qz——次高压管道所需供气流量(折算成标准状态)，m³／h

n——所有次高压一中压调压站的总数量

 

式中qu——清管器或检测器上游进气流量(折算成标准状态)，m³／h

qd——清管器或检测器下游进气的理论控制流量(折算成标准状态)，m³／h

在1、2、3位置时，分别计算qs、qd的实例如下。

在位置1时，m＝1，k＝0，n＝22，则：

 

在位置2时，m＝4，k＝1，n＝22，则：

 

在位置3时，m＝13，k＝2，n＝22，则：

 

发球门站的实际流量为SCADA系统采集的坪山门站的流量值；下游进气的实际流量为SCADA系统采集的安托山门站流量、留仙洞高压—次高调压站流量、求雨岭门站高压一次高调压橇的流量、清管器或检测器下游的LNG应急气化站流量之和。通过计算的理论控制值与SCADA系统采集的数据比较，调整进气厂站的流量，进而控制清管器或检测器的速度。

①内检测设标点录入与维护

a．增加设标点图层，在图层导航树增加节点，控制图层的显示，按清管设标点、检测设标点分不同符号渲染。

b．增加设标点图层的空间属性录入、查询及渲染功能。

c．对设标点进行空间分析，利用GIS渲染功能，让即将到达的设标点闪烁显示。

②数据标签管理

清管模块增加门站、LNG应急气化站、次高压—中压调压站、阀室的SCADA数据标签管理：

a．增加门站进站流量、压力及站内次高压—中压调压橇流量的SCADA数据标签、LNG应急气化站流量的SCADA数据标签。

b．增加次高压—中压调压站流量、进站压力的SCADA数据标签。

c．增加阀室压力的SCADA数据标签。

③清管模块中的作业管理

a．新建内检测作业，输入内检测作业名称、作业开始时间、预设清管器或检测器的平均速度，选择作业类型(清管作业或检测作业)、作业起止门站，确认输入后，模块对内检测设标点数据初始化处理。

b．作业过程中录入清管器或检测器到达设标点的实际时间及跟球人员信息。作业结束时，保存设标点的空间位置信息、环境信息、跟踪方式、清管器或检测器的预计到达时间、预设平均速度、实际平均速度、发球门站的理论控制流量、下游进气理论控制流量、上游压力、检测人员等作业信息，信息可导出为Excel表格。

④作业路径分析

a．根据起止门站进行拓扑分析，自动确定清管或检测路径。

b．根据选择的作业类型自动过滤设标点。

c．对设标点进行空间分析，确定路径上的点，逐点分析上游次高压—中压调压站与最近的阀室，并自动计算其到发球门站的里程。

⑤作业过程相关参数的自动计算

a．获取门站、次高压—中压调压站、阀室压力与流量的SCADA数据，利用GIS中支持SCADA数据标签的算术表达式功能，解决次高压—中压调压橇多路计量供气的流量计算问题。

b．拓扑分析当前设标点的上游次高压—中压调压站流量、上游最近阀室的压力参数，根据给定公式计算理论推球输气流量、发球门站的理论控制流量、下游进气理论控制流量。

c．选择设标点，输入实际到达时间与检测人员，根据各设标点与门站的距离，自动计算通过该设标点的实际速度。

d．根据各设标点与门站的距离、作业开始时间、实际运行速度及清管器或检测器下游各段的预设平均速度，计算清管器或检测器下游各设标点的预计到达时间。每录入一个清管器或检测器通过设标点的实际时间，模块就自动计算其实际运行速度，自动更新下游各设标点的预计到达时间。

e．即将到达的设标点闪烁显示，并在GIS界面显示发球门站的理论控制流量、发球门站实际流量、预设清管器或检测器的平均速度和实际速度、预计到达时间等重要作业参数。

在29次的清管作业、1次变形检测的作业中，该模块满足设计要求，直观地给调度及作业人员提供了详细的作业信息，见图2。

 

该模块的应用效果主要体现在如下4个方面：

①清管器或检测器的运行速度控制易于实现。通过清管模块的作业界面显示的发球门站理论控制流量和实际流量、下游门站的控制流量和实际流量，调度人员根据理论值与实际值的偏差，结合上一设标点的实际平均速度，调整门站供气流量，实现球速(指清管器或检测器的速度)控制。如第22次的清管作业中，跟球人员记录的人工跟踪设标点的球速均控制在1～3m／s。

②准确预测清管器或检测器到达各设标点的时间，调度人员及时通知工艺操作组进行次高压—中压调压站的停供、恢复，减少了停气对用户的影响。也使管道跟球小组的滚动式安排更合理，节省了人力。

每次录入通过设标点的实际时间后，模块自动进行预测到达时间的重新计算，自动更新预测时间。因此，在正常运行的情况下，预测到达时间与实际到达时间的偏差一般在5min以内。

③合理安排各供气门站的供气流量。界面显示了下游进气的理论流量、实际进气流量、各供气门站的实时流量，依据这些数据调整流量，与发球门站流量配合，实现球速的有效控制。

④数据的记录、储存功能。记录、储存的信息包括：设标点信息、预设清管器或检测器的平均速度、实际速度、发球门站及下游进气的理论控制流量、预计到达和实际到达设标点的时间、各设标点到发球门站的距离、上游阀室的压力等。该信息为清管器或检测器运行过程的分析、流量与球速关系的分析提供数据。

在城市燃气的GIS中进行清管模块的开发，将信息化手段引入到内检测作业中，帮助调度人员快速、全面地掌控清管器和检测器的运行情况，快速调整管网工况以适应作业的工艺要求，有效调度各作业组，使人员安排更合理、有效，节省了人力成本，也提高了作业的可控性和安全性。

本模块的不足之处在于无法完全依赖计算的理论控制流量实现球速的精确控制，虽然精度仍可满足工程的要求。因为考虑模块的通用性，在进行理论推球输气流量q0计算时忽略了以下方面因素对球速的影响：①压力变化引起管道储气量变化，造成理论推球输气流量不等于实际推球输气流量。②不同类型的清管器及管道内洁净度不同造成阻力不同。③管道所处的地形、穿越施工方式不同使清管器或检测器自重对速度的影响不同。所以完全按发球门站的理论控制流量qs、下游进气理论控制流虽q。进行球速的控制时，实际球速与理论球速存在一定的偏差。因此，在应用过程中需要调度人员根据前几次清管器运行速度的历史数据进行修正。通常实际球速与理论球速之比约为0.7～0.9，调度人员根据经验在门站的流量控制上按适当比值修正，以更好控制球速。

 

[1]高慧明，孟悦，井帅，等．城市燃气管道内检测技术[J]．煤气与热力，2011，31(5)：A34-A36．