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时间:2019-03-13
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1、城市天然气高压外环的水力工况模拟与运行规律研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名:付琬娴指导教师:彭世尼教授专业:供热、供燃气、通风及空调工程学科门类:工学重庆大学城市建设与环境工程学院二O一五年五月HydraulicSimulationandAnalysisonUrbanNaturalGasHigh-PressureRingedPipelinesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineer
2、ingByFuWanxianSupervisedbyProf.PengShiniSpecialty:Heating,Gassing,VentilationandAir-conditioningEngineeringCollegeofUrbanConstructionandEnvironmentEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着天然气开发规模和使用范围的不断扩展,我国各个地区的天然气管网系统也不断扩展和完善。要解决多气源、高参数、一体化的城市燃气
3、管网系统在设计、改造、运行、管理调度等方面存在相关技术问题,就需要建立管网的水力模型,以掌握管网的运行规律,才能保证管网系统安全、稳定、可靠、连续地运行。为了建立燃气管网的水力模型,本文将管网的管段压降方程、节点流量方程、环能量方程用矩阵的形式表示,并用节点法或回路法求解矩阵方程组。其中节点解法是基于节点连续性方程,求解节点导纳矩阵,而回路解法是基于环能量方程,由齐次线性方程组的任意一个特解求解回路阻抗矩阵。对于非管元件的模拟,本文的模型采用非管元件的进口压力、出口压力、通过流量三者之间的关系来描述。模型中摩擦阻力系数可采用二分法、牛顿迭代法、弦截法计算。
4、本文以A市2020年多气源的天然气高压外环管网为例,基于MATLAB软件编制该市天然气高压外环管网的水力工况模拟程序,分别模拟该市用气高峰、低谷、供需平衡时刻在供气压力一定或供气流量一定的情况下的水力工况,得到各工况下的流量和压力分布曲线,并分析该高压外环的运行规律,提出合理的运行管理调度建议。通过模拟得出的成果和结论如下:①以MATLAB为平台建立的水力工况模型,可经过适当修改而用于燃气管网的规划设计模拟、运行模拟,甚至管网经济效益模拟。模型的使用范围广,实用性强,且操作简单,收敛速度快。②对A市各类天然气用户进行研究得出用气规律,采用不均匀系数法建立A
5、市天然气负荷预测模型,预测2020年高峰时(12月某日19点)和低谷时刻(5月某日4点)用气量分别为104.2129万m³/h和29.1391万m³/h,增强负荷计算的准确性。③利用所编制的模拟程序对A市天然气高压外环进行模拟,得到各个工况下的压力曲线。无论是用气高峰、用气低谷时,还是供需平衡时,2节点均为压力最低点,2节点所供应的C区成为用气紧张区域。而气源点中,5节点的压力较低。应将2节点和5节点作为今后的重点监测对象,避免供气不足或压力过低。④多气源环状管网系统相邻气源点之间的压力和流量会相互影响。A市高压外环中,5和6节点的气源均来自同一长输管线,
6、可以考虑适当减少6节点的气源供气量,而增加5节点的供气量,使得5节点有足够的流量提供给2和3节点。关键词:管网模拟,高压外环,水力工况,多气源,MATLABI重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentoftheexploitationscaleandusagescopeofnaturalgas,transmissionpipelinenetworksystemisexpandingandperfectingindifferentregionsofChina.Inordertosolvetheproblemthatint
7、egratedtransmissionpipelinenetworksystemwithmulti-gassourceandhighparameterexistingindesign,renovation,operation,managementandotheraspects,ahydraulicmodelofthepipelinenetworkshouldbeestablishedtomastertheoperationrulesofnetwork,andtoensuresafetyreliablecontinuousoperationofpipelin
8、enetworksystem.Inordertoestablish
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