一种用于确定输气管道工艺设计参数的J曲线方法技术

本发明专利技术公开了一种用于确定输气管道工艺设计参数的J曲线方法该方法包括：步骤1、根据项目要求的设计输量Qd选定若干个管径，再根据输量和管径选择其对应的压力和压比；步骤2、根据步骤1中的设计输量Qd、压力和压比计算选定的每个管径所对应的站间距；步骤3、等间隔改变输量，计算选定的每个管径在步骤2中所述压力、压比及站间距工况下单位长度的工程值；步骤4、将步骤3中各个输量所对应的工程值点连线即得各管径所对应的J曲线；步骤5、根据J曲线特征确定各设计输量下工艺设计参数。

【技术实现步骤摘要】
一种用于确定输气管道工艺设计参数的J曲线方法
本专利技术涉及天然气输送
，具体而言，涉及一种用于确定输气管道工艺设计参数J曲线方法。
技术介绍
输气管道的输气工艺方案比选，通用的做法是根据经验，人为拟定几个工艺方案，各相关专业分别完成设计输量下的计算、工程量资料互提等环节，通过技术经济比选，最终确定设计输量下最优的工艺方案。因为最初似优方案选择缺少交叉组合，可能遗漏可行的工艺方案。而且方案比选仅限于设计输量工况下，由于工艺方案对全输量范围适应性及增输潜力程度不同，难以综合判断方案优劣性。在输气管道工程前期规划及设计阶段，需对各种可行的工艺输送方案进行对比分析，但各可行方案间横向及交叉组合对比大大增加了工艺系统分析及经济比较的工作量。而且，不同管径、压力以及不同压比布站方案等对工程项目的经济性影响程度不同。对于输气管道方案比选，J曲线横坐标为输量，纵坐标为单位数量下的工程值。该曲线物理意义说明：每个输气工艺方案(管径、压力、压比、驱动方式)均存在其最优输量Q，当输量小于Q时，随着输量增加，该方案单位输量经济性变优；而当输量大于Q时，随着输量增加，该方案单位输量经济性变差。同时各方案J曲线存在交叉，交叉点输量下方案间经济性相同，其他输量下经济性存在不同程度的差异。在既定一条输气管道条件下，输量增加带来管道收益增加，但是工程投资也相应增加，因此给定输气工艺方案存在最优输量，反过来说，给定设计输量必然存在着最优的输气工艺方案。对于输气管道工程来说，项目前期规划和咨询阶段，由于数据相对较少，技术经济比较需要耗费大量的时间，但其效果却不尽如人意。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于确定输气管道工艺设计参数J曲线方法，使输气管道工艺方案经济性以J曲线的形式展现，应用J曲线方法对输气管道的经济性进行全生命周期评估，确定其最优技术方案。本专利技术提供了一种用于确定输气管道工艺设计参数J曲线方法，该方法包括：步骤1、根据项目要求的设计输量Qd选定若干个管径，再根据输量和管径确定其对应的压力和压比；步骤2、根据步骤1中的设计输量Qd、压力和压比计算选定的每个管径所对应的站间距；步骤3、等间隔改变输量，计算选定的每个管径在步骤2中所述压力、压比及站间距工况下单位长度的工程值；步骤4、将步骤3中各个输量所对应的工程值点连线即得各管径所对应的J曲线；步骤5、根据J曲线特征确定各设计输量下工艺设计参数。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2和所述步骤3中的计算过程均是按照相同边界条件进行计算分析的。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3中单位长度可选择100km。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤3中等间隔的大小为设计输量Qd的1％。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤1中压比的范围为1.1～2.2。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤4中的J曲线的横坐标为输量，纵坐标为工程值。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2中具体的计算公式为：式中qv为气体流量，m3/d；P1为输气管道计算段的起点压力，MPa；P2为输气管道计算段的终点压力，MPa；d为输气管道内直径，cm；Z为气体压缩因子；γ为气体相对密度；Tm为气体平均温度，K；L为输气管道计算段长度，km；a为系数，m-1，；Δh为输气管道终点和起点的标高差，m；n为输气管道的计算段数；hi,hi-1为各分管段终点和起点的标高，m；Li为各分管段长度，km；λ为水力摩阻系数。作为本专利技术的进一步改进，所述水力摩阻系数的计算公式为：式中，k为输气管内壁绝对粗糙度，Re为雷诺数。本专利技术的有益效果为：本专利技术所述J曲线横坐标为输量，纵坐标为单位输量单位长度下的工程值。使输气管道工艺方案经济性以J曲线的形式展现，应用J曲线方法对输气管道的经济性进行全生命周期评估，可快速综合评价所有可行工艺方案优劣及经济性变化趋势，确定最优的工艺方案。附图说明图1为本专利技术实施例所述的一种用于输气管道工艺参数处理方法的流程图；图2为本专利技术实施例所述的一种用于输气管道工艺参数处理方法的J曲线示意图。具体实施方式下面通过具体的实施例并结合附图对本专利技术做进一步的详细描述。如图1所示，本专利技术实施例所述的是一种用于输气管道工艺参数处理方法该方法包括：步骤1、根据项目要求的设计输量Qd选定若干个管径，再根据输量和管径确定其对应的压力和压比；步骤2、根据步骤1中的设计输量Qd、压力和压比计算选定的每个管径所对应的站间距；步骤3、等间隔改变输量，计算选定的每个管径在步骤2中所述压力、压比及站间距工况下单位长度的工程值；步骤4、将步骤3中各个输量所对应的工程值点连线即得各管径所对应的J曲线；步骤5、根据J曲线特征确定各设计输量下工艺设计参数。每个输气项目都会给定一个要求的设计输量Qd，在已经形成的特定数据库中选定该设计输量Qd所对应的可能选用的所用管径，之后根据特定数据库中的信息即可选定每个管径所选用的压力及压比。J曲线上任何一点包含五个参数信息：管径、压力、站间距、压比、输量，其中4个参数确定后，另一个参数可通过计算确定。因此，给定管径、压力、压比、输量，可得出站间距；已知输量为Qd、以及选定的压力和压比即可计算出每个确定管径所对应的站间距。确定了压力、压比、站间距即可等间隔改变输量计算每个确定管径所对应的工程值。将每个确定管径的所有工程值点连接即可得到该管径所对应的J曲线。最终即可得出设计输量Qd所有可能管径所对应的J曲线。步骤3中的工程值为费用现值、净现值或年均总成本。在实际应用中可以选用费用现值、净现值或年均总成本等工程值进行计算比选。进一步的，所述步骤2和所述步骤3中的计算过程均是按照相同边界条件进行计算分析的。进一步的，所述步骤3中单位长度选择100km，也可是其它任意长度值。进一步的，所述步骤3中等间隔的大小为设计输量Qd的1％。本实施例中间隔的大小选用的是设计输量Qd的1％，而在实际应用中也可确定为其他间隔，只要满足输气量的整个变化范围能够覆盖整个J曲线的范围即可。进一步的，所述步骤1中压比的范围为1.1～2.2。进一步的，所述步骤4中的J曲线的横坐标为输量，纵坐标为工程值。J曲线是工程值随输气量而变化的曲线。进一步的，所述步骤2中具体的计算公式为：式中qv为气体流量，m3/d；P1为输气管道计算段的起点压力，MPa；P2为输气管道计算段的终点压力，MPa；d为输气管道内直径，cm；Z为气体压缩因子；γ为气体相对密度；Tm为气体平均温度，K；L为输气管道计算段长度，km；a为系数，m-1，a＝0.0683(γ/ZT)，；Δh为输气管道终点和起点的标高差，m；n为输气管道的计算段数；hi,hi-1为各分管段终点和起点的标高，m；Li为各分管段长度，km；λ为水力摩阻系数。qv是在大气压力为0.101325MPa，温度为293K情况下的气体流量，其单位为m3/d；P1和P2分别为绝压状态下的输气管道计算段的起点压力和输气管道计算段的终点压力。进一步的，所述水力摩阻系数的计算公式为：式中，k为输气管内壁绝对粗糙度，单位为m，Re为雷诺数。首先，根据公式(2)求得水力摩阻系数，之后，则可将水力摩阻系数带入公式(1)中，压力P1、P2为已知参数，qv根据设计输量可求解，管线内径d为已知参数，气体压缩因子Z；气体相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定输气管道工艺设计参数的J曲线方法，其特征在于，包括：步骤1、根据项目要求的设计输量Qd选定若干个管径，再根据输量和管径选择其对应的压力和压比；步骤2、根据步骤1中的设计输量Qd、压力和压比计算选定的每个管径所对应的站间距；步骤3、等间隔改变输量，计算选定的每个管径在步骤2中所述压力、压比及站间距工况下单位长度的工程值；步骤4、将步骤3中各个输量所对应的工程值点连线即得各管径所对应的J曲线；步骤5、根据J曲线特征确定各设计输量下工艺设计参数。

【技术特征摘要】
1.一种用于确定输气管道工艺设计参数的J曲线方法，其特征在于，包括：步骤1、根据项目要求的设计输量Qd选定若干个管径，再根据输量和管径选择其对应的压力和压比；步骤2、根据步骤1中的设计输量Qd、压力和压比计算选定的每个管径所对应的站间距；步骤3、等间隔改变输量，计算选定的每个管径在步骤2中所述压力、压比及站间距工况下单位长度的工程值；步骤4、将步骤3中各个输量所对应的工程值点连线即得各管径所对应的J曲线；步骤5、根据J曲线特征确定各设计输量下工艺设计参数。2.根据权利要求1所述的确定输气管道工艺设计参数J曲线方法，其特征在于，所述步骤2和所述步骤3中的计算过程均是按照相同边界条件下进行计算分析的。3.根据权利要求1所述的确定输气管道工艺设计参数J曲线方法，其特征在于，所述步骤3中单位长度可选择100km。4.根据权利要求1所述的确定输气管道工艺设计参数J曲线方法，其特征在于，所述步骤3中等间隔的大小为设计输量Qd的1％。5.根据权利要求1所述的确定输气管道工艺设计参数J曲线方法，其特征在于，所述步骤1中压比的范围为1.1～2.2。...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛平平，赵仕浩，董平省，裴娜，孔芋丁，徐巧云，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油管道局工程有限公司，中国石油管道局工程有限公司设计分公司，
类型：发明
国别省市：北京,11