纯氢/掺氢天然气管道的减压与调压
Decompression and pressure regulation of pure hydrogen and hydrogen-enriched compressed natural gas pipelines作者机构：中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院 中国石油管道局工程有限公司管道投产运行分公司 深圳市燃气集团有限公司
出 版 物：《油气储运》 (Oil & Gas Storage and Transportation)
年 卷 期：2024年第43卷第1期
页 面：21-31页
学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082003[工学-油气储运工程]
基 金：国家重点研发计划“氢能技术”重点专项“中低压纯氢与掺氢燃气管道输送及其应用关键技术” 2021YFB4001602
摘 要：【目的】调压系统作为连接长输管道与城镇燃气管网的关键环节之一,在实现“氢进万家中发挥着重要作用,然而氢气与天然气的物性差异会影响调压的工艺控制效果。【方法】采用纯氢/掺氢天然气减压调压实验与调压动态模拟相结合的方式,以稳压精度、响应时间、适用度函数作为判定减压调压系统稳压效果的依据,对掺氢比、流量波动周期、下游流量变化幅度、管输压力及PID参数进行了敏感性分析。【结果】(1)系统波动越频繁、气体流速越大,导致系统受到扰动后波动幅度越大,减压调压系统越不易实现稳压,需对管输纯氢或者掺氢天然气的高流速运动进行限制。(2)调压系统流量有正弦变化的波动,以稳压精度±1.5%为要求,开展减压调压实验时,PID比例参数、积分参数设定在1~2范围时,可基本实现纯氢/掺氢天然气在城镇燃气管道压力范围内的调压。(3)当管输气体流速相同时,纯氢的瞬时波动较天然气更为明显,控制系统的响应时间、适应度函数均随掺氢比的增大而逐渐增加;纯氢的压力瞬时波动可达到纯甲烷的1.15倍,控制系统的响应时间、适应度函数也分别增大为纯甲烷的1.13倍、2.68倍,当氢气与甲烷为相同比例参数、积分参数时,含氢气体更难实现稳压,可根据掺氢比适当降低积分参数或增大比例参数,实现与天然气相同甚至更好的稳压效果。【结论】研究成果可为纯氢/掺氢天然气管道的实际调压过程提供一定的理论参考。(图13,表3,参27)
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