天然气输送管道网络系统的性能仿真精选.doc

天然气输送管道网络系统的性能仿真 亚伯拉罕Debebe Woldeyohannes1阿卜杜勒·马吉德·穆罕默德·阿明（Universiti Teknologi PETRONAS，机械工程学系，斯里巴加湾艾斯坎达，马来西亚31750 Tronoh，） 摘要：模拟已被证明是对于管道网络系统（PNS）分析有效的工具，以确定这是必要的评估系统的性能设计和运行变量。本文讨论了使用模拟传输PNS的性能分析。仿真模型的开发由PNS的不同配置的流量和压力变量确定。仿真模型的数学公式推导，基于能量守恒和质量平衡原则，压缩机的特点对于确定的压力和流量变量，程序开发的基础上迭代牛顿拉夫森计划的解决方案，并使用Visual C + +6.0实现。现有的管道网络系统的仿真模型的评价结果表明，该模型使不少于10次迭代操作变量被确定。在管网系统，其中包括能源消耗，对压缩比和排出压力的工作压缩机的性能进行了评估，以满足在不同的速度范围从4000-5000kPa的压力要求。从模拟分析结果表明，该模型可用于性能分析、协助决策方面的设计和传输PNS的最佳操作。 关键词：能源；输气管网；压缩机站；天然气；仿真。 1 介绍 管网系统是天然气从源传输到客户的最有效的方法。当气体通过PNS移动，气体的压力将减少，主要是由于摩擦和传热。因此，气体的压力应被安装在网络压缩机站，以保持气体的刺激。据估计，为了弥补丢失的气体压力，由于种种原因，将压缩机消耗在3至5％的天然气传输[1?3]。这实际上是巨额成本，尤其是对网络传输大体积的气体。电源烧天然气的成本，剩下的气体运输相当于每年约2亿美元，为美国的传输系统[3]。据报道，输送管道网络系统的性能提高1％，可以节省4860万美元，导致美国网络传输系统[4]。 模拟分析系统的性能成为重要的工具之一，并在各个领域的经营或资源决策。仿真分析中起着重大的贡献在地区的天然气输送网络系统[5?9]。 模拟被用来预测不同条件下的传输，可以决定对实际系统的设计和操作指南使用三七的行为。在设计过程中，模拟可以协助选择的网络结构和几何参数满足要求的管道。此外，它也有利于选择应安装在压缩机，阀门，调节器和其他元素的网站。评估传输网络系统的组成部分[10?14]的性能也进行模拟分析。 PNS由管道和非管元素组成，如压缩机，稳压器，阀门，刮削器，等等。PNS的仿真是没有非管元素，在以前的开发研究中相对比较容易处理。但是，非管元素的加入??使模拟传输PNS更加复杂，需要进一步调查。管道网络没有非管元素模拟是具有挑战性的，因为它仅涉及管道和开发 [9]基于图论。 在分析过程中应该有更多的方程被添加到模拟方程的非管元素。压缩机站是一个主要的任何气体传输系统的组成部分非管和被视为一个关键因素，压缩机站的运行成本占总传输公司预算的25％至50％ [15，16]。 输送管道网络仿真分析模型与非管元素之间的基本分歧之一是压缩机站如何在仿真??建模的方法。已经有不同的研究人员尝试用PNS在模拟建模压缩机站。选项之一是考虑压缩机站作为一个黑盒子通过设置要么吸入或排出压力[17]。只有很少的资料可被纳入到仿真模型来代表压缩机站。PNS的模拟过程中的压缩机站的影响已被纳入预先设定的排放压力[9，18]。但是，在分析过程中忽略了压缩机吸气压力，吸气温度，流经压缩机的转速。 这项研究的重点在于发展为压缩机内传输性能评价的仿真模型进行各种操作纳入压缩机站的细节特征，即速度，吸气压力，排气压力，流速，吸的温度。 2.问题描述根据研究的管道配置，采取从现有的部分PNS。PNS包括一个压缩机站（CS）中并行工作的两个离心式压缩机。PNS服务于八大电厂客户和天然气区冷却系统（GDC）。传输PNS详细规范如表1所示。要发送的气体是甲烷，乙烷（92％）（5％），氮（1％）和其他（2％）的混合物。气体的其他相关信息包括气体比重g=0.5，平均气体流动温度T=308K和气体的压缩因子Z= 0.92。气体流速在管段被指定为,Q1,Q2.等，传递出不同客户的天然气管道的流速被指定为QC1,QC2等，如图1所示。 表1 现有的管道网络系统规格 输气管道特征 价格 压缩机数量 12 客户需求 22.65至48.14的MM SCMD 管道数 19 管道直径 200毫米至900mm管道长度