[发明专利]一种天然气分配管道网络状态的计算方法

说明书

一种天然气分配管道网络状态计算方法，该方法包括：第一步，建立气体传输模型；第二步，简化气体传输模型；第三步，建立特征方法；第四步，求解模型。

技术领域

本发明涉及一种天然气分配管道网络状态的计算方法。

背景技术

气体分配管道网络是有数百或数千公里的管道和生产的系统，存储和分配中心，压缩站和许多其他设备，如阀门和稳压器。这些类型的系统在高压下工作，并使用压缩站供应到气体足够的能量沿着长距离移动。当气体流过网络时，它会受到能量由于气体管道和内壁之间的摩擦而导致的压力损失，但也是由于气体与环境之间的传热。如果需要的气体必须提供给交货点指定的压力，必须定期恢复沿网络的不期望的压力下降。这个任务通过安装在网络上的压缩站进行，但这些通常会消耗超过3％或5％总天然气运输。另一方面，如果发生气压的增加，则可以超过某些安全限制。在这些情况下，有必要激活紧急机制以避免此类应急。为了应对它，网络具有能够降低压力的压力调节器，直到达到值这在这些限制范围内。如在压缩机站的情况下，这些器件消耗了总数的一小部分由网络运输的天然气。

在现有技术中，有不同的模型来描述气体管道内的气体动力学的行为。但是，在大多数情况下，都没有任何参考所用的计算时间，这些模型的准确性有待提高。

因此，需要提供一种天然气分配管道网络状态的计算方法，其能够评估不同的操作场景，对于网络管道模型的分配状态计算准确性高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种天然气分配管道网络状态的计算方法，其能够评估不同的操作场景，对于网络管道模型的分配状态计算准确性高。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种天然气分配管道网络状态计算方法，该方法包括：

第一步，建立气体传输模型；

第二步，简化气体传输模型；

第三步，建立特征方法；

第四步，求解模型。

第一步，建立气体传输模型,具体包括：

基于一维气体流动动态，通过将储存质量，矩和能量的守恒施加到无穷小的气体管道控制体积，利用空间和时间依赖性致密度m(o，t)，张力F(o，t)，速度w(o，t)和温度T(o，t)，其中S是气体管道的横截面积，D为管道的直径，T为气体温度，考虑到气体之间的切向应力和气体管道的内壁和气体之间的热传递及其每单位长度的周围环境的关系，具有以下热传递关系方程：

为了计算上述公式的解有必要知道热流参数的值δ,为了简化计算，假设管道内存在两种极端的状态，第一种为的温度恒定，即t为常数，第二种未气体呈现绝热的状态，即δ＝0。这两种情况可以被认为是两个极端。等温流量对应于慢速气体内温度变化的动态变化足以被取消以便被取消通过气体管道和周围环境之间的热传导。绝热流量对应于快速动态可以忽略热传导缓慢效应的气体的变化。在实际的管道中，不存在上述两种极端情况，也就是说δ不等于零，和气体管道之间没有热平衡，因此需要用于模拟导热过程的方程。

v＝mwS

其中，δ热流参数的值，v为管道单位时间内的流量。

第二步，简化气体传输模型