CN111578136A - 一种天然气日指定自动分输算法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气日指定自动分输算法，包括不均匀系数法、剩余平均法、恒压控制法以及到量停输法四种日指定自动分输算法模型，根据过去用气规律，计算当天各时段所占日总输量的不均匀系数，则当前时段的输气设定值按照当前时段的系数占剩余时段系数和的比例进行分配，进入流量调节模式后，将剩余量平均分配至剩余时段内平均输送，采用到量停输法实现自动分输控制，当输气量达到日指定量的95％时系统产生高报警，输气量达到日指定量的99.8％时系统自动关阀，停止给下游用户供气，本发明实现分输站场基于日指定量的自动分输控制，简化操作人员日常操作行为，降低人为操作风险，实现天然气分输控制与管理的自动化，提高天然气管道管理与控制水平。

Description

一种天然气日指定自动分输算法
技术领域
本发明涉及天然气分输技术领域，特别涉及一种天然气日指定自动分输算法。
背景技术
目前天然气长输管道的分输站场采用的分输方式均为手动分输方式，即由调控中心下发日指定量，由操作人员根据下游的压力、流量变化情况手动进行调节，以满足下游用户的用气量，并且实现对日指定量的控制；由于用户用气普遍存在各时段不均衡性的情况，运行人员需要随时保持对分输情况各参数的实时跟踪和监控，尤其是用气高峰和用气低谷时段，需要工作人员密切关注下游的分输情况，经常会出现每天开始时分输量过多，交接前两个小时频繁调节；或者是开始分输量过多，到交接时天然气输送出现短缺的现象；很难保证每日的日指定输气量100％的精确完成。从目前情况来看，天然气分输过程中的压力、流量调节占用了操作人员大量的时间和精力。
发明内容
发明的目的在于提供一种天然气日指定自动分输算法，实现分输站场基于日指定量的自动分输控制，简化操作人员日常操作行为，降低人为操作风险，实现天然气分输控制与管理的自动化，提高天然气管道管理与控制水平，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种天然气日指定自动分输算法，包括不均匀系数法、剩余平均法、恒压控制法以及到量停输法四种日指定自动分输算法模型，其中，
算法一：不均匀系数法
将每天划分成N个时段，根据过去M天用气规律，计算当天各时段所占日总输量的不均匀系数，则当前时段的输气设定值按照当前时段的系数占剩余时段系数和的比例进行分配；
算法二：剩余平均法
剩余平均法采用流量控制模式，将剩余供气量按照剩余时间平均分配，剩余平均法采用流量调节为主，压力保护为辅的控制模式，进入流量调节模式后，将剩余量平均分配至剩余时段内平均输送；流量调节过程中，实时压力需要在压力限值范围之内，超出限值后采取压力保护；
算法三：恒压控制法
对于稳定供气的不可中断用户，自动分输采用恒压控制模式，正常输气时采用设定值恒压供气，所有支路的管路控制球阀均保持常开，在用支路和备用支路均采用压力控制，以满足用户供气的连续性和最低压力要求，不会因支路切换和截断阀开启时间造成用户供气中断；
算法四：到量停输法
对于可中断分输用户，采用到量停输法实现自动分输控制，正常输气时采用设定值恒压供气，当输气量达到日指定量的95％时系统产生高报警，输气量达到日指定量的99.8％时系统自动关阀，停止给下游用户供气；日指定量增加或第二天8点后再打开阀门，重新启输，此模型适合对分输调节功能要求不高，且下游用户允许停输的工况。
进一步地，不均匀系数法的功能包括不均匀系数算法、压力超限、到量停输、流量超限、偏差调校。
进一步地，剩余平均法的功能包括流量控制、压力超限及到量停输。
进一步地，恒压控制法的功能包括压力控制、备用支路常开。
进一步地，到量停输法包括压力控制、到量停输及低压控制启输。
进一步地，不均匀系数法每个时段的不均匀系数计算公式如下：
Figure BDA0001971299070000031
进一步地，剩余平均法每个时段的流量设定值计算方法如下：
流量设定值＝(日指定量-已供气量)/剩余时间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的天然气日指定自动分输算法，根据过去用气规律，计算当天各时段所占日总输量的不均匀系数，则当前时段的输气设定值按照当前时段的系数占剩余时段系数和的比例进行分配，采用流量调节为主，压力保护为辅的控制模式，进入流量调节模式后，将剩余量平均分配至剩余时段内平均输送；流量调节过程中，实时压力需要在压力限值范围之内，超出限值后采取压力保护，采用到量停输法实现自动分输控制，正常输气时采用设定值恒压供气，当输气量达到日指定量的95％时系统产生高报警，输气量达到日指定量的99.8％时系统自动关阀，停止给下游用户供气，实现分输站场基于日指定量的自动分输控制，简化操作人员日常操作行为，降低人为操作风险，实现天然气分输控制与管理的自动化，提高天然气管道管理与控制水平。
附图说明
图1为本发明的自动分输算法框图；
图2为本发明的四个极限值曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种天然气日指定自动分输算法，包括不均匀系数法、剩余平均法、恒压控制法以及到量停输法四种日指定自动分输算法模型，实现利用日指定输气量进行分输自动控制，以简化和精确完成日指定量的分输，其中，
算法一：不均匀系数法
将每天划分成N个时段(默认为12个时段，可调整)，根据过去M天(默认为7天，可调整)用气规律，计算当天各时段所占日总输量的不均匀系数，则当前时段的输气设定值按照当前时段的系数占剩余时段系数和的比例进行分配。
在每个时段输气开始前，系统会根据日指定输气总量、已完成输气量以及每个时段的不均匀系数，计算当前时段输气量分配值，从而得出瞬时流量设定值，并按照设定值进行流量调节；
流量调节过程中，出口压力需要在压力限值范围之内，超出限值后采取压力补偿及压力保护；
每一时段输送完毕后系统重新计算剩余供气量(日指定量-已供气量)，并按照不均匀系数法计算下一时段的输气量分配值及瞬时流量设定值，直至完成当日最后分输时段设定值计算；
完成当日最后时段分输后，系统保持当前输气状况不变，等待调控中心下发新的日指定量，然后重新计算预估偏差率、不均匀系数等参数，开始第二天的自动分输。
每个时段的不均匀系数计算公式如下：
Figure BDA0001971299070000041
其中Xwt为每个时段的不均匀系数；
Qh为过去M天此时段的实际输气量；
Qd为过去M天每天的总输气量；
Qutn为当日已完成输气累积量；
流量设定值计算公式如下：
Figure BDA0001971299070000051
其中Qset为当前时段输气量设定值；
Qa为日指定输气量；
Qutn为当日已完成输气累积量；
Xwt[i]为当前时段不均匀；
Figure BDA0001971299070000052
为剩余各时段不均匀和。
算法二：剩余平均法
剩余平均法即剩余供气量(日指定量-已供气量)按照剩余时间平均分配。每个时段的流量设定值计算方法如下：
流量设定值＝(日指定量-已供气量)/剩余时间
剩余平均法采用流量调节为主，压力保护为辅的控制模式，进入流量调节模式后，将剩余量平均分配至剩余时段内平均输送；流量调节过程中，实时压力需要在压力限值范围之内，超出限值后采取压力保护；
每一时段输送完毕后计算剩余供气量(日指定量-已供气量)，剩余供气量按照剩余时间继续平均分配，直至当日最后分输时段；
完成当日最后时段分输后，重新跳转至初始步骤，将次日的日指定量写入今天，开始进行第二天的自动分输。
剩余平均法适用于用户各时段用气分布比较均匀，且无压力限制的用户。
算法三：恒压控制法
对于稳定供气的不可中断用户，自动分输采用恒压控制模式，正常输气时采用设定值恒压供气，具体控制逻辑如下：
所有支路的管路控制球阀均保持常开，在用支路和备用支路均采用压力控制，在用支路压力设定值按照需求运行压力设定，备用支路压力设定值为最低分输压力值(按照用户低压保护压力设定)，当在用路故障关断，出口压力低于最低分输压力值时，备用支路启输，保持最低分输压力恒压输气。以满足用户供气的连续性和最低压力要求，不会因支路切换和截断阀开启时间造成用户供气中断。站场进行自动分输时通常处于流量调节模式，但为了保证输气的安全性及压力稳定性，需要增加压力保护措施及压力补偿。
算法四：到量停输法
对于可中断分输用户，采用到量停输法实现自动分输控制，每天8:00开始采用恒定压力输气，正常输气时采用设定值恒压供气，当输气量达到日指定量的95％时系统产生高报警，输气量达到日指定量的99.8％时系统自动关阀，发出高报警，输气量达到日指定量的100％时系统自动关阀，停止给下游用户供气；日指定量增加或第二天8点后再打开阀门，重新启输，此模型适合对分输调节功能要求不高，且下游用户允许停输的工况。
其他补偿及校正方法
1)压力限值说明
根据实际输气情况，确定一个出站压力的正常范围(PL,PH)，在自动分输执行过程中，尽量将输气压力保持在此范围以内，并且保持相对稳定。
另外，根据设计要求及站场输气情况，出站压力还存在分输允许的最大、最小压力限值Pmax及Pmin，在正常输气过程中，出站压力不允许超过此压力范围(Pmax，Pmin)。
这4个限值关系为：Pmin≤PL<PH≤Pmax，见下图2：
2)压力保护
在流量调节模式下，根据设计要求及站场输气情况设置分输压力的上下限Pmax及Pmin，在限值范围内，系统进行正常流量调节，当压力达到上限值Pmax时，系统切换为压力调节，当压力恢复正常范围后，再切换为流量调节。此功能通常在PLC或阀门控制器设置，自动分输系统不需要重复设置，只需给出压力调节/流量调节的切换命令，并根据控制器特性设置相应的流量压力设定值即可。同样，对于压力低限时也做相同处理。
3)低流量保护功能
在自动分输过程中，当瞬时流量连续300秒(可设置)小于最低流量限值时，自动关闭供气管路控制阀及调节阀(先关闭调压阀后关闭控制阀)，当供气压力低于最低分输压力时，重新打开供气管路控制阀及调节阀(先打开控制阀，后打开调压阀)，继续进行日指定输气。
4)预期偏差调校
自动分输具有预期偏差调校功能，当用户实际需求量与日指定输气量偏差较大时，系统能够及早采取纠偏控制。
在每日自动分输控制启动前，系统计算日指定输气量与预估用气量偏差率。如果偏差率大于20％，采用最高分输压力(Pmax)进行恒压输气。则说明用户实际需求远低于日指定量，系统可“敞口”供气，及早采取措施控制输气量，即启动预期偏差调校，采用最高分输压力(Pmax)进行恒压输气；反之亦然，如果偏差率小于-20％，则说明用户实际需求远大于日指定量，系统应及早采取措施控制输气量，即启动预期偏差调校，采用低压(如历史最低分输压力)进行恒压输气。
偏差率计算公式如下：
偏差率＝(日指定输气量-前一日用气量)/日指定输气量×100％
当预期偏差调校启用时，每个时段输气完成后，系统根据当前实际输气量计算日指定输气量与当日预估输气量偏差，如果偏差调校成功，则停止预期偏差调校，切换至流量控制模式，否则继续保持预期偏差调校模式。
当预期偏差调校未启用时，从当日第二个时段开始，每个时段输气完成后，系统根据当前实际输气量计算日指定输气量与当日预估输气量偏差，如偏差小于-20％，系统启动预期偏差调校，以保证当前用户输气量在安全范围内得到最大限度控制。
5)管容修正功能
对于分输站与下游站场之间管容比较大时，就会出现分输站输气量与下游用户用气量并不一致的情况，当管道站场与下游用户距离超过5km时，可以采用管容量修正，去除管容量的影响，以得到准确的用户需求用气规律曲线。
根据输气压力Pt、温度T计算天然气密度ρ，再使用管存体积V和密度ρ计算得出质量差值Δm及体积差值ΔV，最终转换为标况后加上输气量即为计算所得用户用气量，公式如下：
Δm＝V*(ρt1-ρt2)
Figure BDA0001971299070000081
本发明以陕京线小卞庄分输站为试点，并逐步总结经验，实现利用日指定进行分输自动控制，以简化调度日常操作行为，降低中心调度操作风险，实现中心天然气分输控制与管理的自动化，从而提高天然气管道管理与控制水平。
综上所述，本发明提出的天然气日指定自动分输算法，根据过去用气规律，计算当天各时段所占日总输量的不均匀系数，则当前时段的输气设定值按照当前时段的系数占剩余时段系数和的比例进行分配，采用流量调节为主，压力保护为辅的控制模式，进入流量调节模式后，将剩余量平均分配至剩余时段内平均输送；流量调节过程中，实时压力需要在压力限值范围之内，超出限值后采取压力保护，采用到量停输法实现自动分输控制，正常输气时采用设定值恒压供气，当输气量达到日指定量的95％时系统产生高报警，输气量达到日指定量的99.8％时系统自动关阀，停止给下游用户供气，实现分输站场基于日指定量的自动分输控制，简化操作人员日常操作行为，降低人为操作风险，实现天然气分输控制与管理的自动化，提高天然气管道管理与控制水平。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种天然气日指定自动分输算法，其特征在于，包括不均匀系数法、剩余平均法、恒压控制法以及到量停输法四种日指定自动分输算法模型，其中，
算法一：不均匀系数法
将每天划分成N个时段，根据过去M天用气规律，计算当天各时段所占日总输量的不均匀系数，则当前时段的输气设定值按照当前时段的系数占剩余时段系数和的比例进行分配；
算法二：剩余平均法
剩余平均法采用流量控制模式，将剩余供气量按照剩余时间平均分配，剩余平均法采用流量调节为主，压力保护为辅的控制模式，进入流量调节模式后，将剩余量平均分配至剩余时段内平均输送；流量调节过程中，实时压力需要在压力限值范围之内，超出限值后采取压力保护；
算法三：恒压控制法
对于稳定供气的不可中断用户，自动分输采用恒压控制模式，正常输气时采用设定值恒压供气，所有支路的管路控制球阀均保持常开，在用支路和备用支路均采用压力控制，以满足用户供气的连续性和最低压力要求，不会因支路切换和截断阀开启时间造成用户供气中断；
算法四：到量停输法
对于可中断分输用户，采用到量停输法实现自动分输控制，正常输气时采用设定值恒压供气，当输气量达到日指定量的95％时系统产生高报警，输气量达到日指定量的99.8％时系统自动关阀，停止给下游用户供气；日指定量增加或第二天8点后再打开阀门，重新启输，此模型适合对分输调节功能要求不高，且下游用户允许停输的工况。
2.根据权利要求1所述的一种天然气日指定自动分输算法，其特征在于，不均匀系数法的功能包括不均匀系数算法、压力超限、到量停输、流量超限、偏差调校。
3.根据权利要求1所述的一种天然气日指定自动分输算法，其特征在于，剩余平均法的功能包括流量控制、压力超限及到量停输。
4.根据权利要求1所述的一种天然气日指定自动分输算法，其特征在于，恒压控制法的功能包括压力控制、备用支路常开。
5.根据权利要求1所述的一种天然气日指定自动分输算法，其特征在于，到量停输法包括压力控制、到量停输及低压控制启输。
6.根据权利要求1所述的一种天然气日指定自动分输算法，其特征在于，不均匀系数法每个时段的不均匀系数计算公式如下：
Figure FDA0001971299060000021
7.根据权利要求1所述的一种天然气日指定自动分输算法，其特征在于，剩余平均法每个时段的流量设定值计算方法如下：
流量设定值＝(日指定量-已供气量)/剩余时间。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115405863A (zh) * 2022-07-28 2022-11-29 国家管网集团北方管道有限责任公司 一种用于输油管道的智能调度控制系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60138285A (ja) * 1983-12-27 1985-07-22 Toyobo Co Ltd 気体の膨張仕事を定圧仕事に変換する装置
CN106678546A (zh) * 2017-01-05 2017-05-17 中国石油大学(华东) 一种天然气管道离心压缩机出口压力控制方法及系统
CN109210380A (zh) * 2017-06-07 2019-01-15 北京东方华智石油工程有限公司 天然气自动分输方法和系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60138285A (ja) * 1983-12-27 1985-07-22 Toyobo Co Ltd 気体の膨張仕事を定圧仕事に変換する装置
CN106678546A (zh) * 2017-01-05 2017-05-17 中国石油大学(华东) 一种天然气管道离心压缩机出口压力控制方法及系统
CN109210380A (zh) * 2017-06-07 2019-01-15 北京东方华智石油工程有限公司 天然气自动分输方法和系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
叶萌等: "天然气精确日指定分输技术研究", 《化工管理》 *
王放: "天然气自动分输控制系统控制器设计", 《仪器仪表用户》 *
高龙: "天然气管道自动分输技术开发方案", 《化工管理》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115405863A (zh) * 2022-07-28 2022-11-29 国家管网集团北方管道有限责任公司 一种用于输油管道的智能调度控制系统及方法
CN115405863B (zh) * 2022-07-28 2023-09-01 国家管网集团北方管道有限责任公司 一种用于输油管道的智能调度控制系统及方法

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