天然气管道可靠性增长预测方法研究

为减少天然气管道投产前的设计和制造缺陷,提高使用寿命、运行可靠性和安全性、减少后期维修费用,通过统计模型结合试验数据实现对天然气管道可靠性增长水平的预测,提出天然气管道可靠性增长预测方法;分析常用可靠性增长模型并结合天然气管道可维修、小子样的特点,将Duane模型与AMSAA模型应用于天然气管道,结合点估计、趋势检验、拟合优度检验、区间估计和标准差,得出天然气管道可靠性增长模型,预测可靠性增长并进行实例验证。研究结果表明:Duane模型与AMSAA模型作为天然气管道可靠性增长试验具有可行性;其中AMSAA模型更具优势,得出天然气管道的瞬时无故障工作时间(MTBF)估计值可达到试验目标值,并预测MTBF达到2000 h时所需要的试验时间为317954611.3 h,未来第51次故障预测区间为[848.4609,939.6226],误差为1.25%,方法具有良好的适用性,可有效预测天然气管道可靠性增长。研究结果可为天然气管道设计改进提供指导。

天然气管输系统多目标决策分析的能耗综合评价体系

针对天然气管输系统能耗评价体系中指标单一、各输量台阶综合性分析不足等问题,开展了天然气管输系统多目标决策分析的综合评价。结合系统生产实际和耗能特点,提出了自耗气量及气单耗等评价指标,然后基于博弈论思想,确定了指标组合权重,最后建立了TOPSIS-RSR综合评价模型,并对某NP线天然气管输系统的整体能耗水平进行评价。结果表明,该天然气管输系统在180亿~250亿m^(3)/a的输量台阶下,有80%的开机方案整体能耗水平基本达标,仅有10%的开机方案整体能耗水平较为优秀。各输量台阶下,软件优化和压缩机换芯改造对降低开机方案的能耗方面效果显著,其中换芯改造的效果更为明显。

天然气管输定价法与地区利益均衡的分析与研究

天然气管输价格是指天然气从生产地或进口口岸经过管道运输到消费地的价格,是天然气产业链中的重要组成部分,直接影响着天然气的供需平衡、市场竞争、资源配置和社会效益。因此,建立科学、公平、透明的天然气管输价格制度,是促进我国天然气市场化改革和发展的重要任务。文章旨在分析我国天然气管输价格的制定方法与区域间利益平衡问题,为完善我国天然气价格机制,建立符合市场规律和国际惯例的价格形成机制,提供理论参考和政策建议。

中国安科院危化所成功开展国内首次天然气管道典型工况喷射火与燃爆试验

近日,中国安全生产科学研究院危险化学品安全技术研究所(以下简称危化所)在国家石油天然气管网集团西部管道公司管道断裂控制试验场,成功开展了国内首次天然气管道典型工况喷射火与燃爆试验。按照“十四五”国家重点研发计划项目《中俄管道重大风险防控与安全保障关键技术》(项目编号:2022YFC3070100)课题四“管道地质灾害风险多维评价方法及预警技术研究”研究需求,危化所研究制定了试验方案和现场设施施工方案,开展了一系列高压大口径天然气管道喷射火及燃爆试验,试验工况包括5 mm、10 mm、25 mm、100 mm、200 mm等典型泄漏孔径,水平、斜上45度、垂直等喷射角度。

二维水动力数学模型在天然气管道穿越蓄滞洪区防洪影响分析中的应用

针对天然气管道穿越蓄滞洪区管线分布范围广,局部穿越河湖等重点区域的特点,采用基于MIKE 21软件的二维水动力数学模型,在模拟大区域洪水演进的基础上又兼顾局部重点区域的水情分析,为相应的防洪影响分析及冲刷计算提供基础数据。成果可为类似工程穿越蓄滞洪区的防洪影响分析提供参考。

国家发展改革委关于核定跨省天然气管道运输价格的通知(发改价格〔2023〕1628号)

各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团发展改革委,国家石油天然气管网集团有限公司:根据《天然气管道运输价格管理办法(暂行)》和《天然气管道运输定价成本监审办法(暂行)》(发改价格规〔2021〕818号)有关规定,我委对国家石油天然气管网集团有限公司经营的跨省(自治区、直辖市)天然气管道进行了定价成本监审,并据此核定了西北、东北、中东部及西南四个价区管道运输价格。现就有关事项通知如下。

地基非均匀沉降下天然气管道应力分析

湿陷性黄土在受水浸湿后产生了严重的地基非均匀沉降现象,对管道产生了附加应力,产生了肉眼可见的位移偏量,严重影响天然气管道的运输安全。针对志丹压气站天然气输气管道的复杂铺设结构进行了应力计算与分析,结合现场监测数据与数值模拟分析,给出关键点的应力和位移,验证了模型合理性,对输气管道应力状态进行预测分析,得到了对工程设计与改进具有重要意义的结论,为天然气管道的应力预测提供了理论依据。

面向燃气机组调峰的天然气管网动态安全域

燃气机组调峰的灵活性有助于提升可再生能源消纳水平,但所造成的管道压力剧烈波动却为天然气管网引入新的安全风险。该文提出一种面向燃气机组调峰的天然气管网动态安全域,以表征满足动态管流安全的燃气机组有功调整量的集合。首先,分析以时域连续的气负荷质量流率作为注入空间的天然气管网动态安全域难以实用化的原因。为此,提出将燃气机组进气口质量流率转化为有功调整量的函数,定义以初始运行点为基准、以各燃气机组有功调整量为注入空间的天然气管网动态安全域。为兼顾计算精度和效率,基于时空正交配置法对管网连续变量进行近似离散,建立安全域边界搜索优化模型。并进一步揭示天然气管网稳态安全域可通过松弛该优化模型中部分约束条件求解得到,为动态安全域的一种退化形式。算例结果表明,所提方法克服天然气管网稳态安全域对于日内安全分析过于乐观的局限性,有助于增强电力-天然气耦合系统的协同态势感知能力。

掺氢天然气管路结构对超声波流量计适应性计算流体力学仿真研究

氢气是实现降低温室气体排放的潜在能源载体。氢气输送是阻碍氢能大规模应用的薄弱环节。而掺氢天然气管路是实现氢气大规模、长距离、低成本输送的高效途径。但氢气掺入天然气会导致流速,压力等参数发生变化,影响超声波流量计的性能。因此,研究氢气和天然气的掺混过程及超声波流量计的适应性是很有必要的。构建T型管、单螺旋管、单螺旋+前收缩管掺混管路的三维模型,使用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法分析管路结构和掺氢比对流场氢气浓度和混合气体速度分布规律的影响。结果表明:5%掺氢体积比时C型掺混管路为最佳模型,掺混均匀时的氢气摩尔分数约为4.92%。通过分析超声波流量计的适应性,进而推荐具体安装位置。研究成果为超声波流量计在掺氢天然气精确计量方面提供了参考。

基于时序InSAR技术的中贵天然气管道天水市段沿线滑坡隐患识别与形变分析

中贵天然气管道天水市段沿线地处黄土高原,地貌类型多样、构造活跃、复杂地质条件下发育多种具有隐蔽性和潜伏性的地质灾害,其中滑坡灾害对中贵天然气管道的安全危害极大,因此,对中贵天然气管道天水段沿线滑坡隐患进行有效识别与分析具有重要意义。采用Sentinel-1A升降轨卫星数据,基于时序合成孔径雷达干涉测量(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)对中贵天然气天水段沿线滑坡隐患进行了解译识别、现场复核、发育特征与典型滑坡形变分析。研究区共识别17处滑坡隐患点,现场复核最终确定13处,其余4处为人类工程活动区,其中常沟村和磨峪沟村滑坡形变受降雨影响。统计发现研究区管道沿线滑坡多发生在坡度40°~50°,高差400~600 m,东北坡向和距管道100~150 m范围内,且岩土体强度较低,地层以第四系全新统冲洪积层(Q_(4)^(a1+p1))为主。结果表明:联合升降轨的时序InSAR技术可以有效识别管道沿线滑坡隐患,为油气管线的安全运营及今后油气管道选线提供重要的科学依据和参考。

掺氢天然气管网数值仿真轻量化算法

目前针对管网数值仿真算法的优化主要集中在代数方程组的求解上。针对管网流动数值仿真算法提升计算效率方案中缺少针对封闭关系与状态方程的优化,分析了目前优化方案各模块的耗时情况,发现了仿真程序中耗时模块为封闭关系与状态方程求解。最后,结合计算机库函数的缺点以及现代CPU中SIMD (Single Instruction Multiple Data)模型的特点,提出了针对封闭关系与状态方程的轻量化算法,并验证了算法的高效性。研究结果表明:(1)封闭关系与状态方程模型中的耗时原因为直接调用库函数的次幂运算、指数运算、对数运算以及除法运算;(2)由于次幂运算效率远低于其他运算,通过变换消除了模型中几乎所有的次幂运算;(3)利用SIMD指令来计算指数运算与对数运算,实现了在单核CPU上同时计算多个数据的指数与对数,最后通过数学变换将所有除法转换为乘法;(4)轻量化算法加速效果显著,其整体加速比为18,而在状态方程求解模块的加速比更是高达70以上。结论认为,该轻量化算法在不影响计算精度的条件下提高了计算速度,对于提高掺氢天然气管网在线仿真与智能管网的建设具有重要的理论价值和技术支撑。

高含硫天然气管道泄漏H_(2)S扩散规律研究

在高含硫天然气管道中,泄漏事故的风险较高,一旦事故发生,将对周围建筑和居民安全构成严重威胁。本研究聚焦于含5%硫化氢(H_(2)S)的天然气管道,利用计算流体力学方法对水平泄漏扩散进行了数值模拟。特别研究了风速对泄漏口上游建筑各楼层硫化氢体积分数的影响。主要发现包括:(1)通过在仿真的房屋模型中各楼层设置监测点,观察到随着楼层增高,H_(2)S气团扩散至房间的时间显著缩短。(2)随着风速的变化,位于高层(第11层至第24层)的房间内H_(2)S气团扩散时间随风速的增加而减少。而对于低层(第1层至第10层)的房间,在风速低于9 m/s时,H_(2)S气团扩散时间随风速增加而延长;但当风速超过9 m/s时,扩散时间随风速增加而缩短。这些结果为高含硫天然气管道泄漏事故的应急响应和安全管理提供了重要参考。

次高压天然气管道喷射火形态及热辐射试验研究

若天然气管道泄漏,与外部火源接触可能导致形成喷射火,对附近的工作人员和设备带来巨大风险。因此,深入研究天然气管道中喷射火焰的燃烧行为显得尤为关键。选取尺寸分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm的6种孔径,压力分别为0.5、0.8、1.0、1.2、1.5 MPa,进行不同工况下的天然气管道喷射火试验。结果表明:当天然气燃烧达到稳定时,随着喷射压力和喷嘴口径的增大,火焰高度和热辐射逐渐升高;在孔径为3.0 mm时,火焰最长达到4.32 m,泄漏孔水平位置1.0 m处热辐射最大达到552 W/m^(2);当孔径在1.5 mm、压力为1.2 MPa时,火焰开始出现抬升现象,随着压力和孔径的增大,抬升现象更加明显。当泄漏孔径在3.0 mm、压力为1.5 MPa时,最大抬升到0.4 m。试验结果为处置天然气管道泄漏喷射火提供了数据依据。

天然气管网稳态运行优化模型的非线性界增强方法

天然气管网稳态运行优化问题在提升能源使用效率、降低运行成本等多方面发挥着重要的作用。该问题由于网络结构复杂、规模大、非线性程度高,所以建模成的混合整数非线性规划模型求解难度非常大。本文基于混合整数线性规划的界增强方法,提出了适用于该问题结构的非线性界增强方法,能够缩紧变量的上下界,使得在线性化方法中更好地逼近原混合整数非线性规划模型。数值结果显示新的方法能够得到更优的可行解,并且加快了天然气管网稳态运行优化问题的求解。

埋地掺氢天然气管道泄漏扩散数值模拟研究

为减少掺氢天然气在输送过程中因泄漏引发的安全问题,基于流体力学及多孔介质理论,采用Fluent软件建立城市埋地掺氢天然气管道泄漏扩散的三维数值模型,分析掺氢比例、泄漏孔径、管道压力、管道埋深和土壤类型等因素对掺氢天然气泄漏量及甲烷、氢气爆炸下限竖直方向上扩散距离的影响。结果表明:掺氢比例越大,掺氢天然气泄漏量越小,甲烷爆炸下限等值线扩散至地表所需时间越长,而氢气则相反;泄漏孔径10 mm时的泄漏量约为孔径5 mm时泄漏量的2倍,泄漏孔径20 mm时的泄漏量约为10 mm时泄漏量的2倍,且泄漏孔径越大,甲烷和氢气的爆炸下限等值线到达地表所需时间越短;管道压力越大,掺氢天然气泄漏量越大且扩散速度越快,危险系数越高;管道埋深1.1 m泄漏量最大,其次为1.4、0.8 m,埋深越浅,甲烷和氢气的爆炸下限等值线到达地表所需时间越短;土壤类型对掺氢天然气的泄漏扩散有重要的影响,土壤类型为粉质砂土时,掺氢天然气泄漏量及扩散速度最大,其次为壤土,最后为黏土。

天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施

天然气管道腐蚀的形成原因包括环境因素、介质因素和材料本身的因素,这些因素相互作用,导致了天然气管道的腐蚀问题。天然气管道腐蚀问题需要在设计、材料选择、运行过程中进行综合考虑和处理,采取相应的防腐措施和定期检测维护工作,不断改进现有的防腐保护技术,提高天然气管道的防腐保护水平,加强对管道腐蚀情况的监测和评估,才能确保天然气管道的持久安全运行,减少对人们生活和社会安全造成的威胁。

掺氢天然气管道故障树分析及建模软件开发

针对掺氢天然气管道可能存在的风险与隐患,分析国内外各类管道失效数据,建立了掺氢天然气管道故障树,共包含10个子树和148个底事件,在掺氢管道失效库基础上采用C#程序设计语言开发了掺氢天然气管道故障树建模软件;应用建模软件对已建立的掺氢天然气管道故障树进行分析。软件计算通过行列法求解出最小割集共189个,其中一阶最小割集106个,二阶最小割集83个;采用双循环法得到148个底事件结构重要度。分析得出防腐措施是否正常工作以及自然灾害是影响掺氢天然气管道安全运行的重要因素。

长输天然气管道岩土工程勘察中的地质灾害风险评估研究

在长输天然气管道建设与运营中,地质灾害带来极大的风险。本研究以天然气管道岩土工程勘察为背景,针对可能影响天然气管道稳定性的地质灾害风险进行了深入研究。分析了地质灾害对长输天然气管道的影响和长输天然气管道岩土工程中可能遇到的地质灾害类型。根据收集和整理相关的地质灾害数据构建了地质灾害风险评估模型,可以为长输天然气管道的施工和运营管理提供科学依据,减少地质灾害对管道的影响。通过对地质灾害风险的量化评估,可以有效评估地质灾害对管道的潜在风险。在长输天然气管道的岩土工程勘察中,应充分重视地质灾害风险的评估工作,以防止潜在的灾害对管道的危害。

长输天然气管道岩土工程勘察中的地震影响评估研究

长输天然气管道作为关键的能源输送设备,其运营安全得到了极高的重视。在长输天然气管道的岩土工程勘察中,地震影响的评估是一项重要的工作。本研究对此进行了深入探讨,分析了长输天然气管道的作用以及在能源输送你方面的地位,阐释了地震影响评估在岩土工程勘察中的作用。探讨了地震影响评估的技术与方法,通过系统的地震影响评估,可以更准确地把握地震对长输天然气管道的影响程度,有助于前期防范和后期应急响应的制定。此外,对地震影响评估结果的分析,也对岩土工程的整体设计和施工带来积极指导。

基于模糊综合评价的城镇埋地聚乙烯天然气管道风险评价

天然气管道一旦发生事故,往往造成巨大的经济损失和人员伤亡,故对天然气管道进行风险评价,以预防事故的发生显得尤为重要。本文分析了聚乙烯管的失效模式,在此基础上对风险因素进行辨识。利用层次分析法(AHP)确定各类风险因素的权重,采用多层次模糊综合评价方法对管道进行综合风险评价。并提出弱化失效可能性,强化失效后果的观点。评价结果表明,此方法可以将定性评价转化为定量评价,输出定量评价结果,并能清晰显示风险来源,具有较好的适用性。