一种在役鼓风式空冷器对不同天然气适应性的评价方法

技术特征：
1.一种在役鼓风式空冷器对不同天然气适应性的评价方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1，利用数据采集与监视控制系统取得管线输送的原天然气与新天然气的组分以及空冷器入口处各天然气的温度信息；步骤2，根据天然气组分及空冷器入口处天然气的温度信息计算天然气的比热容；步骤3，根据经过单个空冷器的天然气流量及空冷器入口处天然气的温度信息计算将天然气冷却到目标温度所需热负荷；步骤4，根据空冷器结构参数，计算空冷器翅片管传热系数；步骤5，根据计算出的总热负荷和空冷器传热系数，计算空冷器风机最大开度条件下所需换热面积；步骤6，结合已知在役空冷器的设计换热面积，评价空冷器对天然气的适应性。2.如权利要求1所述的一种在役鼓风式空冷器对不同天然气适应性的评价方法，其特征是，所述步骤2中一种根据天然气组分及空冷器入口处天然气的温度信息计算天然气的比热容方法包括如下内容：s21，利用已知温度t，计算各天然气组分气体比热容c
i
，其计算式见(1)式：式中，c为气体比热容，t为空冷器入口处天然气的温度，a、b、d、e、f为计算系数，下标i表示对应不同天然气组分气体；s22，基于s21中所计算得出的天然气不同组分气体比热容c
i
，结合各组分气体所占摩尔分数y
i
，计算天然气整体比热容c，其计算式见(2)式：式中，c为天然气整体比热容，c
i
为天然气各组分比热容，由s21得出，y
i
为天然气各组分所占摩尔分数。3.如权利要求1所述的一种在役鼓风式空冷器对不同天然气适应性的评价方法，其特征是，所述步骤3中一种根据经过单个空冷器的天然气流量及空冷器入口处天然气的温度信息计算将天然气冷却到目标温度所需热负荷方法包括如下步骤：s31，使用天然气输送管线数据采集与监视控制系统实时读取经过单个空冷器的天然气质量流量w；s32，基于步骤1中得知的输气站场空冷器入口处天然气温度t1，结合经过单个空冷器的天然气质量流量w，计算将天然气冷却到目标温度t2所需热负荷q，其计算式见(3)式：q＝w
·
c(t
1-t2)
ꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，q为将天然气冷却到目标温度所需热负荷，w为经过单个空冷器的天然气质量流量，t1为空冷器入口处天然气温度，t2为天然气目标冷却温度。4.如权利要求1所述的一种在役鼓风式空冷器对不同天然气适应性的评价方法，其特征是，所述步骤4中一种根据空冷器结构参数，计算空冷器翅片管传热系数方法包括如下步骤：s41，根据翅片管翅根直径d
r
和翅片管内径d
i
，计算翅片管以每米管的对数平均直径为
准的表面积a
m
，其计算式见(4)式：式中，a
m
为翅片管以每米管的对数平均直径为准的表面积，d
r
为翅片管翅根直径，d
i
为翅片管内径；s42，根据每米翅片管上的翅片数n
f
、翅片厚度t
s
、翅片外径d
f
和翅根直径d
r
，计算每米翅片管的翅片表面积a
f
和每米翅片管无翅片部分表面积a
r
，其计算式分别见(5)、(6)式：a
r
＝πd
r
(1-n
f
·
t
s
)
ꢀꢀꢀꢀ
(6)式中，a
f
为每米翅片管的翅片表面积，a
r
为每米翅片管无翅片部分表面积，d
f
为翅片外径，n
f
为每米翅片管上的翅片数，t
s
为翅片厚度，d
r
同上；s43，根据s42计算出的每米翅片管的翅片表面积a
f
和每米翅片管无翅片部分表面积a
r
，计算翅片热阻r
f
，其计算式见(7)式：式中，r
f
为翅片热阻，h0为翅片管外侧界膜传热系数，a
r
、a
f
同上；s44，根据s41至s43的计算结果，计算空冷器翅片管传热系数k，其计算式见(8)式：式中，k为空冷器翅片管传热系数，λ为翅片管管金属的导热系数，h0、a
r
、a
f
、a
m
、t
s
同上。5.如权利要求1所述的一种在役鼓风式空冷器对不同天然气适应性的评价方法，其特征是，所述步骤5中一种根据计算出的总热负荷和空冷器传热系数，计算空冷器风机最大开度条件下所需换热面积方法包括如下步骤：s51，根据已知空气入口温度t1、空气比热容c
a
、热负荷q和空冷器风机最大风量w
amax
，计算空气出口温度t2，其计算式见(9)式：式中，t1为空气入口温度，t2为空气出口温度，w
amax
为空冷器风机最大风量，c
a
为空气比热容，q同上；s52，根据天然气入口温度t1、天然气冷却目标温度t2、空气入口温度t1和空气出口温度t2，计算有效平均温差系数a、b，其计算式分别见(10)、(11)式：a＝[(t
1-t2)2 (t
2-t1)2]
0.5
ꢀꢀꢀꢀ
(10)b＝[(t
1-t2)
1/1.7
(t
2-t1)
1/2
]
1.7
ꢀꢀꢀꢀ
(11)式中，a、b为有效平均温差系数，t1、t2、t1、t2同上；s53，根据s52计算出的有效平均温差系数a、b，计算空气有效平均温差δt，其计算式见(12)式：
式中，δt为空气有效平均温差，a、b同上；s54，根据s53计算出的空气有效平均温差δt，结合热负荷q和空冷器翅片管传热系数k，计算冷却天然气所需空冷器换热面积a
r
，其计算式见(13)式：式中，a
r
为冷却天然气所需空冷器换热面积，q、k、δt同上。6.如权利要求1所述的一种在役鼓风式空冷器对不同天然气适应性的评价方法，其特征是，所述步骤6中一种结合已知在役空冷器的设计换热面积，评价空冷器对天然气的适应性方法包括如下步骤：s61，若a
r
<a
a
，说明在役鼓风式空冷器可以将天然气冷却到目标温度，仅需将空冷器风机转速进行适当调整即可，空冷器对天然气的适应性好；s62，若a
r
＝a
a
，说明在役鼓风式空冷器在风机最大转速条件下恰好可以将天然气冷却到目标温度，但出于尽可能不使空冷器满负荷运作的目的，建议适当降低进入空冷器天然气的流量，空冷器对天然气的适应性中等；s63，若a
r
>a
a
，说明在役鼓风式空冷器在风机最大转速条件下也不能将天然气冷却到目标温度，需要降低进入空冷器天然气的流量或启用备用空冷器，空冷器对天然气的适应性差。

技术总结
本发明公开了一种在役鼓风式空冷器对不同天然气适应性的评价方法，属于油气管道技术领域。其包括以下步骤：取得管线输送的原天然气与新天然气的组分以及空冷器入口处各天然气的温度信息；计算天然气的比热容；计算将天然气冷却到目标温度所需热负荷；计算空冷器翅片管传热系数；计算空冷器风机最大开度条件下所需换热面积；结合已知在役空冷器的设计换热面积，评价空冷器对天然气的适应性。本专利所述在役鼓风式空冷器对不同天然气适应性的评价方法，具有实现速度快、计算量小的特点，优于实验评价方法，降低了输气管线的运行成本和风险水平，并助力输气管线的安全稳定运行。并助力输气管线的安全稳定运行。并助力输气管线的安全稳定运行。


技术研发人员：贾文龙 温川贤 刘晓玲 仇柏林 吴瑕 李长俊
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2022.01.15
技术公布日：2022/4/12