TGNET培訓(xùn)講義.ppt

PIPELINESTUDIOforGAS PIPELINESTUDIOFORGAS 一概述 二使用軟件的準(zhǔn)備工作 三穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 四以批處理方式運行動態(tài)模擬的基本步驟 五交互 互動 式動態(tài)模擬 概覽 一概述 1軟件的特點和主要用途2TGNET與SPS的區(qū)別3軟件的人機界面 概述 TGNET是經(jīng)過使用證明的 歷史悠久的輸氣體管離線模擬軟件 能夠?qū)艿乐械膯蜗嗔鬟M(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬和動態(tài)模擬 已經(jīng)在全世界得到了廣泛的應(yīng)用 本軟件具有全功能的圖形界面 穩(wěn)定的數(shù)字求解技術(shù) 完備的設(shè)備模擬 靈活實用的理想化的控制方式和多約束條件設(shè)定 Constraintlogic 溫度跟蹤 氣體屬性跟蹤 詳盡的默認(rèn)值集合 既能以批處理方式又能以交互 互動 方式運作 靈活多樣的開放的輸入輸出方式 易學(xué)易用等特點 可以對輸氣管道的正常工況和事故工況進(jìn)行分析 測試和評價輸氣管道的設(shè)計參數(shù)或操作參數(shù) 最終獲得優(yōu)化的系統(tǒng)性能 1軟件的特點和主要用途 概述 5 目前 國際公認(rèn)的天然氣管道水力計算軟件主要有兩個 英國ESI公司的PipelineStudio TGNET 軟件 英國ADVANTICA 德國GL 公司STONERPIPELINESIMULATION SPS 軟件 兩個軟件的計算結(jié)果均較可靠 而且在國際上都得到了廣泛的應(yīng)用 但兩者軟件在建模 求解及結(jié)果顯示等方面均有較大差別 且SPS的最大特點是不僅可以進(jìn)行離線仿真 還可實現(xiàn)在線仿真 計算原理比較狀態(tài)方程 TGNET軟件采用Sarem BWRS Peng Peng 78 SRK5種方程 而SPS軟件采用BWRS AGA CNGA3種方程 在實際使用中 通常選用BWRS 此時兩個軟件的狀態(tài)方程是相同的 粘度模型 采用不同的經(jīng)驗公式 但兩種模型的計算結(jié)果差別很小 水力模型 對TGNET軟件 SPS軟件來講 水力模型均包括質(zhì)量守恒方程 動量守恒方程 能量守恒方程3個方程 兩個軟件的水力模型實質(zhì)是相同的 2TGNET與SPS的區(qū)別 概述 6 管段摩阻系數(shù) TGNET的摩阻系數(shù)采用了AGA Colebrook Pan A Pan B Weymouth5種方法 而SPS的摩阻系數(shù)采用了Colebrook Nikuradse Moody Back calculate4種方法 在實際使用中 均常用Colebrook公式 壓縮機模型 在TGNET中 壓縮機模型有3種 通用壓縮機 離心壓縮機和往復(fù)壓縮機 而在SPS中 壓縮機模型有6種 通用壓縮機 離心壓縮機 理想控制式離心壓縮機 理論功率流量壓縮機 往復(fù)式壓縮機和可變導(dǎo)向葉片式壓縮機 在壓縮機模型上 SPS比TGNET豐富 特別對于壓縮機的控制 SPS要強大得多 但在天然氣管道前期研究的穩(wěn)態(tài)計算中 常用的壓縮機為通用壓縮機和離心壓縮機兩種 因此在二者的差異不大 實踐證明 兩個軟件計算的結(jié)果非常相近 特別是動態(tài)模擬結(jié)果幾乎沒有差別 可見兩者均適用于天然氣管網(wǎng)的動靜態(tài)仿真模擬 2TGNET與SPS的區(qū)別 概述 7 主要差異動靜態(tài)模型的模擬速度有所差別 對大型環(huán)狀復(fù)雜管網(wǎng) TGNET的仿真模擬速度明顯不如SPS快 特別是動態(tài)模擬 因此 對于大型復(fù)雜的管網(wǎng)建議使用SPS軟件進(jìn)行仿真計算 建立模型方式不同 兩者模型建立好后 均提供了有效性檢驗 即查錯模式 方便使用者快速查找出模型中的錯誤 TGNET一旦有效性檢驗通過后 便可進(jìn)行動靜態(tài)模擬 但SPS在模型建好 通過有效性檢驗后 仍然不能進(jìn)行計算 因為完整的SPS模型還需要一個非常重要的INTRAN文件 該文件需要使用者按照SPS自定義的語言進(jìn)行編程 才能進(jìn)行模擬計算 結(jié)果查看方式不同 TGNET靜態(tài)模擬過程中不能隨時查看結(jié)果 SPS在動靜態(tài)模擬過程中均能查看結(jié)果 但在動態(tài)時其結(jié)果隨時間變化快不易查看 需要通過建立INGRAF文件 運行GRAF后 才能查看軟件自行生成了OUTGRAF結(jié)果文本文檔 靜態(tài)也一樣 TGNET則不需要編寫任何程序 可以直接查看結(jié)果趨勢和表 2TGNET與SPS的區(qū)別 概述 8 邏輯控制方式不同 TGNET幾乎沒有什么邏輯控制 而SPS則提供了非常豐富的邏輯控制 這是源于其INTRAN文件的強大功能 在INTRAN文件中 使用者可以按照現(xiàn)場實際情況提前定義閥門 壓縮機 泵等設(shè)備在指定情況下的開啟和停止 SPS在模型是否運行 都不影響其參數(shù)的變化 而且模擬圖示會立即反映出因某個參數(shù)變化后系統(tǒng)壓力 流量等參數(shù)的變化趨勢 SPS還可模擬在某些危險情況下 自動開啟某些閥門或停止某些設(shè)備等工況 而TGNET則基本沒有這項功能 總體而言 TGNET軟件界面友好 操作方便 不必編寫程序 在管道規(guī)劃 方案比選 設(shè)計等前期階段建議采用TGNET SPS軟件操作較復(fù)雜 可在線仿真 瞬態(tài)模擬功能強大 在復(fù)雜管網(wǎng)瞬態(tài)計算 邏輯控制和二次開發(fā) 生產(chǎn)運行等后期階段建議采用SPS 2TGNET與SPS的區(qū)別 概述 3軟件的人機界面 主視窗 控制按鈕 標(biāo)題條 菜單條 工具條 工作區(qū) 狀態(tài)條 概述 工作區(qū) 10 軟件的人機界面 管網(wǎng)視窗 管網(wǎng)圖 數(shù)據(jù)塊 屬性視窗 管網(wǎng)有效性檢查結(jié)果窗 穩(wěn)態(tài)計算收斂報告窗 報警事件窗 管網(wǎng)元件屬性對話框 繪圖工具 切換按鈕 11 軟件的人機界面 曲線視窗 表格視窗 12 標(biāo)題條 標(biāo)題條位于主視窗頂部 它顯示軟件的名稱 PipelineStudio 和當(dāng)前活動的管網(wǎng)模型名稱 在模型文件名之后是用括號標(biāo)明的gas或liq以區(qū)分是氣體管網(wǎng)模型或是液體管網(wǎng)模型 如果對模型文件作了修改而又沒有保存 在括號后會出現(xiàn)一個 號 再后面是時間 穩(wěn)態(tài)模擬時顯示00 00 00 以批處理方式運行動態(tài)模擬的過程中 時間不變 模擬結(jié)束時顯示最終的結(jié)束時間 交互式動態(tài)模擬過程中 此時間的含意是模擬進(jìn)行的時間 如果出現(xiàn)了報警 在標(biāo)題條的最后顯示Alarm 其中 表示報警的數(shù)量 軟件的人機界面 13 狀態(tài)條 狀態(tài)條位于主視窗的底部 工作區(qū)的下面 當(dāng)鼠標(biāo)指向主視窗的某一菜單項或工具條的工具時 狀態(tài)條顯示簡明扼要的幫助信息 當(dāng)鼠標(biāo)指向管網(wǎng)視窗的某一位置時 狀態(tài)條顯示管網(wǎng)元件的名稱或鼠標(biāo)位置 另外在進(jìn)行了某項處理之后 它還會顯示有關(guān)處理是否成功或是否完成的消息 軟件的人機界面 14 軟件的人機界面 菜單條 15 軟件的人機界面 工具條 16 軟件的人機界面 工具條 17 軟件的人機界面 工具條 18 軟件的人機界面 工具條 19 軟件的人機界面 工具條 20 軟件的人機界面 工具條 21 軟件的人機界面 工具條 22 二使用軟件的準(zhǔn)備工作 1建立管網(wǎng)模型文件2設(shè)置使用的單位制和單位3設(shè)置模擬選項4保存管網(wǎng)模型文件 準(zhǔn)備工作 1建立管網(wǎng)模型文件 1 建立新的管網(wǎng)模型文件2 從基本模型文件衍生新的模型文件 準(zhǔn)備工作 24 準(zhǔn)備工作 2設(shè)置使用的單位制和單位 點擊Simulation或標(biāo)準(zhǔn)工具條上的Units按鈕 進(jìn)入Unit對話框 結(jié)合中國的情況 比較簡捷的作法是點擊Unit對話框中的Load按鈕直接裝入并使用米制 Metric 米制中使用的單位大部分符合中國的習(xí)慣 可以直接使用 如果想把米制中的壓力單位改為MPa 流量單位改為萬立方米 日 需要點擊Unit對話框中的Manager Add按鈕 在彈出的對話框中輸入表示該單位的字符串和轉(zhuǎn)換系數(shù) 選擇要使用的單位后 特別注意要在Unit對話框的ShowPressuresas列表中選擇壓力單位是使用表壓還是絕壓 還要規(guī)定好在壓力單位后面區(qū)分表壓和絕壓的后綴 通常用A表示絕壓 MPaA 用G表示表壓 MPaG 做好以上設(shè)置后 點擊Unit對話框中的Useasdefault按鈕 上述設(shè)置自動變成默認(rèn)設(shè)置 以后建立新模型時不需要再作重復(fù)工作 25 準(zhǔn)備工作 設(shè)置使用的單位制和單位 練習(xí)題 1yueshu設(shè)表壓 粗糙度 Loadmetric 新建單位 3設(shè)置模擬選項 點擊Simulation菜單的Option按鈕 會出現(xiàn)一個含有11個標(biāo)簽的組合對話框 這一看起來很復(fù)雜的對話框平時需要注意的只是General Fluid標(biāo)簽 作動態(tài)模擬時需要用到Report和Control標(biāo)簽 其余部分都可以不動 使用程序的默認(rèn)值即可 Report和Control的內(nèi)容將在動態(tài)模擬的基本步驟中敘述 這里主要介紹一下 General 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 跟蹤選項 準(zhǔn)備工作 練習(xí)題 1yueshuGeneral 設(shè)標(biāo)態(tài) 壓力確認(rèn) 溫度20度 溫度跟蹤模式 trackingquality temperature Fluid BWRS方程 27 General在Titlefor右側(cè)的文本編輯框中輸入文字標(biāo)題 在ReferenceforStandardConditions下面的文本編輯框中輸入標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的壓力和溫度 注意 程序默認(rèn)的標(biāo)態(tài)溫度與中國標(biāo)準(zhǔn)不一致 應(yīng)將其改為20 而程序的標(biāo)態(tài)壓力默認(rèn)值是與中國標(biāo)準(zhǔn)相符的 不必修改 只是它的值會隨選用的表壓或絕壓而改變 在Tracking下面的檢查框中選中Quality和Temperature 一般情況下不要選Walltemperature 當(dāng)管網(wǎng)中含有多個氣源時 選中Quality將使程序自動進(jìn)行不同組分氣體的混合計算 跟蹤氣體性質(zhì)和氣體組分在管網(wǎng)沿途的變化 未選中Quality時 程序?qū)H使用輸入的第一種氣體的組分和物性 選中Temperature時程序?qū)⒏鶕?jù)用戶輸入的各段管道總傳熱系數(shù)和氣源的氣體溫度 在管網(wǎng)的每一個計算點進(jìn)行熱平衡計算 算出管道各點的溫度 未選中emperature時 程序?qū)⒉蛔鳠崞胶庥嬎?直接把系統(tǒng)默認(rèn)溫度當(dāng)作管網(wǎng)各點氣體的溫度 選中Walltemperature時 程序根據(jù)用戶為管道輸入的各個管壁層的特性 進(jìn)行詳細(xì)的管壁層間熱傳遞計算和熱平衡計算 未選中Walltemperature時 不作詳細(xì)的熱傳遞計算 直接使用總傳熱系數(shù)作熱平衡計算 注意 要作詳細(xì)的管壁層間熱傳遞計算時 需要同時選中Temperature檢查框 而且要輸入管道各層的密度 厚度 導(dǎo)熱系數(shù)和比熱 準(zhǔn)備工作 28 Fluid在Equationofstates下面的下拉列表框中選擇進(jìn)行物性計算使用的狀態(tài)方程Sarem BWRS SRK Peng Ideal Sarem用于不知道氣體組分時的壓縮因子計算 它是一適用于典型輸氣管道的經(jīng)驗式 不適用于壓力太低和氣體中含有較多的非烴成分的情況 BWRS和Peng用于知道氣體組分的場合 適用范圍很寬 一般選BWRS 在HeatingValue下面的檢查框中選中l(wèi)ow或high 選擇low使用低熱值 選擇high使用高熱值 在Viscosity下面選擇Constant或Calculate 選擇Constant 使用它右邊文本編輯框中的默認(rèn)粘度常數(shù) 或用戶自己輸入的粘度常數(shù) 選擇Calculate 程序?qū)⒆约河嬎銡怏w粘度 準(zhǔn)備工作 29 三穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 1輸入氣體參數(shù)2建立管網(wǎng)模型3管網(wǎng)模型的有效性檢查4運行穩(wěn)態(tài)模擬和查看計算結(jié)果 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 1輸入氣體參數(shù) PVT計算 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 氣體的組分模型 氣體的簡化模型 練習(xí)題 1yueshu輸入氣體組分模型 簡化的氣體模型 必須同時選用Sarem狀態(tài)方程式 氣體的組分模型 必須同時選用BWRS或Peng狀態(tài)方程 2建立管網(wǎng)模型 1 繪制管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖繪圖命令 編輯方法和顯示控制 2 輸入管網(wǎng)元件參數(shù)元件參數(shù)對話框 表格視窗 屬性視窗 3 設(shè)定邊界條件 約束和控制 約束和控制的區(qū)別 設(shè)定邊界條件的原則 4 添加各類數(shù)據(jù)塊管網(wǎng)元件數(shù)據(jù)塊 系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊文字塊 表格數(shù)據(jù)塊5 格式刷 傳遞格式和參數(shù) 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 32 2建立管網(wǎng)模型 在繪圖工具條中有很多用來表示管網(wǎng)中的管段和設(shè)備 管網(wǎng)元件 的按鈕 點擊一個按鈕 把鼠標(biāo)移動到適當(dāng)?shù)奈恢?再次點擊鼠標(biāo) 就可把相應(yīng)的管網(wǎng)元件放置到管網(wǎng)視窗之中 注意 如果繼續(xù)點擊鼠標(biāo)會再畫一個同樣的管網(wǎng)元件 若不想繼續(xù) 再次點擊工具條的原按鈕或箭頭按鈕即可 選擇管網(wǎng)視窗中的管網(wǎng)元件后 可以整體移動該元件 或該元件的一個節(jié)點 選中多個管網(wǎng)元件 可以同時移動所有選中的元件 允許管段和管段并聯(lián) 但是不允許管段和其它管網(wǎng)元件 例如閥門 并聯(lián) 如果管網(wǎng)中具有若干相似的部分 先建立第一部分 然后用復(fù)制功能繪制其余部分 步驟如下 選擇要復(fù)制的部分 在按住Ctrl和Shift鍵的同時拖動鼠標(biāo)到新的位置 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 1 繪制管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖 33 2建立管網(wǎng)模型 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 2 輸入管網(wǎng)元件參數(shù) 1 用管網(wǎng)元件對話框輸入雙擊管網(wǎng)元件 彈出對話框 輸入數(shù)據(jù)后點擊OK即可 優(yōu)點 直觀 不容易出錯 缺點 當(dāng)管網(wǎng)比較復(fù)雜 容易出錯而且效率低下 甚至還可能遺漏 2 用表格視窗輸入選擇Table工具條或Table菜單中對應(yīng)種類管網(wǎng)元件的 輸入表 按鈕 優(yōu)點 少遺漏 選擇SetTo按鈕 或拖動復(fù)制 提高工作效率 缺點 張冠李戴 需在繪制管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖時按一定的順序繪制3 用屬性視窗輸入點擊標(biāo)準(zhǔn)工具條或View菜單上的Propertyview按鈕 彈出屬性視窗 優(yōu)點 能夠同時看到管網(wǎng)元件的位置 名稱和屬性 適用于檢查或查看單個管網(wǎng)元件的輸入數(shù)據(jù)和計算結(jié)果 34 2建立管網(wǎng)模型 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 2 輸入管網(wǎng)元件參數(shù) 用管網(wǎng)元件對話框輸入雙擊管網(wǎng)元件 彈出對話框 輸入數(shù)據(jù)后點擊OK即可 優(yōu)點 直觀 不容易出錯 缺點 當(dāng)管網(wǎng)比較復(fù)雜 容易出錯而且效率低下 甚至還可能遺漏 用表格視窗輸入選擇Table工具條或Table菜單中對應(yīng)種類管網(wǎng)元件的 輸入表 按鈕 優(yōu)點 少遺漏 選擇SetTo按鈕 或拖動復(fù)制 提高工作效率 缺點 張冠李戴 需在繪制管網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖時按一定的順序繪制用屬性視窗輸入點擊標(biāo)準(zhǔn)工具條或View菜單上的Propertyview按鈕 彈出屬性視窗 優(yōu)點 能夠同時看到管網(wǎng)元件的位置 名稱和屬性 適用于檢查或查看單個管網(wǎng)元件的輸入數(shù)據(jù)和計算結(jié)果 35 2建立管網(wǎng)模型 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 2 輸入管網(wǎng)元件參數(shù) 利用格式刷 Formatpainter 協(xié)助輸入數(shù)據(jù)選中某一管網(wǎng)元件 源對象 后 點擊格式刷 然后再點擊同一種類的管網(wǎng)元件 目標(biāo)對象 可以把源對象的數(shù)據(jù)傳遞到目標(biāo)對象 格式刷特別適合在管網(wǎng)中存在若干相同元件的情況下使用 注意有些數(shù)據(jù) 例如管道長度 不能通過格式刷傳遞 在格式刷的旁邊有一個稱為PushPin的按鈕 按下這個按鈕后 格式刷可以反復(fù)使用 直到再次點擊格式刷為止 除了可以傳遞數(shù)據(jù)外 還可以用來添加數(shù)據(jù)塊 改變數(shù)據(jù)塊和文字塊的格式等 但是 格式刷只能在同種對象之間傳遞數(shù)據(jù) 36 約束條件是指模擬過程中不能超越的一些限制條件 例如不能超過氣源的最大壓力和最大流量 不能低于用戶要求的最低壓力等 設(shè)定值是特殊的約束條件 它是必需完全符合的一些條件 例如用戶的流量 壓縮機的出站壓力等 在輸入過程中被指定為Mode的約束條件就是設(shè)定值 TGNET將求得滿足所有約束條件的解 因此在計算過程中約束條件和設(shè)定值可能發(fā)生轉(zhuǎn)化 例如 為某一用戶指定了最大流量和最低壓力兩個約束條件 同時指定了最大流量為設(shè)定值 在計算過程中如果發(fā)現(xiàn)在滿足用戶流量時 不能保證用戶的最低壓力 最低壓力會變成設(shè)定值 最大流量變成約束條件 即在模擬計算中PLS首先使用初始設(shè)定值 如果在計算中沒有出現(xiàn)違反其它約束條件的情況 就一直使用初始設(shè)定值 直到得出最后結(jié)果 如果在計算中出現(xiàn)了違背某一約束條件的情況 則把該約束條件當(dāng)作設(shè)定值繼續(xù)計算 每臺設(shè)備總是 并且只能把一個約束條件作為設(shè)定值使用 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 2建立管網(wǎng)模型 3 設(shè)定邊界條件 約束和控制 37 設(shè)定邊界條件 約束和控制 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 練習(xí)題 1yueshu已知 氣源maxflow1714萬方 天 用戶minpressure6MPa 管道480km 內(nèi)徑0 8856m 操作 僅演示 1 模擬計算結(jié)果起點壓力8 45MPa 2 修改模型 起點壓力maxpressure設(shè)為8 模擬發(fā)現(xiàn)流量降為1520 起點壓力為8 即氣源控制模式由maxflow轉(zhuǎn)換為maxpressure 38 每個子網(wǎng)盡量只指定一個壓力控制 其余為流量控制 為設(shè)備或氣源等只指定一個約束條件或設(shè)定值 求解成功后再增加約束條件 盡量最簡約束 穩(wěn)態(tài)計算失敗 常見的原因有 設(shè)定值不合理 例如流量太大 起點壓力太低 管網(wǎng)參數(shù)不合理 例如管徑太小 約束條件不合理 若有過分約束或相矛盾的約束可能使模型在兩種或幾種控制方式之間振蕩 始終找不到合理的解 常見的幾種約束設(shè)置方式 1 起點壓力 終點流量 2 起點流量 終點壓力 3 起點壓力 終點壓力 4 起點壓力 起點流量 約束個數(shù)的理解 以主管 支管為例 2氣源1用戶 P1 Q2 Q3 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 設(shè)定邊界條件技巧 39 管道約束參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 ColebrookWhite是一個很好的摩阻公式 適用于多種流動條件 Weymouth只適用于低壓系統(tǒng) PanhandleA B只是在一個小范圍的流動條件下相當(dāng)精確 40 管道約束參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 管道沿線高程是通過管道起點和終點的高程進(jìn)行定義的 第一種 點擊Connections選項卡 出現(xiàn)管道的上游節(jié)點和下游節(jié)點 點擊Details 輸入管道節(jié)點高程 第二種 進(jìn)入TABLE INPUTTABLES NODES 輸入elevation 41 管道參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 練習(xí)題 1yueshu已知 氣源maxflow1714萬方 天 用戶maxpressure6MPa 管道480km 內(nèi)徑0 8856m 操作 新建模型1yueshu 求氣源壓力 管道傳熱參數(shù)設(shè)置有兩種方法 第一種是設(shè)置環(huán)境溫度和總傳熱系數(shù) 第二種是設(shè)置詳細(xì)傳熱參數(shù) 42 3管網(wǎng)的有效性檢查 如果是新建立的模型或?qū)υＰ妥髁舜罅啃薷?需要進(jìn)行一次管網(wǎng)有效性檢查 此項檢查的內(nèi)容包括 管網(wǎng)元件連接關(guān)系檢查 是否缺少必須輸入的數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)是否有效等 檢查出的錯誤分為兩類 警告和錯誤 警告是需要改正的非關(guān)鍵性錯誤 錯誤是必需改正的關(guān)鍵性錯誤 如果不改正就不能進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬 有的錯誤信息旁邊有一Fix按鈕 點擊它即可進(jìn)入需要修改數(shù)據(jù)的對話框 如果是缺少數(shù)據(jù)一類的錯誤 光標(biāo)將直接定位于相應(yīng)的字段 供用戶輸入數(shù)據(jù) 有的警告或錯誤信息旁邊沒有Fix按鈕 它們多半是原因比較復(fù)雜的錯誤或是由于其它錯誤引發(fā)的錯誤 應(yīng)當(dāng)先糾正明顯的錯誤 重新進(jìn)行有效性檢查 如果還有錯誤 再根據(jù)錯誤信息內(nèi)容判斷出錯原因 排除所有錯誤后就可以運行穩(wěn)態(tài)模擬了 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 錯誤報告 練習(xí)題 1yueshu操作 去掉氣源中的流量值 4運行穩(wěn)態(tài)模擬 查看計算結(jié)果 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 練習(xí)題 1yueshu操作 查看壓降曲線 添加數(shù)據(jù)塊 格式刷 將管徑改為0 5 觀察結(jié)果是否收斂及提示信息 程序自動判斷 如果有效性檢查已獲得通過 就跳過這一步直接進(jìn)行模擬計算 如果沒有作過有效性檢查 就自動進(jìn)行檢查 如果沒有錯誤 就接著進(jìn)行計算 如果有錯誤 將產(chǎn)生出錯信息 不往下進(jìn)行計算 因此 對于只作了少量改動的模型 跳過有效性檢查 直接點擊Steady State按鈕不會有任何問題 在計算過程中會顯示一個表示穩(wěn)態(tài)計算收斂過程的曲線 如果所有的曲線 迭代誤差 都降到了收斂容限之下 表明迭代收斂 結(jié)果可信 在管網(wǎng)有效性結(jié)果窗 穩(wěn)態(tài)窗 報警事件窗中可以看到有無出錯信息 如果不收斂 原因大多數(shù)是起點壓力太低 管內(nèi)流量太大或管徑太小等 有很多方法查看計算結(jié)果 如果插入了數(shù)據(jù)塊 一眼就可以看到關(guān)鍵的計算結(jié)果 用輸出表格視窗 OutputTables 可以分門別類的查看所有管網(wǎng)元件的計算結(jié)果 用屬性視窗可以一個個的查看選中的管網(wǎng)元件的計算結(jié)果 用View菜單下Output子菜單的Steady StateReport按鈕可以查看整個穩(wěn)態(tài)計算報告 使用圖表工具條可以用圖表方式查看管道沿線壓力 流量 溫度 高程等數(shù)據(jù)的變化情況 以壓力變化曲線為例 先選擇一條或多條管段 再點擊Chart菜單或圖表工具條上的PressureProfile按鈕 立即就會顯示一幅選中管道的壓降曲線 曲線旁邊是一張數(shù)據(jù)表 表中有若干個里程點 和各個里程點對應(yīng)的壓力 44 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 練習(xí)題 2yalishuliang操作 1 已知用戶最低壓力4MPa 流量2660萬方 天 管內(nèi)徑0 886m 管長260km 計算起點氣源壓力 2 如果氣源起點最大壓力為9MPa 用戶最低壓力4MPa 計算該管道的最大輸量 顯示壓降曲線 45 補充 通用壓縮機參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 46 通用壓縮機參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 練習(xí)題 DN800 10 2操作 新建一個通用壓縮機 注意driver里的power 47 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 練習(xí)題 3yasuoji已知 氣源最大壓力為6MPa 用戶流量2660萬方 天 用戶壓力最低4MPa 管內(nèi)徑0 886m 管長260km 操作 模擬計算氣源壓力是否可以滿足用戶需求 若不滿足 請設(shè)置壓縮機并計算壓縮機功率 TIP 約束設(shè)置多種模式 可以設(shè)起點流量 壓力 壓縮機出口壓力試算 可以設(shè)起點流量 壓縮機入口壓力 末點壓力 可以設(shè)起點壓力 壓縮機出口壓力 末點流量 48 離心壓縮機參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 流量 轉(zhuǎn)速 壓頭 49 離心壓縮機參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 練習(xí)題 DN800 10 2操作 演示一個離心壓縮機 Driver constrain頁面卡設(shè)置與通用壓縮機相同 流量 轉(zhuǎn)速 效率 喘震 滯止 50 往復(fù)壓縮機參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 點擊菜單Insert ReciprocatingDefinition 調(diào)出往復(fù)式壓縮機參數(shù)定義窗體 點擊New 出現(xiàn)氣缸定義窗體 51 往復(fù)壓縮機參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 增加氣缸個數(shù) 如果一個往復(fù)式壓縮機內(nèi)有多個氣缸 則需要設(shè)置多個氣缸 往復(fù)式壓縮機氣缸中需要輸入的參數(shù)為 CylinderAction 氣缸作用方式DobuleActing 雙作用方式 活塞的往返過程都會壓縮氣體SingleActingCrank 單曲柄連桿機構(gòu)作用SingleActingHead 單作用方式不同作用方式會影響到壓縮機的排量 需要根據(jù)往復(fù)式壓縮機的實際情況進(jìn)行選擇 StrokeLength 活塞行程 根據(jù)壓縮機的實際參數(shù)輸入 CylinderDiameter 氣缸直徑 根據(jù)壓縮機的實際參數(shù)輸入 Rod 活塞傳動桿直徑MinClereanceVolume 最小余隙容積 該參數(shù)會影響壓縮機的最大排出壓力MaxClereanceVolume 最大余隙容積 該參數(shù)會影響壓縮機的最小排出壓力 52 往復(fù)壓縮機參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 輸入絕熱效率 該值一般為75 85 Driver constrain頁面卡設(shè)置與通用壓縮機相同 輸入絕熱效率 該值一般為75 85 53 Leak參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 操作 演示leak 54 球閥參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 Cv值是元件對液體的流通能力 即流量系數(shù) 55 調(diào)節(jié)閥參數(shù)設(shè)置示例 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 操作 演示球閥 調(diào)節(jié)閥 調(diào)節(jié)閥各參數(shù)意義 56 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 習(xí)題 晉西三線管徑方案優(yōu)化及壓縮機布置模擬 57 穩(wěn)態(tài)模擬的基本步驟 習(xí)題 晉西三線管徑方案優(yōu)化及壓縮機布置模擬 答案提示 方案一 設(shè)計壓力8 0MPa 管徑 914 12 7 支線管徑 711 10 干線2座壓氣站 支線1座 經(jīng)濟(jì)性最優(yōu) 從嘗試干線1座壓氣站開始 方案二 設(shè)計壓力8 5MPa 管徑 914 14 2 支線管徑 610 11 干線1座壓氣站 支線1座 經(jīng)濟(jì)性次優(yōu) 方案三 設(shè)計壓力10MPa 管徑 813 14 2 支線管徑 711 11 9 干線2座壓氣站 支線1座 經(jīng)濟(jì)性較差 方案四 設(shè)計壓力8 0MPa 干線管徑 813 11 9 支線管徑 711 10 干線3座壓氣站 支線1座 經(jīng)濟(jì)性最差 58 四以批處理方式運行動態(tài)模擬的步驟 1獲得一個有效的初態(tài)2建立動態(tài)腳本3指定報告的頻度和報告的內(nèi)容4運行動態(tài)模擬5查看動態(tài)模擬報告和趨勢報告6建立動態(tài)趨勢圖 以批處理方式運行動態(tài)模擬 59 1獲得一個有效的初態(tài) 運行動態(tài)模擬的必要條件是管網(wǎng)模型要有一個初始狀態(tài) 最常用的初始狀態(tài)是穩(wěn)態(tài)計算的結(jié)果 以前動態(tài)模擬的結(jié)果也可以作為下一次動態(tài)模擬的初始狀態(tài) 任何模型初次運行動態(tài)模擬之前都需要先作穩(wěn)態(tài)模擬 以批處理方式運行動態(tài)模擬 60 2建立動態(tài)腳本 添加必要的約束 所謂動態(tài)腳本或動態(tài)情景 TransientScenario 實際上是一張表 表中含有在動態(tài)模擬的過程中有哪些管網(wǎng)元件的哪些數(shù)據(jù)會發(fā)生改變 閥門的開度 用戶的耗氣量 氣源的壓力或氣量等 什么時間改變 變成多少等等 軟件將把這張表格當(dāng)預(yù)定的腳本或情景 分析計算管網(wǎng)的動態(tài)工況 Scenario編輯器的基本用法 導(dǎo)入 導(dǎo)出 以批處理方式運行動態(tài)模擬 操作 leak0及l(fā)eak模型 演示放空的動態(tài)腳本 插入一列或多列 注意變化的上一時刻時間點的狀態(tài)指定 61 3指定報告的頻度 和報告的內(nèi)容 指定趨勢報告的內(nèi)容 雙擊需要趨勢報告的管網(wǎng)元件 在對話框中點擊Trend標(biāo)簽 在出現(xiàn)的趨勢列表中選擇需要研究的趨勢 如果所有同種類的元件都需要同樣的趨勢報告 在點擊OK之前先點擊ApplytoAll 重復(fù)以上過程 指定所有需要的動態(tài)趨勢 以批處理方式運行動態(tài)模擬 操作 演示leak0的trend設(shè)置 62 以批處理方式運行動態(tài)模擬 趨勢報告的頻度 Simulation Option Control本對話框中其中的默認(rèn)值適用于大多數(shù)情況 在對軟件熟悉到一定程度之前不要修改其中的參數(shù) 進(jìn)行動態(tài)模擬時 要產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù) 需要在本對話框中設(shè)置產(chǎn)生趨勢報告的頻度 在Trendcontrol下面的下拉列表中選擇None不產(chǎn)生趨勢報告 選擇Print按動態(tài)模擬報告的設(shè)置產(chǎn)生趨勢報告 選擇Maximum在每一個時間步都要產(chǎn)生趨勢報告 選擇Minimum 需要在下面DeltaTime右邊的文本編輯框中輸入一個時間間隔 軟件將在最靠近該時間間隔的時間步產(chǎn)生趨勢報告 選擇Periodic 也要在下面DeltaTime右邊的文本編輯框中輸入一個時間間隔 軟件將按該時間間隔產(chǎn)生趨勢報告 一般選擇maximum或Periodic 操作 Trendcontrol設(shè)置為periodic 0 5h 觀察view output trend 模型leak0 63 指定動態(tài)報告的頻度 Simulation Option Report本對話框主要是設(shè)置軟件輸出報告的各個參數(shù) 其中的默認(rèn)值適用于大多數(shù)情況 但是進(jìn)行動態(tài)模擬時 由于要產(chǎn)生大量的輸出結(jié)果 必需指定產(chǎn)生動態(tài)模擬的報告的頻度 在Dynamic下面選中Notransientreports時 不產(chǎn)生動態(tài)模擬報告 選中Intervaltimebetweenreports時 按其右邊文本編輯框中指定的時間間隔產(chǎn)生報告 選中Listofreporttime時按其右邊文本編輯框中指定的時間列表產(chǎn)生報告 以批處理方式運行動態(tài)模擬 操作 Trendcontrol設(shè)置為maximum dynamic設(shè)置為listofreporttime2 13 1 觀察view output trend及transient report模型leak0 64 4運行動態(tài)模擬 用穩(wěn)態(tài)模擬的結(jié)果作初態(tài)時 點擊Simulation菜單或模擬工具條的Transient按鈕就可以開始運行動態(tài)模擬 在屏幕上會出現(xiàn)一信息框 其中含有模擬計算的起始時間 當(dāng)前計算的時間和終止時間 當(dāng)當(dāng)前時間等于終止時間時 動態(tài)模擬即告結(jié)束 用上一次動態(tài)模擬的結(jié)果作初態(tài)時 需要點擊Simulation菜單或模擬工具條的TransientRestart按鈕 以批處理方式運行動態(tài)模擬 65 5查看動態(tài)模擬報告和趨勢報告 用View菜單下Output子菜單的TransientReport按鈕查看動態(tài)模擬報告 該報告按Simulation Report對話框中指定的頻度詳細(xì)記錄了管網(wǎng)在各個時間的全部計算結(jié)果 此文件中還記錄了約束條件切換的過程 質(zhì)量平衡誤差 報警等信息 趨勢報告沒有此類信息 動態(tài)模擬結(jié)束后數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)是模擬結(jié)束時的數(shù)據(jù) 完整的計算結(jié)果分別保存在動態(tài)模擬報告和趨勢報告兩個文件中 用View菜單下Output子菜單的TrendReport按鈕查看動態(tài)趨勢報告 該報告按Simulation Control對話框中指定的頻度詳細(xì)記錄了所要求的趨勢數(shù)據(jù)隨時間變化的情況 本報告中沒有出錯信息 但是也需要分析計算結(jié)果的合理性 尤其是要注意管網(wǎng)元件控制方式的變化是否合理 有沒有出現(xiàn)不合理的壓力和流量等 以批處理方式運行動態(tài)模擬 66 6建立動態(tài)趨勢圖 PLStudio提供了用圖形表示動態(tài)趨勢的能力 點擊Chart菜單的TrendPlot按鈕 在對話框中依次選擇管網(wǎng)元件的種類 元件名稱 趨勢名稱 以及該趨勢是使用第一Y軸或第二Y軸 然后點擊OK 在圖表視窗中就會顯示出選定的數(shù)據(jù)隨時間變化的曲線 注意只有同種數(shù)據(jù)才能使用同一Y坐標(biāo)軸 以批處理方式運行動態(tài)模擬 操作 模型leak0查看趨勢報告及趨勢圖 67 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 泄漏4leak已知 氣源壓力為8MPa 用戶流量1714萬方 天 管內(nèi)徑0 886m 管長480km 第3小時開始泄漏 泄漏口徑0 05m 操作 建模 計算用戶壓力等于4MPa的時間 68 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 放空5fangkong已知 氣源壓力為8MPa 用戶流量1714萬方 天 管內(nèi)徑0 886m 管長480km 第3小時開始截斷閥門放空 放空管徑0 3m 求放空時間 69 以批處理方式運行動態(tài)模擬 累計流量計算時間和清零時間 70 以批處理方式運行動態(tài)模擬 71 以批處理方式運行動態(tài)模擬 72 以批處理方式運行動態(tài)模擬 73 以批處理方式運行動態(tài)模擬 74 以批處理方式運行動態(tài)模擬 75 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 壓縮機停機及再啟動6yasuojitingshu 6yasuojiqidong已知 氣源壓力為6MPa 用戶流量1714萬方 天 管內(nèi)徑0 886m 管長480km 壓縮機設(shè)在首站 出站壓力8MPa 壓縮機第3個小時停輸 求用戶壓力降為4MPa的時間 并計算最遲什么時候重新啟動壓縮機才能保證用戶壓力大于4MPa 9 5h 76 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 壓縮機停機7yasuojitingqidDN900已知 修改已有模型DN900 8 2 已有模型為干線管徑 914 12 7 支線管徑 711 10 干線2座壓氣站 靖邊首站壓縮機出站壓力為8MPa 氣源流量1714萬方 天 干線管內(nèi)徑0 886m 管長如下圖 支線延長首站流量857萬方 天 壓力4MPa 西安末站壓力要求不低于4MPa 操作干線第2臺壓縮機第3個小時停輸 求用戶壓力降為4MPa的時間 觀察壓縮機的流量及前后的壓力情況 77 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 壓縮機停機7yasuojitingqidDN900壓縮機停機后其通過流量突然變?yōu)榱?壓縮機站關(guān)閉 其上游管段處于儲氣狀態(tài) 而下游管段處于抽空狀態(tài) 因此它的上游壓力不斷提高 而下游壓力不斷下降 到第 小時壓縮機的上 下游壓力相等 壓縮機站進(jìn)入旁通狀態(tài) 其通過流量一開始增加很快 然后流量增加的步伐逐步放緩 處于旁通狀態(tài)后 壓縮機的壓力逐步緩慢下降 進(jìn)一步將干線首站壓縮機出站壓力改為6MPa 發(fā)現(xiàn)壓縮機旁通恢復(fù)流量所需時間延長 因為此情況壓縮機前后壓差更大 前后達(dá)到相等壓力需要時間延長 見7yanjiu 78 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 壓縮機停機再啟動7yanjiu2在模型7yanjiu的基礎(chǔ)上 在第3小時關(guān)閉壓縮機 第3 1小時再啟動壓縮機 但是軟件在3 1小時并沒有啟動壓縮機 而是上下游壓力相等 5 2小時 再啟動壓縮機 問題 如果末端用戶壓力最低要求為2 5MPa 求啟動壓縮機的最遲時間 7 5小時 見模型7yanjiu3 79 以批處理方式運行動態(tài)模擬 儲氣調(diào)峰天然氣用戶出現(xiàn)日不均勻 時不均勻的用氣規(guī)律 產(chǎn)生用氣高峰和低谷 但氣源的供氣量不能完全隨用氣量的變化而變化 為了保證穩(wěn)定供氣 需考慮供氣用氣平衡 即儲氣調(diào)峰 模擬步驟 1 整理數(shù)據(jù) 操作 演示data excel 檢查氣源 用戶是否流量平衡 2 計算高峰日平均小時流量初選管徑進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計算 80 以批處理方式運行動態(tài)模擬 儲氣調(diào)峰3 輸入動態(tài)腳本表 操作 transientscenario import export 檢查氣源 用戶是否流量平衡 4 設(shè)置約束 5 安排趨勢報告 6 動態(tài)計算 7 判斷結(jié)果的合理性及動態(tài)變化的周期性 81 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 peakshaving1 打開基本模型文件Peakshaving 該模型是一假想城市的4 0Mpa高壓干線 各個Delivery將與2 5MPa高壓干線相連 因此它們的壓力不得低于2 6MPa 在基本模型文件中假定各管段的管徑為 660 2 為各Delivery計算出小時流量 檢查不均勻系數(shù)之和是否為24 和高日平均小時流量 計算高日總用氣量的平均小時流量 參見PEAKSHAVING流量核算 csv3 按各Delivery的高日平均小時流量作為MaximumFlow的約束值和初始設(shè)定值 進(jìn)行穩(wěn)態(tài)計算 4 點擊Simulation菜單的TransientScenario按鈕 在腳本表中插入所有delivery 并選擇MaxFlow作為要在腳本表中改變的設(shè)定值 再插入幾個時間序列 右擊腳本表 導(dǎo)出空白腳本 用Excel打開空白腳本表 觀察腳本表的Excel格式 粘貼數(shù)據(jù) 另存時選用CSV 逗號分隔 在PLS中導(dǎo)入該CSV文件 82 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 peakshaving5 把高日總用氣量的平均小時流量作為Supply的最大流量約束條件 6 在Supply和Delivery的趨勢報告中加入Pressure flow在Pipe的趨勢報告中加入Iventory 7 作動態(tài)計算 8 查看動態(tài)報告 9 peakshaving模型 高日總用氣量的平均小時流量387 171km3 h作為氣源最大流量限制 僅靠管網(wǎng)自身調(diào)峰 發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)調(diào)峰量為54萬方 用戶壓力未滿足2 6MPa的最低要求 10 把基本模型文件另存為Peakshaving a 去掉Supply的流量約束 讓它可以自由波動 管徑仍為 660 11 peakshavinga模型 氣源放開了最大流量限制 讓氣源參與調(diào)峰 發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)調(diào)峰量為5 59萬方 僅為上一個模型管網(wǎng)調(diào)峰量的10 而氣源最大流量是518km3 h 此案例可看出管道的調(diào)峰作用很小 主要靠氣源進(jìn)行調(diào)峰 而氣源是否能提供這樣的流量范圍 需要進(jìn)行確認(rèn) 同時發(fā)現(xiàn)用戶的最低壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過2 6MPa的要求 考慮進(jìn)一步縮小管徑 83 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 peakshaving12 考慮進(jìn)一步縮小管徑 將內(nèi)徑由0 6314m減小為0 533m 演變?yōu)槟Ｐ蚿eakshavinga2 13 peakshavinga2模型結(jié)果 氣源放開了最大流量限制 讓氣源參與調(diào)峰 發(fā)現(xiàn)用戶的最低壓力接近2 6MPa的要求 14 以上是依靠氣源調(diào)峰 接下來思考單獨靠管道調(diào)峰方案 對模型peakshaving做改進(jìn) 將管內(nèi)徑進(jìn)一步放大到0 6824 思考不靠氣源只靠管網(wǎng)調(diào)峰的情況 即以下模型peakshavingb 15 peakshavingb模型 氣源限制了最大流量 只靠管網(wǎng)調(diào)峰 發(fā)現(xiàn)管徑進(jìn)一步放大到0 6824m 能滿足用戶的最低壓力要求2 6MPa 結(jié)論 完全靠管道自身的儲氣能力調(diào)峰 需要DN700的管道 調(diào)峰量為53 57萬方 84 以批處理方式運行動態(tài)模擬 練習(xí)題 peakshaving16 以上考慮了單獨靠氣源 可減小管徑 單獨靠管道 需放大管徑 調(diào)峰 考慮兩種方案聯(lián)合 適當(dāng)放大氣源最大流量 把peakshaving進(jìn)行改進(jìn) 存為peakshavingc 適當(dāng)放大氣源最大流量 設(shè)為400km3 h 管徑仍為0 6314m 發(fā)現(xiàn)當(dāng)管道調(diào)峰能力不足 若氣源能提供比平均值大一些的流量 也能滿足用戶的最低壓力要求 17 下面考慮增加儲氣管道調(diào)峰 把peakshaving進(jìn)行改進(jìn) 存為peakshavingd 加一段DN700的管道 壓力6 4MPa 考慮該管段的儲氣能力 發(fā)現(xiàn)原管網(wǎng)內(nèi)徑降到0 533能滿足用戶壓力需求 觀察DN700管道的調(diào)峰量 達(dá)到48 95萬方 注 將該氣源壓力改為4MPa 發(fā)現(xiàn)不能滿足用戶壓力需求 85 以批處理方式運行動態(tài)模擬 氣源中斷 持續(xù)時間 及恢復(fù) 86 以批處理方式運行動態(tài)模擬 氣源中斷