天然氣管道系統(tǒng)的仿真是利用管道流體所遵循的偏微分方程組通過數(shù)值解法求解,時(shí)間和空間上的劃分精細(xì)程度,對仿真結(jié)果有很大的影響。本文提出采用狀態(tài)方程這種在控制理論中常用的模型,對管道水力特性進(jìn)行建模分析。該模型是一種集總參數(shù)模型,在建模過程中進(jìn)行了一定的近似和線性化處理,所以需要對模型的適用性進(jìn)行分析。選取管段長度是建模時(shí)需要考慮的重要因素,選取管段長度過短,會(huì)導(dǎo)致整體模型模塊過多,建模復(fù)雜;而長度過長則會(huì)導(dǎo)致模型失真。本文以管徑為1016 mm的天然氣管道為例,在管道流動(dòng)基本方程的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)管道的狀態(tài)方程表達(dá)式。通過狀態(tài)空間模型與商業(yè)軟件仿真的對比分析,從模型的適用性和魯棒性兩方面,說明了本文提出的狀態(tài)空間模型能夠較好的描述1016管徑下管道流動(dòng)特性,從而為天然氣管道的控制分析打下模型基礎(chǔ)。 

【文章來源】：石油科學(xué)通報(bào). 2020,5(01)

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

MATLAB-Simulink模型

由圖3-1(a)、圖3-2(a)、圖4-1(a)和圖4-2(a)中發(fā)現(xiàn)無論輸入是否存在流量階躍擾動(dòng)，當(dāng)管道長度較小時(shí)，模型仿真都會(huì)存在振蕩現(xiàn)象。由3-1(b)、圖3-2(b)、圖4-1(b)和圖4-2(b)可以發(fā)現(xiàn)振蕩現(xiàn)象直到管道長度增加到80 km時(shí)才消失。理論上，隨著管段的增長，模型的精度會(huì)逐漸降低。而在本算例中，由于振蕩的存在導(dǎo)致在管段長度較小時(shí)，精度不是很高；當(dāng)振蕩消失時(shí)由于長度較大，精度也不是很高。狀態(tài)空間模型是由傳遞函數(shù)模型變形得到的，使用這類模型進(jìn)行仿真時(shí)，當(dāng)管段長度足夠小時(shí)均會(huì)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。隨著管段長度的增加，振蕩則會(huì)消失。管徑越大，振蕩現(xiàn)象消失時(shí)對應(yīng)的管段長度越長。圖3-2只有壓力階躍時(shí)，不同管道長度下的輸出壓力對比

圖3-2只有壓力階躍時(shí)，不同管道長度下的輸出壓力對比

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]管線長距離輸送天然氣的閉環(huán)控制模型研究[J]. 劉亞龍,殷若鵬,尤冬石.  智能計(jì)算機(jī)與應(yīng)用. 2016(03)
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碩士論文
[1]天然氣管網(wǎng)的水力瞬變分析[D]. 于恩祿.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3034265