陕京天然气管网系统可靠度计算方法研究

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1、中图分类号：TE832单位代码：11414学号：2013314015题目陕京天然气管网系统可靠度计算规范方法研究学科专业油气储运工程研究方向油气长距离管输技术博士生范慕炜指导教师宫敬教授二○一七年五月StudyonReliabilityCalculationofShan-JingNaturalGasPipelineNetworkSystemDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,Beijinginpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegree

2、ofDoctorofEngineeringByFanMuwei（PetroleumStorageandTransportationEngineering）DissertationSupervisorProf.GongJingMay,2017-I-摘要摘要随着我国节能减排要求的不断提高，清洁能源市场不断扩大，天然气作为最主要的清洁能源需求量呈加速增长趋势，使得市场对天然气的供应要求日益提高。本文紧密结合我国清洁能源市场与天然气管道行业的发展趋势，基于传统可靠性经典理论阐述了天然气管网可靠性的内涵，对陕京天然气管网的物理结构与供气可靠性进行了详细分析，

3、并对影响可靠性的各因素及经济性进行了定量计算，建立了基于管网随机拓扑结构的供气保障率与经济性分析模型。通过对可靠性工程的基本理论进行简述，将天然气管网系统与通信、电力及交通网络进行对比分析，得到了天然气管网可靠性的实质与内涵，并结合天然气管网结构与运行工艺的特点，提出了结构可靠性与供气可靠性两个层面的研究目标，分别建立可靠性评价指标以表征管网的总体可靠性，并通过多元正态分布理论对天然气管网的结构可靠性进行了定量计算与分析。针对天然气管网组成单元众多、规模巨大的问题，以陕京天然气管网为研究目标，运用拓扑学原理基于功能及网络完整性建立并简化了陕京管网系

4、统的拓扑结构，以站场作为拓扑网络结点单元、管段作为链路单元，通过蒙特卡洛模拟产生基于单元可用率分布特点的网络拓扑随机状态，并对该随机网络结构进行输气能力计算，以得到管网随机状态下的供气保障能力。针对陕京管网系统用气不均匀性较大的问题，本文以管网输气任务的不同将评价周期分为用气高月与用气低月两个典型工况，通过对不同输量、机组配置、运行参数及拓扑结构特点下的供气保障能力进行模拟，得到两种典型工况下的供气保障率。此外，通过对不同工况下管存气量的控制及有效气量的计算，定量分析了管存对供气保障能力的影响，并将储气库引入供气保障分析中，形成系统化的陕京管网系统

5、供气保障分析方法。此外，通过对影响供气能力的内外因素进行敏感性分析，定量计算了各影响因素对供气保障率的影响程度，为针对性制定供气保障方案提供了理论依据。最后对不同输气任务、分输方案、工艺与机组配置进行经济性分析，明确了管网系统供气保障能力与经济指标的关系。关键词：天然气；管网系统；可靠性；拓扑结构；经济性分析-II-ABSTRACTStudyonReliabilityCalculationofShan-JingNaturalGasPipelineNetworkSystemABSTRACTWiththeincreasingrequirementofe

6、nergyconservation&emissionreductionandexpansionofcleanenergymarket,asthemostprimarycleanenergy,thedemandofnaturalgasisenhancingdrastically.Accordingtothemarketcharacteristicandpipelineindustrialdevelopmenttrend,thispaperillustratesthereliabilityconnotationofnaturalgaspipelinen

7、etworkbasedontraditionalreliabilitytheory,andanalyzesthestructureandgassupplyreliabilityofShan-Jingpipelinenetwork.Afterthat,Allimpactfactorsarequantifiedundersensitivityandeconomicanalysis.Then,thereliabilityandeconomicanalysismodelisestablishedbasedontherandomtopologicalstru

8、cture.Bybrieflydemonstratingthefundamentaltheoryofreliability