事故工况下高压燃气管网节点实际流量的确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于城市燃气管网运行监控及气源应急调度领域，涉及城市高压燃气管网 的事故工况下高压燃气管网节点实际流量的确定方法。
【背景技术】
[0002] 城市高压燃气管网是城市燃气供应的主动脉，也是城市生命线工程，其主要功能 是向所有用户输配足够压力和流量的燃气。为确保管网安全稳定工作，一般根据用户需求 的流量将管网设计成环状。环状管网的最大优点是具有很高的后备能力，当管网中个别管 段发生事故（简称事故工况）而须从管网隔离检修时，与该事故管段相连的用气节点仍可 由其它路径获得所需的部分甚至全部的流量，而不至于发生供气中断，进而提高整个管网 系统的供气可靠性。
[0003] 通常认为管网在完好状态下能够满足设计要求的功能，即管网中各用气节点的实 际流量能够满足各节点需求的燃气量，即等于节点设计流量。然而，在事故工况下，由于个 别管段的隔离可能导致管网系统总的流量减少，造成部分甚至全部用户的节点实际流量小 于节点设计流量。显然，同一管段发生事故对管网中各节点实际流量的影响各不相同，不同 管道发生事故对同一用户的影响也不同。
[0004] 环状管网区别与枝状管网的最根本特征是部分管段流动方向的不确定性，当个别 管段发生事故而须从管网隔离后，不仅影响其它管段流量的改变，还可能使某些管段中燃 气的流动方向发生改变，从而造成各管段串并联关系的不明确性和管网系统阻抗计算的复 杂性，随着管网环数的增多也难以方便快捷的采用并联环路阻力平衡原理定量分析管网中 所有节点的实际流量，同时由于城市高压燃气管网中节点压力和节点流量的相互耦合关 系，使得事故工况下，节点实际流量的确定更加复杂。
[0005] 因此，在目前的燃气管网事故工况分析中，通常采用简化的分析计算方法，如现有 部分文献认为管网实际节点流量仍等于设计节点流量；还有部分文献假设事故工况中所有 用户的实际节点流量都是按同一个比例均匀下降；另有部分文献通过节点设计流量计算出 该节点的压力，然后采用节点压力和节点流量的经验关系式，由计算的该节点压力推算节 点的实际流量等，显然这些都是不科学的。利用现有方法也无法对事故工况下管网系统的 整体供气能力进行合理评估，同时各用气节点能够实际获得的燃气量也无法准确确定，进 而极大地影响着燃气管网运行监控、气源调度等应急处置方案的科学制定与实施。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有方法中的不足，提出了一种事故工况下的高压燃气管 网节点实际流量确定方法，能够科学定量地计算事故工况下管网中各用户所能获得的实际 燃气量，对指导燃气工程规划设计、气源应急方案制定、管网运行调度和管道维护更新计划 等都具有重要指导意义。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的，首先假设环状管网中各用气节点的实际流量 等于该用气节点的设计流量，利用传统的环状管网水力计算方法编制水力计算程序，模拟 事故工况下管网的各用气节点压力，当任一模拟的用气节点压力满足不了管网要求的最小 节点压力时，逐渐减少管网系统中最低压力节点的实际流量，然后采用逐次迭代的方式重 新模拟事故工况下的各用气节点压力，直至所有用气节点压力均满足最小节点压力需求为 止，此时的用气节点流量即为事故工况下该用户的节点实际流量。
[0008] 本发明的效果是：采用该方法能科学确定事故工况下管网中各用气节点的实际流 量，并且计算结果完全符合环状管网的水力特征和现有工程实际，同时计算过程中不需要 额外的简化假设条件，避免了现有文献介绍的方法中出现的各种不合理现象，优点是：（1) 在管网某节点压力为负值的情况下，其节点实际流量仍等于设计节点流量；（2)节点实际 流量按照同一比例均匀下降，而与节点压力无关；（3)完全根据现有的节点压力和节点流 量的半经验关系式确定节点流量。采用本发明方法，在未进行任何简化假设的条件下，可确 定某一事故工况下管网中所有用气节点能够获得的燃气量（也即管网能够供应的总流量） 为4393Nm 3/h ;而采用现有文献方法，假设所有节点实际流量与该节点压力无关时，管网中 所有用气节点能够获得的燃气量为3930Nm3/h，与本发明方法的误差为10. 54%。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明实施例的城市环状高压燃气管网示意图；
[0010] 图2为事故工况下的城市环状高压燃气管网示意图。
[0011] 图中：
[0012] I、第一高压燃气管段II、第二高压燃气管段III、第三高压燃气管段IV、第四高 压燃气管段V、第五高压燃气管段VI、第六高压燃气管段VII、第七高压燃气管段
[0013] 1、用气节点1 2、用气节点2 3、用气节点3 4、用气节点4 5、用气节点5 6、气源节 点
[0014] Q1、用气节点1的设计流量Q2、用气节点2的设计流量Q3、用气节点3的设计流量 Q4、用气节点4的设计流量Q5、用气节点5的设计流量
[0015] (T1、用气节点1的实际流量Q2av1、用气节点2的实际流量Q 3av1、用气节点3的实 际流量Q4av1、用气节点4的实际流量Q 5av1、用气节点5的实际流量P5、气源节点6的节点压 力
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明的事故工况下的高压燃气管网节点实际流量确定方法作 进一步说明。
[0017] 本发明的事故工况下的高压燃气管网节点实际流量确定方法具体步骤如下：
[0018] 1.根据已知的各用气节点设计流量Q,(j = 1，2,…η)及气源节点的压力，按照完 好状态下的管网拓扑结构编制管网水力计算程序，进行设计工况水力分析，得出设计工况 的管网各用气节点的节点压力P/(j = 1，2,…η);
[0019] 2.当任一管段发生事故而从管网隔离时，认为管网所有用气节点的节点压力仍能 满足该节点的设计流量需求，即假定此时管网各用气节点的实际流量Q/ Vl等于该用气节点 的设计流量Qj;
[0020] 3.根据假定的用气节点实际流量Q/v1，按照事故管段隔离后的管网拓扑结构编制 管网水力计算程序，模拟事故工况下管网各用气节点的压力P ];
[0021] 4.检验模拟的各用气节点压力P,是否仍能满足P > P_，若满足，则说明管网中 所有节点压力满足管网要求，管网的压力储备足以克服该事故管段对管网系统水力工况的 影响，此事故工况下的管网各用气节点能够按照假定的流量稳定工作，即此时各用气节点 的实际流量为Q/ v1，不需调整，转到步骤6 ;
[0022] 若不满足，说明该事故工况下的管网不能按照假定的用气节点实际流量Q/Vl稳定 工作，需转到步骤5)对假定的节点实际流量进行调整；
[0023] 5.采用搜索算法找出管网系统所有节点中压力最小的节点，并令该节点用气量 Q广1= 〇. 99XQ，i。然后重复步骤3、步骤4,直到管网中所有节点压力均满足管网的最小 节点压力要求。
[0024] 6.最后得到的节点流量即为各用气节点的节点实际流量，也即事故工况下该用户 所能够获得的燃气量。
[0025] 某城市环状高压燃气管网如图1所示，第一高压燃气管段I，第二高压燃气管段 II，第三高压燃气管段III，第四高压燃气管段IV，第五高压燃气管段V，第六高压燃气管 段VI，第七高压燃气管段VII均为阻抗为1. 2的城市高压燃气管段，管段两端均安装有阀 门（图中省略）便于事故工况下能及时从管网隔离检修，假设各管段燃气的流动