[发明专利]一种考虑空冷器影响的天然气管道稳态运行优化方法

权利要求书

1.一种考虑空冷器影响的天然气管道稳态运行优化方法，其特征在于：以压缩机机组的能耗和空冷器机组的能耗之和最低为目标函数，每个压气站内以压缩机机组的能耗和开启空冷器机组的能耗之和为各站的能耗，设总压气站数量为n，整个长输管线的总能耗即为各站的能耗之和，具体模型如下：

式中：F——全线压气站的总能耗；

i——第i座压气站；

F_ic——第i座压气站压缩机组的能耗；

F_ia——第i座压气站空冷器机组的能耗；

n——压气站的数量；

P_id——第i座压气站的出站压力；

c_i——第i座压气站压缩机的开机台数；

a_i——第i座压气站空冷器的开机数量；

其中，空冷器的能耗通过计算空冷器风机功率获得：

根据空冷器基管换热面积与空气阻力的函数关系曲线图，求出空气阻力为ΔP₁，单位mmHg；

根据下式计算风机口的空气压力ΔP₂；

ΔP₂＝0.5v_NF²ρ_air (1)

式中：ΔP₂——风机口的空气压力，mmHg；

v_NF——迎面风速，m/s；

ρ_air——空气密度，kg/m³；

根据下式计算风机全风压H；

H＝ΔP₁+ΔP₂ (2)

式中：H——风机全风压，mmHg；

ΔP₁——总空气阻力，mmHg；

ΔP₂——风机口压力，mmHg；

根据下式计算风机风量V_air；

V_air＝3600A_Fv_NF (3)

式中：V_air——风机风量，m³/h；

A_F——总迎风面积，m²；

根据下式计算风机风压系数和风量系数；

式中：H——风机全风压，mmHg；

V——风机风量，m³/h；

——风压系数；

——风量系数；

D₁——空冷器叶轮直径；

根据求得的风压系数和风量系数查阅风机特性曲线，从而即可求解出风机的轴功率系数

根据下式计算出风机的功率即空冷器的功率：

式中：N——风机轴功率，kW；

空冷器的能耗通过风机轴功率获得。

2.根据权利要求1所述的一种考虑空冷器影响的天然气管道稳态运行优化方法，其特征在于：压缩机的能耗通过压缩机性能曲线计算压缩机所需提供的压头，然后计算压缩机功率获得。

3.根据权利要求1所述的一种考虑空冷器影响的天然气管道稳态运行优化方法，其特征在于：以压气站的出站压力、压缩机的开机数量以及空冷器的开机数量作为优化变量，其中压缩机的开机数量和空冷开机数量为离散变量，出站压力为连续变量；即

X_i＝(P_id,c_i,a_i)

式中：P_id——第i座压气站出站压力，MPa；

c_i——第i座压气站压缩机的开机台数；

a_i——第i座压气站空冷器开机数量；

X_i——以压气站的出站压力、压缩机的开机数量以及空冷器气的开机数量作为优化变量。

4.根据权利要求1或3中任一项所述的一种考虑空冷器影响的天然气管道稳态运行优化方法，其特征在于：约束条件包括管道约束、压缩机性能约束、空冷器性能约束。