不同边界条件下掺氢对天然气管网运行工况的影响分析

来源：石油科学通报杂志2024年第5期北京时间：

作者：张博；梁永图；魏雪梅；徐宁；廖绮；邱睿

单位：中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室,北京 102249

摘要：氢气与天然气在物性参数上的差异会导致掺氢后管道及压缩机等水力元件的运行工况发生改变.目前,多数关于掺氢对管网运行工况影响的研究仅针对特定的边界条件及管网结构,研究的结果不具有普适性,研究结论也不相一致.基于此,本文建立了混合气体在管网系统中的流动仿真模型,逐一研究了不同边界条件组合下,掺氢之后管道沿线压力、流量、热值流量、水力坡降以及压缩机的进出站压力和压比等运行参数的理论变化规律.其中,管道的边界条件包括管道节点的压力、体积流量、质量流量以及热流量 4 种;压缩机的边界条件包括压力、转速以及压比 3 种控制条件.算例结果表明:掺氢后管道运行工况的变化情况与边界条件直接相关.当压缩机采用定出口压力或定压比控制时,管网工况参数与掺氢比之间有确定的关系,如随着掺氢比的增大,管道压力以一定的函数关系减小;压缩机在采用定转速控制时,管网工况参数的变化较为复杂,如随着掺氢比的增大,管道压力在某些情况下增加,而在某些情况下又会减小,需要针对具体场景进行分析.文章总结了不同边界条件下掺氢对天然气管网运行工况的普适影响,研究结论适用于任意支状管网,可为掺氢之后管网系统的运行调控提供理论指导.

关键词：天然气管道,掺氢,运行工况,压缩机,边界条件