输气管道技术经济计算

输气管道技术经济计算[2023-11-28]依据输气管道水力和热力计算所确定的榆气管道的参数能满足工艺上的要求，但从经济上来说并不中哪一个在经济上最合理，靠水力和热力计算是无法确定的，这要通过技术经济计算才能打算。一、方案比较法输气管道有五大技术经济参数，这就是：管径D、输压P、压缩比ε、压缩机站数nδ。我们可依据这五个参数来评价一条输气管道在技术上是否先进、在经济上是否合理。或输压越高(压缩比肯定时)、所需的压缩机站数就越少；反之，所需的压缩机站数就越多；而管子的壁厚则打算于输压和管径。D、P、ε、n、δ组合而成的方案。这很多个方案，在技术上都是可行的，但在经济上不肯定是合理的。设计人员D、P、压缩比ε、压缩机站数nδ的可供竞争的方案。由于钢管的规格、压缩机的型号、以及钢管和压缩机等设备在预定施工期内的供给等条件的限制，因此，可供竞争的方案数目一般都是有限的几个。S的概念。S=EK+C(1—88)式中S——年折合费用，万元／a；K——基建投资费，万元；E——额定的投资回收系数，1／a；C——年操作经营费，万元／a。KKZ和铺设管线的投资KG，即K=KZ+KG(1—89)DPKG也随之增加，但压缩机站的投资KZ将削减，因压缩机站数削减KG和KZ与D或PD或PKK=f1(D)K=f2(P)必定存在一个最小值。费随之削减，但线路局部的日常修理、大修、折旧提成等费用将增加。因此，操作经营费用也必定在某一D时为最小。额定的投资回收系数按下式计算式中i——根本投资收益率，<1；t——投资回收期，a。S5D、P、ε、n、δ将为最优参数。下面是承受方案比较法的根本步骤；将任务流量换算成计算流量；初定三个输送压力等级，Pl、P2、P3；依据计算流量、初定的输送压力、初选压缩机型号，确定压缩机站机组组合方式和压缩机站压缩比ε；(5)L；按公式(2—61)初算三种管径D01、D02、D03；按钢管规格，初选出与初算的管径相近的三种管径D1、D2、D3；依据初定的输送压力和初选的管径，求管壁厚度δ1、δ2、δ3，并进展强度校核，然后求出三种管子的内径；依据出站温度，计算输气管道气体平均温度；按前面初定的工艺参数和计算流量，计算输气管道末段长度和管径；分)气支线时，求得全线实际的压缩机站数；假设管道沿线地形平坦，且沿线无进(分)气支线时，实际的站间距承受初定的站间距。这样压缩机站站数为式中L0——输气管道全长，km；Lm——输气管道末段长度，km；L——压缩机站站间距，km。按综合技术经济指标计算三种方案(三种管径)KC；(13)S对三种方案进展比较，年折合费用最小的方案将为最优方案；步，重定各工艺参数后，按上述步骤重进展方案比较，直至选出既满足工艺要求又经济合理的输气管道最优方案。假设承受电算，可提高方案比较法的计算效率，缩短方案设计的周期，选出更加符合工程实际的最正确方案。加以比较，例如金属耗量、基建投资、操作经营费等。二、数学分析法确定输气管道最优参数的一种方法。折合费用由式(1—88)确定S=EK+C输气管道的基建投资式中K——基建投资费，元/km；KN——压缩机站每单位功率的基建投资，元／kW；N——一个压缩机站的功率，kW；ψ——压缩机备用系数；L——压缩机站间距，km；K0——与功率无关的一个压缩机站的投资，如办公楼、仓库、消防设施、生活区等的投资，元；KB——管路单位重量的投资，包括管子运输、焊接安装、下沟、穿跨越工程等的费用，元／t；GT——管路的重量，t／km；KD——每千米管路的单位直径的投资，如防腐绝缘层、挖沟、回填等的费用，元／(mm·km)；D——管路直径，mm；Kn——与管路直径和重量无关的投资，包括勘察、选线、设计、道路、通讯等的费用，元／km。输气管道的年经营费用式中C——年操作经营费用，元／(km·a)；CN——(km·a)；C——与功率无关的一个压缩机站的年操作经营费用，如工资、行政治理费等，元／a；FN——与一个压缩机站功率成正比的投资局部的折旧提成，l／a；F0——与压缩机站功率无关的投资局部的折旧提成，l／a；Ca——输气管道线路局部的年经营费用，如巡线工工资、防腐费用等，元／(km·a)；an——与输气管线路投资有关的折旧提成，l／a。管子的重量CT=πDδLγ(1—94)式中πDδ——管子圆环的近似面积；L——输气管道长度；γ——钢的重度。式中：PQ——输气管道的起点压力；ζp——钢材的允许应力。把(1—95)式代入(1—94)式压缩机站的功率可用输气管道的参数来表示式中m——多变指数；B T，Z——气体在压缩机入口条件下的参数；η——B Q——输气管道输量；ε——压缩比。把公式(1-92)、(1-93)、(1-96)和(1-97代入(1-88))式中 AN=CN+KNψ(FN+E)A0=C0+(F0+E)K0AB=(an+E)KBAD=(an+E)KDAn=(an+E)Kn+Ca公式(1-99)是一个多变量函数，S=f(ε，D,PH，L)，因此为求得此函数的极值，我们可利用拉格朗日乘S、方程和拉格朗日不定乘数λ的关心函数PQ、D、εL的偏导数，并令它们等于零由公式(1-101)可求得拉格朗日不定乘数把上式代入式(1-102)，可得输气管道压缩机站的最优出口压力把式(1-106)代入式(1-98)，可得最优压缩机站站间距把式(1-105)代入式(1-103)，得由公式(1-103)和(1-104)可得利用逐次渐近法或牛顿迭代法由公式(1—109)求得最优压缩比。式，利用这些关系式可快速地作出定性和定量的估量。5％以上时，最10％，以致往往使所求得的参数失去实际意义。三、灰色关联分析法输气管道常用的技术经济计算方法是方案比较法和最优化方法(或数学分析法)，前一种方法计算的方定最优方案，其结果有时会导致片面地选择并非最优的设计方案。可节约设计费用和缩短设计周期；又由于是多因素分析比较，优选出的设计方案不仅节约投资和操作经营费，而且准确、牢靠，更接近工程实际。下形式式中{X1(k)}，{X2(k)}，…，{Xi(k)}分别表示输气管道设计的1至i个方案；k=12，…，n表示一个方案中的各因素。依据预选方案式(1—110)，可得到输气管道设计抱负方案的数据列{X0(k)}={X0(1)，X0(2)，…，X0(n)}(1—111)i个预选方案中的n个因素的最正确数值组成，如管道投资费、建站投资费、操作经营费、年折合1，压气站数取最小值。化处理方法，有Xi(k)i个方案中的第k项因素，minXi(k)maxXi(k)k项因素在i个方案中的最小值和最大值。n项因素的无量纲化值组成参考数据列{X′0(k)}，(k=1，2，…，n)(1—113)用各预选方案的。项因素的无量纲化值组成比较数据列{X′i(k)}，(j=1，2，…，i；1，2，…，n)(1—114)再按关联度的大小对预选方案进展排序。比较数据列{X′i(k)}对参考数据列{X′0j(k)}的关联度为ρ称为分辩系数，0<ρ<1ρ=0．5。灰色关联分析法也可用于输油管道设计方案优选、油气管道生产治理中最优运行方案的关心决策。[例题]880km9亿m3／a5．88MPa，全线终点压力(城市配气站进站压力)不低于0．98MPa，自然气相对密度为0.6。选取不同的管径(7种))、自然气价格(3种)1—7—148种方案，每一方案中列出了相应参数，供方案选择时使用。1—7—1输气管道工程优化设计预选方案首建站投输送中间管道投资操作经营费方管径站站资费用折合费用压力各站费用用元案mm压数元元/(km·a)MPa比压比元/(km·a)/(km·a)/(km·a)1426.05.881.001.16729815.833232.024626.4537674.302457.05.881.001.16431816.822109.852643.6836570.353478.05.881.001.16333172.331735.801982.7636890.894529.05.881.001.16139786.84987.96660.9241435.455457.05.881.001.16431816.822128.704015.4937961.016478.05.881.001.16333172.331749.943011.6237933.897529.05.881.001.16139786.84992.401003.8741783.118630.05.881.001.66050181.40613.640.0050795.049457.05.881.001.16431816.822141.555399.3939357.7610478.05.881.001.16333172.331759.574049.5438981.4411529.05.881.001.16139786.84995.621349.8542132.3212630.05.881.001.00050181.40613.640.0050795.0413478.03.601.001.171233172.335453.098550.8947176.3114529.03.601.001.17636464.283033.364275.4543773.0915630.03.601.001.17142983.641016.92712.5744713.1416720.03.601.001.00048792.96613.640.0049406.6017478.03.601.001.171133172.335118.0511938.3450128.7218529.03.601.001.17636464.283070.596511.8346046.7119630.03.601.001.17142983.641023.131085.3045092.0720720.03.601.001.00048792.96613.640.0049406.6021478.03.601.001.171133172.335158.0416059.1254398.4922529.03.601.001.17636464.283092.408759.5248316.2023630.03.601.001.17142938.641026.761459.9245470.3324720.03.601.001.00048792.96613.640.0049406.6025457.04.901.001.16731816.823320.424782.6439919.8826478.04.901.001.16533172.332547.053416.1739135.5527529.04.901.001.16236464.281387.001366.4739217.7528630.04.901.001.00046954.39613.640.0047568.0329478.04.901.001.17533172.332567.725179.0340919.0830529.04.901.001.17236464.281395.272071.6139931.1631630.04.901.001.00046954.39613.640.0047568.0332720.04.901.001.00057032.18613.640.0057645.8233478.04.901.001.17533172.332584.566964.9042721.7934529.04.901.001.17236364.281402.012785.9640652.2635630.04.901.001.00046954.39613.640.0047568.0336720.04.901.001.00057032.18613.640.0057645.8237406.47.351.251.16731086.443321.714784.9239193.0738426.07.351.251.16532477.372603.243515.4538596.0639457.07.351.251.16334677.311884.772245.9738808.0540478.07.351.251.16238611.201525.531611.2441747.9741426.07.351.251.16532477.372615.055304.4940396.9142457.07.351.251.16334677311890.683384.6239952.6143478.07.351.251.16238611.201528.492424.6942564.3844529.07.351.251.00142493.301166.301464.7545124.3545426.07.351.251.16532477.312630.087125.7442233.1946457.07.351.251.16334677.311898.194539.3741114.8747478.07.351.251.16238611.201532.243246.1943389.6348529.07.351.251.00142493.301166.301953.0045612.60计算步骤：(1)1—7-1中的参数组成数列：Xl——管径，mm；X2——输送压力(包括起点压力、各压气站出站压力)，MPa；X3——首站压比；X4——中间各站压比；X5——压气站站数，个；X6——管道投资费用，元／(km·a)；X7——建站投资费用，元／(km·a)；X8——操作经营费用，元／(km·a)；X9——年折合费用，元／(km·a)；(2)最优参考数列与比较数列确实定：现以优化原则作为构造最优参考数列{X0(k)}的依据，对于该输气管道设计：各项费用的开支目标是“越少越好”；“越小越好”；(3)输气压力在管材允许的强度范围内“越高越好”；(4)压比在满足工艺要求的前提下“越低越好”；压气站数“越少越好”。1—7—1中选出抱负方案的参考数据列：{X0(k)}；{406．4，7．35，1，1．16，1，31086．44，613.64，0，36570．35}。1—7—14848个比较数据列。关联度计算与排序：按式(1—112)、(1—116)、(1—115)进展灰色关联分析后，得到48种设计方案与抱负方案的关联度，见表(1—7—2)。再按其关联度大小排序，即得到该输气管道设计方案优劣的挨次。1—7—2某输气优化设计预选方案优劣排序方案优劣排关联度序方案号方案优劣排序方案关联度号1 0.80493250.7117 452 0.80472260.7092 1530.78686270.70361940.78624280.70012950.78195290.69842360.78047300.68343370.775111310.6828880.771710320.68281290.764727330.680831100.76379340.680835110.76101350.680828120.757439360.653624130.751438370.653620140.744237380.653616150.741630390.651944160.741142400.645748170.739240410.641632180.733226420.641636190.731534430.639614200.729241440.620618210.728343450.606222220.727346460.603713230.718647470.591517240.717925480.5766213号方案。该设计方案的主要参数为：管子规格φ478×65．88MPa；不建压气首站；建中间压气站31．16；年36890．89元／(km·a)1—23号方案。由工艺计算可知，该方案的站间距为169．6km，输气管道末段长度为371．2km，全线压气站功率为1219．14kW。0.2元／m30．30．4元／m3，32号方案低。1—7—25．88MPa3．MPa4.9MPa输送是不经济的，因低压下输送又要保证输量，管径必定偏大或压气站站数偏多，导致各项费用上升。把压力从5．88MPa7．35MPa输送也不经济，因首站增压需要较多的动力费。对该输气管道设计而言，充分利用气田供给的压力输气才是经济合理的。四、动态规划法我们所需要的最优路线方案只有一个。对此可以用下面的动态规划法求得最优路线方案。依据最优化原理，动态规划可用下面的数学关系式来表示：式中xk——X表示状态变量，xkk段的状态变量；uk——u表示决策变量，ukA段的决策变量；fk(xk)——Axk态时的最优值；fk+1xk+1——k+1xk+1时的最优值；kkkkgk(x，u)——kxukkkk

时的函数值。optiminmaxmin。[例题]A要铺设一条输气干线到地点E1—7—1所示。中途必需经过三个中间压气站，A点，No2站可以在B1、B2、B3三地点中任选一地点。类似地，No3、No4站可供选择的地点分别是：(C1，C2，C3)，(Dl，D2)。两点之间的连线表示这两站之间可以用管道相连