超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制系统及方法.pdf

1、(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202211253568.5 (22)申请日 2022.10.13 (71)申请人 新疆敦华绿碳技术股份有限公司 地址 834000 新疆维吾尔自治区克拉玛依 市克拉玛依区南新路77号二楼 (72)发明人 徐玉兵李启明韩红霞杨金龙 (74)专利代理机构 北京辰权知识产权代理有限 公司 11619 专利代理师 佟林松 (51)Int.Cl. G06F 17/11(2006.01) F17D 5/06(2006.01) (54)发明名称 超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制 系统及方法 (57)摘

2、要 本发明公开了一种超临界二氧化碳管道长 距离输送相态控制系统， 包括长距离管路系统， 其入口处连接管路系统前增压装置， 出口处连接 注入井； 所述长距离管路系统包括管道和管道上 设置的若干个管路系统增压泵， 且若干个管路系 统增压泵入口处的压力配置为10.32MPa； 每个所 述管路系统增压泵的入口处及出口处均分别设 置一压力传感器； 每个所述管路系统增压泵的布 置位置由压降梯度公式获得； 若判定管道发生泄 漏， 同样利用所述压降梯度公式确定泄漏点的位 置。 本发明通过压降梯度公式， 能够联合确定每 一个管路系统增压泵的布置位置， 以及确定长距 离管道的泄漏位置， 具有很高的工程应用价值。

3、权利要求书3页 说明书9页 附图5页 CN 115577216 A 2023.01.06 CN 115577216 A 1.一种超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制系统， 包括长距离管路系统(10)， 其 入口处连接管路系统前增压装置， 出口处连接注入井； 所述长距离管路系统(10)包括管道(100)和管道(100)上设置的若干个管路系统增压 泵(110)， 且若干个管路系统增压泵(110)入口处的压力配置为10.32MPa； 每个所述管路系统增压泵(110)的入口处及出口处均分别设置一压力传感器(120)； 其特征在于， 每个所述管路系统增压泵(110)的布置位置由压降梯度公式获得； 其中，

4、 若则第i个管路系统增压泵(110)根据所述压 降梯度公式的计算值正常运行即可； 若则根据第i个管路系统增压泵(110)入口处的 压力传感器(120)的测量值， 适当延长第i个管路系统增压泵(110)的增压时长； 若且则判定管道(100)发生泄 漏， 并利用所述压降梯度公式确定泄漏点的位置； 式中， n1为管路系统增压泵(110)的个数； p(i,1)为第i个管路系统增压泵(110)入口处的压力计算值；为第i个管路系统增压 泵(110)入口处的压力传感器(120)的实测值； p(i1,2)为第i1个管路系统增压泵(110)出口 处的压力计算值；为第i1个管路系统增压泵(110)出口处的压力传感

5、器(120)的实 测值； 1为判定是否需要调整第i个管路系统增压泵(110)增压时长的阈值； 2以及 3为判定 第i个管路系统增压泵(110)与第i1个管路系统增压泵(110)之间的xi长度段的管道(100) 是否出现泄漏的阈值。 2.如权利要求1所述的系统， 其特征在于： 所述压降梯度公式为： 式中， HL为截面含液率， 为液体密度， kg/m3； 为气体密度， kg/m3； g为重力加速度m/ s2； 为管道倾斜角度， rad； 为气液混合速度， m/s； G为液气混合物质量流量， kg/s； d为管 道内径， m； sg为气相折算速度， m/s； P为dl段管道的平均绝对压力， Pa；

6、为液气混合摩擦系 数。 3.如权利要求2所述的系统， 其特征在于： 所述液气混合摩擦系数： k 0e n 式中， k为修正系数， 0为均匀流动的液力摩擦系数； 其中， 建立优化模型求解k： Find k 权利要求书 1/3 页 2 CN 115577216 A 2 式中， p为实际压降； p(k)是利用 k 0e n计算水力摩擦系数后的理论压降； n是管 道压降样本数量； F(k)是实际压降与理论压降平方偏差之和。 4.如权利要求1所述的系统， 其特征在于： 若判定管道出现泄漏， 则xi长度段的管道 (100)发生泄漏； 其中， xi长度段的管道(100)的泄漏点由所述压降梯度公式获得： 通过

7、第i1个管路系统增压泵(110)出口处的压力传感器(120)的实测值利用所 述压降梯度公式得到管道(100)的xi长度段的正向曲线S1； 通过第i个管路系统增压泵(110)入口处的压力传感器(120)的实测值利用所述 压降梯度公式得到管道(100)的xi长度段的逆向曲线S2； 正向曲线S1与逆向曲线S2的交点即为管道(100)的xi长度段的泄漏点。 5.一种超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制方法， 用于如权利要求14任一项所 述的系统， 其特征在于： 包括如下步骤： 步骤1、 通过二氧化碳压缩机(1)和管路系统前增压泵(3)， 将长距离管路系统(10)入口 处的压力增至1518MPa； 步骤

8、2、 根据压降梯度公式， 确定管路系统增压泵(110)的布置位置及数量， 使得每一个 管路系统增压泵(110)入口处的压力为10.32MPa； 其中， 所述压降梯度公式为： 式中， HL为截面含液率， 为液体密度， kg/m3； 为气体密度， kg/m3； g为重力加速度m/ s2； 为管道倾斜角度， rad； 为气液混合速度， m/s； G为液气混合物质量流量， kg/s； d为管 道内径， m； sg为气相折算速度， m/s； P为dl段管道的平均绝对压力， Pa； 为液气混合摩擦系 数； 步骤3、 通过每一个管路系统增压泵(110)入口处及出口处的压力传感器(120)， 对长距 离管路系

9、统(10)进行控制： 若则第i个管路系统增压泵(110)按计算值正常运行 即可； 若则根据第i个管路系统增压泵(110)入口处的 压力传感器120的测量值， 适当延长第i个管路系统增压泵(110)的增压时长； 若且则利用所述压降梯度公式 确定泄漏点的位置。 6.如权利要求5所述的方法， 其特征在于： 步骤3包括： 步骤31， 通过第i1个管路系统增压泵(110)出口处的压力传感器(120)的实测值 利用压降梯度公式得到管道(100)的xi长度段的正向曲线S1； 权利要求书 2/3 页 3 CN 115577216 A 3 步骤32， 通过第i个管路系统增压泵(110)入口处的压力传感器(120

10、)的实测值利 用压降梯度公式得到管道(100)的xi长度段的逆向曲线S2； 步骤33， 正向曲线S1与逆向曲线S2的交点即为管道(100)的xi长度段的泄漏点。 7.如权利要求5所述的方法， 其特征在于： 所述液气混合摩擦系数： k 0e n 式中， k为修正系数， 0为均匀流动的液力摩擦系数； 其中， 建立优化模型求解k： Find k 式中， p为实际压降； p(k)是利用 k 0e n计算水力摩擦系数后的理论压降； n是管 道压降样本数量； F(k)是实际压降与理论压降平方偏差之和。 权利要求书 3/3 页 4 CN 115577216 A 4 超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制系统及

11、方法 技术领域 0001 本发明涉及CO2的捕集、 利用与封存领域， 特别涉及一种超临界二氧化碳管道长距 离输送相态控制系统及方法。 背景技术 0002 CO2的捕集、 利用与封存(CCUS)对于控制碳排放具有至关重要的作用。 由于捕集后 的CO2与注入地点往往相距甚远， 管道输送以其输送量大、 输送距离远而成为CO2输送最经济 的途径。 对于大输量、 长距离输送管道， 宜采用超临界相输送或密相输送。 0003 CO2在长距离管道输送过程中， 需要保持CO2的超临界状态， 而介质在管道中传输均 会产生压降。 即， 需要在长距离管道系统中布置增压泵。 对于超临界CO2的长距离管道输送， 通过试验

12、获得增压泵的布置数量及位置是不现实的。 因此， CO2超临界相输送管道压力的准 确计算， 对长距离管道系统中增压泵的布置具有重要意义。 0004 此外， CO2在长距离管道输送过程中， 若管道发生泄漏， 释放出的CO2很快恢复为气 态， 对环境造成影响。 因此， 对于超临界CO2的长距离管道输送， 快速的确定泄漏点以便迅速 采取相应措施， 也非常重要。 0005 因此， 如何提供一种能够准确计算增压泵布置数量及位置、 能够快速确定泄漏点 的超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制系统及方法， 成为本领域亟需解决的技术问 题。 发明内容 0006 本发明采用以下技术方案： 0007 第一方面， 本发

13、明采用一种超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制系统， 包括 长距离管路系统， 其入口处连接管路系统前增压装置， 出口处连接注入井； 0008 所述长距离管路系统包括管道和管道上设置的若干个管路系统增压泵， 且若干个 管路系统增压泵入口处的压力配置为10.32MPa； 0009 每个所述管路系统增压泵的入口处及出口处均分别设置一压力传感器； 0010 每个所述管路系统增压泵的布置位置由压降梯度公式获得； 0011其中， 若则第i个管路系统增压泵根据所述压降 梯度公式的计算值正常运行即可； 0012若则根据第i个管路系统增压泵入口处的压 力传感器的测量值， 适当延长第i个管路系统增压泵的增压时长；

14、 0013若且则判定管道发生泄 漏， 并利用所述压降梯度公式确定泄漏点的位置； 0014 式中， n1为管路系统增压泵的个数； 说明书 1/9 页 5 CN 115577216 A 5 0015p(i,1)为第i个管路系统增压泵入口处的压力计算值；为第i个管路系统增压 泵入口处的压力传感器的实测值； p(i1,2)为第i1个管路系统增压泵出口处的压力计算值； 为第i1个管路系统增压泵出口处的压力传感器的实测值； 0016 1为判定是否需要调整第i个管路系统增压泵增压时长的阈值； 2以及 3为判定第 i个管路系统增压泵与第i1个管路系统增压泵之间的xi长度段的管道是否出现泄漏的阈 值。 0017

15、 进一步的， 所述管路系统前增压装置包括通过管路依次相连的二氧化碳压缩机、 冷却器、 管路系统前增压泵； 0018 二氧化碳压缩机与CO2气源的排出口相连； 0019 管路系统前增压泵的出口与所述长距离管路系统相连； 0020 其中， 二氧化碳压缩机将CO2气体压缩至出口压力低于超临界状态， 冷却器等压冷 却CO2， 管路系统前增压泵将CO2增压至超临界状态。 0021 进一步的， 所述二氧化碳压缩机将CO2气体压缩至8.99.3MPa。 0022 进一步的， 所述管路系统前增压泵将CO2增压至超临界状态1518MPa。 0023 进一步的， 所述压降梯度公式为： 0024 0025式中， H

16、L为截面含液率， 为液体密度， kg/m3； 为气体密度， kg/m3； g为重力加速 度m/s2； 为管道倾斜角度， rad； 为气液混合速度， m/s； G为液气混合物质量流量， kg/s； d 为管道内径， m； sg为气相折算速度， m/s； P为dl段管道的平均绝对压力， Pa； 为液气混合摩 擦系数。 0026 进一步的， 所述液气混合摩擦系数： 0027 k 0e n 0028 式中， k为修正系数， 0为均匀流动的液力摩擦系数； 0029 其中， 建立优化模型求解k： 0030 Find k 0031 0032 式中， p为实际压降； p(k)是利用 k 0e n计算水力摩擦系

17、数后的理论压降； n 是管道压降样本数量； F(k)是实际压降与理论压降平方偏差之和。 0033 进一步的， 若判定管道出现泄漏， 则xi长度段的管道发生泄漏； 0034 其中， xi长度段的管道的泄漏点由所述压降梯度公式获得： 0035通过第i1个管路系统增压泵出口处的压力传感器的实测值利用所述压降 梯度公式得到管道的xi长度段的正向曲线S1； 0036通过第i个管路系统增压泵入口处的压力传感器的实测值利用所述压降梯 说明书 2/9 页 6 CN 115577216 A 6 度公式得到管道的xi长度段的逆向曲线S2； 0037 正向曲线S1与逆向曲线S2的交点即为管道的xi长度段的泄漏点。

18、0038 第二方面， 本发明采用一种超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制方法， 用于 上述的超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制系统， 包括如下步骤： 0039 步骤1、 通过二氧化碳压缩机和管路系统前增压泵， 将长距离管路系统入口处的压 力增至1518MPa； 0040 步骤2、 根据压降梯度公式， 确定管路系统增压泵的布置位置及数量， 使得每一个 管路系统增压泵入口处的压力为10.32MPa； 0041 其中， 所述压降梯度公式为： 0042 0043式中， HL为截面含液率， 为液体密度， kg/m3； 为气体密度， kg/m3； g为重力加速 度m/s2； 为管道倾斜角度， rad；

19、为气液混合速度， m/s； G为液气混合物质量流量， kg/s； d 为管道内径， m； sg为气相折算速度， m/s； P为dl段管道的平均绝对压力， Pa； 为液气混合摩 擦系数； 0044 步骤3、 通过每一个管路系统增压泵入口处及出口处的压力传感器， 对长距离管路 系统进行控制： 0045若则第i个管路系统增压泵按计算值正常运行 即可； 0046若则根据第i个管路系统增压泵入口处的压 力传感器的测量值， 适当延长第i个管路系统增压泵的增压时长； 0047若且则利用所述压降梯度 公式确定泄漏点的位置。 0048 进一步的， 步骤3包括： 0049步骤31， 通过第i1个管路系统增压泵出口

20、处的压力传感器的实测值利用 压降梯度公式得到管道的xi长度段的正向曲线S1； 0050步骤32， 通过第i个管路系统增压泵入口处的压力传感器的实测值利用压降 梯度公式得到管道的xi长度段的逆向曲线S2； 0051 步骤33， 正向曲线S1与逆向曲线S2的交点即为管道的xi长度段的泄漏点。 0052 进一步的， 所述液气混合摩擦系数： 0053 k 0e n 0054 式中， k为修正系数， 0为均匀流动的液力摩擦系数； 0055 其中， 建立优化模型求解k： 0056 Find k 说明书 3/9 页 7 CN 115577216 A 7 0057 0058 式中， p为实际压降； p(k)是

21、利用 k 0e n计算水力摩擦系数后的理论压降； n 是管道压降样本数量； F(k)是实际压降与理论压降平方偏差之和。 0059 本发明具有以下优点： 0060 (1)通过压降梯度公式， 能够联合确定每一个管路系统增压泵的布置位置， 以及确 定长距离管道的泄漏位置， 具有很高的工程应用价值。 0061 (2)改变了CO2气体增压模式， 二氧化碳压缩机最终出口压力未达到临界压力， 在 后冷却过程中二氧化碳压缩机出口的高温气体将被冷却器等压冷却至完全液化， 由此管路 系统前增压泵可获得更高的吸入密度， 有利于减少增压功耗。 0062 (3)本发明的压降梯度公式， 引入了截面含液率、 气体密度、 气

22、液混合速度、 液气混 合物质量流量、 气相折算速度以及液气混合摩擦系数， 对于混杂有少量的CH4和N2气体的超 临界CO2长距离管道输送， 计算模型更加准确。 0063 (4)通过对压降梯度计算模型进行修正， 从而降低了相邻两个管路系统增压泵之 间的长度段的距离压力方程计算误差， 进而更准确的布置每一个管路系统增压泵的位置。 0064 (5)利用压降梯度公式， 可以准确的确定长距离管路系统的泄漏位置。 附图说明 0065 图1为系统图； 0066 图2为长距离管路系统示意图一； 0067 图3为长距离管路系统示意图二； 0068 图4为长距离管路系统示意图三； 0069 图5为管道的xi长度段

23、距离压力方程图。 具体实施方式 0070 以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的 本发明的范围， 而是仅仅表示本发明的选定实施方式。 基于本发明中的实施方式， 本领域普 通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式， 都属于本发明保护 的范围。 0071 如图1所示， 本实施方式提供了一种超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制系 统， 包括通过管路依次相连的二氧化碳压缩机1、 冷却器2、 管路系统前增压泵3、 长距离管路 系统10以及注入井。 0072 可以理解的是， 二氧化碳压缩机1与CO2气源的排出口相连， 本实施方式的CO2气源 排出的气体为C

24、O2捕集后经过除杂的气体， 气体中只混杂有少量的CH4和N2气体。 0073 在大规模CO2长距离管道输送中通常会将CO2气体增压至超临界或密相状态， 这样 更加经济高效。 本实施方式通过二氧化碳压缩机1、 冷却器2和管路系统前增压泵3， 将CO2气 体增压至超临界状态。 0074 其中， 二氧化碳压缩机1将CO2气体压缩至出口压力略低于超临界状态(临界压力 值为9.38MPa)， 冷却器2等压冷却CO2， 管路系统前增压泵3将CO2增压至超临界状态。 说明书 4/9 页 8 CN 115577216 A 8 0075 现有技术中， 通过压缩机将CO2气体增压至临界压力之上， 经后冷却器换热之

25、后， 流体密度进一步增大， 再通过增压泵增压至管路系统输入口压力。 0076 本实施方式改变了CO2气体增压模式， 二氧化碳压缩机1最终出口压力未达到临界 压力， 在后冷却过程中二氧化碳压缩机1出口的高温气体将被冷却器2等压冷却至完全液 化， 由此管路系统前增压泵3可获得更高的吸入密度， 有利于减少增压功耗。 0077 具体的， 二氧化碳压缩机1将CO2气体压缩至8.99.3MPa， 以使得二氧化碳压缩机 1出口压力略低于超临界状态。 0078 并且， 管路系统前增压泵3将CO2增压至超临界状态1518MPa， 使得CO2在长距离管 路系统10输送过程中产生压降后仍满足超临界状态， 而且增压成

26、本不至于过高。 优选的， 管 路系统前增压泵3将CO2增压至超临界状态16MPa。 0079 可以理解的是， 超临界状态CO2在长距离管路系统10输送过程中， 出于增压成本考 虑， 管路系统输入口压力不能过高， 而整个长距离管路系统10中要始终保持CO2的超临界状 态， 因而实践中要使CO2在长距离管路系统10中至少保持在10.32MPa(临界压力值的1.1倍) 以上。 0080 由此， 长距离管路系统10中需要设置若干增压泵， 以保证长距离管路系统入口处 至第一个增压泵之间的压力、 相邻的前后两个增压泵之间的压力保持在1610.32MPa之 间。 0081 本实施方式中， 如图24所示， 长

27、距离管路系统10包括管道100和管道100上设置的 若干个管路系统增压泵110， 且若干个管路系统增压泵110入口处的压力配置为10.32MPa。 0082 从而保证， 长距离管路系统10入口处的压力至第一个增压泵110入口处的压力、 相 邻的前增压泵110出口处的压力和后增压泵110入口处的压力保持在1610.32MPa之间， 并 且， 尽可能的待长距离管路系统10压力将至10.32MPa再进行加压， 从而降低增压泵110数量 以节省成本。 0083 具体的， 管道100上设置有n1个管路系统增压泵110， 从而将管道100分为了n段， 第i段管道的长度为xi(i1,2n)， 即， 第i个管

28、路系统增压泵110与第i1个管路系统增压 泵110之间的长度为xi(i1 ,2n)。 并且， 每个管路系统增压泵110的入口处压力为 10.32MPa， 每个管路系统增压泵110的出口处压力为1518MPa。 0084 其中， n1个管路系统增压泵110的布置位置由以下压降梯度公式获得： 0085 0086式中， HL为截面含液率， 为液体密度， kg/m3； 为气体密度， kg/m3； g为重力加速 度m/s2； 为管道倾斜角度， rad； 为气液混合速度， m/s； G为液气混合物质量流量， kg/s； d 为管道内径， m； sg为气相折算速度， m/s； P为dl段管道的平均绝对压力，

29、 Pa； 为液气混合摩 擦系数。 0087 可以理解的是， 参阅附图5， 通过以上压降梯度公式， 即可得出管道100第xi(i1, 2n)段的距离压力方程， 进而根据该距离压力方程得到xi(i1,2n)的长度值， 最终 确定第i个管路系统增压泵110的布置位置。 说明书 5/9 页 9 CN 115577216 A 9 0088 本实施方式的压降梯度公式， 考虑了长距离管道的高程变化， 引入了参数 ， 可以 理解， 图24中将管道100示意为水平仅为便于展示， xi(i1,2n)应理解为两个增压泵 110之间的管道长度， 而非两个增压泵110之间的直线距离。 0089 本实施方式的压降梯度公式

30、， 充分考虑了CO2气源排出的气体混杂有少量的CH4和 N2气体。 可以理解， CO2在超临界状态时的温度和压力条件下， CH4和N2为气态。 0090 为此， 本实施方式引入了： 截面含液率、 气体密度、 气液混合速度、 液气混合物质量 流量、 气相折算速度以及液气混合摩擦系数， 对于混杂有少量的CH4和N2气体的超临界CO2 长距离管道输送， 计算模型更加准确， 从而能够准确的布置每个管路系统增压泵110的位 置。 0091 本实施方式中， 液气混合摩擦系数 k 0e n。 0092 式中， k为修正系数， 0为均匀流动的液力摩擦系数。 0093 建立优化模型求解k： 0094 Find

31、k 0095 0096 式中， p为实际压降； p(k)是利用 k 0e n计算水力摩擦系数后的理论压降； n 是管道压降样本数量； F(k)是实际压降与理论压降平方偏差之和。 0097 通过以上设置， 对本实施方式压降梯度计算模型进行修正， 从而降低了第i(i1, 2n)段的距离压力方程计算误差， 即降低了第i个管路系统增压泵110与第i1个管路系 统增压泵110之间的xi(i1,2n)长度段的距离压力方程计算误差， 进而更准确的布置 n1个管路系统增压泵110的位置， 使其符合工程要求。 0098 本实施方式中， 为了更准确地对长距离管路系统10进行压力控制， 管道100上设置 有若干个压

32、力传感器120。 0099 具体来讲， 长距离管路系统10的入口处以及出口处分别设置一压力传感器120。 管 路系统10入口处压力传感器120用于检测长距离管路系统10前增压是否到位， 管路系统10 出口处压力传感器120用于检测出口处压力是否符合管路系统10的后续装置。 0100 并且， n1个管路系统增压泵110的出口处也分别设置一压力传感器120， 以便检测 该管路系统增压泵110的增压是否到位。 0101 其中， n1个管路系统增压泵110的入口处分别设置一压力传感器120， 以检测该管 路系统增压泵110入口处的压力， 并且： 0102若则第i个管路系统增压泵110按计算值正常运 行

33、即可； 0103若则根据第i个管路系统增压泵110入口处的压 力传感器120的测量值， 适当延长第i个管路系统增压泵110的增压时长。 0104式中， p(i,1)为第i个管路系统增压泵110入口处的压力计算值；为第i个管路 系统增压泵110入口处的压力传感器120的实测值； 1为判定是否需要调整第i个管路系统 增压泵110增压时长的阈值。 说明书 6/9 页 10 CN 115577216 A 10 0105 由此， 通过管路系统增压泵110的入口处设置的压力传感器120， 以防止压力下降 累加效应导致的第i个管路系统增压泵110后续的管道中压力低于10.32MPa。 0106可以理解的是，

34、 若也有可能是xi长度段的管路 出现泄漏， 导致的第i个管路系统增压泵110入口处的压力产生突变， 且压力突变会传到第 i1个管路系统增压泵110出口处。 0107因此， 本实施方式中， 若且 则表明xi长度段的管路出现泄漏。 0108式中， p(i1,2)为第i1个管路系统增压泵110出口处的压力计算值；为第i1 个管路系统增压泵110出口处的压力传感器120的实测值； 2以及 3为判定xi长度段的管路 是否出现泄漏的阈值。 0109 可以理解的是， 当xi长度段的管路出现泄漏时， 需寻找xi长度段的管路的泄漏点， 以便快速采取措施， 降低损失。 0110 本实施方式中， xi长度段的管路的

35、泄漏点由以上的压降梯度公式获得。 0111 具体的， 首先， 通过第i1个管路系统增压泵110出口处的压力传感器120的实测值 利用压降梯度公式得到xi长度段的管路的正向曲线S1； 0112其次， 通过第i个管路系统增压泵110入口处的压力传感器120的实测值利用 压降梯度公式得到xi长度段的管路的逆向曲线S2； 0113 最后， 正向曲线S1与逆向曲线S2的交点即为xi长度段的管路的泄漏点。 0114 参阅附图5， 本实施方式xi长度段的管路的泄漏点的确定原理为： 管道未泄漏情况 下， 利用压降梯度公式的到的正常曲线为S0； 当管道发生泄漏且重新稳定后， 利用的 到正向曲线S1， 利用的到逆

36、向曲线S2。 泄漏点前后的压力在泄漏点处具有相同的边界 条件和压力值， 因此， 正向曲线S1与逆向曲线S2的交点即为xi长度段的管路的泄漏点。 0115 由此， 本实施方式提出的压降梯度公式， 既可以精准的确定第i个管路系统增压泵 110的布置位置， 又可以准确的确定xi长度段的管路的泄漏位置， 具有很高的工程应用价 值。 0116 本实施方式还提供一种超临界二氧化碳管道长距离输送相态控制方法， 包括如下 步骤： 0117 步骤1、 通过二氧化碳压缩机1和管路系统前增压泵3， 将长距离管路系统10入口处 的压力增至1518MPa； 0118 步骤2、 根据压降梯度公式， 确定管路系统增压泵11

37、0的布置位置及数量， 使得每一 个管路系统增压泵110入口处的压力为10.32MPa； 0119 其中， 所述压降梯度公式为： 说明书 7/9 页 11 CN 115577216 A 11 0120 0121式中， HL为截面含液率， 为液体密度， kg/m3； 为气体密度， kg/m3； g为重力加速 度m/s2； 为管道倾斜角度， rad； 为气液混合速度， m/s； G为液气混合物质量流量， kg/s； d 为管道内径， m； sg为气相折算速度， m/s； P为dl段管道的平均绝对压力， Pa； 为液气混合摩 擦系数； 0122 步骤3、 通过每一个管路系统增压泵110入口处及出口处的

38、压力传感器120， 对长距 离管路系统10进行控制： 0123若则第i个管路系统增压泵110按计算值正常运 行即可； 0124若则根据第i个管路系统增压泵110入口处 的压力传感器120的测量值， 适当延长第i个管路系统增压泵110的增压时长； 0125若且则利用所述压降梯度 公式确定泄漏点的位置。 0126式中， p(i,1)为第i个管路系统增压泵110入口处的压力计算值；为第i个管路系 统增压泵110入口处的压力传感器120的实测值； p(i1,2)为第i1个管路系统增压泵110出口 处的压力计算值；为第i1个管路系统增压泵110出口处的压力传感器120的实测值； 1为判定是否需要调整第i

39、个管路系统增压泵110增压时长的阈值； 2以及 3为判定xi长度 段的管路是否出现泄漏的阈值。 0127 本实施方式中， 步骤3包括： 0128 步骤31， 通过第i1个管路系统增压泵110出口处的压力传感器120的实测值 利用压降梯度公式得到xi长度段的管路的正向曲线S1； 0129步骤32， 通过第i个管路系统增压泵110入口处的压力传感器120的实测值利 用压降梯度公式得到xi长度段的管路的逆向曲线S2； 0130 步骤33， 正向曲线S1与逆向曲线S2的交点即为xi长度段的管路的泄漏点。 0131 本实施方式中， 液气混合摩擦系数 k 0e n。 0132 式中， k为修正系数， 0为

40、均匀流动的液力摩擦系数。 0133 建立优化模型求解k： 0134 Find k 0135 0136 式中， p为实际压降； p(k)是利用 k 0e n计算水力摩擦系数后的理论压降； n 是管道压降样本数量； F(k)是实际压降与理论压降平方偏差之和。 说明书 8/9 页 12 CN 115577216 A 12 0137 以上所述为本发明最佳实施方式的举例， 其中未详细述及的部分均为本领域普通 技术人员的公知常识。 本发明的保护范围以权利要求的内容为准， 任何基于本发明的技术 启示而进行的等效变换， 也在本发明的保护范围之内。 说明书 9/9 页 13 CN 115577216 A 13 图1 说明书附图 1/5 页 14 CN 115577216 A 14 图2 说明书附图 2/5 页 15 CN 115577216 A 15 图3 说明书附图 3/5 页 16 CN 115577216 A 16 图4 说明书附图 4/5 页 17 CN 115577216 A 17 图5 说明书附图 5/5 页 18 CN 115577216 A 18