一种天然气输配系统适应性分析的方法与流程

1.本发明涉及一种燃气管网动态监测方法，特别是涉及一种天然气输配系统适应性分析的方法。


背景技术：

2.管道输配系统是城市天然气的一种主流输配方式，一般由门站、储气设施、输配管网、调压设施以及运行管理设施和监控系统等共同组成。随着社会的飞速发展，城市建设日新月异，天然气管道输配系统也越来越复杂、庞大，对于管网中的流量掌控需求更加迫切，但流量数据采集设施因其造价高昂且对于实施条件要求较高等原因无法大规模设置，造成无法准确掌握城市天然气的流量情况，进而无法找到天然气管道输配系统的瓶颈，在冬季用气高峰时，很多城市的部分区域会出现不能正常用气的情况。在新建、改扩建天然气管道的时候，也没有具体、有效的数据支撑，在建设过程中会不可避免的造成资源浪费。


技术实现要素：

3.本发明针对现有天然气输送管道系统中通过流量数据采集设施掌控管网流量数据成本高、施工限制较多、难以为燃气供应调配提供有效参考、也无法为新/改建天然气管道提供有效数据支撑的技术问题，提供一种通过对管道压力进行分析来实现高精度、低成本、实时性好的动态流量信息监控，进而为管网优化提供数据支持的天然气输配系统适应性分析的方法。
4.压力是流体测量中最为敏感的变量，便于测量，便于进行数据处理；但是，在实际应用中，面临两大问题难于解决，第一是压力传感器存在的绝对误差会对流量与流速计算造成重大影响，第二是需要消除管网中重力压力梯度对系统造成的影响。
5.为此，本发明的技术方案是，一种天然气输配系统适应性分析的方法，其目的在于消除传感器测量误差以及重力场对系统所造成的影响，所述天然气输配系统上设有关键节点a，所述天然气输配系统上与所述关键节点a连通的周边分布点分别为b、c、d、e、f、g，在a、b、c、d、e、f、g各点处均安装绝对压力传感器，用于测量所对应各点处管道内介质的绝对压力，所述天然气输配系统适应性分析的方法具体为：s1：设各点上绝对压力传感器的压力采样频率为m赫兹，取一个周期内所述关键节点及其周边分布点的压力集合为{ai}、{bi}、{ci}、{di}、{ei}、{fi}、{gi}；s2：对压力集合做如下处理：s2.1：在集合{ai}中取定长数据段，设该数据段内有n个数据，对n个数据做如下处理：ar=2其中：a
均值
=，将ar迭代到最小，定义此时的a
均值
为该测点此时的全压值a全压
；s2.2：获得a
全压
后，在集合{bi}、{ci}、{di}、{ei}、{fi}、{gi}中依此找到与a
全压
处于同一时段的数据段，分别按照（2.1）中方法求出各点的全压值，定义为b
全压
、c
全压
、d
全压
、e
全压
、f
全压
、g
全压
；步骤3：定义ba=|b
全压-a
全压
|，依次获得ca、da、ea、fa、ga；步骤4：经过n天，可以获得n个ba，取出最小值，定义为b，同理定义并获得c、d、e、f、g；步骤5：如第n+1天获得的ba、ca、da、ea、fa、ga中的任意一个数值小于{b，c，d，e，f，g}中所对应的元素值，迭代{b，c，d，e，f，g}中的元素值，保持{b，c，d，e，f，g}中各个元素始终保留最小值。
6.优选的，设同一时刻各测点的压力值分别为ai、bi、ci、di、ei、fi、gi，根据压力值可以获得a点与周边相邻点之间管段内的介质流向与流速，方法如下：（1）ab管段内，设hf=|b
i-ai|-b；如hf＞0，则介质从a点流向b点；如hf＜0，则介质从b点流向a点；（2）将hf代入如下简易水力计算公式，即可获得该管段的实时流速信息：hf=式中：hf为压力差，单位pa；为沿程阻力因数，无量纲；l为管段长度，单位m；d为管道直径，单位m；为介质重度，单位n/m3；为流速，单位m/s；g为重力加速度，单位m/s2；（3）通过（1）和（2）中所述方法，依次获得a点及其各个周边相邻点之间管段的流向与流速，根据管段流速对各个管段直径进行优化，为管道设计与管网改造提供数据支持。
7.优选的，所述输配系统在关键节点a以及其周边分布点处均设有阀门井，所述阀门井上设有放散管，所述绝对压力传感器安装在所述放散管上。
8.优选的，设24小时为一个压力采样周期。
9.本发明有益效果是，本技术通过在燃气管道的关键节点及关键节点的周边点处设置压力传感器，监测各点处介质绝对压力值，通过对压力值进行处理计算，获取关键节点及其周边点之间的介质流向，以及其间管段内的介质流速，用于对管段直径进行优化或者作为管网改造的参考，该方法硬件投入成本较低，监测结果准确可靠，可以在城市燃气管网系统中广泛推广。
具体实施方式
10.下面结合实施例对本发明做进一步描述。
11.一种天然气输配系统适应性分析的方法，包括如下步骤：步骤1：设输配系统上的关键节点为a，与其连通的周边分布点为b、c、d、e、f、g
……
等，在a、b、c、d、e、f、g
……
各点的方便位置上（一般可以选择阀门井的放散管）安装绝对压力传感器；步骤2：设压力采样频率为m赫兹，以24小时为周期，获得a、b、c、d、e、f、g
……
各点的压力集合，设为{ai}、{bi}、{ci}、{di}、{ei}、{fi}、{gi}
……
；步骤3：对{ai}做如下处理：1）取定长数据段，设有n个数据，对n个数据做如下处理：ar=2其中：a
均值
=；ar不仅是信号振动平均值的反应，同时也是信号波动和离散度的反应，将ar迭代到最小，意味着此时管道内介质的流动性最小，管道内的介质压力接近于全压值，定义此时的a
均值
为该测点此时的a
全压
；2）获得a
全压
后，在集合{bi}、{ci}、{di}、{ei}、{fi}、{gi}
……
中依次找到与a
全压
处于同一时段的数据段，分别按照1）中公式求出各点的压力均值，分别获得b
全压
、c
全压
、d
全压
、e
全压
、f
全压
、g
全压
……
；步骤4：定义ba=|b
全压-a
全压
|，依次获得ca、da、ea、fa、ga……
；步骤5：经过n天，可以获得n个ba，取出最小值，定义为b，同理定义并获得c、d、e、f、g
……
；如第n+1天获得的ba、ca、da、ea、fa、ga中的任意一个数值小于{b，c，d，e，f，g}中所对应的元素值，迭代{b，c，d，e，f，g}中的元素值，保持{b，c，d，e，f，g}中各个元素始终保留最小值；步骤6：设同一时刻各测点的压力值分别为ai、bi、ci、di、ei、fi、gi……
，根据压力值可以获得a点与周边相邻点之间的管道内的介质流向与流速，以ab段为例，方法如下：1）设hf=|b
i-ai|-b，如hf＞0，则介质从a点流向b点；如hf＜0，则介质从b点流向a点；2）将hf代入如下简易水力计算公式，即可获得各个管段的实时流速信息：hf=式中：hf为压力差，单位pa；为沿程阻力因数，无量纲；l为管段长度，单位m；d为管道直径，单位m；为介质重度，单位n/m3；为流速，单位m/s；g为重力加速度，单位m/s2。
12.本技术通过在燃气管道的关键节点及关键节点的周边点处设置压力传感器，监测各点处介质绝对压力值，通过对压力值进行处理计算，获取关键节点及其周边点之间的介质流向，以及其间管段内的介质流速，用于对管段直径进行优化或者作为管网改造的参考，该方法硬件投入成本较低，监测结果准确可靠，可以在城市燃气管网系统中广泛推广。
13.惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范
围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

技术特征：
1.一种天然气输配系统适应性分析的方法，其特征在于，所述输配系统上设有关键节点a，所述输配系统上与所述关键节点a连通的周边分布点分别为b、c、d、e、f、g，在a、b、c、d、e、f、g各点处均安装绝对压力传感器，用于测量所对应各点处管道内介质的绝对压力，所述天然气输配系统适应性分析的方法具体为：s1：设各点上绝对压力传感器的压力采样频率为赫兹，取一个压力采样周期内所述关键节点及其周边分布点的压力集合为{a
i
}、{b
i
}、{c
i
}、{d
i
}、{e
i
}、{f
i
}、{g
i
}；s2：对压力集合做如下处理：s2.1：在集合{a
i
}中取定长数据段，设该数据段内有n个数据，对n个数据做如下处理：a
r
=2其中：a
均值
=，将a
r
迭代到最小，定义此时的a
均值
为该测点此时的全压值a
全压
；s2.2：获得a
全压
后，在集合{b
i
}、{c
i
}、{d
i
}、{e
i
}、{f
i
}、{g
i
}中依此找到与a
全压
处于同一时段的数据段，分别按照s2.1中方法求出各点的全压值，定义为b
全压
、c
全压
、d
全压
、e
全压
、f
全压
、g
全压
；步骤3：定义b
a =|b
全压-a
全压
|，依次获得c
a
、d
a
、e
a
、f
a
、g
a
；步骤4：经过n天，可以获得n个b
a
，取出最小值，定义为b，同理定义并获得c、d、e、f、g，形成集合{b，c，d，e，f，g}；步骤5：如第n+1天获得的b
a
、c
a
、d
a
、e
a
、f
a
、g
a
中的任意一个数值小于{b，c，d，e，f，g}中所对应的元素值，迭代{b，c，d，e，f，g}中的元素值，保持{b，c，d，e，f，g}中各个元素始终保留最小值。2.根据权利要求1所述的天然气输配系统适应性分析的方法，其特征在于，设同一时刻各测点的压力值分别为a
i
、b
i
、c
i
、d
i
、e
i
、f
i
、g
i
，根据压力值可以获得a点与周边相邻点之间管段内的介质流向与流速，方法如下：（1）ab管段内，设h
f
=|b
i-a
i
|-b；如h
f
＞0，则介质从a点流向b点；如h
f
＜0，则介质从b点流向a点；（2）将h
f
代入如下简易水力计算公式，即可获得该管段的实时流速信息：h
f
=式中：h
f
为压力差，单位pa；为沿程阻力因数，无量纲；l为管段长度，单位m；d为管道直径，单位m；为介质重度，单位n/m3；为流速，单位m/s；g为重力加速度，单位m/s2；（3）通过（1）和（2）中所述方法，依次获得a点及其各个周边相邻点之间管段的流向与流速，根据管段流速对各个管段直径进行优化，为管道设计与管网改造提供数据支持。3.根据权利要求1所述的天然气输配系统适应性分析的方法，其特征在于，所述输配系
统在关键节点a以及其周边分布点处均设有阀门井，所述阀门井上设有放散管，所述绝对压力传感器安装在所述放散管上。4.根据权利要求1所述的天然气输配系统适应性分析的方法，其特征在于，设一个压力采样周期为24小时。

技术总结
本发明提供一种天然气输配系统适应性分析的方法，所述天然气输配系统上设有关键节点A，所述输配系统上与所述关键节点A连通的周边分布点分别为B、C、D、E、F、G，在A、B、C、D、E、F、G各点处均安装绝对压力传感器，用于测量所对应各点处管道内介质的绝对压力，通过对压力值进行采样分析计算，获取关键节点与其连通点之间管段内的介质流向与流速。其解决了现有天然气输送管道系统中通过流量数据采集设施掌控管网流量数据成本高、施工限制较多、难以为燃气供应调配提供有效参考、也无法为新/改建天然气管道提供有效数据支撑的技术问题。本发明可广泛应用于天然气管道输配系统中。泛应用于天然气管道输配系统中。


技术研发人员：叶丽蓉 胡洋 刘玖玲
受保护的技术使用者：四川派普慧云科技有限责任公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/8/9