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      事故工況下高壓燃氣管網(wǎng)節(jié)點實際流量的確定方法

      文檔序號:9417585閱讀:1102來源:國知局
      事故工況下高壓燃氣管網(wǎng)節(jié)點實際流量的確定方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明屬于城市燃氣管網(wǎng)運行監(jiān)控及氣源應(yīng)急調(diào)度領(lǐng)域,涉及城市高壓燃氣管網(wǎng) 的事故工況下高壓燃氣管網(wǎng)節(jié)點實際流量的確定方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 城市高壓燃氣管網(wǎng)是城市燃氣供應(yīng)的主動脈,也是城市生命線工程,其主要功能 是向所有用戶輸配足夠壓力和流量的燃氣。為確保管網(wǎng)安全穩(wěn)定工作,一般根據(jù)用戶需求 的流量將管網(wǎng)設(shè)計成環(huán)狀。環(huán)狀管網(wǎng)的最大優(yōu)點是具有很高的后備能力,當管網(wǎng)中個別管 段發(fā)生事故(簡稱事故工況)而須從管網(wǎng)隔離檢修時,與該事故管段相連的用氣節(jié)點仍可 由其它路徑獲得所需的部分甚至全部的流量,而不至于發(fā)生供氣中斷,進而提高整個管網(wǎng) 系統(tǒng)的供氣可靠性。
      [0003] 通常認為管網(wǎng)在完好狀態(tài)下能夠滿足設(shè)計要求的功能,即管網(wǎng)中各用氣節(jié)點的實 際流量能夠滿足各節(jié)點需求的燃氣量,即等于節(jié)點設(shè)計流量。然而,在事故工況下,由于個 別管段的隔離可能導(dǎo)致管網(wǎng)系統(tǒng)總的流量減少,造成部分甚至全部用戶的節(jié)點實際流量小 于節(jié)點設(shè)計流量。顯然,同一管段發(fā)生事故對管網(wǎng)中各節(jié)點實際流量的影響各不相同,不同 管道發(fā)生事故對同一用戶的影響也不同。
      [0004] 環(huán)狀管網(wǎng)區(qū)別與枝狀管網(wǎng)的最根本特征是部分管段流動方向的不確定性,當個別 管段發(fā)生事故而須從管網(wǎng)隔離后,不僅影響其它管段流量的改變,還可能使某些管段中燃 氣的流動方向發(fā)生改變,從而造成各管段串并聯(lián)關(guān)系的不明確性和管網(wǎng)系統(tǒng)阻抗計算的復(fù) 雜性,隨著管網(wǎng)環(huán)數(shù)的增多也難以方便快捷的采用并聯(lián)環(huán)路阻力平衡原理定量分析管網(wǎng)中 所有節(jié)點的實際流量,同時由于城市高壓燃氣管網(wǎng)中節(jié)點壓力和節(jié)點流量的相互耦合關(guān) 系,使得事故工況下,節(jié)點實際流量的確定更加復(fù)雜。
      [0005] 因此,在目前的燃氣管網(wǎng)事故工況分析中,通常采用簡化的分析計算方法,如現(xiàn)有 部分文獻認為管網(wǎng)實際節(jié)點流量仍等于設(shè)計節(jié)點流量;還有部分文獻假設(shè)事故工況中所有 用戶的實際節(jié)點流量都是按同一個比例均勻下降;另有部分文獻通過節(jié)點設(shè)計流量計算出 該節(jié)點的壓力,然后采用節(jié)點壓力和節(jié)點流量的經(jīng)驗關(guān)系式,由計算的該節(jié)點壓力推算節(jié) 點的實際流量等,顯然這些都是不科學(xué)的。利用現(xiàn)有方法也無法對事故工況下管網(wǎng)系統(tǒng)的 整體供氣能力進行合理評估,同時各用氣節(jié)點能夠?qū)嶋H獲得的燃氣量也無法準確確定,進 而極大地影響著燃氣管網(wǎng)運行監(jiān)控、氣源調(diào)度等應(yīng)急處置方案的科學(xué)制定與實施。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有方法中的不足,提出了一種事故工況下的高壓燃氣管 網(wǎng)節(jié)點實際流量確定方法,能夠科學(xué)定量地計算事故工況下管網(wǎng)中各用戶所能獲得的實際 燃氣量,對指導(dǎo)燃氣工程規(guī)劃設(shè)計、氣源應(yīng)急方案制定、管網(wǎng)運行調(diào)度和管道維護更新計劃 等都具有重要指導(dǎo)意義。
      [0007] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的,首先假設(shè)環(huán)狀管網(wǎng)中各用氣節(jié)點的實際流量 等于該用氣節(jié)點的設(shè)計流量,利用傳統(tǒng)的環(huán)狀管網(wǎng)水力計算方法編制水力計算程序,模擬 事故工況下管網(wǎng)的各用氣節(jié)點壓力,當任一模擬的用氣節(jié)點壓力滿足不了管網(wǎng)要求的最小 節(jié)點壓力時,逐漸減少管網(wǎng)系統(tǒng)中最低壓力節(jié)點的實際流量,然后采用逐次迭代的方式重 新模擬事故工況下的各用氣節(jié)點壓力,直至所有用氣節(jié)點壓力均滿足最小節(jié)點壓力需求為 止,此時的用氣節(jié)點流量即為事故工況下該用戶的節(jié)點實際流量。
      [0008] 本發(fā)明的效果是:采用該方法能科學(xué)確定事故工況下管網(wǎng)中各用氣節(jié)點的實際流 量,并且計算結(jié)果完全符合環(huán)狀管網(wǎng)的水力特征和現(xiàn)有工程實際,同時計算過程中不需要 額外的簡化假設(shè)條件,避免了現(xiàn)有文獻介紹的方法中出現(xiàn)的各種不合理現(xiàn)象,優(yōu)點是:(1) 在管網(wǎng)某節(jié)點壓力為負值的情況下,其節(jié)點實際流量仍等于設(shè)計節(jié)點流量;(2)節(jié)點實際 流量按照同一比例均勻下降,而與節(jié)點壓力無關(guān);(3)完全根據(jù)現(xiàn)有的節(jié)點壓力和節(jié)點流 量的半經(jīng)驗關(guān)系式確定節(jié)點流量。采用本發(fā)明方法,在未進行任何簡化假設(shè)的條件下,可確 定某一事故工況下管網(wǎng)中所有用氣節(jié)點能夠獲得的燃氣量(也即管網(wǎng)能夠供應(yīng)的總流量) 為4393Nm 3/h ;而采用現(xiàn)有文獻方法,假設(shè)所有節(jié)點實際流量與該節(jié)點壓力無關(guān)時,管網(wǎng)中 所有用氣節(jié)點能夠獲得的燃氣量為3930Nm3/h,與本發(fā)明方法的誤差為10. 54%。
      【附圖說明】
      [0009] 圖1為本發(fā)明實施例的城市環(huán)狀高壓燃氣管網(wǎng)示意圖;
      [0010] 圖2為事故工況下的城市環(huán)狀高壓燃氣管網(wǎng)示意圖。
      [0011] 圖中:
      [0012] I、第一高壓燃氣管段II、第二高壓燃氣管段III、第三高壓燃氣管段IV、第四高 壓燃氣管段V、第五高壓燃氣管段VI、第六高壓燃氣管段VII、第七高壓燃氣管段
      [0013] 1、用氣節(jié)點1 2、用氣節(jié)點2 3、用氣節(jié)點3 4、用氣節(jié)點4 5、用氣節(jié)點5 6、氣源節(jié) 點
      [0014] Q1、用氣節(jié)點1的設(shè)計流量Q2、用氣節(jié)點2的設(shè)計流量Q3、用氣節(jié)點3的設(shè)計流量 Q4、用氣節(jié)點4的設(shè)計流量Q5、用氣節(jié)點5的設(shè)計流量
      [0015] (T1、用氣節(jié)點1的實際流量Q2av1、用氣節(jié)點2的實際流量Q 3av1、用氣節(jié)點3的實 際流量Q4av1、用氣節(jié)點4的實際流量Q 5av1、用氣節(jié)點5的實際流量P5、氣源節(jié)點6的節(jié)點壓 力
      【具體實施方式】
      [0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的事故工況下的高壓燃氣管網(wǎng)節(jié)點實際流量確定方法作 進一步說明。
      [0017] 本發(fā)明的事故工況下的高壓燃氣管網(wǎng)節(jié)點實際流量確定方法具體步驟如下:
      [0018] 1.根據(jù)已知的各用氣節(jié)點設(shè)計流量Q,(j = 1,2,…η)及氣源節(jié)點的壓力,按照完 好狀態(tài)下的管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)編制管網(wǎng)水力計算程序,進行設(shè)計工況水力分析,得出設(shè)計工況 的管網(wǎng)各用氣節(jié)點的節(jié)點壓力P/(j = 1,2,…η);
      [0019] 2.當任一管段發(fā)生事故而從管網(wǎng)隔離時,認為管網(wǎng)所有用氣節(jié)點的節(jié)點壓力仍能 滿足該節(jié)點的設(shè)計流量需求,即假定此時管網(wǎng)各用氣節(jié)點的實際流量Q/ Vl等于該用氣節(jié)點 的設(shè)計流量Qj;
      [0020] 3.根據(jù)假定的用氣節(jié)點實際流量Q/v1,按照事故管段隔離后的管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)編制 管網(wǎng)水力計算程序,模擬事故工況下管網(wǎng)各用氣節(jié)點的壓力P ];
      [0021] 4.檢驗?zāi)M的各用氣節(jié)點壓力P,是否仍能滿足P > P_,若滿足,則說明管網(wǎng)中 所有節(jié)點壓力滿足管網(wǎng)要求,管網(wǎng)的壓力儲備足以克服該事故管段對管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況的 影響,此事故工況下的管網(wǎng)各用氣節(jié)點能夠按照假定的流量穩(wěn)定工作,即此時各用氣節(jié)點 的實際流量為Q/ v1,不需調(diào)整,轉(zhuǎn)到步驟6 ;
      [0022] 若不滿足,說明該事故工況下的管網(wǎng)不能按照假定的用氣節(jié)點實際流量Q/Vl穩(wěn)定 工作,需轉(zhuǎn)到步驟5)對假定的節(jié)點實際流量進行調(diào)整;
      [0023] 5.采用搜索算法找出管網(wǎng)系統(tǒng)所有節(jié)點中壓力最小的節(jié)點,并令該節(jié)點用氣量 Q廣1= 〇. 99XQ,i。然后重復(fù)步驟3、步驟4,直到管網(wǎng)中所有節(jié)點壓力均滿足管網(wǎng)的最小 節(jié)點壓力要求。
      [0024] 6.最后得到的節(jié)點流量即為各用氣節(jié)點的節(jié)點實際流量,也即事故工況下該用戶 所能夠獲得的燃氣量。
      [0025] 某城市環(huán)狀高壓燃氣管網(wǎng)如圖1所示,第一高壓燃氣管段I,第二高壓燃氣管段 II,第三高壓燃氣管段III,第四高壓燃氣管段IV,第五高壓燃氣管段V,第六高壓燃氣管 段VI,第七高壓燃氣管段VII均為阻抗為1. 2的城市高壓燃氣管段,管段兩端均安裝有閥 門(圖中省略)便于事故工況下能及時從管網(wǎng)隔離檢修,假設(shè)各管段燃氣的流動
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