一種氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法，該方法應用數(shù)值仿真手段，對各種輸量、管徑、壓力條件下，破管泄漏后壓降速率的變化規(guī)律進行深入分析研究，確定壓降速率與哪些參數(shù)相關，最后對數(shù)值實驗結果進行多元擬合及誤差分析，得到壓降速率的計算公式。本發(fā)明對天然氣干線破管后壓力變化數(shù)據(jù)進行收集、分析、評價，建立一套科學規(guī)范的壓降速率設置模式，讓現(xiàn)場氣液聯(lián)動球閥設置盡量合理，能有效避免發(fā)生干線快速截斷閥的誤動作或事故狀態(tài)下不能及時動作的情況。
【專利說明】一種氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于天然氣輸送領域，尤其涉及一種氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法。

【背景技術】
[0002]氣液聯(lián)動球閥廣泛應用于長輸天然氣管道，具有傳動穩(wěn)定、容易控制、不需要電源等優(yōu)點。氣液聯(lián)動球閥分別設置了一個壓力上、下限和一個壓降速率，以滿足運行需要。當管道壓力高于或低于壓力上下限時，球閥自動關閉。如果管道發(fā)生爆炸或破裂事故，當檢測到的壓降變化超過設定的壓降速率時，閥門也將自動關閉。
[0003]目前，壓降速率的設置一般都用經(jīng)驗值來確定(0.07-1.05MPa/min)，或者按照管道在穩(wěn)定流動情況下進行粗略的估算。實際上由于天然氣長輸管道在事故狀態(tài)下管內(nèi)氣體的流動為非穩(wěn)態(tài)流動，如果全線采用一個統(tǒng)一的經(jīng)驗值具有很大的不確定性，其誤差很大，往往會發(fā)生干線快速截斷閥的誤動作或事故狀態(tài)下不能及時動作的情況。為了讓現(xiàn)場氣液聯(lián)動球閥設置盡量合理，設備持續(xù)完整有效，管理先進能解決實際問題，很有必要對天然氣干線破管后壓力變化數(shù)據(jù)進行收集、分析、評價以期建立一套科學規(guī)范的壓降速率設置模式，切實解決實際問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法，旨在解決目前長輸天然氣管道壓降速率的設置一般都用經(jīng)驗值來確定，誤差很大，往往會發(fā)生干線快速截斷閥的誤動作或事故狀態(tài)下不能及時動作的問題。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法，應用數(shù)值仿真手段，對各種輸量、管徑、壓力條件下，破管泄漏后壓降速率的變化規(guī)律進行深入分析研究，確定壓降速率與哪些參數(shù)相關，最后對數(shù)值實驗結果進行多元擬合及誤差分析，得到壓降速率的計算公式。
[0006]進一步，所述的氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法包括:
[0007]步驟一、以管線某月份壓力變化匯總表為基礎數(shù)據(jù)，PipeLine Studio軟件為仿真工具，末站進氣量作為氣源邊界，凈化廠來氣壓力作為分輸點邊界，建立管線穩(wěn)態(tài)工況仿真模型，進行管線穩(wěn)態(tài)工況仿真分析，在此基礎上進行漏失工況的模擬，以研究漏失位置，漏失破損大小對起點壓力變化的影響；
[0008]步驟二、管線泄漏瞬變工況非穩(wěn)態(tài)仿真實驗分析，包括不同泄漏位置非穩(wěn)態(tài)仿真分析和不同管輸量條件下泄漏非穩(wěn)態(tài)仿真分析。
[0009]步驟三、對計算結果及圖形進行分析；
[0010]步驟四、仿真實驗數(shù)據(jù)多元擬合。
[0011]進一步，所述的不同泄漏位置非穩(wěn)態(tài)仿真分析的具體方法為:
[0012]設定一泄漏點，針對同一當量泄漏直徑對不同管徑管道、不同泄漏位置進行仿真計算，得到不同管徑起點處的壓力變化圖。
[0013]進一步，所述的不同管輸量條件下泄漏非穩(wěn)態(tài)仿真分析的具體方法為:考慮到最極端的情況，取定兩閥室間距，假設泄漏點在管道中點，分析在不同管輸量、不同起點壓力、不同管徑、不同泄漏點當量直徑條件下，管線泄漏對起點壓力變化的影響，找到不同泄漏工況下起點最大壓力下降速率，為氣液聯(lián)動閥參數(shù)設置提供依據(jù)。
[0014]進一步，對計算結果及圖形進行分析，得到以下結論:
[0015]泄漏點距離管線入口越近，則入口處壓力降幅越大，且壓力下降曲線斜率也越大；
[0016]由于氣體流動特點，在管輸量、壓力、管徑確定的前提下，管道泄漏當量直徑有一臨界值，隨著當量直徑的增加，起點壓力下降速率迅速增加，但下降速率的增幅逐漸減小，趨于一個臨界值。該臨界值隨著管輸量、壓力、管徑的變化而變化；
[0017]在管輸量、壓力、泄漏當量直徑不變的情況下，壓力下降速率隨著管徑的增加而增加，但增幅隨管徑的增加而減小；
[0018]在管輸量、管徑、泄漏當量直徑不變的情況下，壓力下降速率隨著起點壓力的增加而增加，但增幅隨壓力的增加而減??；
[0019]通過分析可知，壓力下降速率與管徑、流量、壓力、泄漏當量直徑密切相關，需構造擬合函數(shù)來描述，以得出普適性規(guī)律。
[0020]進一步，所述的仿真實驗數(shù)據(jù)多元擬合的具體方法為:
[0021]為了便于找到最大壓力下降速率與管輸量、管徑、壓力、泄漏當量直徑之間的內(nèi)在聯(lián)系，需要進行多個自變量的多元線性回歸分析，首先建立多元線性回歸模型:
[0022]Y= β ο+ β jXj+ β 2Χ2+...+ β ρΧρ+ ε
[0023]對變量做η次試驗，則得到線性模型如下:

【權利要求】
1.一種氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法，其特征在于，所述的氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法應用數(shù)值仿真手段，對各種輸量、管徑、壓力條件下，破管泄漏后壓降速率的變化規(guī)律進行深入分析研究，確定壓降速率與哪些參數(shù)相關，最后對數(shù)值實驗結果進行多元擬合及誤差分析，得到壓降速率的計算公式； 所述的氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法包括: 步驟一、以管線某月份壓力變化匯總表為基礎數(shù)據(jù)，PipeLine Stud1軟件為仿真工具，末站進氣量作為氣源邊界，凈化廠來氣壓力作為分輸點邊界，建立管線穩(wěn)態(tài)工況仿真模型，進行管線穩(wěn)態(tài)工況仿真分析，在此基礎上進行漏失工況的模擬，以研究漏失位置，漏失破損大小對起點壓力變化的影響； 步驟二、管線泄漏瞬變工況非穩(wěn)態(tài)仿真實驗分析，包括不同泄漏位置非穩(wěn)態(tài)仿真分析和不同管輸量條件下泄漏非穩(wěn)態(tài)仿真分析； 步驟三、對計算結果及圖形進行分析； 步驟四、仿真實驗數(shù)據(jù)多元擬合。
2.如權利要求1所述的氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法，其特征在于，所述的不同泄漏位置非穩(wěn)態(tài)仿真分析的具體方法為: 設定一泄漏點，針對同一當量泄漏直徑對不同管徑管道、不同泄漏位置進行仿真計算，得到不同管徑起點處的壓力變化圖。
3.如權利要求1所述 的氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法，其特征在于，所述的不同管輸量條件下泄漏非穩(wěn)態(tài)仿真分析的具體方法為:考慮到最極端的情況，取定兩閥室間距，假設泄漏點在管道中點，分析在不同管輸量、不同起點壓力、不同管徑、不同泄漏點當量直徑條件下，管線泄漏對起點壓力變化的影響，找到不同泄漏工況下起點最大壓力下降速率，為氣液聯(lián)動閥參數(shù)設置提供依據(jù)。
4.如權利要求1所述的氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法，其特征在于，對計算結果及圖形進行分析，得到以下結論: 泄漏點距離管線入口越近，則入口處壓力降幅越大，且壓力下降曲線斜率也越大； 由于氣體流動特點，在管輸量、壓力、管徑確定的前提下，管道泄漏當量直徑有一臨界值，隨著當量直徑的增加，起點壓力下降速率迅速增加，但下降速率的增幅逐漸減小，趨于一個臨界值，該臨界值隨著管輸量、壓力、管徑的變化而變化； 在管輸量、壓力、泄漏當量直徑不變的情況下，壓力下降速率隨著管徑的增加而增加，但增幅隨管徑的增加而減?。? 在管輸量、管徑、泄漏當量直徑不變的情況下，壓力下降速率隨著起點壓力的增加而增加，但增幅隨壓力的增加而減??； 通過分析可知，壓力下降速率與管徑、流量、壓力、泄漏當量直徑密切相關，需構造擬合函數(shù)來描述，以得出普適性規(guī)律。
5.如權利要求1所述的氣液聯(lián)動球閥最大壓降速率設置方法，其特征在于，所述的仿真實驗數(shù)據(jù)多元擬合的具體方法為: 為了便于找到最大壓力下降速率與管輸量、管徑、壓力、泄漏當量直徑之間的內(nèi)在聯(lián)系，需要進行多個自變量的多元線性回歸分析，首先建立多元線性回歸模型:
Y = β 0+ β !X1+ β 2?+...+ β ρΧρ+ ε對變量做η次試驗，則得到線性模型如下:
要得到多元回歸模型需要應用最小二乘法求未知量β (I，β I? β 2...? βη，作離差平方和為:
由Q取最小值得到正規(guī)方程如下:
根據(jù)模擬計算得到的各種不同工況條件下起點壓力下降速率原始數(shù)據(jù)，可以代入方程計算系數(shù)矩陣及常數(shù)向量，從而計算出各個自變量的系數(shù)，得到多元線性擬合公式:
Vmax = aQ+bP+cDL+dD+e 由多元線性擬合公式計算得到的擬合值與原始數(shù)據(jù)對比。
【文檔編號】G06F17/50GK104077443SQ201410291255
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權日:2014年6月25日
【發(fā)明者】龍學淵, 田園, 寧虎 申請人:重慶科技學院