長(zhǎng)輸管道儲(chǔ)氣量與末站壓力關(guān)系分析

張東明 牛生輝 任艷艷

（陜西省天然氣股份有限公司，陜西 西安 710016）

長(zhǎng)輸管道儲(chǔ)氣量與末站壓力關(guān)系分析

張東明 牛生輝 任艷艷

（陜西省天然氣股份有限公司，陜西 西安 710016）

針對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道調(diào)度人員無(wú)法直接由各個(gè)站點(diǎn)的壓力數(shù)據(jù)準(zhǔn)確得出天然氣管存情況的問(wèn)題，通過(guò)定量計(jì)算及對(duì)兩年來(lái)長(zhǎng)輸管道壓力數(shù)據(jù)的比較分析，得出末站壓力與管網(wǎng)儲(chǔ)氣量之間存在著線性關(guān)系，從而可以由長(zhǎng)輸管道末站壓力變化得出管網(wǎng)儲(chǔ)氣量的變化，并進(jìn)一步得出上游進(jìn)氣量和下游外輸氣量的變化情況。

天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng) 儲(chǔ)氣量 末站壓力 線性關(guān)系

0 引言

天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)末端是指最后1個(gè)壓氣站與城市門(mén)站之間的輸氣管段。末端除了具有輸氣功能以外，還具有較大的儲(chǔ)氣能力，對(duì)于各中間站站間管段來(lái)說(shuō)，其起點(diǎn)與終點(diǎn)的流量是相同的，即屬于穩(wěn)定流動(dòng)的工況；但對(duì)于管道末段來(lái)說(shuō)，其起點(diǎn)流量也和其他各管段一樣保持不變，但其終點(diǎn)流量卻是變化的，并等同于城市的用氣量。作為管輸天然氣生產(chǎn)調(diào)度人員，必須了解管道儲(chǔ)氣量（管存）與管道末端壓力之間的關(guān)系，這樣可以為提前預(yù)測(cè)氣量作好準(zhǔn)備。筆者擬就管存與末端壓力兩者間的關(guān)系作一分析。

1 長(zhǎng)輸管網(wǎng)末站壓力與管存的關(guān)系

自1995年7月1日開(kāi)工建設(shè)靖邊—西安首條天然氣長(zhǎng)輸管道以來(lái)，經(jīng)過(guò)近二十多年的建設(shè)發(fā)展歷程，目前陜西省內(nèi)已經(jīng)基本形成了縱貫陜西南北、橫跨關(guān)中東西兩翼、多點(diǎn)多氣源供氣、部分地段雙管敷設(shè)的省級(jí)天然氣輸送干線網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建形成了布局合理、功能較為完備的長(zhǎng)輸管道網(wǎng)絡(luò)體系［1］。而涇河分輸站作為最后1個(gè)壓氣站與下游城市管網(wǎng)之間的中轉(zhuǎn)站，其進(jìn)站壓力與全省管道儲(chǔ)氣量之間關(guān)系密切。

輸氣管道的儲(chǔ)氣量是按照管道平均壓力計(jì)算的，因此為了計(jì)算管道儲(chǔ)氣能力，就必須知道儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)管道氣體的平均壓力和儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)管道的平均壓力。

若已知管道的容積V，在儲(chǔ)氣開(kāi)始和結(jié)束時(shí)只要求得容積V內(nèi)的氣體在標(biāo)況下的體積Vmin和Vmax，則兩者之差Vs＝Vmax-Vmin即為儲(chǔ)氣過(guò)程中管道內(nèi)的儲(chǔ)氣量。p1min和p2min為儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)管道起、終點(diǎn)壓力最低值，p1max和p2max為儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)管道起、終點(diǎn)壓力的最高值，其中p2min應(yīng)不低于城市管網(wǎng)要求的最低壓力，p1max應(yīng)不超過(guò)最后一個(gè)壓氣站最大出口壓力或管道容許的最大壓力［2］。

儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)，末段起、終點(diǎn)壓力均為最低值，平均壓力［3］為：

隨著儲(chǔ)氣時(shí)間的持續(xù)，管道壓力逐漸上升，至儲(chǔ)氣結(jié)束時(shí)，管道起、終點(diǎn)壓力達(dá)到最高值，平均壓力為：

則儲(chǔ)氣開(kāi)始時(shí)和結(jié)束和的管網(wǎng)儲(chǔ)氣量［4］為：

輸氣管道儲(chǔ)氣能力為：

式中：LZ為管道長(zhǎng)度，m；D為管徑，mm；Z1、Z2分別為儲(chǔ)氣開(kāi)始和結(jié)束時(shí)平均溫度、平均壓力下的壓縮因子，可近似認(rèn)為Z1＝Z2＝Z；T1，T2分別為儲(chǔ)氣開(kāi)始和結(jié)束時(shí)管網(wǎng)的平均溫度，K，可近似認(rèn)為T(mén)1＝T2＝T；p0、T0分別為工程標(biāo)況下的壓力和溫度，其中p0＝101 325 Pa，T0＝293 K；Z0為p0、T0下的壓縮因子，Z0＝1。

由式（5）可看出管存主要和上下段管道壓力差成正比關(guān)系［5-6］。

2 輸氣管網(wǎng)末站壓力與管存實(shí)時(shí)關(guān)系

由于筆者長(zhǎng)期從事天然氣調(diào)度管理工作，對(duì)所管轄長(zhǎng)輸管線及管網(wǎng)沿線場(chǎng)站壓力分布與管存有較清楚的認(rèn)識(shí)，由于涇河分輸站位于靖西長(zhǎng)輸管道末端，其進(jìn)站壓力波動(dòng)情況與長(zhǎng)輸管存大小的關(guān)系較密切，因此所討論涇河分輸站進(jìn)站壓力與管存關(guān)系即為末站壓力與長(zhǎng)輸管網(wǎng)儲(chǔ)氣能力的關(guān)系［7］。

2.1 2011年管網(wǎng)末站進(jìn)站壓力與管存關(guān)系

2011年11 月29日-2011年12月12日涇河進(jìn)站壓力與管存關(guān)系見(jiàn)表1。

2.2 2012年管道末站進(jìn)站壓力與管存關(guān)系

2012年8 月9日-2012年8月22日涇河進(jìn)站壓力與管存關(guān)系見(jiàn)表2。

表1 2011年涇河進(jìn)站壓力與管存關(guān)系表

表2 2012年涇河進(jìn)站壓力與管存關(guān)系表

3 結(jié)束語(yǔ)

2011年冬季期間及2012年夏季期間全線管存與涇河進(jìn)站壓力基本保持線性關(guān)系，線性擬合度達(dá)到0.9以上，即完全可以用涇河分輸站壓力的變化來(lái)估算管存的變化。由于管存大小與進(jìn)氣量和外輸氣量的關(guān)系密切，而涇河進(jìn)站壓力波動(dòng)情況又與管存大小呈線性關(guān)系，則可進(jìn)一步根據(jù)涇河進(jìn)站壓力變化來(lái)推算出上游進(jìn)氣量和下游外輸氣量的變化情況，以提前預(yù)測(cè)長(zhǎng)輸管存情況。

［1］陜西省天然氣股份有限公司.天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)運(yùn)行管理手冊(cè)［M］.西安：陜西省天然氣股份有限公司出版社，2011.

［2］王志昌.輸氣管道工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1999.

［3］周游，田貫三，張?jiān)鰟?數(shù)值解法模擬長(zhǎng)輸管道末端儲(chǔ)氣規(guī)律［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2004，28（7）：29-34.

［4］李獻(xiàn)嘉.長(zhǎng)輸管道末段儲(chǔ)氣量的計(jì)算與分析［J］.煤氣與熱力，2002，25（1）：8-11.

［5］安家榮，劉惠.長(zhǎng)距離輸氣管道儲(chǔ)氣調(diào)峰方式的選擇［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2004，28（8）：16-18.

［6］商麗艷，潘振，李清斌，等.輸氣管道干線末段儲(chǔ)氣調(diào)峰研究［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，32（7）：27-30.

［7］中國(guó)石油管道蘭州輸氣分公司.天然氣長(zhǎng)輸管道調(diào)度手冊(cè)［M］.蘭州：蘭州大學(xué)出版社，2005：87-110.

（編輯：蔣龍）

B

2095-1132（2014）06-0050-02

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.015

修訂回稿日期：2014-11-05

張東明（1973-），高級(jí)工程師，從事生產(chǎn)運(yùn)行及技術(shù)管理工作。E-mail：445231764@qq.com。