盧春茂

摘要：城市高壓輸氣管道是長距離輸氣管線末端的延伸，它具有輸氣和儲氣的雙重功能，在其內(nèi)部流動的氣體由于受到末端用戶用氣規(guī)律的變化呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的流動狀態(tài)。本文分析了城市高壓管道儲氣能力的準(zhǔn)動態(tài)算方法，對高壓管道內(nèi)的不穩(wěn)定工況進(jìn)行了模擬計算分析比較，并探索了給定調(diào)峰比例的情況下，城市天然氣高壓外環(huán)網(wǎng)設(shè)計模型的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：城市高壓管道；儲氣能力；準(zhǔn)動態(tài)分析

中圖分類號：TU996 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）06-153-01

前言

長距離輸氣管線工程的建設(shè)是推動我國天然氣下游市場蓬勃發(fā)展的主要因素，天然氣是城市生活及生產(chǎn)的主要能源供應(yīng)，它的消費總量在不斷的持續(xù)攀升，城市內(nèi)部供需矛盾也因此而不斷加。大城市高壓輸氣管道是長距離輸氣管線末端的延伸，它具有輸氣和儲氣的雙重功能，在其內(nèi)部流動的氣體由于受到末端用戶用氣規(guī)律的變化呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的流動狀態(tài)。目前，我國多個城市周邊均敷設(shè)了長輸管線，并且通過管線供氣來為城市提供主要氣源。因此，要合理優(yōu)化配置資源，利用上游供氣壓力和城市高壓管道首末壓差，來使城市高壓管道承擔(dān)部分儲氣功能。

1.城鎮(zhèn)天然氣儲氣調(diào)峰概況

在城市中，不同用戶的用氣情況是隨月、日、時而呈不均勻變化的，而城市燃?xì)夤?yīng)的氣源供氣流量變化則不太明顯，這就使燃?xì)猱a(chǎn)生了均勻供氣與不均勻用氣的矛盾，為了使這個矛盾得到有效解決，就必須通過合適的方法讓燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)供需達(dá)到平衡狀態(tài)，儲氣調(diào)峰技術(shù)是城市燃?xì)獠捎玫奶幚砉┬杵胶獾囊环N主要方法，它通過建設(shè)具有一定容積的相應(yīng)數(shù)量的儲氣設(shè)施來調(diào)節(jié)用氣平衡，在用氣處于低峰時，儲存起多余的氣體，在用氣處于高峰時，用釋放氣體的方式來補充管網(wǎng)中所需的不足氣體，通過這種方式可以有效保證下游各類燃?xì)庥脩粲凶銐蛄髁亢驼毫Φ娜細(xì)?。為適應(yīng)用氣量的實時變化、保證下游用戶用氣量，就要預(yù)測好儲氣量，也就是確定好調(diào)峰量。常用的儲氣調(diào)峰主要有：以高低壓球罐、液化天然氣和高壓管束儲氣調(diào)峰為代表的短期調(diào)峰和以地下儲氣庫和上游氣田調(diào)峰為主的長期調(diào)峰。這些液態(tài)、氣態(tài)或是地上、地下的調(diào)峰技術(shù)都遵循了在用氣低峰時儲存管內(nèi)多余氣體，而在用氣高峰時向管內(nèi)補充所需氣體的基本原理，它們都保證了下游用戶的用氣量需求和用氣設(shè)備前的壓力要求。

2.高壓燃?xì)夤艿纼饽芰τ嬎?/p>

城市高壓輸氣管道即輸氣管線末端是指最后一個壓縮機站與城市配氣站之間的管段，它的起點流量是不變的，而終點流量卻是隨時變化的，而且該管段作為長輸管線末端的延伸壓力較高，了解和掌握天然氣負(fù)荷的變化規(guī)律可以有效解決城鎮(zhèn)天然氣供需矛盾，用戶的類型及各類用戶在總用氣負(fù)荷中所占的比例是決定城市燃?xì)庳?fù)荷的變化規(guī)律的主要因素，通常我們采用不均勻系數(shù)法和預(yù)測法兩種方法來推測需用工況的變化規(guī)律，城鎮(zhèn)高壓管道一般根據(jù)下游城市日常用氣負(fù)荷的波動情況來進(jìn)行城市負(fù)荷儲氣能力調(diào)節(jié)，目前高壓燃?xì)夤艿赖膬饧夹g(shù)方法主要有穩(wěn)態(tài)流動方法和不穩(wěn)定流動方法，穩(wěn)態(tài)流動儲氣量的計算方法比較保守，它一般是通過假定設(shè)置管道的儲氣高峰和低谷點，來計算管道的平均最高壓力和平均最低壓力。非穩(wěn)態(tài)流動儲氣量的計算是以非穩(wěn)態(tài)流動工況水力計算為基礎(chǔ)的，由于管內(nèi)燃?xì)獾姆欠€(wěn)態(tài)流動，使得燃?xì)獾拿芏?、壓力和流量都產(chǎn)生了一定的變化，這就需要運用非穩(wěn)態(tài)方法來進(jìn)行計算。非穩(wěn)態(tài)計算方法將管內(nèi)氣體流動看作非穩(wěn)定流動，由于氣體具有波動陛，所以采用準(zhǔn)動態(tài)計算法，這是一種通過每個小時的穩(wěn)態(tài)計算來近似替代不穩(wěn)定計算的方法，這樣基本可以精準(zhǔn)的計算出不穩(wěn)定流動的氣體的壓力。

3.用于儲氣調(diào)峰的天然氣管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計

城市管道天然氣的穩(wěn)定供應(yīng)是保證工業(yè)廠區(qū)的正常生產(chǎn)和居民正常生活的重要因素，由于城市用氣市場需求的增長過快，以及月、日、小時用氣量的不均勻性。天然氣調(diào)峰矛盾日益突出，為了使這個矛盾得到有效解決，就必須設(shè)計合理有效的儲氣調(diào)峰方案，通過合適的方法讓燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)供需達(dá)到平衡狀態(tài)。在確定城市輸配系統(tǒng)的同時，要結(jié)合城市實際情況，充分利用城市輸配系統(tǒng)中的高壓管道，根據(jù)調(diào)峰要求，優(yōu)化高壓管道工藝參數(shù)，使其滿足儲氣調(diào)峰要求的同時達(dá)到金屬耗量最小。高壓干線輸氣管道的氣體流態(tài)處于阻力平方區(qū)，因此管道輸氣量一般以威莫斯公式來計算，通過計算可知：管道輸氣起點與終點的壓力比s=2時，金屬耗量最小。這種方法僅適用于短距離、無壓縮機站的輸氣管道，對于沿線有壓縮機站的輸氣管道則不適用。輸配系統(tǒng)整體方案是由系統(tǒng)中有無高壓管道來制定的，對于系統(tǒng)中需要多點供氣的可以利用高壓管道對多座高中壓調(diào)壓設(shè)施進(jìn)行高壓輸氣：高等級壓力輸氣則適用于分片區(qū)域供氣。在優(yōu)化輸配系統(tǒng)方案的同時，還可以通過減少中壓或次高壓管道以及按期檢查和運行維護費用的投資、盡量少建設(shè)其他儲氣設(shè)施和增設(shè)高中壓或高次高壓調(diào)壓站的方式來對城市高壓管道管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。

4.結(jié)束語

城市高壓輸氣管道是長距離輸氣管線末端的延伸，它具有輸氣和儲氣的雙重功能，在其內(nèi)部流動的氣體由于受到末端用戶用氣規(guī)律的變化呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的流動狀態(tài)。要合理優(yōu)化配置資源，利用上游供氣壓力和城市高壓管道首末壓差，來使城市高壓管道承擔(dān)部分儲氣功能。