[发明专利]一种天然气管道清管过程中的清管器运行参数计算方法

说明书

本发明专利公开了一种天然气管道清管过程中的清管器运行参数计算方法。本方法的步骤是：首先收集天然气管道的基本参数、运行状态参数和清管作业数据；其次开展天然气管道水力系统的离散化；然后根据清管时间确定清管作业的边界条件；而后采用迭代求解方法计算水力网格节点的参数；最后采用插值法计算得到天然气管道清管过程中的清管器运行参数。本发明充分考虑实际清管作业情况，计算方法快速稳定、结果准确实用，为评估天然气管道清管作业安全提供了管治依据，为在实际清管作业前开展清管器运行参数的模拟预测提供了技术支持，为制定清管方案提供了决策依据。

技术领域

本发明属于天然气输送管道的安全保障领域，尤其涉及一种天然气管道清管过程中的清管器运行参数计算方法。

背景技术

天然气是一种清洁的优质能源和化工原料，而管道输送是天然气的主要运输方式。目前，我国天然气长输管道里程数达到8万千米，在建天然气长输管道里程数3989千米。根据国家发改委和国家能源局发布的《中长期管网发展规划》，预计到2025年，建成天然气管道里程数将达到16.3万千米。

对于新建成的天然气管道而言，其投产前需要进行清管以去除修建过程中遗留的污物、杂质；而在天然气管道的日常运行过程中，每过一段时间也需要清管，以去除运输过程中留下的积液。因此，周期性的清管作业具有提高管道输送效率、增加管道输送流量的功能，可以达到延长管道运行年限、保障管道安全高效运行的目的。清管过程中的清管器运行距离、清管器运行速度、清管时间是清管作业中的重要参数。实时掌握和控制这些参数将对清管作业具有重要的指导作用。然而，在实际清管作业过程中，通常依靠工作人员的操作经验或者估算的方法来确定清管作业过程中清管器的运行速度及运行距离，无法准确判断清管器的实际工作状态，可能会造成冲击收球筒、损坏管道设备、甚至憋漏、爆管等安全事故，将严重危害人民的生命财产安全。目前，现有的清管器的运行参数的计算方法均为完全静态的估算模型，未考虑清管器在管道内的受力清管以及清管器的运动状态。而由于天然气长输管道沿线地形复杂，且管道沿线的压力、流量等参数均随时间实时变化，因此，采用现有的静态估算模型不能详细、准确、快速地计算清管器的运行距离及运行速度。如采用SY/T5922-2012《天然气管道运行规范》中的静态模型对川渝环线输气管道肖溪-磨溪段的清管过程进行分析计算，结果表明，计算得到的清管器运行速度与实际清管器速度的误差高达33.80％，计算得到的清管器运行距离与实际清管器运行距离的误差高达29.17％。因此目前，尚未有成熟的计算方法能及时、准确、快速地计算出清管过程中的清管器运行参数，也难以为实际清管作业提供生产指导，更无法用以评估天然气管道清管过程的安全性。

综上所述，天然气管道清管过程中的清管器运行参数，如清管器运行距离、运行速度和清管时间，是评估天然气清管作业安全性的重要参数，也是决定清管周期、制定清管方案的重要依据。然而目前，尚没有合理的计算方法和技术能及时、准确、详细地计算出清管器运行参数，也就难以在正式清管作业前开展清管方案的预测模拟，更无法为制定清管方案提供决策依据。而本方法可以详细、准确、快速地计算出清管器运行参数，从而在正式清管作业前开展清管方案的预测模拟，以为制定清管方案提供决策依据，为评估天然气管道清管过程的安全性提供技术支持。

发明内容

本发明提供了一种天然气管道清管过程中的清管器运行参数计算方法，以解决现有技术中的各种缺陷和不足，本发明采取的技术方案如下：

提供一种天然气管道清管过程中的清管器运行参数计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，根据天然气长输管道的设计资料、现场踏勘以及已有的清管作业数据，收集天然气长输管道的基本参数，收集清管方案和现场的运行状态参数；

步骤二，根据管道的基本参数数据完成水力系统的离散化，划分管道的水力网格和时间网格，从而确定水力步长和时间步长，具体实现步骤为：

(1)自发球时间开始，至收球时间为止，划分单位时间步长：

Δt＝1min＝60s (1)