地形起伏天然氣集輸管線清管數(shù)值模擬研究

【摘要】：隨著天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展,管道工業(yè)也進入了黃金發(fā)展階段,這一點已被全球管道工程的蓬勃建設所證實。我國政府也將管道建設擺在了重要位置,并相繼投產(chǎn)運營了西氣東輸、川氣東送等大型管道,這些能源大動脈對國民經(jīng)濟的發(fā)展起了重要的作用。管道工業(yè)蓬勃發(fā)展的同時,與之相關的管道技術也相應被擺到重要位置上來,其中重要的一項就是清管技術。不管對于新建管道還是已投產(chǎn)管線,清管技術都有十分廣泛的應用。 本論文針對地形起伏天然氣集輸管線,先介紹了清管系統(tǒng)的設備、工藝流程及相關工藝參數(shù)計算,本論文的重點是建立地形起伏天然氣集輸管線清管模型,通過仿真模擬清管過程,從而得到各基本參數(shù)的變化規(guī)律。由于地形起伏的影響,管中流體的流型不斷發(fā)生變化,從而導致持液率的不斷改變。而管中積液量的計算與持液率有關,因此,在建立清管模型之前應首先介紹管段內(nèi)流型的判斷方法,利用該方法確定管內(nèi)流體的流型情況,再根據(jù)管內(nèi)流型的不同采用不同的持液率計算方法,最終求出持液率。然后,針對地形起伏天然氣集輸管線,以水平管線的清管模型為基礎,分別對不同地形情況建立清管物理模型,同時與管內(nèi)的流體進行受力耦合分析,并結合以上的持液率計算方法和流體滿足的基本方程,推導出清管數(shù)學模型。 根據(jù)建立的清管模型,對其計算過程按功能的不同進行區(qū)塊劃分,并應用計算機C語言對其編程處理,然后通過各功能區(qū)塊的組合模擬計算整個清管參數(shù),從而仿真模擬地形起伏集氣管線的清管過程。 對于工程實例中的一條天然氣集輸管線,結合以上建立的清管數(shù)學模型,通過編制的程序最終計算得出一系列的清管基本參數(shù)。同時,把這些結果與PIPEPHASE軟件算出的結果進行比較,部分結果完全吻合,部分結果數(shù)據(jù)的誤差在工程允許誤差范圍以內(nèi),總的來說,到達了較好的計算效果。然后將得出的數(shù)據(jù)繪制成曲線,觀察曲線的變化情況,從而了解管道中持液率、清管球速度、沿程壓力等基本參數(shù)的變化規(guī)律。最后,單一改變管線的管徑、流量、壓力等基本參數(shù),從而從整體上研究某參數(shù)的改變對清管工況參數(shù)的影響,將單個管段的傾角、長度改變從局部上研究管段基本參數(shù)的改變對清管工況參數(shù)的影響,以上兩方面都為兩相流管路的清管運行控制提供理論依據(jù)。 【關鍵詞】：地形起伏 天然氣 集輸管線 持液率 清管模擬 程序編制
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TE832
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 國內(nèi)外清管模型研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外清管模型研究概況10-11
• 1.2.2 國內(nèi)清管模型研究概況11-12
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容與技術路線12-14
• 1.3.1 本論文研究內(nèi)容12-13
• 1.3.2 本論文技術路線13-14
• 第2章 天然氣集輸管線典型清管設備與工藝流程14-22
• 2.1 清管設備14-16
• 2.1.1 清管器收發(fā)裝置14-15
• 2.1.2 清管器種類15-16
• 2.2 典型清管工藝流程16-17
• 2.2.1 清管器發(fā)送過程16-17
• 2.2.2 清管器接收過程17
• 2.3 地形起伏集氣管線清管基本參數(shù)計算17-20
• 2.3.1 清管球與管壁的摩擦阻力17-18
• 2.3.2 清管球前、后管段氣體沿程摩擦阻力18-19
• 2.3.3 清管積液靜壓阻力19-20
• 2.3.4 積液沿程流動摩擦阻力20
• 2.3.5 沿程壓力分布及平均壓力20
• 2.4 本章小結20-22
• 第3章 地形起伏天然氣集輸管線清管運行計算基礎22-29
• 3.1 地形起伏集氣管段流型分類與判斷22-24
• 3.1.1 地形起伏管線流型分類22
• 3.1.2 地形起伏集氣管線流型判斷22-24
• 3.2 地形起伏集氣管線持液率計算24-28
• 3.2.1 分層流持液率計算24-26
• 3.2.2 段塞流持液率計算26-27
• 3.2.3 其他流型的持液率計算27-28
• 3.3 本章小結28-29
• 第4章 地形起伏天然氣集輸管線清管動態(tài)運行模型29-47
• 4.1 清管球在無積液的水平輸氣管線中的清管模型29-32
• 4.1.1 模型基本假設29
• 4.1.2 清管物理模型29-30
• 4.1.3 清管數(shù)學模型30-32
• 4.2 清管球在有積液的水平輸氣管線中的清管模型32-39
• 4.2.1 模型基本假設32-33
• 4.2.2 清管物理模型33
• 4.2.3 清管數(shù)學模型33-39
• 4.3 集氣管段在復雜情況下(考慮積液、傾角)的清管模型39-46
• 4.3.1 模型基本假設39
• 4.3.2 清管受力模型39-41
• 4.3.3 清管數(shù)學模型41-46
• 4.4 本章小結46-47
• 第5章 地形起伏天然氣集輸管線清管程序編制47-49
• 5.1 編程基礎47
• 5.1.1 編程語言47
• 5.1.2 程序功能模塊47
• 5.2 程序計算流程47-48
• 5.3 本章小結48-49
• 第6章 實例應用49-69
• 6.1 川中氣礦12號站-9號站集氣管線工程概況49-50
• 6.1.1 集輸管線輸送天然氣的氣質(zhì)組成49
• 6.1.2 12號站-9號站集氣管線規(guī)格49
• 6.1.3 12號站-9號站集氣管線沿程路由49-50
• 6.1.4 12號站-9號站集氣管線運行參數(shù)50
• 6.2 計算結果分析50-69
• 6.2.1 管線流型變化情況50-54
• 6.2.2 持液率變化曲線及影響因素54-57
• 6.2.3 清管球沿程壓力變化曲線及影響因素57-60
• 6.2.4 清管球運行速度曲線及影響因素60-63
• 6.2.5 管道入口壓力隨時間的變化曲線及影響因素63-69
• 第7章 結論與建議69-71
• 7.1 結論69
• 7.2 建議69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-76
• 附錄176-93
• 附錄293-99

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