事故工況下高壓燃氣管網節(jié)點實際流量的確定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于城市燃氣管網運行監(jiān)控及氣源應急調度領域，涉及城市高壓燃氣管網 的事故工況下高壓燃氣管網節(jié)點實際流量的確定方法。
【背景技術】
[0002] 城市高壓燃氣管網是城市燃氣供應的主動脈，也是城市生命線工程，其主要功能 是向所有用戶輸配足夠壓力和流量的燃氣。為確保管網安全穩(wěn)定工作，一般根據(jù)用戶需求 的流量將管網設計成環(huán)狀。環(huán)狀管網的最大優(yōu)點是具有很高的后備能力，當管網中個別管 段發(fā)生事故（簡稱事故工況）而須從管網隔離檢修時，與該事故管段相連的用氣節(jié)點仍可 由其它路徑獲得所需的部分甚至全部的流量，而不至于發(fā)生供氣中斷，進而提高整個管網 系統(tǒng)的供氣可靠性。
[0003] 通常認為管網在完好狀態(tài)下能夠滿足設計要求的功能，即管網中各用氣節(jié)點的實 際流量能夠滿足各節(jié)點需求的燃氣量，即等于節(jié)點設計流量。然而，在事故工況下，由于個 別管段的隔離可能導致管網系統(tǒng)總的流量減少，造成部分甚至全部用戶的節(jié)點實際流量小 于節(jié)點設計流量。顯然，同一管段發(fā)生事故對管網中各節(jié)點實際流量的影響各不相同，不同 管道發(fā)生事故對同一用戶的影響也不同。
[0004] 環(huán)狀管網區(qū)別與枝狀管網的最根本特征是部分管段流動方向的不確定性，當個別 管段發(fā)生事故而須從管網隔離后，不僅影響其它管段流量的改變，還可能使某些管段中燃 氣的流動方向發(fā)生改變，從而造成各管段串并聯(lián)關系的不明確性和管網系統(tǒng)阻抗計算的復 雜性，隨著管網環(huán)數(shù)的增多也難以方便快捷的采用并聯(lián)環(huán)路阻力平衡原理定量分析管網中 所有節(jié)點的實際流量，同時由于城市高壓燃氣管網中節(jié)點壓力和節(jié)點流量的相互耦合關 系，使得事故工況下，節(jié)點實際流量的確定更加復雜。
[0005] 因此，在目前的燃氣管網事故工況分析中，通常采用簡化的分析計算方法，如現(xiàn)有 部分文獻認為管網實際節(jié)點流量仍等于設計節(jié)點流量；還有部分文獻假設事故工況中所有 用戶的實際節(jié)點流量都是按同一個比例均勻下降；另有部分文獻通過節(jié)點設計流量計算出 該節(jié)點的壓力，然后采用節(jié)點壓力和節(jié)點流量的經驗關系式，由計算的該節(jié)點壓力推算節(jié) 點的實際流量等，顯然這些都是不科學的。利用現(xiàn)有方法也無法對事故工況下管網系統(tǒng)的 整體供氣能力進行合理評估，同時各用氣節(jié)點能夠實際獲得的燃氣量也無法準確確定，進 而極大地影響著燃氣管網運行監(jiān)控、氣源調度等應急處置方案的科學制定與實施。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有方法中的不足，提出了一種事故工況下的高壓燃氣管 網節(jié)點實際流量確定方法，能夠科學定量地計算事故工況下管網中各用戶所能獲得的實際 燃氣量，對指導燃氣工程規(guī)劃設計、氣源應急方案制定、管網運行調度和管道維護更新計劃 等都具有重要指導意義。
[0007] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，首先假設環(huán)狀管網中各用氣節(jié)點的實際流量 等于該用氣節(jié)點的設計流量，利用傳統(tǒng)的環(huán)狀管網水力計算方法編制水力計算程序，模擬 事故工況下管網的各用氣節(jié)點壓力，當任一模擬的用氣節(jié)點壓力滿足不了管網要求的最小 節(jié)點壓力時，逐漸減少管網系統(tǒng)中最低壓力節(jié)點的實際流量，然后采用逐次迭代的方式重 新模擬事故工況下的各用氣節(jié)點壓力，直至所有用氣節(jié)點壓力均滿足最小節(jié)點壓力需求為 止，此時的用氣節(jié)點流量即為事故工況下該用戶的節(jié)點實際流量。
[0008] 本發(fā)明的效果是：采用該方法能科學確定事故工況下管網中各用氣節(jié)點的實際流 量，并且計算結果完全符合環(huán)狀管網的水力特征和現(xiàn)有工程實際，同時計算過程中不需要 額外的簡化假設條件，避免了現(xiàn)有文獻介紹的方法中出現(xiàn)的各種不合理現(xiàn)象，優(yōu)點是：（1) 在管網某節(jié)點壓力為負值的情況下，其節(jié)點實際流量仍等于設計節(jié)點流量；（2)節(jié)點實際 流量按照同一比例均勻下降，而與節(jié)點壓力無關；（3)完全根據(jù)現(xiàn)有的節(jié)點壓力和節(jié)點流 量的半經驗關系式確定節(jié)點流量。采用本發(fā)明方法，在未進行任何簡化假設的條件下，可確 定某一事故工況下管網中所有用氣節(jié)點能夠獲得的燃氣量（也即管網能夠供應的總流量） 為4393Nm 3/h ;而采用現(xiàn)有文獻方法，假設所有節(jié)點實際流量與該節(jié)點壓力無關時，管網中 所有用氣節(jié)點能夠獲得的燃氣量為3930Nm3/h，與本發(fā)明方法的誤差為10. 54%。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明實施例的城市環(huán)狀高壓燃氣管網示意圖；
[0010] 圖2為事故工況下的城市環(huán)狀高壓燃氣管網示意圖。
[0011] 圖中：
[0012] I、第一高壓燃氣管段II、第二高壓燃氣管段III、第三高壓燃氣管段IV、第四高 壓燃氣管段V、第五高壓燃氣管段VI、第六高壓燃氣管段VII、第七高壓燃氣管段
[0013] 1、用氣節(jié)點1 2、用氣節(jié)點2 3、用氣節(jié)點3 4、用氣節(jié)點4 5、用氣節(jié)點5 6、氣源節(jié) 點
[0014] Q1、用氣節(jié)點1的設計流量Q2、用氣節(jié)點2的設計流量Q3、用氣節(jié)點3的設計流量 Q4、用氣節(jié)點4的設計流量Q5、用氣節(jié)點5的設計流量
[0015] (T1、用氣節(jié)點1的實際流量Q2av1、用氣節(jié)點2的實際流量Q 3av1、用氣節(jié)點3的實 際流量Q4av1、用氣節(jié)點4的實際流量Q 5av1、用氣節(jié)點5的實際流量P5、氣源節(jié)點6的節(jié)點壓 力
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖對本發(fā)明的事故工況下的高壓燃氣管網節(jié)點實際流量確定方法作 進一步說明。
[0017] 本發(fā)明的事故工況下的高壓燃氣管網節(jié)點實際流量確定方法具體步驟如下：
[0018] 1.根據(jù)已知的各用氣節(jié)點設計流量Q,(j = 1，2,…η)及氣源節(jié)點的壓力，按照完 好狀態(tài)下的管網拓撲結構編制管網水力計算程序，進行設計工況水力分析，得出設計工況 的管網各用氣節(jié)點的節(jié)點壓力P/(j = 1，2,…η);
[0019] 2.當任一管段發(fā)生事故而從管網隔離時，認為管網所有用氣節(jié)點的節(jié)點壓力仍能 滿足該節(jié)點的設計流量需求，即假定此時管網各用氣節(jié)點的實際流量Q/ Vl等于該用氣節(jié)點 的設計流量Qj;
[0020] 3.根據(jù)假定的用氣節(jié)點實際流量Q/v1，按照事故管段隔離后的管網拓撲結構編制 管網水力計算程序，模擬事故工況下管網各用氣節(jié)點的壓力P ];
[0021] 4.檢驗模擬的各用氣節(jié)點壓力P,是否仍能滿足P > P_，若滿足，則說明管網中 所有節(jié)點壓力滿足管網要求，管網的壓力儲備足以克服該事故管段對管網系統(tǒng)水力工況的 影響，此事故工況下的管網各用氣節(jié)點能夠按照假定的流量穩(wěn)定工作，即此時各用氣節(jié)點 的實際流量為Q/ v1，不需調整，轉到步驟6 ;
[0022] 若不滿足，說明該事故工況下的管網不能按照假定的用氣節(jié)點實際流量Q/Vl穩(wěn)定 工作，需轉到步驟5)對假定的節(jié)點實際流量進行調整；
[0023] 5.采用搜索算法找出管網系統(tǒng)所有節(jié)點中壓力最小的節(jié)點，并令該節(jié)點用氣量 Q廣1= 〇. 99XQ，i。然后重復步驟3、步驟4,直到管網中所有節(jié)點壓力均滿足管網的最小 節(jié)點壓力要求。
[0024] 6.最后得到的節(jié)點流量即為各用氣節(jié)點的節(jié)點實際流量，也即事故工況下該用戶 所能夠獲得的燃氣量。
[0025] 某城市環(huán)狀高壓燃氣管網如圖1所示，第一高壓燃氣管段I，第二高壓燃氣管段 II，第三高壓燃氣管段III，第四高壓燃氣管段IV，第五高壓燃氣管段V，第六高壓燃氣管 段VI，第七高壓燃氣管段VII均為阻抗為1. 2的城市高壓燃氣管段，管段兩端均安裝有閥 門（圖中省略）便于事故工況下能及時從管網隔離檢修，假設各管段燃氣的流動