CN112214904A - 一种输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法。压缩机抽吸会使管道压力下降，如果阀室压降速率设定不准确，当压缩机抽吸时的压降速率大于阀室设定值时，截断阀就会关闭，导致管道停产。本方法可根据压缩机的压缩比和阀室位置等数据，计算压缩机抽吸时阀室的最大压降速率和最小压降速率。其步骤是：采集输气管道的运行数据及阀室位置数据；将参数分别带入最大、最小压降速率公式中，计算得到阀室的最大、最小压降速率；最后根据计算结果得到阀室压降速率的阈值ΔP_min≤ΔP≤ΔP_max。本发明可以准确计算出压缩机抽吸时阀室的压降速率，为设定阀室压降速率提供了参考，有效减少了因压缩机抽吸而导致截断阀误关断事故的发生。

Description

一种输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法

技术领域

本发明属于天然气输送管道的设计与安全保障领域，尤其涉及一种输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法。

背景技术

管道的腐蚀、自然破坏、第三方破坏等都会使管道发生泄漏，而天然气又属于易燃、易爆气体，一定浓度下遇到明火就会发生爆炸，这不仅对周围居民的生命财产构成威胁，还对环境造成污染，带来经济损失。为了保证天然气长输管道安全、可靠的运行，需要每隔一段距离在输气管道上设置线路截断阀室，通过设定阀室的压降速率，以实现管道在发生泄漏时，截断阀能够迅速关闭，达到截断管道的目的。

压缩机抽吸工况是指通过提高压缩机的压缩比来提高气体压力的一种管道运行工况。压缩机抽吸时会使管道压力下降。如果阀室压降速率设定不准确，当压缩机抽吸时的压降速率大于阀室设定值时，截断阀就会关闭，造成严重的运行事故。例如：2014年山东东北管网因压力波动导致某阀室的截断阀发生误关断。事故调查结果显示，管道在正常运行时的压降速率为0.08MPa/min，大于线路截断阀设定的0.05MPa/min。实际上，在设定阀室的压降速率时不仅要考虑泄漏对压降速率的影响，还应考虑管道正常运行时的压力波动对压降速率的影响。而目前公开的文献中还缺少计算输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率的计算方法。

综上所述，设定阀室的压降速率需要考虑压缩机抽吸的影响。为解决上述问题，通基于仿真方法计算了不同运行压力、输量和压缩比时阀室的最大和最小压降速率，使用多元非线性拟合的方法分别拟合出了可以用于计算阀室最大和最小压降速率的公式，根据公式计算结果对阀室的压降速率进行设定。

发明内容

本发明提供了一种输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法，为设定阀室压降速率提供了参考，本发明采取的技术方案如下：

提供一种输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，收集需要进行压降速率计算的天然气管道的管径、运行压力、输量及沿线阀室的里程等数据；

步骤二，计算阀室最大压降速率，最大压降速率公式如下：

式中ΔP_max——阀室最大压降速率，MPa/min；

p——管道终点压力，MPa；

Q——输量，万方/天；

v——压缩比；

L——阀室距管道起点距离，km；

步骤三，计算阀室最小压降速率，最小压降速率公式如下：

式中ΔP_min——阀室最小压降速率，MPa/min；

p₁——管道起点压力，MPa；

p₂——管道终点压力，MPa；

v——压缩比；

L——阀室距管道起点距离，km。

步骤四，将步骤二得到的最大压降速率作为区间上限，步骤三得到的最小压降速率作为区间下限，构成该阀室压降速率的阈值ΔP_min≤ΔP≤ΔP_max。

本发明提供的输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法，是一种根据管道的起点压力、终点压力、输量、压缩比、阀室距管道起点距离来计算阀室最大和最小压降速率的新方法，该方法填补了目前有关压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算研究的空缺。只需保证阀室压降速率的设定值大于公式计算出的压降速率，就可以有效解决截断阀在管道发生正常的压力波动时误关断的问题。本发明的计算流程清晰，计算结果能正确预测压缩机抽吸时阀室的压降速率，为天然气管道阀室压降速率设定提供了一种科学、系统的计算方法。

附图说明

图1压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法流程图。

图2输气干线阀室及压缩机布置位置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供一种输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，采集输气管道的实际运行参数和阀室位置等信息；

步骤二，采用最大压降速率公式计算阀室的最大压降速率；

步骤三，采用最小压降速率公式计算阀室的最小压降速率；

步骤四，将步骤二得到的最大压降速率作为区间上限，步骤三得到的最小压降速率作为区间下限，构成该阀室压降速率的阈值ΔP_min≤ΔP≤ΔP_max。

在步骤一中，需要收集的参数包括天然气管道起点压力、终点压力、流量、管径和阀室里程；在步骤二中，将需要计算的管道终点压力、输量、压缩比、阀室距管道起点距离值带入到最大压降速率公式中，进行计算。最大压降速率公式如下：

式中ΔP_max——阀室最大压降速率，MPa/min；

p——管道终点压力，MPa；

Q——输量，万方/天；

v——压缩比；

L——阀室距管道起点距离，km；

在步骤三中，将需要计算的管道起点压力、终点压力、压缩比、阀室距管道起点距离值带入到最小压降速率公式中，进行计算。最小压降速率公式如下：

式中ΔP_min——阀室最小压降速率，MPa/min；

p₁——管道起点压力，MPa；

p₂——管道终点压力，MPa；

v——压缩比；

L——阀室距管道起点距离，km。

在步骤四中，根据步骤二和步骤三计算的结果写出阀室压降速率的阈值ΔP_min≤ΔP≤ΔP_max。下面结合具体实例对本发明的应用原理作进一步描述。

例：如图2所示，某地区的一条采注气管道牌号为L485，管径规格为813×14.2mm。向储气库注气时，求起点压力8.688MPa、终点压力8.71MPa、输量352×10⁴m³/d、压缩比为2.5时，5#阀室的最大压降速率和最小压降速率，并写出压降速率的阈值。

第一步：管道的运行数据已知，需采集管道沿线阀室位置里程数据，结果如表1所示：

表1各阀室距管道起点的距离(km)

第二步：使用最大压降速率公式，计算指定终点压力、输量、压缩比下，5#阀室的最大压降速率：

第三步：使用最小压降速率公式，计算指定起点压力、终点压力、压缩比下，该阀室的最小压降速率；

除此种工况外，另外计算了其他9种工况，共计10种工况，如表2所示。将公式计算结果与仿真结果进行了对比，如表3所示。

表2 10种不同压缩机抽吸工况

表3公式计算结果与仿真结果对比

由表3可以看到，无论是最大压降速率还是最小压降速率，公式计算结果和仿真结果十分相近，相对误差较小且均在8％以内。

第四步：根据计算结果写出上述10种工况下阀室压降速率的阈值，如表4所示。

表4不同工况下阀室压降速率的阈值

本发明提供了一种输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法。可计算不同起点压力、终点压力、输量、压缩比、阀室距起点距离下阀室的最大压降速率和最小压降速率，进而获得阀室压降速率的阈值。对公式计算的结果进行了误差分析，计算得到的平均相对误差为2.0％且相对误差最大不超过8％，误差较小，说明提出的公式可以准确计算出压缩机抽吸条件下阀室的压降速率。本发明解决了因压缩机抽吸产生的压力波动可能会导致截断阀误关断的问题，计算结果可以为阀室压降速率的设定提供参考，为设定截断阀室压降速率设定值提供了一种科学、系统的计算方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法，包括以下步骤：

步骤一，收集需要进行压降速率计算的天然气管道的管径、运行压力、输量及沿线阀室的里程数据；

步骤二，将步骤一的数据和压缩比带入最大压降速率公式，计算最大压降速率；

步骤三，将步骤一的数据和压缩比带入最小压降速率公式，计算最小压降速率；

步骤四，将步骤二得到的最大压降速率作为区间上限，步骤三得到的最小压降速率作为区间下限，构成该阀室压降速率的阈值ΔP_min≤ΔP≤ΔP_max。

2.如权利要求1所述的输气管道压缩机抽吸条件下阀室压降速率计算方法，其特征在于，步骤二和步骤三中的最大压降速率公式和最小压降速率公式考虑了管道起点压力、管道终点压力、输量、压缩比、阀室距管道起点距离对阀室压降速率的影响，计算公式如下所示：

最大压降速率计算公式如式(1)所示：

式中ΔP_max——阀室最大压降速率，MPa/min；

p——管道终点压力，MPa；

Q——输量，万方/天；

v——压缩比；

L——阀室距管道起点距离，km；

最小压降速率计算公式如式(2)所示：

式中ΔP_min——阀室最小压降速率，MPa/min；

p₁——管道起点压力，MPa；

p₂——管道终点压力，MPa；

v——压缩比；

L——阀室距管道起点距离，km。

Images