；分气后各管段压力均下降。

3.进气对沿线压力的影响进气点以前，流量将比进气前的流量减小，进气点之后流量将要增加；进气之后，全线压力将要上升，越接近进气点，压力上升得越多，距进气点越远，压力上升得越少。

工况分析5：某输气站场值班人员发现过滤器上下游压差过大，请分析可能原因。

Px² =P1² -(P1² )X/L -P2²

由此可绘出输气管线压力变化曲线。压力降曲线表 示输气管线内天然气压力的变化规律，在输气管理 工作具有重要意义。把实测管线压力降曲线与理论 计算压力降曲线相比较，可以发现输气管线是否正 常，哪些管段正常，哪些不正常，哪些管段有堵塞 或漏气，以便及时采取措施，排除故障。
.




• (5) 各交通要道及重要地区必须专人守卫，试压期间断 绝交通行人。 • (6) 管线两侧各50 米的居民都要离开，火种要熄灭。 • (7) 要逐步缓慢升压，大口径管线每小时升压速度不超 过1MPa/h。 • (8) 仪表要灵敏、准确，一般使用0.5 级标准表. 温度表 的分度值小于1C. • (9) 在线路上检查时要用检查仪器进行细致检查. （10）巡逻人员要机智勇敢, 但没有检查命令时不要在线 路上停留或行走，检查时要认真仔细.
2、应当尽量提高和保持管道的输送能力。 3、管道从建成之日起就应当采取有效的防腐措施， 尽量延长管道的使用寿命。 4、管道的维修工作应当以维持管道和管道设备的 高度完好状况，充分发挥管道的输送能力，确保 长期安全生产为中心任务 。 5、应当根据实际需要，采用先进技术和管理方法， 不断提高生产技术水平和管理工作质量及效率， 降低各项经营费用
⑸管线内天然气置换合格，各用户停止供气 （没有外输气量）。 •⑹根据实际情况沿线选用经过鉴定合格的精密 压力表一般精度为0.5级，温度表分度值不超 过1℃。关闭沿线不能满足量程要求的压力表 和变送器。 ⑺隔离不能试压的系统、设备、管件和仪器仪 表。




2.天然气试压的步骤及有关计算 (1）强度试压 强度试验压力值应为设计压力的1.25倍。 准备工作完成后，试压工作分步进行。 试验压力应均匀缓慢上升，每小时升压 速度不得超过1MPa。

2015年第8期 积存的气体。所有压缩机均应在不超过其最大允许功率的条件 下工作。 2）管道末段的起点压力，即最后一个压气站出口压力不 应高于压缩机站最大工作压力，并且应在钢管强度的允许范围 之内。 3）末段的终点压力不应低于城市配气管网的最小允许压 力。
2.3 高压管道储气
高压管道储气是利用本身需要建设的各种输气管道，在满 足输气能力的同时，适当增加管径，使其具有一定的储气能 力。 高压管道储气包括长输管线末段储气和城市高压管道储 气。长输管道末段储气是利用分输站至门站之间的长输管线径 向储气；城市高压管道储气是利用敷设在城市的高压管道进行 储气。 长输管线末段储气只限于管道末段，在城市外围高压储气 应用较多。高压管道储气充分利用长输管道末段压力较高的特 点，并且具有管径小，承压高的特点，高压管道末段储气节约 了地下建设空间，利用原有的输送管道具有输气和储气功能， 无需耗用其它费用，具有较好的经济性。但是高压管道储气要 根据高压输气管网的敷设长度、最高允许运行压力等决定其储 气能力，如果长度有限，压力不高时，一般只能作为储气设施 的补充。
The Storage Capacity of The Terminal of The Pipe in Long-distance Carriage of the high pressure Gas
Wang Lihua Baoji China Gas Development Co.Ltd Shaanxi Baoji 721000 Abstract：In order to settle the maldistribution on the urban gas delivering，the storage range needs to be adjusted regionally.The adjustment for the storage range on the latter part is both efficient and economical.The length，diameter and storage capacity need to be determined in optimization. Keywords：long-distance high pressure pipeline；natural gas；safe range；pipe diameter；pipe length；storage capacity 随着人们生活水平的不断提高及环保意识的增强，天然气 的需求量增长较快，利用天然气替代煤炭用于城市取暖、交通 运输和工业燃料等领域，由于城市化进程的加快，城市规模的 扩大，工业、商业及居民用气量增长较快，其城市周边的干、 支线输气管的逐步增多，为了满足城市用气提供保证。 月高峰系数为1.2，燃气空调运行时每日是相对稳定的，确定 日高峰系数为1.05，燃气空调的时不均匀系数与其运行时间有 关，大型公建中，宾馆、商场开启时间较长，符合大小通过变 频设备自动调节，商场在营业的10小时内运行，办公楼集中在 上班时间运行，综合考虑燃气空调运行按每天10小时计算，小 时高峰系数取1.8。 K月=1.20 K日=1.05 K时=1.80 4）天然气汽车不均匀系数 燃气汽车加气站用气受季节影响较小，其月、日用气比较 均匀，可近似认为月和日的不均匀系数都为1，汽车加气存在 着较大的时不均匀性，受加气站的储气容积、压缩机运行时 间、公交车和出租车的运行时间及交接班习惯的影响，根据城 市汽车加气站的运行情况，汽车加气每天的工作时间按16小时 计算，确定汽车加气站小时高峰系数为1.5。 K月=1.00 K日=1.00 K时=1.50 根据各类用户用气量的确定，最终确定年平均日用气量， 由于气源的供应量不能完全随用气量的变化而变，要考虑供气 和用气之间的平衡，这就是要考虑调峰问题。

2018年10月浅谈天然气集输干线运行中存在的主要问题和对策探讨张志鹏（长庆油田公司第六采气厂，陕西西安710000）摘要：近年来伴随着油气田的高速发展和社会用气需求的增加，各类型管网在各个地区中密集分布。

天然气管道的安全稳定运行关系着人民生活和生产活动乃至国家和社会的稳定。

天然气集输管道系统的每一次故障都有可能给社会造成无法估量的损失。

所以，保证天然气管道系统安全运行是天然气集输管理部门的首要任务之一。

对此，为了更好的提高天然气集输管网的运行安全性，本文分析了天然气集输干线运行存在的主要问题和对策。

关键词：天然气集输干线；主要问题；对策伴随着节能环保理念的普及，清洁能源显得越发重要，天然气是安全、高效的的清洁能源，加大天然气的开发和使用，能够改善能源消费结构，缓解环境污染的压力，而要保障天然气资源充足供应就必须要建设更多高效的天然气集输管道。

随着天然气集输管道建设工作的不断推进，集输管道覆盖面积也随之扩大，集输管道系统也越加复杂化。

集输管道呈现点多、面广、沿线地形地貌复杂多变等特征。

同时，天然气集输干线由于具有高压高能、易燃易爆、有毒有害、连续作业、点多线长、环境复杂等特点，同时具备较强的扩散性能，危害性较大，所以在天然气集输干线的安全问题显得非常重要，加强对天然气集输干线存在的问题及危险性分析，并采取相应的安全对策，对天然气集输干线安全运行具有重要的意义。

1天然气集输干线运行中的常见问题（1）管线管理缺乏规范性、违章占压、第三方施工损伤问题突出近些年，伴随着集输管线规模不断扩大，县镇、乡村地区的管线不断增多，尽管石油天然气管道保护法对管道占压有明确的规定。

但是，一些单位和个人为了自己的利益，常常忽视管线的安全生产和管理，在管道上方和管道附近修建公路、房屋及其它建筑物等，违章占压现象的大量存在，导致压管、安全距离不够等，而且一旦发生管线天然气泄露，极易造成爆炸伤亡事故，造成经济损失和人员伤亡，使管线运行存在巨大的安全隐患；同时，在管线管理方面缺乏规范性，导致许多第三方部门或者相关油气企业为了谋取便利或利润，在已有管线附近或者上方进行铺设油气水管道、打井、建筑施工等方面不根据规范进行，经常会出现损坏甚至铲破天然气集输管道的现象，再加上安全意识的薄弱，给天然气集输管道的安全运行造成很大的风险和隐患[1]。

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。

油气储运管道建设现状分析及改善措施油气储运管道建设现状分析及改善措施油气储运管道是石油、天然气等能源产品的中转与分配渠道，对于能源的供应、保障和国民经济的发展具有重要意义。

如今，我国油气储运管道建设已经取得了长足的进步，在全球范围内领跑。

但是一些问题仍然需要关注。

首先，建设质量问题。

管道建设质量是能否实现长期稳定运行的关键因素。

在建设过程中，很容易遭遇土壤地质问题、材质选择问题、工程监管等一系列问题。

一些不法分子也跑冒进建造低质量的管道，用低价格获取高利润，这不仅损害了国家民生的利益，而且稍有不慎还会对社会预算造成很大的损失。

其次，建设成本问题。

管道建设的成本往往是很高的，这是我们必须面临并处理的问题。

建设成本的增加会意味着产品运输成本的增加，最终影响到供应与市场价格的稳定。

所以我们要探索新的建设模式，提高建设质量和研发能力，以支持能源行业的可持续发展。

再次，管道维护问题。

因为管道建设位于大自然风景区的环境里，管道的维护是非常重要的。

然而，由于长期经营和维护的成本高昂，加之社会对环境保护意识的缺乏，大量管道存在设备老化、损坏等问题，导致管道事故的发生率加剧。

因此，管道维护要实现弹性、安全的操作，以求达到维护成本的最优化，并加强社会意识的宣传，培育环境保护的共识。

对于以上问题，我们可以采取以下措施。

首先，增强管道监管力度，完善站点运营设施，采取高效的透明化运行模式，让企业形成更稳定的信用体系。

其次，研发应用先进技术汇聚并保持管道建设质量，开发新技术用于管道设计、建设、维护以及应急处理，成为我国油气储运管道优质服务的应有之义。

最后，对管道维护要实现必要性和经济性之间的权衡，投资经济学的原理来指导投入产出的最优化，并意识到运营和维护的委外管道服务收益，以更好地解决管道维护和管理的问题。

总之，油气储运管道建设的良好发展对于促进国民经济的稳定发展和能源保障具有重要作用。

希望政府有关部门在制定政策时要尽量避免不必要的干扰，多出台有利于产业发展的经济政策，为管道建设的顺利推进提供庇护。

第25卷第5期 油　气　储　运干线输气管道优化设计王国付3 吴　明 王书淼 陈福权 王力勇　 (辽宁石油化工大学机械工程学院) (山东省天然气管道有限责任公司)王国付　吴　明等:干线输气管道优化设计,油气储运,2006,25(5)23～25。

摘　要　通过分析输气管道设计参数与管道建设中的经济技术指标之间的关系,根据技术经济学原理,引入现值费用作为管道的经济指标,结合工程实际,提出了含末端储气的输气管道优化数学模型,并采用混合离散变量法进行模型求解。

结合我国的天然气管道工程,给出了一个优化算例,计算结果表明,采用该方法可得到一个合理的优化方案,具有实际应用价值。

主题词　输气管道 末端储气 工艺参数 优化设计 输气管道建设投资巨大,建设周期长,运营费用高,能否确定优化的方案直接关系到管道的经济性,通过优化设计可获得最佳的经济效益。

管道优化设计是在指定线路、输量Q和压缩比ε已知的条件下,求解变量输气管道的直径D、管道壁厚δ、管道全线的压气站数量N、输气站间距L、压气站起点压力p q和终点压力p z,确定在管道寿命期内现值费用最低。

对于输气管道的优化设计问题,已有很多学者从不同的角度建立了输气管道设计模型〔1～4〕。

由于长距离输气管道的设计输气量一般是按其供气对象的年平均用气量确定的,在输气管道末段,由于季、日、时不均匀的用气规律,造成下游用户的用气量随季节变化波动较大,而气源的供应量却不能完全随用气量变化而变化,为了保证不间断、稳定地向用户供气,必须在供气与用气之间增加一个环节———储气。

目前常见的储气方法有管道末段储气、储气罐储气以及地下储气库储气等。

在考虑末端的储气量满足储气调峰要求的基础上,综合考虑各设计变量,使管道在寿命期内总费用最低作为优化设计的最优准则。

一、优化模型的建立1、　基本假设(1)输气管道为水平管道,不考虑沿程高差变化,所输气体沿程流量不变,即气体在管道内作稳定流动。

(2)各压气站间气体的平均压缩系数均相同。

10
第二节 干线输气管道的自动调节系统
自动化水平较高的输气管道在有关站场一般均设置有自动调 节系统，用来调节管道工艺运行参数，保证管道在设置的允许工况
范围内安全平稳地运行。自动调节系统主要由调节闹与调节阀配套
的电动、气动、电液联动或气液联动执行机构以及检测被调参数的 仪表等组成。 以压力调节为例，天然气管道自动调节系统进行自动调节的原 理和过程为： 1）天然气管道调度控制中心的操作员从控制系统的人机界面 （简称监控终端）上设置被调压力设定值。
17
二、进气支线进入主干线的气压调节

如果有一条或多条进气支线与输气干线 连接，应对进气支线进入主干线的气压 进行调节，以保证干线与支线在进气点 处的压力平衡，并保证干线和进气支线 在希望的输量比例下运行，避免因进气 支线气压过低而导致支线内的天然气进 入不了干线或因支线气压过高而导致干 线进气点上游来气量下降，同时避免进 气支线超压运行。
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第二节 干线输气管道的自动调节系统
2）调度控制中心主机系统模拟量数据库中对应于设置设定值的一个 模拟量输出（Analog Output，简称 AO）点，将该设定值输出传送 给站控系统。站控系统一般为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller， 简 称 PLC）， 也 可 为 远 程 终 端 单 元 （ Remote Terminal Unit，简称 RTU）。 3）站控系统PLC（或RTU）中的PID（比例—积分—微分）自动调节 程序将接收到的设定值与通过压力变送器检测到的压力现行值进行 比较，再根据两数值之差（偏差）的大小和PID特性参数设置情况确 定调节输出信号的大小。
天然气管道的自动计量系统
输气干线首站、末端以及进气支线首站及分输支线末端等，均 需设置自动计量系统。对于输气公司而言，干线及进气支线首站的 自动计量系统用于买气计量，而干线及分输支线末站向城镇用气大 户供气的自动计量系统则是用于卖气计量。 自动计量系统的工作原理是，站控系统将现场检测到的瞬时流量实 时传送给调度控制中心的主机系统；主机系统将按收到的瞬时流量 值（按较短的时间间隔）连续地存入其历史数据库中；主机系统实 时运行的自动计量程序从历史数据库中取出相关瞬时流量数值进行 数据计算处理（如累积计算）；进而得出从某时刻开始后一小时， 一天，一月，甚至一季度或一年内的累计买气量或卖气量。 如果输气管道有关站场的站控PLC（或RTU）配置容量较大或配有专 门用于计量计算的计算机，则上述自动计量计算过程可以在站控系 统完成，不需在调度控制中心完成。

输气管道站场故障工况分析刘文泉2013年10月工况分析1：某管线有连续三个中间压气站，分别为1#、2#、3#，2#站值班人员发现（并确认）进站压力降低较快，请分析工况。

1.压力表或变送器引压管漏气，引起的误信号；2.1#压气站压缩机组停机；3.1#、2#压气站之间线路截断阀关闭；4.1#、2#压气站之间管线泄漏；5.1#、2#压气站之间管线堵塞，因管线中水合物或清管作业清管器发卡形成堵塞工况分析2：某管线有连续三个中间压气站，分别为1#、2#、3#，2#站值班人员发现（并确认）出站压力上升较快，请分析工况。

1.3#压气站压缩机组停机；2.2#、3#压气站之间线路截断阀关闭；3.2#、3#压气站之间管线堵塞，因管线中水合物或清管作业清管器发卡形成堵塞。

工况分析3：压缩机站停运或压缩机组停机对输气干线工况有何影响，请分析工况。

1.工作点流量：中间某站部分机组或全部机组停运，全线由于压缩比减小，流量减小。

2.中间站停运（部分机组或全部），停运后流量减小，停运站越靠近首站，流量减少越多；3.停运站前各站停运后进出口压力均上升，停运站越靠近首站，各站进出口压力上升越多；4.停运站后各站停运后进出口压力均下降，停运站越靠近首站，各站进出口压力下降越多。

工况分析4：输气干线分气或集气对干线工况有何影响，请分析工况。

1. 分集气对流量的影响当分气时，分气点以前管内流量要增大，分气点以后管内流量要减小；当分气量越大，上述变化趋势越明显；当集气时，集气点以前管内流量要减小，集气点以后管内流量要增大；当集气量越大，变化趋势越明显。

2.分气对沿线压力的影响分气点以前管内压力均将下降；越靠近分气点，压力变化越明显；分气后各管段压力均下降。

3.进气对沿线压力的影响进气点以前，流量将比进气前的流量减小，进气点之后流量将要增加；进气之后，全线压力将要上升，越接近进气点，压力上升得越多，距进气点越远，压力上升得越少。

工况分析5：某输气站场值班人员发现过滤器上下游压差过大，请分析可能原因。

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
+

输气管道末段储气能力计算胡艳娇【摘要】输气管道末段储气是最经济的短期调峰方式,末段储气能力的计算能为天然气管道供气系统的规划、设计和运行管理提供理论指导.在合理的假设基础上,建立了较真实反映输气管内气体等温流动的方程组,并采用混合TVD方法求解该方程组,结合计算机编程,对输气管道末段的流量和压力等参数进行模拟.通过分析模拟数据,进而计算出输气管道末段储气能力,并通过算例加以说明.%end section storage is the most economic method of a short-term peak shaving for a gas transmission line. Calculating its storage capacity can be useful to planning, design and operation of a gas pipeline. Based on several reasonable hypotheses, an equation set was established to describe a real isothermal flow of gas in pipeline and solved by mixed TVD scheme. Some parameters such as flow rate and pressure in end section of a gas line was simulated that by programming. According to a ease example and calculating results, storage capacity of end section was figured out.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)007【总页数】3页(P1554-1556)【关键词】输气管道;调峰;末段储气能力【作者】胡艳娇【作者单位】中国民航大学机场学院,天津,300300【正文语种】中文【中图分类】TE832城市燃气用量是不断变化的，特别是民用和商业性的公共建筑用气量，时刻都在发生变化，并且高峰低谷相差悬殊。