TGNET培训讲义.ppt

PIPELINESTUDIOforGAS PIPELINESTUDIOFORGAS 一概述 二使用软件的准备工作 三稳态模拟的基本步骤 四以批处理方式运行动态模拟的基本步骤 五交互 互动 式动态模拟 概览 一概述 1软件的特点和主要用途2TGNET与SPS的区别3软件的人机界面 概述 TGNET是经过使用证明的 历史悠久的输气体管离线模拟软件 能够对管道中的单相流进行稳态模拟和动态模拟 已经在全世界得到了广泛的应用 本软件具有全功能的图形界面 稳定的数字求解技术 完备的设备模拟 灵活实用的理想化的控制方式和多约束条件设定 Constraintlogic 温度跟踪 气体属性跟踪 详尽的默认值集合 既能以批处理方式又能以交互 互动 方式运作 灵活多样的开放的输入输出方式 易学易用等特点 可以对输气管道的正常工况和事故工况进行分析 测试和评价输气管道的设计参数或操作参数 最终获得优化的系统性能 1软件的特点和主要用途 概述 5 目前 国际公认的天然气管道水力计算软件主要有两个 英国ESI公司的PipelineStudio TGNET 软件 英国ADVANTICA 德国GL 公司STONERPIPELINESIMULATION SPS 软件 两个软件的计算结果均较可靠 而且在国际上都得到了广泛的应用 但两者软件在建模 求解及结果显示等方面均有较大差别 且SPS的最大特点是不仅可以进行离线仿真 还可实现在线仿真 计算原理比较状态方程 TGNET软件采用Sarem BWRS Peng Peng 78 SRK5种方程 而SPS软件采用BWRS AGA CNGA3种方程 在实际使用中 通常选用BWRS 此时两个软件的状态方程是相同的 粘度模型 采用不同的经验公式 但两种模型的计算结果差别很小 水力模型 对TGNET软件 SPS软件来讲 水力模型均包括质量守恒方程 动量守恒方程 能量守恒方程3个方程 两个软件的水力模型实质是相同的 2TGNET与SPS的区别 概述 6 管段摩阻系数 TGNET的摩阻系数采用了AGA Colebrook Pan A Pan B Weymouth5种方法 而SPS的摩阻系数采用了Colebrook Nikuradse Moody Back calculate4种方法 在实际使用中 均常用Colebrook公式 压缩机模型 在TGNET中 压缩机模型有3种 通用压缩机 离心压缩机和往复压缩机 而在SPS中 压缩机模型有6种 通用压缩机 离心压缩机 理想控制式离心压缩机 理论功率流量压缩机 往复式压缩机和可变导向叶片式压缩机 在压缩机模型上 SPS比TGNET丰富 特别对于压缩机的控制 SPS要强大得多 但在天然气管道前期研究的稳态计算中 常用的压缩机为通用压缩机和离心压缩机两种 因此在二者的差异不大 实践证明 两个软件计算的结果非常相近 特别是动态模拟结果几乎没有差别 可见两者均适用于天然气管网的动静态仿真模拟 2TGNET与SPS的区别 概述 7 主要差异动静态模型的模拟速度有所差别 对大型环状复杂管网 TGNET的仿真模拟速度明显不如SPS快 特别是动态模拟 因此 对于大型复杂的管网建议使用SPS软件进行仿真计算 建立模型方式不同 两者模型建立好后 均提供了有效性检验 即查错模式 方便使用者快速查找出模型中的错误 TGNET一旦有效性检验通过后 便可进行动静态模拟 但SPS在模型建好 通过有效性检验后 仍然不能进行计算 因为完整的SPS模型还需要一个非常重要的INTRAN文件 该文件需要使用者按照SPS自定义的语言进行编程 才能进行模拟计算 结果查看方式不同 TGNET静态模拟过程中不能随时查看结果 SPS在动静态模拟过程中均能查看结果 但在动态时其结果随时间变化快不易查看 需要通过建立INGRAF文件 运行GRAF后 才能查看软件自行生成了OUTGRAF结果文本文档 静态也一样 TGNET则不需要编写任何程序 可以直接查看结果趋势和表 2TGNET与SPS的区别 概述 8 逻辑控制方式不同 TGNET几乎没有什么逻辑控制 而SPS则提供了非常丰富的逻辑控制 这是源于其INTRAN文件的强大功能 在INTRAN文件中 使用者可以按照现场实际情况提前定义阀门 压缩机 泵等设备在指定情况下的开启和停止 SPS在模型是否运行 都不影响其参数的变化 而且模拟图示会立即反映出因某个参数变化后系统压力 流量等参数的变化趋势 SPS还可模拟在某些危险情况下 自动开启某些阀门或停止某些设备等工况 而TGNET则基本没有这项功能 总体而言 TGNET软件界面友好 操作方便 不必编写程序 在管道规划 方案比选 设计等前期阶段建议采用TGNET SPS软件操作较复杂 可在线仿真 瞬态模拟功能强大 在复杂管网瞬态计算 逻辑控制和二次开发 生产运行等后期阶段建议采用SPS 2TGNET与SPS的区别 概述 3软件的人机界面 主视窗 控制按钮 标题条 菜单条 工具条 工作区 状态条 概述 工作区 10 软件的人机界面 管网视窗 管网图 数据块 属性视窗 管网有效性检查结果窗 稳态计算收敛报告窗 报警事件窗 管网元件属性对话框 绘图工具 切换按钮 11 软件的人机界面 曲线视窗 表格视窗 12 标题条 标题条位于主视窗顶部 它显示软件的名称 PipelineStudio 和当前活动的管网模型名称 在模型文件名之后是用括号标明的gas或liq以区分是气体管网模型或是液体管网模型 如果对模型文件作了修改而又没有保存 在括号后会出现一个 号 再后面是时间 稳态模拟时显示00 00 00 以批处理方式运行动态模拟的过程中 时间不变 模拟结束时显示最终的结束时间 交互式动态模拟过程中 此时间的含意是模拟进行的时间 如果出现了报警 在标题条的最后显示Alarm 其中 表示报警的数量 软件的人机界面 13 状态条 状态条位于主视窗的底部 工作区的下面 当鼠标指向主视窗的某一菜单项或工具条的工具时 状态条显示简明扼要的帮助信息 当鼠标指向管网视窗的某一位置时 状态条显示管网元件的名称或鼠标位置 另外在进行了某项处理之后 它还会显示有关处理是否成功或是否完成的消息 软件的人机界面 14 软件的人机界面 菜单条 15 软件的人机界面 工具条 16 软件的人机界面 工具条 17 软件的人机界面 工具条 18 软件的人机界面 工具条 19 软件的人机界面 工具条 20 软件的人机界面 工具条 21 软件的人机界面 工具条 22 二使用软件的准备工作 1建立管网模型文件2设置使用的单位制和单位3设置模拟选项4保存管网模型文件 准备工作 1建立管网模型文件 1 建立新的管网模型文件2 从基本模型文件衍生新的模型文件 准备工作 24 准备工作 2设置使用的单位制和单位 点击Simulation或标准工具条上的Units按钮 进入Unit对话框 结合中国的情况 比较简捷的作法是点击Unit对话框中的Load按钮直接装入并使用米制 Metric 米制中使用的单位大部分符合中国的习惯 可以直接使用 如果想把米制中的压力单位改为MPa 流量单位改为万立方米 日 需要点击Unit对话框中的Manager Add按钮 在弹出的对话框中输入表示该单位的字符串和转换系数 选择要使用的单位后 特别注意要在Unit对话框的ShowPressuresas列表中选择压力单位是使用表压还是绝压 还要规定好在压力单位后面区分表压和绝压的后缀 通常用A表示绝压 MPaA 用G表示表压 MPaG 做好以上设置后 点击Unit对话框中的Useasdefault按钮 上述设置自动变成默认设置 以后建立新模型时不需要再作重复工作 25 准备工作 设置使用的单位制和单位 练习题 1yueshu设表压 粗糙度 Loadmetric 新建单位 3设置模拟选项 点击Simulation菜单的Option按钮 会出现一个含有11个标签的组合对话框 这一看起来很复杂的对话框平时需要注意的只是General Fluid标签 作动态模拟时需要用到Report和Control标签 其余部分都可以不动 使用程序的默认值即可 Report和Control的内容将在动态模拟的基本步骤中叙述 这里主要介绍一下 General 标准状态 跟踪选项 准备工作 练习题 1yueshuGeneral 设标态 压力确认 温度20度 温度跟踪模式 trackingquality temperature Fluid BWRS方程 27 General在Titlefor右侧的文本编辑框中输入文字标题 在ReferenceforStandardConditions下面的文本编辑框中输入标准状态的压力和温度 注意 程序默认的标态温度与中国标准不一致 应将其改为20 而程序的标态压力默认值是与中国标准相符的 不必修改 只是它的值会随选用的表压或绝压而改变 在Tracking下面的检查框中选中Quality和Temperature 一般情况下不要选Walltemperature 当管网中含有多个气源时 选中Quality将使程序自动进行不同组分气体的混合计算 跟踪气体性质和气体组分在管网沿途的变化 未选中Quality时 程序将仅使用输入的第一种气体的组分和物性 选中Temperature时程序将根据用户输入的各段管道总传热系数和气源的气体温度 在管网的每一个计算点进行热平衡计算 算出管道各点的温度 未选中emperature时 程序将不作热平衡计算 直接把系统默认温度当作管网各点气体的温度 选中Walltemperature时 程序根据用户为管道输入的各个管壁层的特性 进行详细的管壁层间热传递计算和热平衡计算 未选中Walltemperature时 不作详细的热传递计算 直接使用总传热系数作热平衡计算 注意 要作详细的管壁层间热传递计算时 需要同时选中Temperature检查框 而且要输入管道各层的密度 厚度 导热系数和比热 准备工作 28 Fluid在Equationofstates下面的下拉列表框中选择进行物性计算使用的状态方程Sarem BWRS SRK Peng Ideal Sarem用于不知道气体组分时的压缩因子计算 它是一适用于典型输气管道的经验式 不适用于压力太低和气体中含有较多的非烃成分的情况 BWRS和Peng用于知道气体组分的场合 适用范围很宽 一般选BWRS 在HeatingValue下面的检查框中选中low或high 选择low使用低热值 选择high使用高热值 在Viscosity下面选择Constant或Calculate 选择Constant 使用它右边文本编辑框中的默认粘度常数 或用户自己输入的粘度常数 选择Calculate 程序将自己计算气体粘度 准备工作 29 三稳态模拟的基本步骤 1输入气体参数2建立管网模型3管网模型的有效性检查4运行稳态模拟和查看计算结果 稳态模拟的基本步骤 1输入气体参数 PVT计算 稳态模拟的基本步骤 气体的组分模型 气体的简化模型 练习题 1yueshu输入气体组分模型 简化的气体模型 必须同时选用Sarem状态方程式 气体的组分模型 必须同时选用BWRS或Peng状态方程 2建立管网模型 1 绘制管网结构图绘图命令 编辑方法和显示控制 2 输入管网元件参数元件参数对话框 表格视窗 属性视窗 3 设定边界条件 约束和控制 约束和控制的区别 设定边界条件的原则 4 添加各类数据块管网元件数据块 系统数据块文字块 表格数据块5 格式刷 传递格式和参数 稳态模拟的基本步骤 32 2建立管网模型 在绘图工具条中有很多用来表示管网中的管段和设备 管网元件 的按钮 点击一个按钮 把鼠标移动到适当的位置 再次点击鼠标 就可把相应的管网元件放置到管网视窗之中 注意 如果继续点击鼠标会再画一个同样的管网元件 若不想继续 再次点击工具条的原按钮或箭头按钮即可 选择管网视窗中的管网元件后 可以整体移动该元件 或该元件的一个节点 选中多个管网元件 可以同时移动所有选中的元件 允许管段和管段并联 但是不允许管段和其它管网元件 例如阀门 并联 如果管网中具有若干相似的部分 先建立第一部分 然后用复制功能绘制其余部分 步骤如下 选择要复制的部分 在按住Ctrl和Shift键的同时拖动鼠标到新的位置 稳态模拟的基本步骤 1 绘制管网结构图 33 2建立管网模型 稳态模拟的基本步骤 2 输入管网元件参数 1 用管网元件对话框输入双击管网元件 弹出对话框 输入数据后点击OK即可 优点 直观 不容易出错 缺点 当管网比较复杂 容易出错而且效率低下 甚至还可能遗漏 2 用表格视窗输入选择Table工具条或Table菜单中对应种类管网元件的 输入表 按钮 优点 少遗漏 选择SetTo按钮 或拖动复制 提高工作效率 缺点 张冠李戴 需在绘制管网结构图时按一定的顺序绘制3 用属性视窗输入点击标准工具条或View菜单上的Propertyview按钮 弹出属性视窗 优点 能够同时看到管网元件的位置 名称和属性 适用于检查或查看单个管网元件的输入数据和计算结果 34 2建立管网模型 稳态模拟的基本步骤 2 输入管网元件参数 用管网元件对话框输入双击管网元件 弹出对话框 输入数据后点击OK即可 优点 直观 不容易出错 缺点 当管网比较复杂 容易出错而且效率低下 甚至还可能遗漏 用表格视窗输入选择Table工具条或Table菜单中对应种类管网元件的 输入表 按钮 优点 少遗漏 选择SetTo按钮 或拖动复制 提高工作效率 缺点 张冠李戴 需在绘制管网结构图时按一定的顺序绘制用属性视窗输入点击标准工具条或View菜单上的Propertyview按钮 弹出属性视窗 优点 能够同时看到管网元件的位置 名称和属性 适用于检查或查看单个管网元件的输入数据和计算结果 35 2建立管网模型 稳态模拟的基本步骤 2 输入管网元件参数 利用格式刷 Formatpainter 协助输入数据选中某一管网元件 源对象 后 点击格式刷 然后再点击同一种类的管网元件 目标对象 可以把源对象的数据传递到目标对象 格式刷特别适合在管网中存在若干相同元件的情况下使用 注意有些数据 例如管道长度 不能通过格式刷传递 在格式刷的旁边有一个称为PushPin的按钮 按下这个按钮后 格式刷可以反复使用 直到再次点击格式刷为止 除了可以传递数据外 还可以用来添加数据块 改变数据块和文字块的格式等 但是 格式刷只能在同种对象之间传递数据 36 约束条件是指模拟过程中不能超越的一些限制条件 例如不能超过气源的最大压力和最大流量 不能低于用户要求的最低压力等 设定值是特殊的约束条件 它是必需完全符合的一些条件 例如用户的流量 压缩机的出站压力等 在输入过程中被指定为Mode的约束条件就是设定值 TGNET将求得满足所有约束条件的解 因此在计算过程中约束条件和设定值可能发生转化 例如 为某一用户指定了最大流量和最低压力两个约束条件 同时指定了最大流量为设定值 在计算过程中如果发现在满足用户流量时 不能保证用户的最低压力 最低压力会变成设定值 最大流量变成约束条件 即在模拟计算中PLS首先使用初始设定值 如果在计算中没有出现违反其它约束条件的情况 就一直使用初始设定值 直到得出最后结果 如果在计算中出现了违背某一约束条件的情况 则把该约束条件当作设定值继续计算 每台设备总是 并且只能把一个约束条件作为设定值使用 稳态模拟的基本步骤 2建立管网模型 3 设定边界条件 约束和控制 37 设定边界条件 约束和控制 稳态模拟的基本步骤 练习题 1yueshu已知 气源maxflow1714万方 天 用户minpressure6MPa 管道480km 内径0 8856m 操作 仅演示 1 模拟计算结果起点压力8 45MPa 2 修改模型 起点压力maxpressure设为8 模拟发现流量降为1520 起点压力为8 即气源控制模式由maxflow转换为maxpressure 38 每个子网尽量只指定一个压力控制 其余为流量控制 为设备或气源等只指定一个约束条件或设定值 求解成功后再增加约束条件 尽量最简约束 稳态计算失败 常见的原因有 设定值不合理 例如流量太大 起点压力太低 管网参数不合理 例如管径太小 约束条件不合理 若有过分约束或相矛盾的约束可能使模型在两种或几种控制方式之间振荡 始终找不到合理的解 常见的几种约束设置方式 1 起点压力 终点流量 2 起点流量 终点压力 3 起点压力 终点压力 4 起点压力 起点流量 约束个数的理解 以主管 支管为例 2气源1用户 P1 Q2 Q3 稳态模拟的基本步骤 设定边界条件技巧 39 管道约束参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 ColebrookWhite是一个很好的摩阻公式 适用于多种流动条件 Weymouth只适用于低压系统 PanhandleA B只是在一个小范围的流动条件下相当精确 40 管道约束参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 管道沿线高程是通过管道起点和终点的高程进行定义的 第一种 点击Connections选项卡 出现管道的上游节点和下游节点 点击Details 输入管道节点高程 第二种 进入TABLE INPUTTABLES NODES 输入elevation 41 管道参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 练习题 1yueshu已知 气源maxflow1714万方 天 用户maxpressure6MPa 管道480km 内径0 8856m 操作 新建模型1yueshu 求气源压力 管道传热参数设置有两种方法 第一种是设置环境温度和总传热系数 第二种是设置详细传热参数 42 3管网的有效性检查 如果是新建立的模型或对原模型作了大量修改 需要进行一次管网有效性检查 此项检查的内容包括 管网元件连接关系检查 是否缺少必须输入的数据 数据是否有效等 检查出的错误分为两类 警告和错误 警告是需要改正的非关键性错误 错误是必需改正的关键性错误 如果不改正就不能进行稳态模拟 有的错误信息旁边有一Fix按钮 点击它即可进入需要修改数据的对话框 如果是缺少数据一类的错误 光标将直接定位于相应的字段 供用户输入数据 有的警告或错误信息旁边没有Fix按钮 它们多半是原因比较复杂的错误或是由于其它错误引发的错误 应当先纠正明显的错误 重新进行有效性检查 如果还有错误 再根据错误信息内容判断出错原因 排除所有错误后就可以运行稳态模拟了 稳态模拟的基本步骤 错误报告 练习题 1yueshu操作 去掉气源中的流量值 4运行稳态模拟 查看计算结果 稳态模拟的基本步骤 练习题 1yueshu操作 查看压降曲线 添加数据块 格式刷 将管径改为0 5 观察结果是否收敛及提示信息 程序自动判断 如果有效性检查已获得通过 就跳过这一步直接进行模拟计算 如果没有作过有效性检查 就自动进行检查 如果没有错误 就接着进行计算 如果有错误 将产生出错信息 不往下进行计算 因此 对于只作了少量改动的模型 跳过有效性检查 直接点击Steady State按钮不会有任何问题 在计算过程中会显示一个表示稳态计算收敛过程的曲线 如果所有的曲线 迭代误差 都降到了收敛容限之下 表明迭代收敛 结果可信 在管网有效性结果窗 稳态窗 报警事件窗中可以看到有无出错信息 如果不收敛 原因大多数是起点压力太低 管内流量太大或管径太小等 有很多方法查看计算结果 如果插入了数据块 一眼就可以看到关键的计算结果 用输出表格视窗 OutputTables 可以分门别类的查看所有管网元件的计算结果 用属性视窗可以一个个的查看选中的管网元件的计算结果 用View菜单下Output子菜单的Steady StateReport按钮可以查看整个稳态计算报告 使用图表工具条可以用图表方式查看管道沿线压力 流量 温度 高程等数据的变化情况 以压力变化曲线为例 先选择一条或多条管段 再点击Chart菜单或图表工具条上的PressureProfile按钮 立即就会显示一幅选中管道的压降曲线 曲线旁边是一张数据表 表中有若干个里程点 和各个里程点对应的压力 44 稳态模拟的基本步骤 练习题 2yalishuliang操作 1 已知用户最低压力4MPa 流量2660万方 天 管内径0 886m 管长260km 计算起点气源压力 2 如果气源起点最大压力为9MPa 用户最低压力4MPa 计算该管道的最大输量 显示压降曲线 45 补充 通用压缩机参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 46 通用压缩机参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 练习题 DN800 10 2操作 新建一个通用压缩机 注意driver里的power 47 稳态模拟的基本步骤 练习题 3yasuoji已知 气源最大压力为6MPa 用户流量2660万方 天 用户压力最低4MPa 管内径0 886m 管长260km 操作 模拟计算气源压力是否可以满足用户需求 若不满足 请设置压缩机并计算压缩机功率 TIP 约束设置多种模式 可以设起点流量 压力 压缩机出口压力试算 可以设起点流量 压缩机入口压力 末点压力 可以设起点压力 压缩机出口压力 末点流量 48 离心压缩机参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 流量 转速 压头 49 离心压缩机参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 练习题 DN800 10 2操作 演示一个离心压缩机 Driver constrain页面卡设置与通用压缩机相同 流量 转速 效率 喘震 滞止 50 往复压缩机参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 点击菜单Insert ReciprocatingDefinition 调出往复式压缩机参数定义窗体 点击New 出现气缸定义窗体 51 往复压缩机参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 增加气缸个数 如果一个往复式压缩机内有多个气缸 则需要设置多个气缸 往复式压缩机气缸中需要输入的参数为 CylinderAction 气缸作用方式DobuleActing 双作用方式 活塞的往返过程都会压缩气体SingleActingCrank 单曲柄连杆机构作用SingleActingHead 单作用方式不同作用方式会影响到压缩机的排量 需要根据往复式压缩机的实际情况进行选择 StrokeLength 活塞行程 根据压缩机的实际参数输入 CylinderDiameter 气缸直径 根据压缩机的实际参数输入 Rod 活塞传动杆直径MinClereanceVolume 最小余隙容积 该参数会影响压缩机的最大排出压力MaxClereanceVolume 最大余隙容积 该参数会影响压缩机的最小排出压力 52 往复压缩机参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 输入绝热效率 该值一般为75 85 Driver constrain页面卡设置与通用压缩机相同 输入绝热效率 该值一般为75 85 53 Leak参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 操作 演示leak 54 球阀参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 Cv值是元件对液体的流通能力 即流量系数 55 调节阀参数设置示例 稳态模拟的基本步骤 操作 演示球阀 调节阀 调节阀各参数意义 56 稳态模拟的基本步骤 习题 晋西三线管径方案优化及压缩机布置模拟 57 稳态模拟的基本步骤 习题 晋西三线管径方案优化及压缩机布置模拟 答案提示 方案一 设计压力8 0MPa 管径 914 12 7 支线管径 711 10 干线2座压气站 支线1座 经济性最优 从尝试干线1座压气站开始 方案二 设计压力8 5MPa 管径 914 14 2 支线管径 610 11 干线1座压气站 支线1座 经济性次优 方案三 设计压力10MPa 管径 813 14 2 支线管径 711 11 9 干线2座压气站 支线1座 经济性较差 方案四 设计压力8 0MPa 干线管径 813 11 9 支线管径 711 10 干线3座压气站 支线1座 经济性最差 58 四以批处理方式运行动态模拟的步骤 1获得一个有效的初态2建立动态脚本3指定报告的频度和报告的内容4运行动态模拟5查看动态模拟报告和趋势报告6建立动态趋势图 以批处理方式运行动态模拟 59 1获得一个有效的初态 运行动态模拟的必要条件是管网模型要有一个初始状态 最常用的初始状态是稳态计算的结果 以前动态模拟的结果也可以作为下一次动态模拟的初始状态 任何模型初次运行动态模拟之前都需要先作稳态模拟 以批处理方式运行动态模拟 60 2建立动态脚本 添加必要的约束 所谓动态脚本或动态情景 TransientScenario 实际上是一张表 表中含有在动态模拟的过程中有哪些管网元件的哪些数据会发生改变 阀门的开度 用户的耗气量 气源的压力或气量等 什么时间改变 变成多少等等 软件将把这张表格当预定的脚本或情景 分析计算管网的动态工况 Scenario编辑器的基本用法 导入 导出 以批处理方式运行动态模拟 操作 leak0及leak模型 演示放空的动态脚本 插入一列或多列 注意变化的上一时刻时间点的状态指定 61 3指定报告的频度 和报告的内容 指定趋势报告的内容 双击需要趋势报告的管网元件 在对话框中点击Trend标签 在出现的趋势列表中选择需要研究的趋势 如果所有同种类的元件都需要同样的趋势报告 在点击OK之前先点击ApplytoAll 重复以上过程 指定所有需要的动态趋势 以批处理方式运行动态模拟 操作 演示leak0的trend设置 62 以批处理方式运行动态模拟 趋势报告的频度 Simulation Option Control本对话框中其中的默认值适用于大多数情况 在对软件熟悉到一定程度之前不要修改其中的参数 进行动态模拟时 要产生大量的数据 需要在本对话框中设置产生趋势报告的频度 在Trendcontrol下面的下拉列表中选择None不产生趋势报告 选择Print按动态模拟报告的设置产生趋势报告 选择Maximum在每一个时间步都要产生趋势报告 选择Minimum 需要在下面DeltaTime右边的文本编辑框中输入一个时间间隔 软件将在最靠近该时间间隔的时间步产生趋势报告 选择Periodic 也要在下面DeltaTime右边的文本编辑框中输入一个时间间隔 软件将按该时间间隔产生趋势报告 一般选择maximum或Periodic 操作 Trendcontrol设置为periodic 0 5h 观察view output trend 模型leak0 63 指定动态报告的频度 Simulation Option Report本对话框主要是设置软件输出报告的各个参数 其中的默认值适用于大多数情况 但是进行动态模拟时 由于要产生大量的输出结果 必需指定产生动态模拟的报告的频度 在Dynamic下面选中Notransientreports时 不产生动态模拟报告 选中Intervaltimebetweenreports时 按其右边文本编辑框中指定的时间间隔产生报告 选中Listofreporttime时按其右边文本编辑框中指定的时间列表产生报告 以批处理方式运行动态模拟 操作 Trendcontrol设置为maximum dynamic设置为listofreporttime2 13 1 观察view output trend及transient report模型leak0 64 4运行动态模拟 用稳态模拟的结果作初态时 点击Simulation菜单或模拟工具条的Transient按钮就可以开始运行动态模拟 在屏幕上会出现一信息框 其中含有模拟计算的起始时间 当前计算的时间和终止时间 当当前时间等于终止时间时 动态模拟即告结束 用上一次动态模拟的结果作初态时 需要点击Simulation菜单或模拟工具条的TransientRestart按钮 以批处理方式运行动态模拟 65 5查看动态模拟报告和趋势报告 用View菜单下Output子菜单的TransientReport按钮查看动态模拟报告 该报告按Simulation Report对话框中指定的频度详细记录了管网在各个时间的全部计算结果 此文件中还记录了约束条件切换的过程 质量平衡误差 报警等信息 趋势报告没有此类信息 动态模拟结束后数据块中的数据是模拟结束时的数据 完整的计算结果分别保存在动态模拟报告和趋势报告两个文件中 用View菜单下Output子菜单的TrendReport按钮查看动态趋势报告 该报告按Simulation Control对话框中指定的频度详细记录了所要求的趋势数据随时间变化的情况 本报告中没有出错信息 但是也需要分析计算结果的合理性 尤其是要注意管网元件控制方式的变化是否合理 有没有出现不合理的压力和流量等 以批处理方式运行动态模拟 66 6建立动态趋势图 PLStudio提供了用图形表示动态趋势的能力 点击Chart菜单的TrendPlot按钮 在对话框中依次选择管网元件的种类 元件名称 趋势名称 以及该趋势是使用第一Y轴或第二Y轴 然后点击OK 在图表视窗中就会显示出选定的数据随时间变化的曲线 注意只有同种数据才能使用同一Y坐标轴 以批处理方式运行动态模拟 操作 模型leak0查看趋势报告及趋势图 67 以批处理方式运行动态模拟 练习题 泄漏4leak已知 气源压力为8MPa 用户流量1714万方 天 管内径0 886m 管长480km 第3小时开始泄漏 泄漏口径0 05m 操作 建模 计算用户压力等于4MPa的时间 68 以批处理方式运行动态模拟 练习题 放空5fangkong已知 气源压力为8MPa 用户流量1714万方 天 管内径0 886m 管长480km 第3小时开始截断阀门放空 放空管径0 3m 求放空时间 69 以批处理方式运行动态模拟 累计流量计算时间和清零时间 70 以批处理方式运行动态模拟 71 以批处理方式运行动态模拟 72 以批处理方式运行动态模拟 73 以批处理方式运行动态模拟 74 以批处理方式运行动态模拟 75 以批处理方式运行动态模拟 练习题 压缩机停机及再启动6yasuojitingshu 6yasuojiqidong已知 气源压力为6MPa 用户流量1714万方 天 管内径0 886m 管长480km 压缩机设在首站 出站压力8MPa 压缩机第3个小时停输 求用户压力降为4MPa的时间 并计算最迟什么时候重新启动压缩机才能保证用户压力大于4MPa 9 5h 76 以批处理方式运行动态模拟 练习题 压缩机停机7yasuojitingqidDN900已知 修改已有模型DN900 8 2 已有模型为干线管径 914 12 7 支线管径 711 10 干线2座压气站 靖边首站压缩机出站压力为8MPa 气源流量1714万方 天 干线管内径0 886m 管长如下图 支线延长首站流量857万方 天 压力4MPa 西安末站压力要求不低于4MPa 操作干线第2台压缩机第3个小时停输 求用户压力降为4MPa的时间 观察压缩机的流量及前后的压力情况 77 以批处理方式运行动态模拟 练习题 压缩机停机7yasuojitingqidDN900压缩机停机后其通过流量突然变为零 压缩机站关闭 其上游管段处于储气状态 而下游管段处于抽空状态 因此它的上游压力不断提高 而下游压力不断下降 到第 小时压缩机的上 下游压力相等 压缩机站进入旁通状态 其通过流量一开始增加很快 然后流量增加的步伐逐步放缓 处于旁通状态后 压缩机的压力逐步缓慢下降 进一步将干线首站压缩机出站压力改为6MPa 发现压缩机旁通恢复流量所需时间延长 因为此情况压缩机前后压差更大 前后达到相等压力需要时间延长 见7yanjiu 78 以批处理方式运行动态模拟 练习题 压缩机停机再启动7yanjiu2在模型7yanjiu的基础上 在第3小时关闭压缩机 第3 1小时再启动压缩机 但是软件在3 1小时并没有启动压缩机 而是上下游压力相等 5 2小时 再启动压缩机 问题 如果末端用户压力最低要求为2 5MPa 求启动压缩机的最迟时间 7 5小时 见模型7yanjiu3 79 以批处理方式运行动态模拟 储气调峰天然气用户出现日不均匀 时不均匀的用气规律 产生用气高峰和低谷 但气源的供气量不能完全随用气量的变化而变化 为了保证稳定供气 需考虑供气用气平衡 即储气调峰 模拟步骤 1 整理数据 操作 演示data excel 检查气源 用户是否流量平衡 2 计算高峰日平均小时流量初选管径进行稳态计算 80 以批处理方式运行动态模拟 储气调峰3 输入动态脚本表 操作 transientscenario import export 检查气源 用户是否流量平衡 4 设置约束 5 安排趋势报告 6 动态计算 7 判断结果的合理性及动态变化的周期性 81 以批处理方式运行动态模拟 练习题 peakshaving1 打开基本模型文件Peakshaving 该模型是一假想城市的4 0Mpa高压干线 各个Delivery将与2 5MPa高压干线相连 因此它们的压力不得低于2 6MPa 在基本模型文件中假定各管段的管径为 660 2 为各Delivery计算出小时流量 检查不均匀系数之和是否为24 和高日平均小时流量 计算高日总用气量的平均小时流量 参见PEAKSHAVING流量核算 csv3 按各Delivery的高日平均小时流量作为MaximumFlow的约束值和初始设定值 进行稳态计算 4 点击Simulation菜单的TransientScenario按钮 在脚本表中插入所有delivery 并选择MaxFlow作为要在脚本表中改变的设定值 再插入几个时间序列 右击脚本表 导出空白脚本 用Excel打开空白脚本表 观察脚本表的Excel格式 粘贴数据 另存时选用CSV 逗号分隔 在PLS中导入该CSV文件 82 以批处理方式运行动态模拟 练习题 peakshaving5 把高日总用气量的平均小时流量作为Supply的最大流量约束条件 6 在Supply和Delivery的趋势报告中加入Pressure flow在Pipe的趋势报告中加入Iventory 7 作动态计算 8 查看动态报告 9 peakshaving模型 高日总用气量的平均小时流量387 171km3 h作为气源最大流量限制 仅靠管网自身调峰 发现管网调峰量为54万方 用户压力未满足2 6MPa的最低要求 10 把基本模型文件另存为Peakshaving a 去掉Supply的流量约束 让它可以自由波动 管径仍为 660 11 peakshavinga模型 气源放开了最大流量限制 让气源参与调峰 发现管网调峰量为5 59万方 仅为上一个模型管网调峰量的10 而气源最大流量是518km3 h 此案例可看出管道的调峰作用很小 主要靠气源进行调峰 而气源是否能提供这样的流量范围 需要进行确认 同时发现用户的最低压力远远超过2 6MPa的要求 考虑进一步缩小管径 83 以批处理方式运行动态模拟 练习题 peakshaving12 考虑进一步缩小管径 将内径由0 6314m减小为0 533m 演变为模型peakshavinga2 13 peakshavinga2模型结果 气源放开了最大流量限制 让气源参与调峰 发现用户的最低压力接近2 6MPa的要求 14 以上是依靠气源调峰 接下来思考单独靠管道调峰方案 对模型peakshaving做改进 将管内径进一步放大到0 6824 思考不靠气源只靠管网调峰的情况 即以下模型peakshavingb 15 peakshavingb模型 气源限制了最大流量 只靠管网调峰 发现管径进一步放大到0 6824m 能满足用户的最低压力要求2 6MPa 结论 完全靠管道自身的储气能力调峰 需要DN700的管道 调峰量为53 57万方 84 以批处理方式运行动态模拟 练习题 peakshaving16 以上考虑了单独靠气源 可减小管径 单独靠管道 需放大管径 调峰 考虑两种方案联合 适当放大气源最大流量 把peakshaving进行改进 存为peakshavingc 适当放大气源最大流量 设为400km3 h 管径仍为0 6314m 发现当管道调峰能力不足 若气源能提供比平均值大一些的流量 也能满足用户的最低压力要求 17 下面考虑增加储气管道调峰 把peakshaving进行改进 存为peakshavingd 加一段DN700的管道 压力6 4MPa 考虑该管段的储气能力 发现原管网内径降到0 533能满足用户压力需求 观察DN700管道的调峰量 达到48 95万方 注 将该气源压力改为4MPa 发现不能满足用户压力需求 85 以批处理方式运行动态模拟 气源中断 持续时间 及恢复 86 以批处理方式运行动态模拟 气源中断