本发明专利技术提供了一种天然气放空系统放空阀开阀曲线确定方法、开阀控制方法和控制系统。开阀曲线确定方包括：1)确定初始时刻放空阀开度、放空立管出口气体马赫数和放空观察点声压级；2)判断是否满足马赫数小于额定马赫数且声压级小于额定声压级；若是确定调阀幅度值，放空阀开度为当前开度加调阀幅度值；若否放空阀开度为当前开度；3)判断是否满足放空阀开度大于100％；若是当前时步放空阀开度为100％；若否当前时步放空阀开度为步骤2)放空阀开度；4)获取下一时步气体马赫数和放空观察点声压级，重复步骤2)
【技术实现步骤摘要】
天然气放空系统放空阀开阀曲线确定方法、开阀控制方法和控制系统
[0001]本专利技术涉及天然气输送
，特别涉及一种天然气放空系统放空阀开阀曲线确定方法、天然气管道放空系统放空阀开阀控制方法和天然气管道放空系统放空阀开阀控制装置。
技术介绍
[0002]天然气放空系统是天然气输气管道站场和阀室的重要组成部分，是天然气输气管道管道安全可靠运行的重要保障设施。在天然气输气管道投产、事故应急、维抢修以及设备设施维修维护时，往往需要进行天然气放空作业，即通过天然气放空系统将某段管道或某个站场中的全部或部分天然气排放到大气中，并将氮气等惰性气体注入管道置换残留的天然气。放空阀为天然气放空系统中的关键元件。在放空过程中，对放空阀开度的调节方式不同，被放空管段的压降速率随时间的变化规律将会不同，放空立管出口处天然气马赫数、噪声、流速(量)等参数也会发生显著变化。在天然气放空作业过程中，通常需要通过调节放空阀的开度来控制被放空管段压降速率、放空气量以及放空时间，此外，为了降低放空过程中产生的噪音、低温、立管震动等不利影响，有必要对放空阀的开度控制进行研究。
[0003]目前，在实际输气管道放空工程中，通常要求放空作业在一定时间内完成，所以放空流速不能太小，同时考虑到放空时产生的噪声和对放空立管的反作用力，放空流速也不能太大，现场工作人员一般通过观察放空立管出口噪声、放空火焰高度或者立管震动等情况，凭借经验手动操作放空阀，通过控制放空阀开度来控制放空过程。该操作存在以下三点缺陷：
[0004](1)工作人员通过手动操作放空阀来控制放空过程，由于其无法准确了解放空过程中气体的具体流动状态，开阀操作(调阀时刻及调阀幅度)完全依赖操作经验，开阀方案的制定缺乏准确的判断准则，开阀方案受放空阀操作人员操作经验、业务水平以及放空管周围环境等因素的影响。
[0005](2)放空过程中产生的噪声和振动会对操作员的健康构成威胁，操作员无法连续控制放空阀，只能采用一段式放空或阶梯式放空，不能最大程度地降低最高泄放流量，也不能很好的避免噪声等对健康带来危害。
[0006](3)放空过程中，不能对放空噪声和立管震动等有害参数进行预警，若有害参数超过标准，会对人员和环境造成危害。
[0007]综上所述，仅凭经验来调节放空阀存在较大局限性，因此，需要对放空过程中放空阀的开度控制进一步深入研究，制定适合不同放空作业情景的最优开度控制方案，从而实现放空阀对放空作业过程的灵活、精准调节。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供一种天然气放空系统放空阀开阀曲线确定方法；该方法确
定的开阀曲线能够很好的指导天然气放空系统放空阀开阀作业，实现在噪声满足规定要求的情况下保持数值较大且相对稳定的放空流量，较快的完成放空作业。
[0009]本专利技术的目的在于提供一种天然气放空系统放空阀控制方法和控制装置，能够实现放空作业过程中噪声满足规定要求的情况下保持数值较大且相对稳定的放空流量，较快的完成放空作业。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下三方面的技术方案。
[0011]第一方面，本专利技术提供了一种天然气放空系统放空阀开阀曲线确定方法，其中，该方法包括：
[0012]1)确定初始时刻的放空阀的开度、放空立管出口气体的马赫数和放空观察点的声压级；获取各时步步长；其中，初始时刻的放空立管出口气体的马赫数和放空观察点的声压级作为第一时步下放空立管出口气体的马赫数和放空观察点的声压级；
[0013]2)判断是否满足当前时步下放空立管出口气体的马赫数小于额定马赫数并且放空观察点的声压级小于额定声压级；
[0014]若满足，则确定调阀幅度值，放空阀的开度为当前开度加上调阀幅度值；
[0015]若不满足，则放空阀的开度保持当前开度；
[0016]3)判断是否满足步骤2)得到的放空阀的开度大于100％；
[0017]若是，则确定当前时步的放空阀的开度为100％；
[0018]若否，则确定当前时步的放空阀的开度为步骤2)得到的放空阀的开度；
[0019]4)获取下一时步放空立管出口气体的马赫数和放空观察点的声压级，并重复步骤2
‑
步骤3)确定下一时步的放空阀的开度，直至完成放空终了时刻的放空阀的开度确定；
[0020]5)根据确定得到的各个时步的放空阀的开度，得到不同放空时刻对应的放空阀的开度，从而得到放空阀开阀曲线。
[0021]根据第一方面提供的确定方法，优选地，放空终了时刻根据实际放空经验确定，例如根据被放空干线管段的压力来判断放空过程是否停止，当被放空管段的平均压力小于0.01MPa(表压)时放空过程结束，结束计算。
[0022]根据第一方面提供的确定方法，优选地，确定调阀幅度值包括：
[0023]当当前时步的序号大于额定时步数时，基于放空观察点的声压级的变化速率绝对值和立管出口气体的马赫数的变化速率绝对值进行调阀幅度值确定；
[0024]更优选地，基于放空观察点的声压级的变化速率绝对值和立管出口气体的马赫数的变化速率绝对值进行调阀幅度值确定的步骤包括：
[0025]根据放空观察点的声压级的变化速率绝对值和立管出口气体的马赫数的变化速率绝对值确定第一调阀幅度值；
[0026]判断是否满足第一调阀幅度值大于第一额定调阀幅度值；
[0027]若满足，则调阀幅度值等于第一额定调阀幅度值；
[0028]若不满足，则调阀幅度值等于第一调阀幅度值；
[0029]进一步优选地，声压级的变化速率绝对值通过如下公式确定：
[0030][0031]式中，k1为放空观察点的声压级的变化速率绝对值，无量纲；Lp1、Lp2分别为当前时
步和上一时步放空观察点的声压级，dB；Δτ为时间步长，min；
[0032]进一步优选地，马赫数的变化速率绝对值通过如下公式确定：
[0033][0034]式中，k2为立管出口气体的马赫数的变化速率绝对值，无量纲；Ma1、Ma2分别为当前时步和上一时步立管出口气体的马赫数，无量纲；Δτ为时间步长，min；
[0035]进一步优选地，第一调阀幅度值根据下述公式进行确定：
[0036]Value_tf＝a
×
(k1+k2)+b
[0037]式中，Value_tf为调阀幅度值，％；k1为放空观察点的声压级的变化速率绝对值；k2为立管出口马赫数的变化速率绝对值；a为系数，取值范围500
‑
1000；b为系数，取值范围0.1
‑
0.5。
[0038]进一步优选地，第一额定调阀幅度值可用取值范围为0.5％
‑
5％(以全开时的开度为100％计)。
[0039]根据第一方面提供的确定方法，优选地，确定调阀幅度值包括：
[0040]当当前时步的序号小于等于额定时步数时，调阀幅度值等于第二额定调阀幅度值；
[0041]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种天然气放空系统放空阀开阀曲线确定方法，其中，该方法包括：1)确定初始时刻的放空阀的开度、放空立管出口气体的马赫数和放空观察点的声压级；获取各时步步长；其中，初始时刻的放空立管出口气体的马赫数和放空观察点的声压级作为第一时步下放空立管出口气体的马赫数和放空观察点的声压级；2)判断是否满足当前时步下放空立管出口气体的马赫数小于额定马赫数并且放空观察点的声压级小于额定声压级；若满足，则确定调阀幅度值，放空阀的开度为当前开度加上调阀幅度值；若不满足，则放空阀的开度保持当前开度；3)判断是否满足步骤2)得到的放空阀的开度大于100％；若是，则确定当前时步的放空阀的开度为100％；若否，则确定当前时步的放空阀的开度为步骤2)得到的放空阀的开度；4)获取下一时步放空立管出口气体的马赫数和放空观察点的声压级，并重复步骤2)
‑
步骤3)确定下一时步的放空阀的开度，直至完成放空终了时刻的放空阀的开度确定；5)根据确定得到的各个时步的放空阀的开度，得到不同放空时刻对应的放空阀的开度，从而得到放空阀开阀曲线。2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定调阀幅度值包括：当当前时步的序号大于额定时步数时，基于放空观察点的声压级的变化速率绝对值和立管出口气体的马赫数的变化速率绝对值进行调阀幅度值确定；优选地，声压级的变化速率绝对值通过如下公式确定：式中，k1为放空观察点的声压级的变化速率绝对值，无量纲；Lp1、Lp2分别为当前时步和上一时步放空观察点的声压级，dB；Δτ为时间步长，min；优选地，马赫数的变化速率绝对值通过如下公式确定：式中，k2为立管出口气体的马赫数的变化速率绝对值，无量纲；Ma1、Ma2分别为当前时步和上一时步立管出口气体的马赫数，无量纲；Δτ为时间步长，min。3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于放空观察点的声压级的变化速率绝对值和立管出口气体的马赫数的变化速率绝对值进行调阀幅度值确定的步骤包括：根据放空观察点的声压级的变化速率绝对值和立管出口气体的马赫数的变化速率绝对值确定第一调阀幅度值；判断是否满足第一调阀幅度值大于第一额定调阀幅度值；若满足，则调阀幅度值等于第一额定调阀幅度值；若不满足，则调阀幅度值等于第一调阀幅度值；优选地，第一调阀幅度值根据下述公式进行确定：Value_tf＝a
×
(k1+k2)+b式中，Value_tf为调阀幅度值，％；k1为放空观察点的声压级的变化速率绝对值，无量
纲；k2为立管出口马赫数的变化速率绝对值，无量纲；a为系数，取值500
‑
1000；b为系数，取值0.1
‑
0.5；优选地，以全开时的开度为100％计，第一额定调阀幅度值可用取值范围为0.5％
‑
5％。4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定调阀幅度值包括：当当前时步的序号小于等于额定时步数时，调阀幅度值等于第二额定调阀幅度值；优选地，以全开时的开度为100％计，所述第二额定调阀幅度值可用取值范围为0.1％
‑
0.5％。5.根据权利要求1所述的方法，其中，放空立管出口气体的马赫数和放空观察点的声压级的获取步骤包括：获取放空立管出口气体的流速、质量流量、密度、温度；基于放空立管出口气体的流速确定放空立管出口气体的马赫数；基于放空...
【专利技术属性】
技术研发人员：左丽丽，金安泰，赵思睿，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：
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