(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210657378.3 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 国家石油天然气管网集团有限公司 地址 100013 北京市朝阳区东土城路5号A 座6层08-10室 (72)发明人 周韬　刘军峰　唐玉龙　徐勤　 段冲　奚扬　相璟瑞　殷若鹏　 (74)专利代理 机构 苏州科权知识产权代理事务 所(普通合伙) 32561 专利代理师 卢平 (51)Int.Cl. F17D 3/01(2006.01) F17D 5/00(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) (54)发明名称 一种优化阀门开度降低波动压力的天然气 输送减耗方法 (57)摘要 本发明公开了一种优化阀门开度降低波动 压力的天然气输送减耗方法， 其涉及天然气阀门 优化技术领域， 旨在解决输气阀门开度控制作业 中的阀门压力过大， 引发管道、 阀门寿命减缓的 问题， 其技术方案要点是其步骤如下： S1： 获取稳 定目标阀门压力； S2： 获取限定最大峰值阀门压 力； S3： 设置算法优化阀门开度调节值； A1： 建立 气相流动模型； A2： 通过气相流动模型求取的关 键参数， 建立气相压力波传递速度模型； A 3： 通过 气相流动关键参数、 气相压力波传递速度， 建立 阀门开度控制作业中的气相波动压力模型； A4： 通过四步曲线法拟合函数， 建立四步曲线法拟合 阀门开度模型； S4： 数据调控。 达到了方便计算、 方便调度和节能降耗的效果。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 114963014 A 2022.08.30 CN 114963014 A 1.一种优化阀门开度降低波动压力的天然气输送减耗方法， 其特 征在于： 其 步骤如下： S1： 获取稳定目标阀门压力， 气体流经阀门， 在阀门开度控制作业中， 阀门前端产生阀 门波动压力， 阀门波动压力稳定后产生稳定目标阀门压力； S2： 获取限定最大峰值阀门压力， 在阀门控制作业中， 气体会对阀门本体产生波动压力 也会加载在阀门本体上， 根据限定的管道阀门压力限定最大峰值阀门压力； S3： 设置算法优化阀门开度调 节值， 输入S1和 S2中得到的原始数据， 使用算法拟合阀门 开度模型， 优化出来阀门开度调节值， 通过拟合阀门开度调节值， 得到阀门开度调节曲线， 算法过程如下： A1： 建立气相流动模型； A2： 通过气相流动模型求取的关键参数， 建立气相压力波传递速度模型， 压力波传递速 度模型； A3： 通过气相流动关键参数、 气相压力波传递速度， 建立阀门开度控制作业中的气相波 动压力模型， 并通过气相波动压力模型， 建立阀门的阻流系数模型； A4： 通过四步曲线法拟合 函数， 建立四步曲线法拟合阀门开度模型； S4： 数据调控， 根据S3中获得的开度曲线对最大波动压力进行调 节， 用来降低波动压力 对输气管道的影响。 2.根据权利要求1所述的一种优化阀门开度降低波动压力的天然气输送减耗方法， 其 特征在于： 所述A1中的管道气相流动数 学模型气体连续方程 为： 其中： A为管道截面积； ρk为气中含有杂质/气相密度， φk为气中含有杂质/气体积分 数， Vk为气中含有杂质/气相速度， k 为气中含有杂质/气相， t为时间， s为管道长度； 气体动量守恒为： 其中： g为重力加速度， pf为摩阻梯度； 将管道离 散为N个网格， 沿管道逐个网格求 解， 输气连续方程差分格式如下： 动量守恒方程差分格式如下： 这里： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114963014 A 2其中： Vsm， Vso， Vsg分别为含有杂质相1， 含有杂质相2及气体相对速度。 3.根据权利要求1所述的一种优化阀门开度降低波动压力的天然气输送减耗方法， 其 特征在于： 所述A2中的管道气相波动压力模型的建立过程为： 取一管道微元段为控制体， 运 动方程为： 其中： p为压力； g为重力加速度， s为沿管道长； θ为管道与水平面夹角； τo为输气气相对 管道壁的摩擦应力， X为控制体 湿周； 动量守恒方程可写为： 其中： ρ 为输气相密度； A为管道有效截面积； v为管道中输气相流速， t为时间， 压力 波传 递速度的计算可用下式计算： 其中： c为压力波传递速度。 4.根据权利要求1所述的一种优化阀门开度降低波动压力的天然气输送减耗方法， 其 特征在于： 所述A3中气相波动压力反演阀门开度模型建立过程 为： 得到两特征线方程 为： dx/dt＝v ±c    (11) 沿特征线的正方向可以得到正向的差分方程： c+:Hi+1＝Hi‑B(Qi+1‑Qi)‑RQi|Qi|    (12) 沿特征线的反方向可以得到负向的差分方程： c‑:Hi＝Hi+1‑B(Qi‑Qi+1)+RQi+1|Qi+1|   (13) 其中B为传递参数值c/(g ·A)， R为传递参数值f ·Δx/(2·g·D·A2)； Hi为水头压力； D为管径； f为摩阻系数； c+为沿v+c方向； c ‑为沿v‑c方向。 5.根据权利要求1所述的一种优化阀门开度降低波动压力的天然气输送减耗方法， 其 特征在于： 所述A3中阻流系数模型建立过程中为： 考虑流量系数及开度系数， 提出了气相波 动压力反演阀门开度模型， 其中， 气相波动压力反演阀门开度流 量模型： 气相波动压力反演阀门开度模型如下： 其中： 为阀门流量； Tmax为 阀门限制压力时间； Δt为 阀门开度控制间隔， ζ为阀门流量 系数， O为 开度系数。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114963014 A 3