管道實(shí)時(shí)在線自適應(yīng)仿真技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代天然氣管網(wǎng)具有氣源多、用戶多、距離長、輸氣量大、壓力高、壓縮機(jī)站多、管道內(nèi)部氣體流向不確定等一系列特點(diǎn)，這給運(yùn)營管理帶來了極大的挑戰(zhàn)性。為了保障生產(chǎn)和運(yùn)營，尤其是重要城市和地區(qū)的供氣與安全，需要借助天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)仿真軟件開展天然氣管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、調(diào)度管理、操作控制、儲氣調(diào)峰、優(yōu)化運(yùn)行、管網(wǎng)系統(tǒng)故障分析等方面的工作。
　　天然氣管網(wǎng)仿真技術(shù)的實(shí)質(zhì)即呈現(xiàn)或再現(xiàn)天然氣管道中氣體的流動規(guī)律和運(yùn)行參數(shù)變化，而衡量仿真技術(shù)的主要標(biāo)準(zhǔn)是仿真

2、精度和仿真速度。在現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)仿真理論和產(chǎn)品中，對管網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)系統(tǒng)研究較多，而對管網(wǎng)設(shè)計(jì)參數(shù)系統(tǒng)和流體物性參數(shù)系統(tǒng)的變化及其對仿真的影響考慮較少。如天然氣物性參數(shù)擁有多種不同的計(jì)算模型和方法，模型選取的不同可能會引起不可忽略的仿真誤差;管道參數(shù)常作為仿真系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)，對仿真結(jié)果起著決定性的影響，但諸如管道長度、高程等參數(shù)本身不易準(zhǔn)確測量，若將參數(shù)近似值代入仿真系統(tǒng)，會帶來仿真精度的降低;緩變參數(shù)可能會隨著管道運(yùn)行時(shí)間、狀態(tài)等因素而

3、緩慢變化，如管徑、內(nèi)壁粗糙度、總傳熱系數(shù)等參數(shù)，對穩(wěn)態(tài)仿真來說，其可以看成定值，但對于瞬態(tài)或在線仿真若仍將其視為定值或僅僅是關(guān)于位置的函數(shù)，則可能不會得到滿意的仿真結(jié)果。
　　針對上述問題，本文以提高管網(wǎng)仿真技術(shù)的仿真精度和速度為目標(biāo)，對天然氣物性預(yù)測優(yōu)化進(jìn)行了研究，基于16種不同的狀態(tài)方程和經(jīng)驗(yàn)方程算法以及5種校正模型，在不同的工況條件下進(jìn)行天然氣壓縮因子預(yù)測，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，進(jìn)而得出了根據(jù)壓力、溫度、氣體組分劃分的天

4、然氣壓縮因子算法優(yōu)選表，從而為不同工況下的天然氣物性預(yù)測提供了依據(jù);同時(shí)，基于對傳統(tǒng)管網(wǎng)仿真技術(shù)的適用性分析，本文重點(diǎn)研究了管道設(shè)計(jì)參數(shù)偏差以及管網(wǎng)緩變參數(shù)偏差對管網(wǎng)穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)以及實(shí)時(shí)在線仿真精度的影響，并由此提出了天然氣管網(wǎng)自適應(yīng)仿真技術(shù)，建立了穩(wěn)態(tài)和在線工況下的管網(wǎng)自適應(yīng)仿真模型;此外，通過分析傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)壓力法模型對于仿真速度的影響，本文提出了針對大型多分段管網(wǎng)的拆分式節(jié)點(diǎn)壓力法模型，通過實(shí)例分析，拆分式節(jié)點(diǎn)壓力法模型可使仿真速度提高