压缩天然气母站经济指标及加气运行优化研究

发布时间：2017-07-26 16:02

  本文关键词：压缩天然气母站经济指标及加气运行优化研究

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【摘要】：随着原油储备量下降,能源消耗急剧增长的能源形势,天然气产业开始了蓬勃发展的上升期,压缩天然气汽车得以大力推广,压缩天然气母站(以下简称CNG母站)是压缩天然气的生产、运输环节的重要组成部分。对于经营者而言,掌握CNG母站在生产运行过程中的各项成本,并尽可能对生产过程进行优化降低生产成本是极为必要的,因此本研究对建立CNG母站运行经济指标进行研究,同时对压缩机-加气柱联动环节进行优化。本文首先对CNG母站的主要生产环节进行了介绍,通过对生产环节的工作原理进行分析,得到各个生产环节在运行过程中可能产生的生产成本,对这些生产成本进行整理汇总,确定纳入研究范围的生产成本种类。根据CNG母站经济指标的具体内容分析数学模型计算所需的数据,将数据的获取方法定为资料调查与现场测试。采用多阶段抽样调查的方法选择CNG母站A、B、C为调查及测试的对象,根据CNG母站经济指标三部分内容合理设置资料调查方案、设计调查表格,然后根据CNG母站的实际加气情况合理确定不同母站的测试方案。对母站规模,水、电及各种材料的价格差异所造成的指标基准问题,进行可比化处理,结合经济学理论,将CNG母站经济指标划分为固定设备成本模型、固定运行成本模型、变动运行成本模型,并给出相应的计算方法。特别地,对压缩机耗电情况进行了投产年限及不同功率压缩机的修正,结合压缩机与冷却系统的联动关系,定义了单位体积天然气的变动电耗,编写数学模型的计算程序,将母站B、C的数据代入Matlab程序得到相应母站的经济指标并进行分析。对CNG母站现有的加气方案进行介绍,从流体力学角度对比不同加气方式下的管路阻力,将理论分析结果与实际测试结果相互比对,得到不同加气运行方案的能耗关系。建立以CNG母站加气阶段压缩机电耗最小为目标函数,压缩机累计使用时间、停工时间、日加气总量为约束条件的优化模型,并编写Fortran程序对不同加气方式下的单位体积天然气压缩机电耗已知的CNG母站运行情况进行优化。以理论推导及实际测试得出的不同加气方式下压缩机耗电情况排序为理论依据,以6台压缩机-加气柱为基础,编写Matlab程序,对不同加气方式下的单位体积天然气压缩机电耗未知的CNG母站运行情况进行优化。
【关键词】：压缩天然气母站 经济指标 数学模型 加气运行 优化
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：F407.22;TE974
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.1.1 课题研究的背景9-10
• 1.1.2 研究目的与意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国内研究现状10-12
• 1.2.2 国外研究现状12-13
• 1.3 课题研究内容13-15
• 第2章 CNG母站经济指标研究范围的确定15-24
• 2.1 CNG母站简介15-17
• 2.1.1 CNG母站工艺流程简介15-16
• 2.1.2 CNG母站加气方案简介16-17
• 2.2 母站设备结构及其成本分析17-21
• 2.2.1 过滤18
• 2.2.2 调压与计量18-19
• 2.2.3 脱水19
• 2.2.4 加压19-20
• 2.2.5 管束车加气20-21
• 2.2.6 生产辅助21
• 2.3 CNG母站经济指标研究范围21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 资料调查与现场实测24-32
• 3.1 资料调查24-28
• 3.1.1 资料调查方法24-25
• 3.1.2 资料调查方案25-28
• 3.2 现场测试28-31
• 3.2.1 测试目的28-29
• 3.2.2 测试母站简介29-30
• 3.2.3 测试仪器30
• 3.2.4 测试步骤30-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第4章 经济指标数学模型的建立与计算分析32-53
• 4.1 CNG母站经济指标数学模型的建立32-35
• 4.1.1 经济指标基本概念32
• 4.1.2 经济指标建立原则32-33
• 4.1.3 建立CNG母站经济指标数学模型33-35
• 4.2 数学模型的计算35-46
• 4.2.1 固定设备成本模型35-38
• 4.2.2 固定运行成本模型38-40
• 4.2.3 变动运行成本模型40-46
• 4.3 计算结果与分析46-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 压缩天然气母站加气运行优化53-63
• 5.1 现有加气方案简介53
• 5.2 优化理论依据53-56
• 5.3 实测数据对比分析56-60
• 5.3.1 不同加气方案的压缩机参数变化趋势56-58
• 5.3.2 不同加气方案的压缩机单位体积天然气耗功58-60
• 5.4 CNG母站加气运行优化60-62
• 5.4.1 不同加气方案下的单位体积天然气压缩机电耗已知60-62
• 5.4.2 不同加气方案下的单位体积天然气压缩机电耗未知62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 致谢68

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本文编号：577170