[发明专利]一种输气站动态泄漏参数计算方法

说明书

本发明公开了一种输气站动态泄漏参数计算方法。建立输气站动态泄漏参数计算模型及其求解流程，所述计算模型包括两种：泄漏状态转变时刻发生于放空泄压系统启动之后的计算模型，以及，泄漏状态转变时刻发生于放空泄压系统启动之前的计算模型；其中，所述泄漏状态转变时刻的含义为：声速泄漏向亚声速泄漏转变的时刻。

技术领域

本发明属于公共安全风险评估与规划领域，具体为一种输气站动态泄漏参数计算方法。

背景技术

天然气泄漏率、泄漏量等泄漏参数是预测输气站天然气泄漏扩散危害区域和评估火灾爆炸毁伤半径的重要基础数据，但站内安全联锁装置(包括泄漏紧急截断系统和放空泄压系统)的干预作用会使得这些泄漏参数随泄漏时间的推移而发生非稳态变化，若采用传统的稳态泄漏参数计算模型计算会过于高估危害结果，而现有的非稳态泄漏参数计算模型又不能完全适用于输气站泄漏场景，为此研究并提出一种新的输气站动态泄漏参数计算方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种输气站动态泄漏参数计算方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种输气站动态泄漏参数计算方法，建立输气站动态泄漏参数计算模型及其求解流程，所述计算模型包括两种：泄漏状态转变时刻发生于放空泄压系统启动之后的计算模型，以及，泄漏状态转变时刻发生于放空泄压系统启动之前的计算模型；其中，所述泄漏状态转变时刻的含义为：声速泄漏向亚声速泄漏转变的时刻。

优选地，输气站的高压天然气经失效孔口处泄漏，泄漏出的天然气由于压力降低而膨胀，在这个过程中，天然气的大部分压力能被转换为动能，假设此过程为等熵过程，可能存在两种泄漏状态：

当输气站内系统压力P₀小于临界压力P_c时，其中，P_c＝P_a*[(k+1)/2]^k/(k-1)，失效孔口天然气泄漏速度为亚声速，失效孔口处天然气泄漏率采用式(1)来计算：

式中：Q₀为天然气泄漏率；C_d为排放系数；A_h为失效孔口的横截面积；P₀为系统内天然气压力；M为天然气摩尔质量；Z₀为天然气压缩系数；R为气体常数；T₀为系统内天然气温度；k为绝热指数；P_a为大气环境压力；

当输气站内系统压力P₀大于临界压力P_c时，其中，P_c＝P_a*[(k+1)/2]^k/(k-1)，失效孔口天然气泄漏速度将达到声速，采用式(2)计算声速天然气泄漏率，即：

优选地，定义：t_c表示泄漏状态转变时刻；t_e表示站内紧急截断系统启用时刻；t_d表示站内放空泄压系统启用时刻；t_g表示泄漏结束时刻，此时系统内的压力等于外界大气压；

当泄漏状态转变时刻发生于放空泄压系统启动之后时，各时刻将整个泄漏过程划分成四个泄漏阶段：

(1)0≤t＜t_e泄漏阶段

从泄漏开始至站内紧急截断系统启用这个时间段为稳态声速泄漏阶段，直接采用式(2)计算失效孔口天然气泄漏率；

(2)t_e≤t＜t_d泄漏阶段

从站内紧急截断系统启用至放空泄压系统启用这个时间段为非稳态声速泄漏阶段，相关泄漏参数是随泄漏时间而变化的，其计算式如下：