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基于天然气长输管道供气规律的运行模拟优化

热度0票浏览53次时间：2021年12月21日 10:05

　（国家管网集团川气东送天然气管道有限公司，湖北武汉 430000）

摘要：为进一步了解近年来某天然气长输管道输供气情况，分析站场供气规律，优化输气模式，调整 SPS 离线仿真模型，本文对某天然气长输管道整年的供气规律进行了分析，选取具有代表性的供气量数据，计算得出管道小时供气分布系数，并应用于 SPS 模拟分析管道压力中。通过与传统的以天为单位的输气站场管道压力分析进行对比，基于小时供气分布系数的管道压力分析能够详细地描述管道的压力变化，有助于我们更加精准地预测管道的运行状况，对优化 SPS 离线仿真模型具有一定意义。

　　关键词：供气量；规律；压力；分析；模拟

　　某天然气长输管道经过多年运行工作，用户群体较为固定，用气模式各有不同。但目前应用的石油天然气长输管道模拟软件（SPS）是基于日供气量对管道压力等工艺参数来进行分析计算，对一天内的供气量和压力的变化趋势描述不够精确详细。因此，需要根据用户小时用气量变化规律，调整优化 SPS 模拟系统参数，以得到更加准确详细的压力预测结果，保障输气站场供气系统安全、平稳、高效、经济运行，实现管道供气精细化管理。

　　1 管道供气量规律分析

　　某天然气长输管道目前有多个具备本地分输功能的输气站场，连续采集 2018 年 10 月 1 日 0 时至 2019 年 9 月 30 日 24 时一年内的供气量数据，以小时为单位进行供气量变化规律分析。

　　分析每日小时供气量时，为了保证数据的可靠性，从 2018 年 10月至 2019 年 9 月选取一段时间的供气量数据进行分析。该时间段的数据须满足以下条件：

　　（1）日供气量要尽量平稳，避免波动过大对分析的准确性产生影响。

　　（2）小时供气量要能反映大部分时间的日供气情况，并能够如实体现全天供气量的分布规律。

　　根据小时供气量数据分析，可以将输气模式按照每日供气时间长短划分为阶段性供气和 24 小时连续性供气；按照小时供气量的均匀性可以划分为均匀供气和非均匀供气。均匀供气的定义标准如下：

　　（1）用户每日小时供气量低于 5 万方的，最大波动在平均量的±0.5 万方以内。

　　（2）用户每日小时供气量高于 5 万方的，最大波动在平均量的±10%以内。

　　以向号用户供气量分析为例，分别对阶段性均匀供气、24 小时均匀供气及连续性非均匀供气 3 种输气模式下的供气规律进行分析。

　　1.1 向 4-A 号用户供气量分析

　　绘制 2018 年 10 月-2019 年 9 月向 4-A 号用户供气量走势如图 1。

　　根据整年日供气量数据分析，管道向 4-A 号用户供气量波动不大，全年供气高峰不明显，日供气量区间在 2.2 万方-5.1 万方之间，日均供气量 3.6 万方。

　　图 1 2018 年 10 月-2019 年 9 月向 4-A 号用户供气量走势（万方）选取 2019 年 8 月 10 日-20 日向 4-A 号用户小时供气量数据绘制如图 2。根据 10 天内小时供气量数据分析，向 4-A 号用户供气的模式为阶段性均匀供气：8：00 开始供气，8：00-10：00 供气量迅速上升，10：00-21：00 基本保持均匀供气，21：00-22：00 供气量迅速降低，23 点关阀供气量降为 0。全天平稳供气时小时均量稳定在 0.22 万方，24 小时的平均值是 0.12 万方/小时，9-21 小时的平均值是 0.21 万方，可以近似认为每天是 9：00-21：00 均匀供气，23：00 后停止供气。

　　图 2 2019 年 8 月 10 日-20 日向 4-A 号用户小时供气量（万方）1.2 向 5-B 号用户供气量分析绘制 2018 年 10 月-2019 年 9 月向 5-B 号用户供气量走势如图 3。

　　根据整年日供气量数据分析，向 5-B 号用户的全年供气量存在一定的波动性，2018 年 10 月-12 月中旬供气量稳定在 9 万方/天，12 月中旬后逐渐增长，最高在 2019 年 1 月底增长至 14 万方/天，随后因为春节期间出现一次大幅波动。其余时间供气量基本稳定在 9 万方/天。全年供气高峰位于 2018 年 12 月下旬-2019 年 3 月底，次高峰位于 2019 年6-8 月，其他时间段差距不大。

　　图 3 2018 年 10 月-2019 年 9 月向 5-B 号用户供气量走势（万方）选取 2019 年 8 月 10 日-20 日向 5-B 号用户小时供气量数据绘制如图 4。根据 10 天内小时供气量数据分析，向 5-B 号用户供气的模式为 24 小时均匀供气：0：00 开始供气，3：00-11：00 供气量出现小幅降量后缓慢回升，18：00-22：00 出现一次小幅降量，其他时间段供气比较平稳。全天平稳供气时小时均量稳定在 0.6 万方，24 小时的平均值是 0.48 万方/小时。

　　图 4 2019 年 8 月 10 日-20 日向 5-B 号用户小时供气量（万方）1.3 管道向 9-A 号用户供气量分析绘制 2018 年 10 月-2019 年 9 月向 9-A 号用户供气量走势如图 5。

　　管道向 9-A 号用户的供气量比较规律，供气高峰位于 2018 年 12 月初到 2019 年 3 月中旬，基本稳定在 40 万方/天，最大达到 50 万方/天，但期间因为春节供气量大幅下降。其他时间段供气量变化不大，平均在 33 万方/天。

　　图 5 2018 年 10 月-2019 年 9 月向 9-A 号用户供气量走势（万方）选取 2019 年 8 月 10 日-20 日向 9-A 号用户小时供气量数据绘制如图 6。根据 10 天内小时供气量数据分析，向 9-A 号用户供气的模式为 24 小时连续性非均匀供气：0：00-4：00 平均供气量为 0.7 万方/小时，5：00-9：00 供气量逐步增加 1.7 万方/小时，随后气量稳定至 14：

　　00，供气量开始缓慢降低，至 17：00 降低为 1.4 万方/小时后再次稳定，20：00 以后迅速降低至 0.7 万方/小时。