大型天然气管网仿真模型及其求解技术研究

对任意拓扑结构的天然气管网进行了有效地表征并建立了气体在管网内流动的动态数学模型,引入泰勒公式对数学模型进行了线性预处理,综合运用"蛙跳"和"迎风"的求解策略,有效地解决了水力系统和热力系统在复杂水力条件下产生的振荡、锯齿等不稳定问题,奠定了大型天然气管道仿真软件产品国产化的基础。以此基础开发完成了天然气管道仿真软件,经与商用管道仿真软件SPS比对表明,该软件计算结果精度高、易用性强和效率高的特点,具有很强的工程应用价值。

管网仿真理论与方法

随着油气管道系统日益大型化和复杂化,管网仿真技术发挥着越来越重要的作用,文中介绍了管网仿真理论及静、动态仿真方法,并详细论述了管网结构的组成以及节点连续性方程和管道流动基本关系式等。

管网仿真在城市燃气输配调度中的应用

介绍管网仿真的重要性、仿真模型分类及建模的技术要求;并以管网仿真模型在北京市城市燃气输配调度中的实际应用为例,对仿真建模过程及应用进行详细介绍。

管网仿真技术在燃气输配中的应用

随着天然气市场国际购销化局势的加剧,常规气源和非常规气源的混合供应时代来临。管网规模不断扩充、用户种类日趋繁多、燃气负荷不断飙升,管网安全运营和优化运营已成为城市燃气企业面临的关键问题。管网仿真为管网规划、调度运营未来可能面临的问题提供了技术支持和解决方案。本文以北京为例,介绍了燃气市场的供应形势和特点,阐述了管网仿真技术在多元化供应中气源追踪、组分追踪的实际应用;阐述了在管网分区中"子网"布局、工况模拟、管网改造等方面的实际应用,旨在探讨管网仿真技术在智能燃气时代的引领作用,为城市燃气企业管理人员、技术人员提供解决实际问题的技术手段。

在线管网仿真系统在天然气行业中的应用

文章在简要介绍推进管网仿真系统建设必要性和系统基本功能的基础上,详细介绍了管网仿真系统在省级管网运行中的应用,最后提出了系统应用发展的方向和系统实施过程中应注意的事项。

基于AQUIS的供水管网仿真及运营管理系统开发研究

以某市一独立试点区域的供水管网为研究对象,通过分析建模基础资料的需求及管网建模完整流程,论述了基础资料完整程度、基础模型创建及模型组态校核的重要性。从开发研究的目标、开发系统设计架构及关键技术问题等角度,分析了将水力仿真理论、计算机信息技术和企业管理方法等不同学科知识相结合,所建立的城市供水管网仿真与运营管理系统的优势。应用结果表明,与投运前五年平均值相比,供水成本节约了20%,漏损率从原来的28%降到8%。

燃气管网仿真负荷量计算

新奥能源从2016年引进Synergi gas管网模拟仿真软件,并将其应用于城市燃气管网模型的建立与分析。截至目前已完成了十几家企业的管网模型,为公司管网升级改造、优化运行、应急保障提供信息支撑及决策依据。在管网建模的过程中管网工况参数的赋值对模型的准确性起着至关重要的作用,本文将详细讲述用气负荷的不同计算方法,及其赋值的注意事项。

混输管网冬季常温集输工艺仿真与应用研究

寒冷地区油田常采用保温、加热或伴热等措施保障采出液的流动安全,但现有的井口直接加热将消耗大量的能量,且大部分能量在沿线散失。为减少油田集输过程中的能耗,基于新疆油田管网设计和历史运行数据,结合典型生产工况建立混输管网仿真模型。对比A井区夏季管网温压模拟结果与实测数据,结果显示温度和压力的误差都在许可范围内,验证了混输管网仿真模型的准确性。在此基础上计算A井区集输管网在当地最冷工况下的流动参数,发现管网中流体的温度和压力均保持在合理范围内,证明了冬季开展常温集输的安全性。根据仿真结果,结合已实施的各种流动保障措施,在该井区成功应用冬季常温集输工艺。根据各井区生产数据和混输原油凝点随各因素的变化关系,提出混输条件下的原油凝点计算公式。考虑到油田生产工况可能发生变化而导致凝管等风险,提出冬季混输管网常温输送保障措施和常温集输策略。

基于管网仿真技术的城市燃气运营管理实践

阐述燃气管网仿真技术发展现状,分析离线管网仿真技术在管网功能优化、运营管理监管、应急管理调度的应用现状,探讨在线管网仿真平台的建设要点及基本功能拓展。

基于Hadoop的分布式管网仿真平台的设计

石油化工工业,现场有复杂的管道网络并且结构、管径都是不一样的,这些管道网络把一定数量的单元设备都连接在了一起,这样就组成了一个特别复杂的大系统,这个系统是具有相关关联的。管道网络实时计算需要面对通用性、实时性、复杂性方面的要求。为了实现全工况过程系统动态仿真及在线控制决策在石油化工领域中的实时计算。同时为了方便给更多的用户提供相应的在线诊断、仿真的服务,将管网平台做成了B_S模式的,这样当平台需要给不同的客户提供相应的仿真服务时只需要增加相应的服务器利用Nginx就可以快速的实现负载均衡,并且实现了分布式和拖拽式组装仿真模块。利用了图论的方法来对管道网络进行实时计算保证了准确性和实用性。在平台的设计时灵活的运用了UML建模去构建平台,并且适当的把设计模式运用在实现的代码中,特别有利于后期平台的维护,在计算矩阵特别大的时候,基于Hadoop的分布式文件存储系统HDFS基础上的面向列的数据库HBase来进行中间迭代量的储存,以便后期能够快速查找和分析问题,并且能够存储海量信息。而Hadoop本身可以脖简单的配置实现分布式,Map Reduce可以用来进行分布式计算,处理图论方法中产生的大矩阵或者是其它的仿真设备,保证了计算的实时性和准备性,这样的平台设计有利于后期的扩展。

韩一站煤层气管网节点压力仿真模拟分析

通过分析管网仿真的理论方法,以韩城韩一站煤层气集输管线为例,运用PNS软件画出韩一站集输管网仿真模型图,进行节点压力分析,改变入口压力等不同集输条件下分析管网的输送能力,比较模拟值与实测值,分析和评价不同时期、不同集输方案的影响,及时调整和修正管网模型,优化管网系统,从而更加准确地反映客观情况。

基于仿真模型计算的供热系统预测性调控方法

为解决供热系统耦合性与大滞后性带来的调控难题,提出一种基于仿真模型计算的供热系统预测性调控方法,在目标工况下,通过确定目标流量,再运用仿真模型计算满足对应流量的运行参数,量化计算不同站点的耦合影响,从而可以快速获得目标工况下阀门的调控参数。经过济南热力黄台示范区的案例应用后表明,该调控模式在供热初平衡阶段,能够缩短57%的平衡调控时长。在采暖季运行中,生成小时级调控策略,并可实现供热系统动态调控过程中的平稳运行,且通过精细化的调控手段,在2022采暖季,折算能源度日数单耗同比下降了7.2%。

大型多组分天然气管网系统稳态组分分布模型

随着“全国一张网”油气体制改革理念的提出,混输管网将成为未来天然气管网的发展趋势之一。来自不同气源、具有不同组分的天然气将掺杂在同一张管网中输送,使得管网中天然气组分占比难以确定。为满足管网精准调控的需求,准确掌握管网气体组分运移过程,提出了天然气管网稳态组分占比计算模型。模型包含两个约束方程,基于管网整体与全部组分建立矩阵并直接求解,可以得到所有组分在管网中的分布情况。基于提出的稳态管网组分占比计算模型,编制了8节点任意结构稳态天然气管网组分占比计算程序,采用国外某商业软件进行验证,模型平均误差低于0.6%。

太原市给水管网动态仿真系统的建立和运行

结合目前太原市供水现状,通过城市管网的静、动态数据的收集,建立了给水管网动态仿真系统,并对其进行了仿真动态模拟计算,最后就模型的运用及维护作了分析,以实现科学调度城市管网的目标。

长输原油管道并管混输运行方案研究

为实现长庆油田第三输油处姬惠线和油惠线不加降凝剂和减阻剂运行,实现节能降耗,通过建模仿真,开展并管混输运行模式研究。首先,建立管网仿真模型,利用现场近5年历史数据进行模型调试与校验,使模型精度达到95%以上,能够准确描述现场的水力和热力特征;然后,分析并管混输后的管道沿线水热力分布,结合各站场设备和管线情况,研究并管混输的可行性;接着,通过控制边界条件,模拟分析并管混输的输量和温度控制范围。最后,进行现场试验验证,对比分析理论与实际。结果表明:姬惠线通过姬马复线或新建联络线分输一部分原油至油惠线,均可实现姬惠线不加减阻剂、油惠线不加降凝剂运行;根据输油计划,最大可分输320 m^(3)/h,最小需分输182 m^(3)/h,冬季最低出站温度为57℃,与并管混输前相比,可降低33℃;经过现场试验与应用,研究结果与现场运行结果一致,实现了节能降耗。

船舶环状消防管网水力特性及其影响因素仿真

采用管网三维建模与计算软件对多层嵌套环状供水管网系统进行三维建模,分析影响其供水性能的主要因素,设计系列仿真计算场景,分析管网系统的水力特征。结果表明,开启管网上不同数量的用户情况下,大流量用户的供水流量和压力均受到了明显的影响,但新增用户对整个管网的影响大小,以及对大流量用户的影响程度均与用户所处的位置与用水特性有关;部分用户用水量变化时,其余用户基本可维持原来水平,但压力会受到幅度在0.05 MPa范围以内的扰动;所需的泵的数量随整体用水量的增大而增加,但用水量与泵的数量之间不存在简单的线性关系;水源在管网中的位置、管网局部破裂及管网老化等因素对管网系统整体的运行影响不大,说明多层嵌套环状管网具有较好的韧性与可靠度。

城市市政基础设施智慧管理平台构建研究

为了提高城市市政基础设施的管理效率、优化资源配置、提升服务水平,本文聚焦于城市市政基础设施智慧管理平台的构建研究。首先梳理了城市市政基础设施智慧管理平台建设的背景及国内外研究现状指出了智慧管理平台建设的必要性和迫切性。随后阐述了整个平台构建的总体架构和思路,并详细描述在平台构建与研究过程中解决的关键技术问题和主要研究成果。最后,结合城市市政基础设施领域的需求和以往的建设经验,分析了城市市政基础设施智慧管理平台进一步研究的设想。

复杂城市管网多气源混输模型的构建及工程应用

为研究复杂城市燃气管网多气源混输的影响,在传统燃气管网水力仿真模型的基础上补充气体组分追踪方程,构建燃气管网多气源混输仿真数学模型。通过某省规划管网算例,验证所构建模型的准确性。将所构建多气源混输模型应用于A城市高压燃气管网系统,研究多气源混输对管网中气体压力、气源结构及气体组成的影响。结果表明,季节性供气方案调整会导致管网中压力、气体甲烷比例、氢比例、华白数和发热量等气质指标发生波动。部分输气站气源结构发生较大置换,压力波动可达20%,华白数波动可达4.9%,发热量波动可达4.61%,这将对A城市燃气管网安全平稳运行造成一定影响。

基于SAA-SVM模型的供水管网漏损预测技术研究

为探究城镇供水管网漏失量、漏口失效形式与漏失压力之间的关系,根据供水管网的水力特性和漏损变化规律,基于模拟退火算法(SAA)的突跳特性和支持向量机(SVM)的稀疏性和稳健性,构建了SAA-SVM组合模型,利用SAA对SVM的参数c、g进行优化,并通过供水管网仿真模拟试验平台将多工况实时监测漏失数据作为样本数据集输入至SAA-SVM模型,经SAA-SVM对样本数据集进行处理、训练,进而展开漏损预测。结果表明,支持向量机(SVM)的准确度和跳出局部最优解的能力大幅提高,优化后的SAA-SVM能对漏口失效形式、漏失量进行快速准确的预测,满足供水管网多工况漏损预测的需求。

基于动态系统辨识的钢铁企业氧气管网系统的研究

针对钢铁企业氧气管网建模过程中由于简化假设导致模型精度不高,影响氧气调度的问题,造成氧气放散,提出了一种基于动态系统辨识氧气管网的建模方法,该方法综合了氧气管网的特征与实际系统中的氧气动态调度,通过对模型的辨识,提高了管网计算模型的计算精度。通过实测输入输出数据,首先选择系统模型阶次,然后用递推最小二乘法对模型参数进行确定,最后通过高炉和转炉同时运行时、多个转炉同时运行时不同工况进行验证,辨识所得到的模型能更准确地描述实际的系统运行状态。在不同用户管网其输出值与实际数值误差较小,验证了该模型的有效性和适用性。