论文题目: 西北缘输配气系统运行优化研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 油气储运工程
作者: 孙建刚
导师: 袁宗明
关键词: 输配气管网,优化运行,调整改造,输气能力,储气与调峰
文献来源: 西南石油学院
发表年度: 2005
论文摘要: 新疆西北缘天然气输配管网是一个大型的、复杂的、多气源、多用户的水力系统,既包括有进分气支线的长输干管,又包括有城市高压环状输配气管道。随着气田开发年代的变迁,气源、用户的变化已经影响到整个输配气管网系统的正常运行,再加上管网本身的复杂性和气体流动规律的特殊性,使整个系统的管理和调度变得更加困难,从而加剧了产、供、销间的矛盾。对西北缘输配气管网系统的运行进行研究,在变化的条件下,对管网系统进行模拟分析;实施改造和优化运行。达到安全平稳供气、尽可能降低管网系统运行管理成本之目的。 本文根据输配气管道的基本理论,对西北缘输配气管网系统进行了水力模拟计算。建立了管网系统的物理模型和数学模型,并提出了相应的求解方法,通过求解数学模型可得到管网中任一节点的压力和管段中的气体流量。以管网系统的运行管理折合费用为目标函数,建立了西北缘输配气管网运行优化的数学模型,研究了模型的求解方法,由管网系统的水力模拟结果,判断管网系统能否满足输气工艺的要求,对不能满足输气工艺要求的,则根据气源条件和用户的要求,对管网系统进行调整改造方案的研究,提出了几个在技术上可行的调整改造方案,然后利用数学模型中的目标函数,选择优化算法,寻求最优的运行方案。 为了充分利用现有的管道及设备,本文还对西北缘输配气管网系统的输气能力进行了研究。研究了有进分气支线的水平输气管道的最大输气能力、最小输气量、经济起输量和经济输气量的计算方法,对西北缘输配气管网系统中的各条管道进行了分析计算。 由于西北缘输配气管网系统兼有输气和配气的功能,因此,本文对该管网系统的储气和调峰进行了研究。首先综合论述了天然气的储存方式、储存技术的现状以及城市燃气的调峰措施。重点研究了西北缘输配气管网干管的的储气能力及计算方法,计算出了西北缘输配气管网系统中各条管道的储气能力。然后研究了西北缘输配气管网系统储气工况下的运行参数。提出了确定管道中所储存的气体量和管道沿线运行参数之间的关系的方法。这样,有助于管道管理者时时了解管道的运行状况,即管道在不同储气量下的运行参数,反过来,可根据用户要求的调峰量,即时的调整管道的运行参数。 最后,用Visual Basic编制了西北缘输配气管网系统优化运行的计算程序。
论文目录:
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 输气管道的发展及现状
1.2 最优化问题
1.2.1 最优化模型及分类
1.2.2 最优化方法及分类
1.3 输气管道的优化运行
1.3.1 输气管道利用最优化技术的必要性
1.3.2 输气管道优化运行的发展概况
1.4 西北缘输配管网的概况
1.5 本文研究的目的及意义
1.6 本文的主要研究内容
1.7 本文的创新点
2 输配气管道的基本理论
2.1 描述管道中气体流动的基本方程
2.2 长距离水平输气管流量的基本公式
2.3 输气管道的水力摩阻系数
2.3.1 适用于水力光滑区的摩阻计算公式
2.3.2 适用于混合摩擦区的摩阻计算公式
2.3.3 适用于阻力平方区的摩阻计算公式
2.4 常用的输气管道流量计算公式
2.5 城市配气管道水力计算基本公式
2.5.1 高、中压城市配气管道水力计算的基本公式
2.5.2 低压城市配气管道水力计算的基本公式
2.6 天然气物性参数计算
2.6.1 天然气的密度及相对密度
2.6.2 天然气的压缩系数
2.6.3 天然气的粘度
2.7 本章小结
3 西北缘输配气管网的水力模拟计算
3.1 输配气管网的物理模型
3.1.1 有进、分气支线的水平输气管
3.1.2 有进、分气支线的环形水平输气管
3.2 输配气管网的数学模型及求解
3.2.1 输气管流量公式的选取
3.2.2 有进、分气支线的水平输气管的数学模型及求解
3.2.3 有进、分气支线的环状水平输气管的数学模型及求解
3.3 西北缘输配气管网系统的水力模拟
3.3.1 管网输配气工艺流程研究
3.3.2 管网参数
3.3.3 天然气的组成
3.3.4 西北缘输配气管网的水力模拟结果
3.4 本章小结
4 西北缘输配气管网的运行方案研究
4.1 输配气管网优化运行数学模型的建立
4.1.1 目标函数
4.1.2 约束条件
4.2 输配气管网优化运行数学模型的求解
4.3 输气管道的调整改造方案研究
4.3.1 改变原有压缩机站压比或增设压缩机站方案
4.3.2 铺设副管方案
4.3.3 更换其中部分管段的管径方案
4.4 西北缘输配气管网系统的运行方案
4.4.1 西北缘输配气管网的改造方案
4.4.2 西北缘输配气管网的最优运行方案
4.5 本章小结
5 西北缘输配气管网输气能力研究
5.1 西北缘输配气管网最大输气能力研究
5.1.1 输气管道的最大输气能力
5.1.2 西北缘输配气管网最大输气能力计算结果
5.2 西北缘输配气管网经济起输量和经济输量研究
5.2.1 输气管道的经济起输量和经济输量
5.2.2 呼-红线的经济起输量和经济输量的计算
5.3 西北缘输配气管网最小输气量研究
5.3.1 输气管道的最小输气量
5.3.2 西北缘输配气管网各条管道最小输气量计算结果
5.4 本章小结
6 西北缘输配气管网的储气与调峰
6.1 概述
6.1.1 天然气的储存方式
6.1.2 天然气储存技术的现状
6.1.3 城市用气调峰
6.2 西北缘输配气管网的储气能力研究
6.2.1 输气管道储气能力研究
6.2.2 西北缘输配气管网储气能力计算结果
6.3 西北缘输配气管网储气工况下的运行方案研究
6.4 本章小结
7 西北缘输配气管网系统运行研究的计算程序说明
7.1 程序运行环境
7.1.1 硬件环境
7.1.2 软件环境
7.2 程序说明
7.2.1 呼-红线
7.2.2 彩-石-克线
7.3 本章小结
8.结论及建议
致谢
参考文献
发布时间: 2006-01-11
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