天然气输气管道的优化研究

摘要：我们国家的经济在不断的发展，天然气作为一种重要的能源，在人们日常生活中发挥了重要的作用。作为天然气工业的一个重要组成部分，对于天然气输气管道输送的优化运行非常重要。本文主要分析了我国天然气的现状及国内外输气管道优化运行的现状和发展趋势。

关键词：天然气；输气管道；优化研究

中图分类号：F407文献标识码： A

前言：随着我国天然气产量的不断增加，输送天然气的基础建设也在不断地进行，天然气管道输送的规模和数量逐渐的增大，如何合理的优化天然气管道，提高天然气管道的输送效率，是目前迫切需要解决的问题。

一、天然气管道优化设计的现状和分析

随着天然气在使用方面的普及和增多，人们对于天燃气的需求也在加大；而随着天然气需求的加大，天然气的输送项目也在逐年增多，如何优化天然气输送管道建设，逐渐成为摆在管道设计者面前的一道难题。现阶段天然气管道优化设计大多数还是采用传统的数学优化的方法，这种方法首要需要建立天然气管道设计的数学模型，通过利用管道工作过程中的参数和相应的边界条件，模拟天然气在管道内的流动状态，根据天然气的流量、压力、含水量等参数，模拟天然气在管线内部的流动状态，流动规律，确定管道对于天然气流动的影响，得到天然气在管道中流动的参数，从中得出天然气输气管道的参数。为提高天然气输送的效率，则要通过采用先进的天然气管道输送的优化数学模型，利用合理的求解方法，模拟天然气在管道内的流动，并在不断优化天然气管道的过程中，得到天然气管道输送设计的优化参数，进而改进天然气管道的设计，优化天然气管道的设计。通过对天然气管道内流动情况的模拟可以得到天然气在管道内的流动规律，从而更好的为管道的优化设计提供参数依据。天然气管道内流动规律的求解涉及到多个物理学方面的知识，根据实际的情况，可以简化条件或者利用数值模拟的方法得到。在确定天然气管道优化设计模型时，首先要清楚影响天然气管道输送的内部和外部条件，确定参数，利用已知的条件和基本的物理原理开展研究，确定各个参数之间的关系，得到各个参数之间的变化规律。

二、输气管道优化运行的意义

压缩机提供了天然气在输气管道内流动的动力，但是压缩机会损耗管道内

输送的气体，占所输气体的3%到5%，可优化幅度很大。减小输气能耗可以大量的减少运行成本，降低压缩机的运行维护费用，还可以减少废气排放，对环境

保护有利。相关专家表示，通过谨慎、精密细致的优化计算，非优化运行会比

优化运行后多消耗20%的能量。所以，对输气管道的优化运行非常必要。

为了降低输送成本，所以需要对输气管道优化运行，优化运行就是使管道

在能耗最小的情况下，安全可靠地完成天然气的输送和供应。

三、天然气管道优化设计的研究

天然气具有密度小、流动性的特点，但是它体积大，所以在其运输方式要选择适合它的特点的方式，不能等同于石油、煤、矿石等的运输方式，管道输送是首选。管道输送因其经济性、连续性、密闭性、安全可靠等特点，也显示出其它运输方式无法攀比的优越性，因此天然气的最理想的输送方式就是管道输送。21世纪是天然气为主体能源的时代。家庭应用、汽车应用、工业应用都在大力开发，世界各国都在大力发展天然气工业。随着我国能源政策的调整，我国天然气工业也处于加速发展的大好时机，天然气管道建设将是未来中国能源建设中的重中之重。输气管道建设投资巨大、建设运行周期长、经营费用高、范围小，在众多的建设方案中寻找一个价格低廉且输送量大的方案，是很值得我们研究的问题，这就需要设计者在设计时充分考虑到管道的优化设计，天然气管道优化是在已知各种参数的基础上，对管径、站间距、进出站压力、压力、压缩机站数、压比等工艺参数进行优选，做好管道的优化设计，提高管道的输送能力和使用寿命，降低

管道的内部消耗，为管道设计优化获得更好的方法指导和理论支撑，使管道的输量达到最大，使管道寿命期内总费用最小。比如我们可以假设天然气输送管道流动过程中的压力是不变的，管道是水平的，流动过程是连续的，流量也是一定的，这样可以方便我们在构建数学模型时的运算。在工程实际中，常规设计方法是将

几种可能的参数进行组合，进行优化方案对比。但即使选择数量很少的参数，也会得到几十种、上百种方案，利用计算机的帮助，可以大大减轻工作量。输气管道优化设计就是将优化技术引入管道设计中，将实际管道设计模型转化为数学最优化模型，选择相应的优化算法，借助计算机，高效可靠的求得最优设计参数，

根据技术经济学原理，通过对各个可行方案的技术分析、经济比较和效益评价，寻求技术与经济的最佳组合，从而确定技术先进且经济合理的设计方案或运行参数，使系统工作达到最佳状态，达到节约能源、提高经济效益的目的。时间和工作量都比组合几十上百种方案来进行比较大大减少，对工程具有重要的意义和帮

助。对输气管道优化设计的研究对我国天然气发展和经济建设具有重要的作用。

四、天然气输气管道优化管理

天然气输气管道具有特殊性，这就强调在输气管道的管理过程中，要严格控制管道的完整性管理，确保输气管道安全、有效的运行。并且，在管道完整性管理中，管道风险技术、风险管道技术的有效运用，是完整性管理有效性的有力保障。

1.输气管道完整性管理

输气管道完整性管理主要是指，对输气管道运行中遇到的风险因素和技术进行评估，进而做出相应的风险控制对策，减低风险发生水平。并且，输气管道完整性管理主要基于管理中的问题，有针对性的制定保护措施。于是，在这个过程中，主要包括：工作计划、流程的拟定、风险的分析、安全评价以及制定预防应急措施等，最大程度上减少输气管道的安全事故，提高管道的安全有效性。

2. 完整性管理技术

输气管道完整性管理是一项复杂的系统的工程，强调各方工作的有效落实。其中，管道风险评价技术、风险管道检测技术的落实，有助于提高管道完整性管理的现实有效性。那么，具体而言主要是：

2.1 管道风险评价技术。

在进行输气管道的风险评价之前，首先需要对管道的危险因素进行有效地识别。其中，天然气输气管道的潜在危险因素有：施工缺陷、电化学腐蚀、管道缺陷等。于是，在管道风险评价过程中，可基于这些数据的综合分析与评价。并且，

输气管道定性风险的方法很多，其中风险矩阵法、专家打分法最为常用。

2.2 风险管道检测技术。

风险评价是风险检测的基础，那么，风险检测主要用于对检测方案的优化的一种方法。在对风险管道的检测过程中，检测的重点主要在于高风险、高后果的输气管道，以降低输气管道的运行风险。当前，输气管道检测技术主要是智能内外部检测技术。例如，在输气管道裂纹的检测中，采用超声检测器；在对管道腐蚀的检测中，采用腐蚀缺陷检测技术，等等。基于有效的检测，提高对风险管道检测的有效性。无论是检测的精准度还是检测的有效性，都是确保输气管道整体安全有效的重要保障。在输气管道维护与

管理的过程中，强调各方工作的认真落实。

五、结束语

总之，天然气是一种非常重要的绿色能源，它对于环境的污染小，导致国内外目前对天然气的需求都比较大，尤其在中国市场，天然气管道的建设还有很多的路要走，还有很多的地方需要学习，天然气管道建设的好坏关系到国计民生，关系到天然气管道输送天然气的质量和运行效率。本文通过对天然气管道设计优化研究，可以看出该优化模型得到的优化解的稳定性稍差，因此我们在日后的工作中对天然气输气管道优化设计模型进行改进，以求得到可靠性较好，得到最优解。

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