1.一种天然气管道清管过程中的清管器运行参数计算方法,求解快速稳定、计算结果准确,主要用于在正式开展清管作业前开展清管方案的模拟和预测,从而为确定清管周期、制定清管方案提供决策依据。计算过程主要包括以下几个步骤:步骤一,根据天然气长输管道的设计资料、现场踏勘以及已有的清管作业数据,收集天然气长输管道的基本参数;收集清管方案和现场的运行状态参数;
步骤二,根据管道的基本参数数据完成水力系统离散化,划分管道的水力网格和时间网格,从而确定水力步长和时间步长;
步骤三,依据清管方案和运行状态参数确定(n‑1)Δt时间层的清管作业的边界条件,包括计算管段入口和出口处的压力、流量和清管器后的平均压力;
步骤四,根据水力系统的离散网格系统和该时间层清管作业的边界条件,采用迭代求解的方法,计算(n‑1)Δt时间层水力网格上各个节点的压力、流量;
步骤五,根据(n‑1)Δt时间层的初始条件和各个网格节点的压力、流量,计算得到天然气管道清管作业过程中nΔt时间层的清管器运行速度、运行里程,从而得到不同时间天然气管道清管作业过程中的清管器运行参数。
2.如权利要求1所述的天然气管道清管过程中的清管器运行参数计算方法,其特征在于,基于管道的基本参数、运行状态参数和清管作业数据,采用网格离散化的方法划分管道的水力网格和时间网格。
3.如权利要求1所述的天然气管道清管过程中的清管器运行参数计算方法,其特征在于,根据水力系统的离散网格系统和该时间层清管作业的边界条件,并基于清管作业监测数据建立流量修正系数计算公式,采用迭代求解的方法,计算(n‑1)Δt时间层水力网格上各个节点的压力、流量:
(1)引入流量修正系数,从而修正流量的理论计算公式,使之与实际输气量更加契合,以满足精确求解清管器运行距离的需要,流量修正系数计算公式如下:其中,k表示流量修正系数;Q清管后第一天实际输气量表示管道清管后第一天输送效率最大时的实
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际输气量,10m/d;Q地形起伏地区公式计算值表示地形起伏地区输气管道基本公式计算结果的输气量,
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10m/d;
(2)将流量修正系数引入流量计算公式,从而使计算得到的流量值与实际流量更加吻合,以满足精确求解清管器运行距离的需要,第i个节点的流量的计算公式如下:
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其中,Qi表示第i个节点的流量,m /s;Q输表示该时刻的输气量,10 m/d;k表示流量修正系数,无量纲; 表示清管器后平均压力,MPa;
通过使用以上公式,可以大幅度降低理论流量计算结果与实际流量的误差,从而准确定量边界条件,以满足精确计算清管器运行距离的需要。
4.如权利要求1所述的天然气管道清管过程中的清管器运行参数计算方法,其特征在于,根据(n‑1)Δt时间层的初始条件和各个网格节点的压力、流量,并基于清管器运行速度的修正系数,计算得到天然气管道清管作业过程中nΔt时间层的清管器运行速度、运行里程,从而得到不同时间天然气管道清管作业过程中的清管器运行参数:(1)需要根据实际清管作业数据对清管器运行速度进行修正,使清管器运行速度计算结果与实际运行速度更加契合,以满足实际清管作业的需要,该修正系数如下:其中,j表示清管器运行速度的修正系数,无量纲;t0表示发球时间,h;n表示发球时间后的单位时间步长的数目;Δt表示单位时间步长,h;tr表示实际清管作业时间,h;
(2)引入清管器运行速度修正系数,从而准确计算在i节点的压力、流量参数下的清管器运行速度,清管器运行速度计算公式如下:其中,vi表示i节点参数下的清管器运行速度,km/h;j表示清管器运行速度的修正系数,
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无量纲;Qi表示第i个节点的流量,m/s;A表示该计算管段的横截面积,m;
通过使用以上公式,可以大幅度降低理论清管器运行速度计算结果与实际运行速度的误差,从而准确计算清管器运行速度,以满足精确计算清管器运行速度的需要。