第十章 壓氣站及干線輸氣管道聯(lián)合系統(tǒng)(4-6)

第四節(jié)末段儲(chǔ)氣123456789輸氣管道的末段儲(chǔ)氣末段工況的變化（1）末段起點(diǎn)流量和其它各段相同，終點(diǎn)流量變化；（2）AB段——儲(chǔ)氣階段：末段起、終點(diǎn)壓力上升；（3）BC段——供氣階段：末段起、終點(diǎn)壓力下降。末段儲(chǔ)氣能力的計(jì)算

按穩(wěn)定流動(dòng)來(lái)計(jì)算。通過(guò)計(jì)算末段在儲(chǔ)氣開(kāi)始（A）時(shí)的平均壓力和儲(chǔ)氣結(jié)束（B）時(shí)的平均壓力。從而計(jì)算儲(chǔ)氣量。

10111213141516171819202122232425262711.5.2輸氣管道末段長(zhǎng)度和管徑

當(dāng)設(shè)計(jì)一條新的干線輸氣管道時(shí)，工藝計(jì)算應(yīng)該從末段開(kāi)始，先決定末段的長(zhǎng)度和管徑，然后再進(jìn)行其它各中間管段的計(jì)算。輸氣管道未段的計(jì)算與其它各段的區(qū)別是：應(yīng)該考慮末段既能輸氣，又能儲(chǔ)氣。28設(shè)計(jì)長(zhǎng)度和管徑時(shí)，應(yīng)注意1）當(dāng)用氣處于低峰時(shí)（夜間），輸氣管道末段應(yīng)能積存全部多余的氣體，如條件不允許，可考慮部分滿足；當(dāng)用氣處于高峰時(shí)（白天），應(yīng)能放出全部積存的氣體。2）輸氣管道末段的起點(diǎn)壓力，即最后一個(gè)壓縮機(jī)站的出口壓力不應(yīng)高于壓縮機(jī)站最大工作壓力，并且應(yīng)在鋼管強(qiáng)度的允許范圍之內(nèi)；3）未段的終點(diǎn)壓力不應(yīng)低于城市配氣管網(wǎng)的最小允許壓力。29第十一章輸氣干線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與工況分析計(jì)算步驟：

①假設(shè)輸氣管道未段長(zhǎng)度和管徑；②確定PQB和PZA；③計(jì)算PZB和PCPB；④計(jì)算PQA和PCPA；

⑤計(jì)算末段儲(chǔ)氣能力，與要求的末段儲(chǔ)氣能力比較，若相互接近，則所假設(shè)的末段長(zhǎng)度和管徑滿足工藝要求；否則重新假設(shè)末段長(zhǎng)度或管徑，返回③、④、⑤步驟進(jìn)行計(jì)算，直到末段長(zhǎng)度和管徑滿足工藝要求，計(jì)算停止。30天然氣長(zhǎng)輸管線末段管路為Φ720×10管子，管長(zhǎng)lZ=150km,管道中燃?xì)庾畲笤试S絕對(duì)壓力5.5MPa，進(jìn)入城市前管道中燃?xì)庾钚≡试S絕對(duì)壓力1.3MPa，正常情況下管道流量為每日1.1×107m3，求管道的儲(chǔ)氣量。31323334第五節(jié)干線輸氣管道壓氣站布置353637383940計(jì)算流量和年平均輸氣不均衡系數(shù)kS

年平均輸氣不均衡系數(shù)的大小取決于用戶用氣不均衡性的大小、有否儲(chǔ)氣設(shè)備等因素，一般kS=0.8，有儲(chǔ)氣設(shè)備時(shí)，0.9或0.95。（國(guó)標(biāo)中只考慮輸送天數(shù)為350天）

此外，在計(jì)算流量中還必須考慮壓縮機(jī)站的自耗氣，如沿線有進(jìn)氣、分氣支線，還必須考慮進(jìn)氣量或分氣量的影響。41地層壓力的影響由管輸壓力要求和氣田開(kāi)發(fā)情況，計(jì)算需要建造首站（或中間站）的時(shí)間：

平坦地區(qū)輸氣管道壓氣站的布置

如果輸氣管道沿線地形較為平坦，高差不超過(guò)200m，而輸氣管道沿線又無(wú)進(jìn)氣或分氣支線時(shí)，則可按水力計(jì)算基本公式求出站間距L。42二、中間無(wú)分集氣、考慮地形起伏高差的壓氣站布置壓氣站特性方程地形起伏地區(qū)管路特性方程43三、中間有分集氣點(diǎn)的壓氣站布置對(duì)于中間有分集氣點(diǎn)的輸氣管道，可分兩種情況進(jìn)行壓氣站的布置：第一種情況是分集氣只定期進(jìn)行，而非長(zhǎng)期運(yùn)行，這類(lèi)管線的壓氣站布置可按照中間無(wú)分集氣點(diǎn)的布置方法布站，然后對(duì)有分集氣的工況進(jìn)行校核。第二種情況是分集氣為連續(xù)運(yùn)行，下面我們就討論這種情況。44設(shè)某輸氣管線，在距起點(diǎn)Lq1處有一分氣點(diǎn)，分氣量為q。假設(shè)各站類(lèi)型相同，不考慮各壓氣站自用氣量，分氣點(diǎn)前流量Q，管線最大工作壓力pmax，不考慮地形起伏，現(xiàn)在看一下理論布站方法。分氣點(diǎn)之前，站間距為454647提高氣管流量方法4849505152第六節(jié)輸氣管道設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)比較1方案比較法與計(jì)算步驟（1）方案比較法五大技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)，這就是：管徑D、輸壓P、壓縮比ε、壓縮機(jī)站數(shù)n和管壁厚度δ。所有這五個(gè)參數(shù)都互相聯(lián)系，其中一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化，其它幾個(gè)參數(shù)都將隨之變化，由不同的D、P、ε、n、δ組合而成的多個(gè)方案。這些方案在技術(shù)上都是可行的，但在經(jīng)濟(jì)上不一定是合理的。方案比較法就是根據(jù)輸氣管道的輸量，定出幾種不同直徑D、輸送壓力P、壓縮比ε、壓縮機(jī)站數(shù)n和管壁厚度δ的可供競(jìng)爭(zhēng)的方案，并從中尋找最優(yōu)方案。53采用年折合費(fèi)用法作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中：（2）計(jì)算步驟

1）將任務(wù)流量換算成計(jì)算流量；2）初定三個(gè)輸送壓力等級(jí)，P1、P2、P3；3）根據(jù)計(jì)算流量、初定的輸送壓力、初選壓縮機(jī)型號(hào)，確定壓縮機(jī)站機(jī)組組合方式和壓縮機(jī)站壓縮比ε；4）根據(jù)壓縮機(jī)站機(jī)組組合方式，計(jì)算壓縮機(jī)站出站溫度；5）初定壓縮機(jī)站站間距L（不應(yīng)小于100公里）；546）按公式水力計(jì)算公式初算三種管徑D0l、D02、D03；7）按鋼管規(guī)格，初選出與初算的管徑相近的三種管徑D1、D2、D3；8）根據(jù)初定的輸送壓力和初選的管徑，求管壁厚度δ1、δ2、δ3，并進(jìn)行強(qiáng)度校核，然后求出三種管子的內(nèi)徑；9）根據(jù)出站溫度，計(jì)算輸氣管道氣體平均溫度；10）按前面初定的工藝參數(shù)和計(jì)算流量，計(jì)算輸氣管道末段長(zhǎng)度和管徑；11）若管道沿線地形起伏，且沿線有進(jìn)（分）氣支線時(shí)，用相應(yīng)公式布置壓縮機(jī)站，求得全線實(shí)際的壓縮機(jī)站數(shù)；若管道沿線地形平坦，且沿線無(wú)進(jìn)（分）氣支線時(shí)，實(shí)際的站間距采用初定的站間距。5512）按綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算三種方案（三種管徑）的基建投資費(fèi)K和操作經(jīng)營(yíng)費(fèi)C；13）按年折合費(fèi)用S對(duì)三種方案進(jìn)行比較，年折合費(fèi)用最小的方案將為最優(yōu)方案；14）按最優(yōu)方案下的參數(shù)校核工作點(diǎn)流量、輸送壓力是否滿足工藝要求，若不滿足工藝要求，返回第2步，重定各工藝參數(shù)后，按上述步驟重新進(jìn)行方案比較，直至選出既滿足工藝要求又經(jīng)濟(jì)合理的輸氣管道最優(yōu)方案。對(duì)折合費(fèi)用大致相同的方案，可以對(duì)比其它指標(biāo)。562灰色關(guān)聯(lián)分析方法

方案比較法和數(shù)學(xué)分析方法的缺點(diǎn)(單一目標(biāo))（1）灰色關(guān)聯(lián)分析法（2）計(jì)算步驟1）構(gòu)造方案數(shù)據(jù)列

該方法首先要預(yù)選出設(shè)計(jì)方案若干個(gè)，每一個(gè)方案中有各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)若干項(xiàng)，如管道投資費(fèi)、建站投資費(fèi)、操作經(jīng)營(yíng)費(fèi)或動(dòng)力費(fèi)、年折合費(fèi)等，各種工藝參數(shù)若干項(xiàng)，如管徑、輸送壓力、首站壓縮比、中間站壓縮比、壓氣站站數(shù)等，稱為因素。使每一個(gè)方案的各因素形成數(shù)據(jù)列。573）構(gòu)造理想設(shè)計(jì)方案數(shù)據(jù)列根據(jù)方案中的各指標(biāo)的最佳數(shù)值構(gòu)造理想方案。4）用極差歸一化進(jìn)行無(wú)量綱處理各方案和理想方案585）計(jì)算各方案與理想方案的關(guān)聯(lián)度6）關(guān)聯(lián)度排序，關(guān)聯(lián)度最大的方案為最優(yōu)方案（3）例題分析（P137-141）593動(dòng)態(tài)規(guī)劃法

用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求最優(yōu)線路方案動(dòng)態(tài)規(guī)劃的迭代公式：式中xk—x表示狀態(tài)變量，xk表示第k段的狀態(tài)變量；

uk—u表示決策變量，uk表示第k段的決策變量；

fk（xk）—表示第k段狀為xk態(tài)時(shí)的最優(yōu)值；

fk+1（xk+1）—表示第k+1段狀態(tài)為xk+1時(shí)的最優(yōu)值；Gk（xk，uk）—表示第k段當(dāng)狀態(tài)為xk，決策變量為uk時(shí)的函數(shù)值。60實(shí)例分析：

要從A敷設(shè)一條管道到E，中途必須經(jīng)過(guò)三個(gè)中間壓氣站，每個(gè)中間站有幾個(gè)可選點(diǎn)。選擇最優(yōu)方案，使總綜合費(fèi)用最省。解：整個(gè)過(guò)程有四段：A-B；B-C；C-D；D-E，從最后一段開(kāi)始往前算。61D-E段：從D1到E的最優(yōu)費(fèi)用為：f4（D1）=8從D2到E的最優(yōu)費(fèi)用為：f4（D2）=462C-D段：從C1到E的最優(yōu)費(fèi)用為：從C2到E的最優(yōu)費(fèi)用