输气管道水露点指标值的确定方法及装置与流程

1.本公开属于管道技术领域，特别涉及一种输气管道水露点指标值的确定方法及装置。


背景技术：

2.在输气管道即将投入天然气进行管道严密性试验之前，为防止管道内壁腐蚀，减小管壁粗糙度，提高管道输送效率，以及在天然气投入过程中，为防止形成水化物而阻塞管道，影响天然气的投运工作，必须对输气管道进行干燥验收。干燥验收的结果往往通过水露点来体现，水露点温度是指在该环境温度和相对湿度的条件下，管道表面刚刚开始发生结露的温度。管道的水露点温度越低，说明管道内空气的干燥程度越高。
3.相关技术中，国内输气管道干燥验收时水露点指标值一般依据syt 4114-2008《天然气输送管道干燥施工技术规范》制定，当管道末端出口处的空气水露点达到－20℃时，将管道置于微正压(0.05～0.07mpa)的环境下密闭4h后，对管道末端出口处再进行水露点检测，空气水露点达到－20℃以下且升高不超过3℃为验收合格。
4.然而，由于输气管道内水露点值与管道的运行压力有关，压力越大，水露点值越大，所以固定不变的水露点指标值，无法适应不同运行环境的管道。


技术实现要素：

5.本公开实施例提供了一种输气管道水露点指标值的确定方法及装置，可以快速、准确确定待测的输气管道中的干燥验收水露点指标值。所述技术方案如下：
6.本公开实施例提供了一种输气管道水露点指标值的确定方法，所述确定方法包括：
7.确定待测管道中待输送的气体；
8.获取所述待测管道在不同运行工况下输送所述气体时的最低温度及运行压力；
9.根据各组所述最低温度及运行压力，确定所述待测管道在不同运行工况下分别对应的施工水露点值；
10.基于多组所述最低温度与运行压力以及对应的所述施工水露点值进行拟合，得到所述水露点指标值关于温度与运行压力的拟合数据方程；
11.根据所述拟合数据方程和进行干燥验收时测得的所述待测管道的实际温度及实际压力，得到对应的水露点指标值。
12.在本公开的又一种实现方式中，所述根据各组所述最低温度及运行压力，确定所述待测管道在不同运行工况下分别对应的施工水露点值，包括：
13.根据各组所述最低温度及运行压力，确定所述待测管道中的水含量；
14.根据所述待测管道中的水含量，计算得到所述待测管道在不同运行工况下分别对应的所述施工水露点值。
15.在本公开的又一种实现方式中，所述基于多组所述最低温度与运行压力以及对应
的所述施工水露点值进行拟合，得到所述水露点指标值关于温度与运行压力的拟合数据方程，包括：
16.通过反向传播算法对各所述施工水露点值进行回归分析，获得所述待测管道中的缺失水露点值，所述缺失水露点值为所述待测管道在未知的运行工况下对应的施工水露点值；
17.对所述施工水露点值以及所述缺失水露点值一同进行优化拟合，得到所述拟合数据方程。
18.在本公开的又一种实现方式中，所述对所述施工水露点值以及所述缺失水露点值一同进行优化拟合，得到所述拟合数据方程，包括：
19.利用麦夸特法以及通用全局优化法对所述施工水露点值以及所述缺失施工水露点值进行优化拟合，并得到如下优化拟合公式：
[0020][0021]
其中，t0为所述待测管道验收时的水露点指标值，单位为℃；t
min
为所述实际温度，单位为℃；p
max
为所述实际压力，单位为mpa；a1-a11为拟合过程中得到的拟合系数。
[0022]
在本公开的又一种实现方式中，所述确定方法，还包括：
[0023]
所述实际温度为所述待测管道在干燥施工前30天到施工后30天内，所述待测管道中的最低温度；
[0024]
所述实际压力为所述待测管道在干燥施工前30天到施工后30天内运行的压力平均值。
[0025]
在本公开的又一种实现方式中，所述确定装置包括：
[0026]
管道输气确认模块，用于确定待测管道中待输送的气体；
[0027]
温度及压力获取模块，用于获取所述待测管道在不同运行工况下输送所述气体时的最低温度及运行压力；
[0028]
施工水露点值获取模块，用于根据各组所述最低温度及运行压力，确定所述待测管道在不同运行工况下分别对应的施工水露点值；
[0029]
拟合数据方程建立模块，用于基于多组所述最低温度与运行压力以及对应的所述施工水露点值进行拟合，得到所述水露点指标值关于温度与运行压力的拟合数据方程；
[0030]
水露点指标值计算模块，用于根据所述拟合数据方程和进行干燥验收时测得的所述待测管道的实际温度及实际压力，得到对应的水露点指标值。
[0031]
在本公开的又一种实现方式中，所述施工水露点值获取模块还用于，
[0032]
根据各组所述最低温度及运行压力，确定所述待测管道中的水含量；
[0033]
根据所述待测管道中的水含量，计算得到所述待测管道在不同运行工况下分别对应的所述施工水露点值。
[0034]
在本公开的又一种实现方式中，所述拟合数据方程建立模块还用于，
[0035]
通过反向传播算法对各所述施工水露点值进行回归分析，获得所述待测管道中的缺失水露点值，所述缺失水露点值为所述待测管道在未知的运行工况下对应的施工水露点值；
[0036]
对所述施工水露点值以及所述缺失水露点值一同进行优化拟合，得到所述拟合数
据方程。
[0037]
在本公开的又一种实现方式中，所述拟合数据方程建立模块还用于，
[0038]
利用麦夸特法以及通用全局优化法对所述施工水露点值以及所述缺失施工水露点值进行优化拟合，并得到如下优化拟合公式：
[0039][0040]
其中，t0为所述待测管道验收时的水露点指标值，单位为℃；t
min
为所述实际温度，单位为℃；p
max
为所述实际压力，单位为mpa；a1-a11为拟合过程中得到的拟合系数。
[0041]
在本公开的又一种实现方式中，所述温度及压力获取模块还用于对所述待测管道进行干燥验收时实际温度及实际压力进行获取，
[0042]
所述实际温度为所述待测管道在干燥施工前30天到施工后30天内，所述待测管道中的最低温度；
[0043]
所述实际压力为所述待测管道在干燥施工前30天到施工后30天内运行的压力平均值。
[0044]
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0045]
通过本公开实施例提供的输气管道水露点指标值的确定方法在对待测管道的水露点指标值进行确定时，由于待测管道中对应的运行工况不同，所以首先需要确定该待测管道待输送的气体以及实际运行工况，因为不同的气体对应的实际运行工况不同，而不同的运行工况对应的待测管道的水露点指标值是有差别的。接着，获取待测管道在在不同运行工况下输送气体时的最低温度及运行压力。因为待测管道中的气体在进行输送时对应的温度及压力均不同，而且在不同的运行工况中，待测管道中的最低温度及运行压力对管道的水露点指标值影响很大，所以需要确定出相应的最低温度及运行压力。接着，根据各组最低温度及运行压力，确定待测管道在输送气体时对应的多个施工水露点值，可以间接的通过已有的施工水露点值来指导待测管道中想要确定的水露点指标值，也就是通过待测管道中实际运行工况中的施工水露点值来反过来确定待测管道中水露点指标值，使得水露点指标值更能够贴合管道的实际运行情况。最后通过对已有的施工水露点值与待测管道中的最低温度及运行压力进行数据拟合得到拟合数据方程，便可通过该拟合数据方程直接计算出待测管道验收时的水露点指标值。本公开实施例提供的输气管道水露点指标值的确定方法，由于考虑到待测管道的实际运行工况，所以可以使得确定出的水露点指标值更为精准，并且该确定方法步骤简单，操作方便，可以快速、准确的对待测管道的水露点指标值进行确定，能够满足现场工程需要，保障管道干燥施工效果。
附图说明
[0046]
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0047]
图1是本公开实施例提供的一种输气管道水露点指标值的确定方法的流程图；
[0048]
图2是本公开实施例提供的另一种输气管道水露点指标值的确定方法的流程图；
[0049]
图3是本公开实施例提供的输气管道水露点指标值的确定装置的模块示意图。
具体实施方式
[0050]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0051]
本公开实施例提供了一种输气管道水露点指标值的确定方法，如图1所示，确定方法包括：
[0052]
s101：确定待测管道中待输送的气体。
[0053]
s102：获取待测管道在不同运行工况下输送气体时的最低温度及运行压力。
[0054]
s103：根据各组最低温度及运行压力，确定待测管道在不同运行工况下分别对应的施工水露点值。
[0055]
s104：基于多组最低温度与运行压力以及对应的施工水露点值进行拟合，得到水露点指标值关于温度与运行压力的拟合数据方程。
[0056]
s105：根据拟合数据方程和进行干燥验收时测得的待测管道的实际温度及实际压力，得到对应的水露点指标值。
[0057]
通过本公开实施例提供的输气管道水露点指标值的确定方法在对待测管道的水露点指标值进行确定时，由于待测管道中对应的运行工况不同，所以首先需要确定该待测管道待输送的气体以及实际运行工况，因为不同的气体对应的实际运行工况不同，而不同的运行工况对应的待测管道的水露点指标值是有差别的。接着，获取待测管道在在不同运行工况下输送气体时的最低温度及运行压力。因为待测管道中的气体在进行输送时对应的温度及压力均不同，而且在不同的运行工况中，待测管道中的最低温度及运行压力对管道的水露点指标值影响很大，所以需要确定出相应的最低温度及运行压力。接着，根据各组最低温度及运行压力，确定待测管道在输送气体时对应的多个施工水露点值，可以间接的通过已有的施工水露点值来指导待测管道中想要确定的水露点指标值，也就是通过待测管道中实际运行工况中的施工水露点值来反过来确定待测管道中水露点指标值，使得水露点指标值更能够贴合管道的实际运行情况。最后通过对已有的施工水露点值与待测管道中的最低温度及运行压力进行数据拟合得到拟合数据方程，便可通过该拟合数据方程直接计算出待测管道验收时的水露点指标值。
[0058]
本公开实施例提供的输气管道水露点指标值的确定方法，由于考虑到待测管道的实际运行工况，所以可以使得确定出的水露点指标值更为精准，并且该确定方法步骤简单，操作方便，可以快速、准确的对待测管道的水露点指标值进行确定，能够满足现场工程需要，保障管道干燥施工效果。
[0059]
图2是本公开实施例提供的另一种输气管道水露点指标值的确定方法的流程图，结合图2，该确定方法包括：
[0060]
s201：确定待测管道中待输送的气体。
[0061]
在上述实现方式中，由于管道在实际运输时，对应的输送气体不一样，而不同的气体对应的管道的水露点指标值不一样，所以，为了后续能够准确的确定出待测管道中的水露点指标值，首先要确定出该待测管道要输送的气体。
[0062]
s202：获取待测管道在不同运行工况下输送气体时的最低温度及运行压力。
[0063]
在上述实现方式中，待测管道中水露点指标值和待测管道中输送工况中的运行压力和最低温度有关，也就是说，待测管道的水露点指标值与待测管道内输送气体的运行压力及最低温度有直接关系，所以为了后续较为准确的确定出待测管道中的水露点指标值，要确定出该待测管道中在实际运行工况中对应的运行压力及最低温度。
[0064]
s203：根据各组最低温度及运行压力，确定待测管道在不同运行工况下分别对应的施工水露点值。
[0065]
在上述实现方式中，由于待测管道中对应的实际运行工况各自不同，所以为了准确的确定出该待测管道的水露点指标值，可以先利用已知的施工水露点值来进一步指导未知水露点指标值的确定。
[0066]
示例性地，步骤s203通过以下方式进行实现：
[0067]
3.1、根据各组最低温度及运行压力，确定待测管道中的水含量；
[0068]
需要说明的是，这里的最低温度是按照输气管道施工水露点的计算要求，以实际对应的运行工况中的最低温度低5℃来进行取值。
[0069]
3.2、根据待测管道中的水含量，计算得到待测管道在不同运行工况下对应的多个施工水露点值。
[0070]
本实施例中，通过国标gb/t 22634-2008《天然气水含量与水露点之间的换算》，确定出待测管道中在不同的压力及温度下的施工水露点值。
[0071]
另外，
[0072]
s204：通过反向传播算法对各施工水露点值进行回归分析，获得待测管道中的缺失水露点值，缺失水露点值为待测管道在未知的运行工况下对应的施工水露点值。
[0073]
在上述实现方式中，由于待测管道中不同的运行压力以及最低温度是有限几个或者几十个，所以通过gb/t 22634-2008《天然气水含量与水露点之间的换算》计算出的施工水露点值也是有限的，这也就是说，待测管道中对应的施工水露点值数据量太小，为了步骤s205中拟合的拟合数据方程更为精准，需要对拟合过程中需要的数据进行补充。
[0074]
本实施例中，采用bp神经网络回归得到缺失水露点值。
[0075]
s205：对施工水露点值以及缺失水露点值一同进行优化拟合，得到拟合数据方程。
[0076]
在上述实现方式中，将所有的施工水露点值以及缺失水露点值均进行优化拟合，可以得到待测管道的水露点指标值与实际温度及运行压力相关的关系函数。
[0077]
示例性地，步骤s205通过以下方式进行实现：
[0078]
利用麦夸特法以及通用全局优化法对施工水露点值以及缺失施工水露点值进行优化拟合，并得到如下优化拟合公式：
[0079][0080]
在公式(1)中：t0为待测管道验收时的水露点指标值，单位为℃；t
min
为实际温度，单位为℃；p
max
为实际压力，单位为mpa；a1-a11为拟合过程中得到的拟合系数。
[0081]
s206：根据拟合数据方程和进行干燥验收时测得的待测管道的实际温度及实际压力，得到对应的水露点指标值。
[0082]
可选地，实际温度为待测管道在干燥施工前30天到施工后30天内，待测管道中的最低温度。
[0083]
实际压力为待测管道在干燥施工前30天到施工后30天内运行的压力平均值。
[0084]
在上述实现方式中，将待测管道运输气体时的实际温度及实际压力对应的代入到优化拟合公式中，便可得到待测管道验收时的水露点指标值。
[0085]
图3是本公开实施例提供的输气管道水露点指标值的确定装置的模块示意图，结合图3，输气管道水露点指标值的确定装置包括：
[0086]
管道输气确认模块1，用于确定待测管道中待输送的气体。
[0087]
温度及压力获取模块2，用于获取待测管道在不同运行工况下输送气体时的最低温度及运行压力。
[0088]
施工水露点值获取模块3，用于根据各组最低温度及运行压力，确定待测管道在不同运行工况下分别对应的施工水露点值。
[0089]
拟合数据方程建立模块4，用于基于多组最低温度与运行压力以及对应的施工水露点值进行拟合，得到水露点指标值关于温度与运行压力的拟合数据方程。
[0090]
水露点指标值计算模块5，用于根据拟合数据方程和进行干燥验收时测得的待测管道的实际温度及实际压力，得到对应的水露点指标值。
[0091]
在上述实现方式中，确定装置具有图1所示的确定方法的所有有益效果，在此不作赘述。
[0092]
可选地，温度及压力获取模块2还用于对待测管道进行干燥验收时实际温度及实际压力进行获取，实际温度为待测管道在干燥施工前30天到施工后30天内，待测管道中的最低温度；
[0093]
实际压力为待测管道在干燥施工前30天到施工后30天内运行的压力平均值。
[0094]
在上述实现方式中，通过监测待测管道中在干燥施工前一个月、后一个月中对应的最低温度及压力的平均值，可以确定出待测管道在进行干燥验收时对应的实际工况，进而根据其实际工况来确定其水露点指标值，使得水露点指标值更为准确。
[0095]
可选地，施工水露点值获取模块3还用于，根据各组最低温度及运行压力，确定待测管道中的水含量；
[0096]
根据待测管道中的水含量，计算得到待测管道在不同运行工况下分别对应的施工水露点值。
[0097]
在上述实现方式中，通过施工水露点值获取模块3可以对待测管道中在不同的运行工况下所对应的不同的施工水露点值进行确定，以便保证图1中的方法顺利实施，也方便后续计算待测管道中水露点指标值。
[0098]
可选地，拟合数据方程建立模块4还用于，通过反向传播算法对各施工水露点值进行回归分析，获得待测管道中的缺失水露点值，缺失水露点值为待测管道在未知的运行工况下对应的施工水露点值；
[0099]
对施工水露点值以及缺失水露点值一同进行优化拟合，得到拟合数据方程。
[0100]
在上述实现方式中，由于通过gb/t 22634-2008《天然气水含量与水露点之间的换算》确定出的待测管道在不同运行工况下对应的施工水露点值为有限范围内，也就是说，数据量不是很大，所以需要通过确定好的施工水露点值进行扩充，使得数据量增大，为后续拟合数据方程做好数据基础。
[0101]
可选地，拟合数据方程建立模块4还用于，利用麦夸特法以及通用全局优化法对施
工水露点值以及缺失施工水露点值进行优化拟合，并得到如下优化拟合公式：
[0102][0103]
在公式(2)中：t0为待测管道验收时的水露点指标值，单位为℃；t
min
为实际温度，单位为℃；p
max
为实际压力，单位为mpa；a1-a11为拟合过程中得到的拟合系数。
[0104]
在上述实现方式中，通过麦夸特法以及通用全局优化法对上述数据进行优化，可以快速得到待测管道中最低温度、运行压力以及水露点指标值之间的相互关系。
[0105]
为了进一步说明本公开实施例提供的输气管道水露点指标值的确定方法的实施，选用以下具体实例来说明：
[0106]
首先，选取待测管道，确定待测管道中对应的待输送的气体成分，如下表1中所示。
[0107]
表1某待测管道中气体组分摩尔含量％
[0108]
c1c2c3c4c5n2co2heh291.414.930.960.410.241.630.060.290.07
[0109]
需要说明的是，c1、c2..分别代表气体中的含碳原子的数量，其中c1为ch4，c2为c2h6，以此类推。
[0110]
与此同时，通过温度及压力获取模块2获取到该待测管道在干燥验收时中实际压力为10mpa，实际温度为7℃。
[0111]
然后，利用gb/t 22634-2008《天然气水含量与水露点之间的换算》，可以计算出管道在不同运行工况中不同的最低温度和运行压力下时，管道的施工水露点值(见表2)。
[0112]
表2不同最低气体温度和运行压力下管道施工水露点值
[0113][0114]
再接着，通过反向传播算法对施工水露点值进行回归分析，获得待测管道中的缺失的水露点值。
[0115]
针对表2中数据，缺失水露点值包括：缺乏4mpa、5mpa以及-15℃、-10℃对应下的施工水露点值。所以利用反向传播算法将缺失水露点值进行确定。
[0116]
然后，对施工水露点值以及缺失水露点值一同进行优化拟合，得到拟合数据方程，拟合数据方程的形式如下：
[0117][0118]
在公式(3)中：t0为待测管道验收时的水露点指标值，单位为℃；t
min
为待测管道在实际输送气体时的实际温度，单位为℃；p
max
为待测管道在实际输送气体时的实际压力，单
位为mpa；a1-a11为拟合过程中得到的拟合系数。
[0119]
针对表2中的数据以及上述缺失水露点值进行拟合后，可以得到优化拟合公式的相关系数为0.9995，均方差为0.35，差方和为9.7，由此可见，通过上述方法拟合效果很好。
[0120]
最后，将管道中的实际温度及实际压力代入到拟合数据方程中，便可方便、快速计算出的该管道水露点指标值为－42.99℃。
[0121]
如果利用gb/t 22634-2008《天然气水含量与水露点之间的换算》计算水露点指标值，需要结合pr气体状态方程，并基于gb/t 22634-2008提供的关联曲线，通过相平衡理论导出气、液相的逸度系数公式，最后迭代求解。计算过程复杂，计算结果为－42.97℃。
[0122]
综上，本实施例提供的输气管道水露点指标值的确定方法可推广应用到国内所有输气管道干燥施工验收，通过对干燥验收水露点指标值的确定，保障了管道投产运行后的干燥效果，为输气管道安全运行提供了技术支持，具有较大的推广应用前景。
[0123]
以上仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。