大口径天然气长输管道状态空间模型的适用性分析

来源：石油科学通报杂志2020年第1期北京时间：

作者：殷雄；温凯；谢萍；闪向营；夏子杰；宫敬

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%中石油管道有限责任公司西部分公司,乌鲁木齐,830013

摘要：天然气管道系统的仿真是利用管道流体所遵循的偏微分方程组通过数值解法求解,时间和空间上的划分精细程度,对仿真结果有很大的影响.本文提出采用状态方程这种在控制理论中常用的模型,对管道水力特性进行建模分析.该模型是一种集总参数模型,在建模过程中进行了一定的近似和线性化处理,所以需要对模型的适用性进行分析.选取管段长度是建模时需要考虑的重要因素,选取管段长度过短,会导致整体模型模块过多,建模复杂;而长度过长则会导致模型失真.本文以管径为1016 mm的天然气管道为例,在管道流动基本方程的基础上,推导管道的状态方程表达式.通过状态空间模型与商业软件仿真的对比分析,从模型的适用性和鲁棒性两方面,说明了本文提出的状态空间模型能够较好的描述1016管径下管道流动特性,从而为天然气管道的控制分析打下模型基础.

关键词：天然气管道,状态空间模型,鲁棒性,适用性,仿真分析