[發明專利]一種輸氣站動態泄漏參數計算方法

有效

• 申請號: 201810275913.2
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108710717B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 王大慶;梁平;付顯朝;田邵偉;陳藝為
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 重慶蘊博君晟知識產權代理事務所(普通合伙) 50223
• 代理人: 鄭勇

本發明公開了一種輸氣站動態泄漏參數計算方法。建立輸氣站動態泄漏參數計算模型及其求解流程，所述計算模型包括兩種：泄漏狀態轉變時刻發生于放空泄壓系統啟動之后的計算模型，以及，泄漏狀態轉變時刻發生于放空泄壓系統啟動之前的計算模型；其中，所述泄漏狀態轉變時刻的含義為：聲速泄漏向亞聲速泄漏轉變的時刻。

技術領域

本發明屬于公共安全風險評估與規劃領域，具體為一種輸氣站動態泄漏參數計算方法。

背景技術

天然氣泄漏率、泄漏量等泄漏參數是預測輸氣站天然氣泄漏擴散危害區域和評估火災爆炸毀傷半徑的重要基礎數據，但站內安全聯鎖裝置(包括泄漏緊急截斷系統和放空泄壓系統)的干預作用會使得這些泄漏參數隨泄漏時間的推移而發生非穩態變化，若采用傳統的穩態泄漏參數計算模型計算會過于高估危害結果，而現有的非穩態泄漏參數計算模型又不能完全適用于輸氣站泄漏場景，為此研究并提出一種新的輸氣站動態泄漏參數計算方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種輸氣站動態泄漏參數計算方法。

本發明的目的是這樣實現的：

一種輸氣站動態泄漏參數計算方法，建立輸氣站動態泄漏參數計算模型及其求解流程，所述計算模型包括兩種：泄漏狀態轉變時刻發生于放空泄壓系統啟動之后的計算模型，以及，泄漏狀態轉變時刻發生于放空泄壓系統啟動之前的計算模型；其中，所述泄漏狀態轉變時刻的含義為：聲速泄漏向亞聲速泄漏轉變的時刻。

優選地，輸氣站的高壓天然氣經失效孔口處泄漏，泄漏出的天然氣由于壓力降低而膨脹，在這個過程中，天然氣的大部分壓力能被轉換為動能，假設此過程為等熵過程，可能存在兩種泄漏狀態：

當輸氣站內系統壓力P₀小于臨界壓力P_c時，其中，P_c＝P_a*[(k+1)/2]^k/(k-1)，失效孔口天然氣泄漏速度為亞聲速，失效孔口處天然氣泄漏率采用式(1)來計算：

式中：Q₀為天然氣泄漏率；C_d為排放系數；A_h為失效孔口的橫截面積；P₀為系統內天然氣壓力；M為天然氣摩爾質量；Z₀為天然氣壓縮系數；R為氣體常數；T₀為系統內天然氣溫度；k為絕熱指數；P_a為大氣環境壓力；

當輸氣站內系統壓力P₀大于臨界壓力P_c時，其中，P_c＝P_a*[(k+1)/2]^k/(k-1)，失效孔口天然氣泄漏速度將達到聲速，采用式(2)計算聲速天然氣泄漏率，即：

優選地，定義：t_c表示泄漏狀態轉變時刻；t_e表示站內緊急截斷系統啟用時刻；t_d表示站內放空泄壓系統啟用時刻；t_g表示泄漏結束時刻，此時系統內的壓力等于外界大氣壓；

當泄漏狀態轉變時刻發生于放空泄壓系統啟動之后時，各時刻將整個泄漏過程劃分成四個泄漏階段：

(1)0≤t＜t_e泄漏階段

從泄漏開始至站內緊急截斷系統啟用這個時間段為穩態聲速泄漏階段，直接采用式(2)計算失效孔口天然氣泄漏率；

(2)t_e≤t＜t_d泄漏階段

從站內緊急截斷系統啟用至放空泄壓系統啟用這個時間段為非穩態聲速泄漏階段，相關泄漏參數是隨泄漏時間而變化的，其計算式如下：