CN114234053A - 一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，涉及油气管道技术领域，包括如下步骤：实时采集输气干线上各阀室的数据；通过数据实时计算各阀室每一时刻的压降速率数据；根据压降速率数据实时绘制各阀室的压降速率‑时间趋势图；根据压降速率‑时间趋势图，判断各阀室之间管道的运行工况；运行工况包括正常工况、压缩机抽吸工况和泄露工况。本发明采集输气管道压力、输气量以及气体组成的数据，通过该数据计算各阀室的压降速率，从压降速率将管道划分为三种工况，即正常工况、压缩机抽吸工况和泄露工况。一方面可以避免由于压缩机工作造成的泄露误判，另一方面可以在管道发生泄露时精确定位泄露管道并及时关闭对应阀室。

Description

一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法
技术领域
本发明涉及油气管道技术领域，更具体的，涉及一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法技术领域。
背景技术
在天然气管道行业，输气管道发生泄漏的事情时有发生，天然气泄漏存在着不易察觉、扩散快、潜在危害大等特点。在管道发生泄漏后及时监测到并做出相应措施是减轻输气管道泄漏事故后果的关键。所以，对于输气干线，管线上通常会按照一定间距设置多个截断阀室，将输气干线分成多段，以减小管道事故损失以及便于管理。通常，输气干线监测管道泄漏事故的方式是在各个站场及阀室设置压力监测装置监测管线压力波动情况，根据截断阀上下游压力波动情况(即压降速率)判断对应管段是否发生泄漏事故，若压降速率达到了设定值的阈值，则执行阀室关断操作。
但是，干线输气管道一般安装有压缩机，压缩机在启动过程中会导致靠近压缩机的管段内流量突然增大，而远离压缩机的管段中天然气来不及补充，导致管线内沿线出现压力的突然下降。此时，截断阀室的压力监测点依然会检测到管线出现突然的不正常的压力下降，有时压降速率甚至能达到截断阀关断的阈值，导致截断阀关断。例如，川渝某地区储气库所属的输气干线，在输气站进行压缩机抽吸时，全线各管段的压降速率范围大致为0.00001MPa/min～0.035MPa/min，而在管段某点发生泄漏(泄漏口径假设为25mm～300mm)时，压降速率范围大致为0.001MPa/min～0.67MPa/min，这两个工况下的压降速率范围存在一定程度地重叠。在采用以往管线工况判断方法进行判断时，若出现压降速率值在上述两个范围的重叠区域内，则需要额外花费一定时间来确认决策结果的正确性，不利于泄漏事故时及时止损且容易造成误判。
此外，各阀室及站场的监测装置仅能监测自己所在管段，无法较好地兼顾全线容易造成误判，如上游因地势等原因所引起的管道压力波动使下游管段压力发生了变化，使下游截断阀易误关断；在发生异常压力波动时，若管道泄漏孔径较大，异常压降影响范围较大，则想要精确定位管道泄漏位置，需要联合多个站场及阀室的监测数据综合做出决策，决策过程需要耗费较长时间，不利于截断阀及时关断及减少事故损失。在油气管网愈发智能化的趋势下，寻找一种智能、方便、快捷、准确的输气干线截断阀自动截断方法，对于减少输气管线泄漏事故后果尤为重要。
在现有的专利中，专利CN201020681547.X《一种长输管道截断阀室远程控制系统》对截断阀如何远程进行操控进行了说明；CN201811550407.6《一种输气管道主管线压降速率监测报警装置及方法》对输气干线管道压降速率如何进行监测进行说明。
但是，在现有的技术中，没有对含压缩机输气干线截断阀关断识别条件进行改进的思路。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，包括如下步骤：
步骤S1：实时采集输气干线上各阀室的数据；
步骤S2：通过所述数据实时计算各阀室每一时刻的压降速率数据；
步骤S3：根据所述压降速率数据实时绘制各阀室的压降速率-时间趋势图；
步骤S4，根据所述压降速率-时间趋势图，判断各阀室之间管道的运行工况；所述运行工况包括正常工况、压缩机抽吸工况和泄露工况。
可选地，若某一管道处于所述泄漏工况，则关断与该管道相邻的上阀室的管道和下阀室的管道。
可选地，所述数据包括各阀室处的管道内气体压力、输气量和气体组成数据。
可选地，所述压降速率的计算公式为：
Figure BDA0003421970780000031
式中：Vi为压降速率，Ti为数据收集时的第i个时间节点，Pi为在时间Ti时所收集到的阀室的管道压力。
可选地，在所述正常工况，全线站场及阀室的管道的压降速率相近，且各站场及阀室的压降速率值不变；在所述压缩机抽吸工况，压缩机站至下一站场或阀室间管段的压降速率大于其他管段的压降速率；在所述泄露工况，中间某一管段Ai压降速率Vi大于其他管段，同时其他管段的压降速率随着与该管段的距离增大而减小。
可选地，所述数据由自动控制系统采集并计算。
可选地，所述自动控制系统还连接有显示屏，所述显示屏用于显示所述压降速率-时间趋势图。
可选地，所述自动控制系统包括多个执行模块，多个所述执行模块为分别设置在阀室和/或站场，所述执行模块用于关闭所述管道。
本发明的有益效果如下：
1、通过上述技术方案，本发明采集输气管道压力、输气量以及气体组成的数据信息，通过该数据计算各阀室的压降速率数据，从压降速率数据将管道划分为三种工况，即正常工况、压缩机抽吸工况和泄露工况。一方面可以避免由于压缩机工作造成的泄露误判，另一方面可以在管道发生泄露时精确定位泄露管道并及时关闭对应阀室。降低了传统利用单个站场/阀室压力数据判断管线工况方法的误判断概率，以及减少了从监测到管线数据到做出决策的时间，保证了输气管线更加安全、高效地运行。
2、本发明提供的一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，能够监测、整理输气干线全线的管道压力、输量等数据而不仅限于单个站场或阀室上下游的数据，收集到的数据能快速进行整合分析，为管线工况的实时判断及截断阀动作判定提供了准确、可靠的依据。
3、本发明提供的一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，将多个阀室的压降速率进行集中对比判断，可以减少传统仅依靠单个站场或阀室数据判断对应管段工况方法中由于旁边管段的影响而导致对其他管段工况的误判情况，从而减少截断阀的误关断情况，进而节约管道运行成本及提高管道运营方声誉。
4、本发明方法提供的截断阀自动关断判定方法及流程简便、数据处理及时且准确，为自动自动控制系统在输气管道安全性保障及截断阀的科学关断提供了新的技术方法。
附图说明
图1是本发明一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法的步骤示意图；
图2是本发明实施例中输气干线参数监测关系的示意图；
图3是本发明实施例中管线在正常工况下的各站场/阀室处的压降速率图；
图4是本发明实施例中管线在压缩机抽吸工况下的各站场/阀室处的压降速率图；
图5是本发明实施例中管线在泄漏工况下的各站场/阀室处的压降速率图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
实施例1
如图1至图5所示，本发明公开了一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，包括如下步骤：
步骤S1：实时采集输气干线上各阀室的数据；所述数据包括各阀室处的管道内气体压力、输气量和气体组成数据。
步骤S2：通过所述数据实时计算各阀室每一时刻的压降速率数据；所述压降速率的计算公式为：
Figure BDA0003421970780000051
式中：Vi为压降速率，Ti为数据收集时的第i个时间节点，Pi为在时间Ti时所收集到的阀室压力。
步骤S3：根据所述压降速率数据实时绘制各阀室的压降速率-时间趋势图；
步骤S4，根据所述压降速率-时间趋势图，判断各阀室之间管道的运行工况；所述运行工况包括正常工况、压缩机抽吸工况和泄露工况；在所述正常工况，全线站场及阀室的管道的压降速率相近，且各站场及阀室的管道的压降速率值不变；在所述压缩机抽吸工况，压缩机站至下一站场或阀室间管段的压降速率大于其他管段的压降速率；在所述泄露工况，中间某一管段Ai压降速率Vi大于其他管段，同时其他管段的压降速率随着与该管段的距离增大而减小。
进一步地，若某一管道处于所述泄漏工况，则关断与该管道相邻的上阀室和下阀室。
通过上述技术方案，本发明采集输气管道压力、输气量以及气体组成的数据信息，通过该数据计算各阀室的压降速率数据，从压降速率数据将管道划分为三种工况，即正常工况、压缩机抽吸工况和泄露工况。一方面可以避免由于压缩机工作造成的泄露误判，另一方面可以在管道发生泄露时精确定位泄露管道并及时关闭对应阀室。降低了传统利用单个站场/阀室压力数据判断管线工况方法的误判断概率，以及减少了从监测到管线数据到做出决策的时间，保证了输气管线更加安全、高效地运行。
实施例2
本实施例在实施例1的基础之上，所述数据由自动控制系统采集并计算。所述自动控制系统还连接有显示屏，所述显示屏用于显示所述压降速率-时间趋势图。所述自动控制系统包括多个执行模块，多个所述执行模块为分别设置在阀室和/或站场，所述执行模块用于关闭所述管道。
数据由自动控制系统采集并计算可以使得采集过程和计算过程更为快捷和准确，显示屏可以实时显示压降速率-时间趋势图，便于值班人员实时观测和监控，并能在管道发生泄露时及时做出响应，避免由于时间耽搁造成更大的损失。执行模块可以直接作用于阀室和/或站场的管道，在泄露工况时，自动运行，及时关闭对应的管道。
需要说明的是，本发明中的自动控制系统为本领域的常规控制系统，在石油输送领域和石油采集领域应用得十分广泛，在此就不再赘述。
实施例3
本实施例在实施例1和实施例2的基础之上，作为一个具体的计算例，以某地区的一条输气干线为例，该输气干线包括两个输气站场、两个截断阀室，在站场2配备有一台压缩机，其中每个站场及阀室都配备有管线截断阀，输气干线的结构示意图可参考图2。管道的管径规格均为813×14.2mm，设计压力均为10MPa，管道全线输送介质均为同一种净化天然气，不含H2S，含少量CO2。现根据本发明方法对管线各截断阀是否需要关断进行判断，实施步骤如下：
步骤1，采集输气干线实时各阀室的压力、输量、天然气组成数据，结果如表1所示：
表1某输气干线各阀室/站场运行参数和输送介质信息采集结果
Figure BDA0003421970780000061
Figure BDA0003421970780000071
步骤2，通过持续采集的数据分析压力的变化趋势，用公式
Figure BDA0003421970780000072
式中：Vi为压降速率，Ti为数据收集时的第i个时间节点，Pi为在时间Ti时所收集到的阀室的管道压力。
计算各个阀室的压降速率，并根据不同时间下的压降速率数据绘制压降速率-时间趋势图，三种典型工况的压降速率计算见表2至表4所示：
表2典型工况1管线压降速率计算结果
Figure BDA0003421970780000073
Figure BDA0003421970780000081
可以得出典型工况2管线压降速率计算结果
表3典型工况2管线压降速率计算结果
Figure BDA0003421970780000082
Figure BDA0003421970780000091
Figure BDA0003421970780000101
表4典型工况3管线压降速率计算结果
Figure BDA0003421970780000102
Figure BDA0003421970780000111
将表2至表4的数据分别绘制成以监测时间为横坐标，压降速率为纵坐标的曲线，其中典型工况1绘制结果对应图3，典型工况2绘制结果对应图4，典型工况3绘制结果对应图5。
可以理解的是，以上计算、绘制过程均可由现有的自动控制系统代为完成。
步骤3，根据各个阀室的压降速率趋势图，判断管线工况，判断步骤及结果如下：
S31，对于典型工况1，压降速率计算结果如表2及图3所示，从结果可以看出，全线各管段各自压降速率基本保持不变，我们将典型工况1判断为正常工况；
S32，对于典型工况2，压降速率计算结果如表3及图4所示，从结果可以看出，站场2附近压降速率最大，其他站场/阀室按照距离站场2远近按照阀室2、阀室1、站场1的顺序依次减小，可判断为此时管线正在进行压缩机抽吸，压缩机抽吸导致战场2附近压降速率增大。我们将典型工况2判断为压缩机抽吸工况；
S33，对于典型工况3，压降速率计算结果如表4及图5所示，从结果可以看出，阀室2附近管线压降速率最大，其次分别为阀室1、站场1、站场2，可判断为阀室1至阀室2之间管段某处发生了泄漏，泄漏导致的附近压降速率增大。我们将典型工况3判断为泄漏工况；
步骤4，对于步骤3中判断为泄漏工况的情况，执行截断阀关断操作。也就是说，在本实施例中，典型工况3时需要对阀室的截断阀执行关断操作。
可以理解的是，本实施例的关闭截断阀也可以有自动控制系统通过执行模块代为完成。
在上文中，结合具体的实施例对本发明的各种实施方式进行了描述。然而，应当得出的理解是：本发明的对各个实施例描述的用意不是对本发明的限制。以上所述仅是本发明的示范性实施例，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由权利要求确定。

Claims (8)

1.一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：实时采集输气干线上各阀室的数据；
步骤S2：通过所述数据实时计算各阀室每一时刻的压降速率数据；
步骤S3：根据所述压降速率数据实时绘制各阀室的压降速率-时间趋势图；
步骤S4，根据所述压降速率-时间趋势图，判断各阀室之间管道的运行工况；
所述运行工况包括正常工况、压缩机抽吸工况和泄露工况。
2.根据权利要求1所述的一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，其特征在于，若某一管道处于所述泄漏工况，则关断与该管道相邻的上阀室的管道和下阀室的管道。
3.根据权利要求1所述的一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，其特征在于，所述数据包括各阀室处的管道内气体压力、输气量和气体组成数据。
4.根据权利要求1所述的一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，其特征在于，所述压降速率的计算公式为：
Figure FDA0003421970770000011
式中：Vi为压降速率，Ti为数据收集时的第i个时间节点，Pi为在时间Ti时所收集到的阀室的管道压力。
5.根据权利要求1所述的一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，其特征在于，
在所述正常工况，全线站场及阀室的管道的压降速率相近，且各站场及阀室的管道的压降速率值不变；
在所述压缩机抽吸工况，压缩机站至下一站场或阀室间管段的压降速率大于其他管段的压降速率；
在所述泄露工况，中间某一管段Ai压降速率Vi大于其他管段，同时其他管段的压降速率随着与该管段的距离增大而减小。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，其特征在于，所述数据由自动控制系统采集并计算。
7.根据权利要求6所述的一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，其特征在于，所述自动控制系统还连接有显示屏，所述显示屏用于显示所述压降速率-时间趋势图。
8.根据权利要求6所述的一种含压缩机输气干线阀室自动截断条件识别方法，其特征在于，所述自动控制系统包括多个执行模块，多个所述执行模块为分别设置在阀室和/或站场，所述执行模块用于关闭所述管道。
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