基于蒙特卡罗的压缩机组备用方案研究.pdf

北京石油化工学院学报 第 23卷 第 4期 Vo1．23 NO．4 JournalofBeijingInstituteof 2015年 12月 Dee．2O15 Petro—chemicalTechnology 基于蒙特卡罗的压缩机组备用方案研究 李雪洁 ，李玉星 ，张梦娴 ，刘建武。 (1．中国石油大学 (华东)，山东 青岛 266580；2．中国石化石油工程设计有限公司，山东 东营 257000) 摘要：针对天然气长输管道压缩机组备用方案的设计，提出了一种基于蒙特卡罗法计算设计方法， 并给出了详细的设计流程 。首先使用蒙特卡罗法对全线机组的失效概率进行计算 ，得到了同时失效机 组数量 ；其次通过单机故障分析确定失效机组的位置 ；然后对多种故障工况进行模拟 ，分析故 障工况下 的运行参数 ，最终确定备用方案 。并 以某管道为例对该方法进行 了工程应用。结果表 明，一条设有 2o 座压气站的管道仅需设置 11台备用机组 ，即可保证管道在多种故障工况下均能正常运行 。研究结果表 明，基于蒙特卡罗法的压缩机组备用方法减少了备用压缩机组数量 ，降低 了工程投资和管理成本 ，具有 很好的理论和工程应用价值 。 关键词 ：压缩机 ；备用方案 ；蒙特卡罗模拟 ；不可用率；动态仿真 ；优化 中图分类号 ：TE832 文献标志码 ：A 压缩机站是天然气长输管道构成 中投资较 计方法 ，通过蒙特卡罗模拟 ，提供 了定量的研究 大 、配套系统最复杂 、配置方案设计最困难 的部 依据 ；并给出了完整的备用方案设计流程 ，设计 分 。备用机组是压 缩机站 中必不 可少 的部 过程 中分析了多种故障工况下管道系统的运行 分 ，合理的备用方案不仅可以保证管道的运行 参数 ，使得备用方案能够在备用机组最少的前 安全，更可以减少备用机组的数量 ，从而降低投 提下应对管道系统可能出现的多种故障 ]。 资 ，减少维护费用 。 1 蒙特卡罗法在计算压缩机组失 国内天然气长输管道压缩机组最常用的备 用方式是机组备用 ，该方法虽能有效保证管道 效概率 中的应用 的正常运行 ，但备用机组投资高 ，利用率却很 蒙特卡罗法是以统计抽样理论为基础，利 低 】。隔站机组备用和功率备用方式在国内长 用随机数 ，通过对有关随机变量的统计 ，抽样实 输管道设计 中也有所应用 ]，但隔站机组备用 验或随机模拟，以求得统计特征值作为待解问 方式可能导致未设置备用机组的压气站故障时 题的数值解 ，是求解工程技术 问题近似解的一 出站压力过低，甚至造成管道无法正常运行 ；而 种数值计算方法l4]。 功率备用由于机组的功率选取需满足事故状态 对于单台压缩机其不可用时间包括故障停 下的功率需求，因而长期处于低负荷状态，其正 机时间和计划停机时间两部分 ，所 以单台机组 常工作效率较低 。 不可用率为 ： 笔者基于蒙特卡罗的压缩机组备用方案设 R 一 F—OH -Jr-SOH (1)