[油气储运网]SPS管道动态分析软件PPT课件.ppt

SPS管道动态分析软件 2020 3 25 1 内容纲要 第一部分SPS软件简介第二部分SPS软件数学模型第三部分与TLNET TGNET的比较第四部分SPS的使用方法第五部分SPS的使用实例第六部分问题与建议 2020 3 25 2 第一部分SPS软件简介 一 概述SPS StonerPipelineSimulator 是Advantica公司推出的一款动态模拟油 气长输管道的分析软件 Advantica是一个全球性的在油 气 水 电行业内开展工程咨询 服务 方案提供 客户支持的公司 它开发的SPS软件在油气管道动态分析领域有着十分广泛的应用 2020 3 25 3 第一部分SPS软件简介 二 SPS的使用范围1 热油管道模拟2 非牛顿流体管道模拟2 成品油管道顺序输送模拟3 天然气管道模拟4 PID控制模拟 2020 3 25 4 第一部分SPS软件简介 三 SPS的主要功能 输送工艺方面 1 分析长输管道的停输及启动过程2 设计水击压力泄放系统3 研究输气管道残存时间4 研究管道沿线温降规律及向管道周围的传热5 顺序输送时的工况变化规律及可行的运行方案研究6 输气管道调峰研究及确定用气高峰的供气方案7 可研究气体的热效应 如焦耳 汤姆逊效应 多变压缩机的减压冷却及级间冷却8 可研究压缩机的喘振对管道工况的影响 2020 3 25 5 第一部分SPS软件简介 三 SPS的主要功能 自控系统方面 1 分析确定各种控制方案的控制质量2 分析PID控制参数 KC TI TD 对控制质量的影响3 分析传感器特性对控制质量的影响4 分析不同扰动对控制质量的影响5 分析顺序控制方案对管道工况的影响 2020 3 25 6 第一部分SPS软件简介 四 SPS的主要功能 培训方面 1 输油气站场正常运行的流程切换2 输油气管道正常的水力变化规律3 输油气管道正常的热力变化规律4 压缩机的启停操作及工况变化规律5 输油泵的启停操作及工况变化规律6 管道泄漏及破裂后的工况变化规律及操作人员的响应7 管道残存时间 SurvivalTime 分析8 管道末端的储气及调峰 2020 3 25 7 第一部分SPS软件简介 四 SPS的主要功能 培训方面 9 输油管道调节阀压力自动调节的模拟10 输油管道压力自动保护功能的模拟11 输油管道的泄压保护功能的模拟12 分支管路工况变化规律模拟13 成品管道顺序输送模拟14 管道干线阀关闭后的工况变化规律及操作人员的响应15 管道自控系统的模拟16 管道停输再启动模拟 2020 3 25 8 第一部分SPS软件简介 五 SPS的工程应用1 苏丹原油管道工程初步设计2 西气东输工程可行性研究3 西气东输工程初步设计4 兰州 成都 重庆成品油管道可行性研究5 兰州 成都 重庆成品油管道初步设计6 兰州 成都 重庆成品油管道施工图设计7 东方 洋浦 海口输气管道工程初步设计8 杭州 宁波天然气输气管道工程可行性研究 2020 3 25 9 第一部分SPS软件简介 五 SPS的工程应用9 格尔木 拉萨成品油输送管道改造工程10 广东LNG站线项目输气干线工程初步设计11 花土沟 格尔木输油管道改扩建工程12 哈萨克斯坦原油管道工程初步设计13 委内瑞拉输水管道工程方案设计14 塔里木稠油和改质原油输送工程可行性研究15 福建LNG项目等 2020 3 25 10 内容纲要 第一部分SPS软件简介第二部分SPS软件数学模型第三部分与TLNET TGNET的比较第四部分SPS的使用方法第五部分SPS的使用实例第六部分问题与建议 2020 3 25 11 第二部分SPS软件数学模型 SPS的数学模型与其他模拟软件类似 都是将管网系统分为管段 组件 节点来求解的 组件部分又分为阀 压缩机 泵等 对于管段 采用划分网格的方法将管段划分成多个网格 将管段流动方程应用到每个网格 再统一求解便可得到整个管网的工艺参数变化情况 SPS的文件组成如下 2020 3 25 12 第二部分SPS软件数学模型 人工输入部分 2020 3 25 13 内容纲要 第一部分SPS软件简介第二部分SPS软件数学模型第三部分与TLNET TGNET的比较第四部分SPS的使用方法第五部分SPS的使用实例第六部分问题与建议 2020 3 25 14 第三部分与TLNET TGNET的比较 与TLNET TGNET相比 SPS的优势在以下几个方面 一 动态模拟SPS的最大优势在于油气管道的动态计算 这也是SPS广泛应用于初步设计的原因 TLNET TGNET的动态计算是事后仿真 即计算之前已经知道发生边界条件变化的时刻 而SPS的动态计算可以做到实时仿真 即可以在计算中的任意时刻使边界条件发生变化并计算 2020 3 25 15 第三部分与TLNET TGNET的比较 二 介质要求宽TLNET TGNET通常用于计算牛顿流体管道 对于计算我国部分油田高凝 高粘原油管道的误差较大 SPS软件有完善的非牛顿流体模块 其中包含了宾汉姆流体在内的一系列非牛顿流体选项 另外SPS软件还包含了结蜡模型 2020 3 25 16 第三部分与TLNET TGNET的比较 三 有完善的批次输送计算TLNET也能进行批次计算并动态显示混油界面 但不能模拟顺序输送过程中发生的混油现象 也不能得出各混油段的混油量 在顺序输送计算中 SPS考虑了油品之间的混油现象 能计算出各混油界面的混油量 同时能动态显示出各混油面随时间的变化情况 2020 3 25 17 第三部分与TLNET TGNET的比较 四 元件多在TLNET和TGNET中 对于液体管道没有加热元件 对于调节阀 TLNET和TGNET中只能靠人工事先设定调节系数 而不能由阀后压力动态控制调节系数 从而调节阀后压力 在SPS中 通过传感器 控制器 执行器等组件可实现这一功能 这也体现了SPS动态计算功能强的特点 2020 3 25 18 第三部分与TLNET TGNET的比较 五 可用外界程序灵活调用SPS提供了完善的应用程序接口 API 各种计算机高级语言可以通过API控制SPS的计算过程和计算结果 在实时模拟中 可利用SPS的强大接口功能 进行二次开发 得到功能更加强大的管道模拟系统 2020 3 25 19 内容纲要 第一部分SPS软件简介第二部分SPS软件数学模型第三部分与TLNET TGNET的比较第四部分SPS的使用方法第五部分SPS的使用实例第六部分问题与建议 2020 3 25 20 第四部分SPS的使用方法 一 概述SPS的使用方法与常见的管道模拟软件相似 都是按以下步骤进行的 1 选择单位 流体类型 计算模型2 建立管网的拓扑结构3 输入参数4 计算5 查询计算结果 2020 3 25 21 第四部分SPS的使用方法 二 SPS使用流程具体到SPS 它的使用步骤如下 1 建立inprep文件2 编写intran文件3 计算4 用Tport查看变化曲线5 用Grafr导出计算参数 2020 3 25 22 第四部分SPS的使用方法 二 建立inprep文件1 概述inprep文件包括了管网连接关系 管道长度 管径 壁厚 机械性质 及流体性质 计算模式等内容 是整个计算的基础 2020 3 25 23 第四部分SPS的使用方法 2 建立inprep文件的方法在SPS的早期版本中 管网结构依靠人工编号完成 即在计算之前 需要人工在纸上绘制管网连接关系 并对各管段和组件进行编号 然后通过人工编写SPS代码来建立管网连接关系 各种参数的输入也依靠修改文本文件来设置 2020 3 25 24 第四部分SPS的使用方法 为了解决SPS界面操作不便的问题 Advantica公司在9 4版本后添加了ModelBuilder模块 ModelBuilder是一个在GUI 图形用户界面 环境下建立和维护SPS模型文件的工具 利用ModelBuilder的可视化图表和编辑对话框 可以创建和维护INPREP文件 并可以和在文本模式下创建的INPREP文件交互 2020 3 25 25 第四部分SPS的使用方法 ModelBuilder为创建SPS模型提供图形用户界面 包括图形视图 设备编辑框及各种绘图工具以简化建模 既可应用ModelBuilder创建模型 也可导入先前用文本模式创建的INPRER文件 支持其维护 包括设备数据和模型设置 2020 3 25 26 第四部分SPS的使用方法 1 建立管道连接关系 2020 3 25 27 第四部分SPS的使用方法 2 输入管网结构参数 红色表示需要输入内容的地方 2020 3 25 28 第四部分SPS的使用方法 3 插入流体 2020 3 25 29 第四部分SPS的使用方法 输入完数据之后 保存当前文件 SPS将自动生成inprep文件 至此 SPS的结构输入部分已经完成 与其他软件不同 SPS对所有计算都认为是一个动态过程 都需要输入动态计算的边界条件 即建立intran文件 2020 3 25 30 第四部分SPS的使用方法 3 建立intran文件目前 SPS软件建立intran的方法仍然是在记事本中依靠人工输入代码方式建立intran文件 在文本文件中输入以下代码 BEGIN0 BEGIN TIME 0 END TIME 1440 14INTERACTIVEMSWINMACRO INIT TRGE SETDTMAX 5TRENDLIST SHARE 2020 3 25 31 第四部分SPS的使用方法 将前面文件以扩展名intran保存 即完成了intran文件的创建 需要注意的是 intran文件应该同inprep文件放在同一个文件夹中 此时输入工作已经完成 下面即可开始计算 2020 3 25 32 第四部分SPS的使用方法 4 计算启动SPS主要有两种方式 第一种方式 采用原来的启动方式 如下图 2020 3 25 33 第四部分SPS的使用方法 第二种方式 采用ModelBuilder进行计算 运行当前模型 2020 3 25 34 第四部分SPS的使用方法 5 曲线显示计算过程中 可以由intran文件动态生成参数变化曲线 2020 3 25 35 第四部分SPS的使用方法 6 数据动态显示 2020 3 25 36 第四部分SPS的使用方法 7 计算数据导出要导出计算数据 在SPS9 5版中需要创建INGRAF文件 在文本文件中添加 REPORTREP1 START 0 STOP 50 DT 1 TITLE EX18 UNITS MINUTES OUT FILE EX18TRENDP1 P UNITS PSIG ON REPORT REP1TRENDP1 P UNITS PSIG ON REPORT REP1TRENDEOUT NQ UNITS PSIG ON REPORT REP1 2020 3 25 37 第四部分SPS的使用方法 将上述文件保存为INGRAF文件 在SPS中运行Grafr后 打开生成的扩展名为outgrf的文件 即可得到导出的数据 在即将发布的SPS9 6版中 能用SPS自带插件将outgrf的文件绘制成曲线 通过此插件能通过鼠标取出曲线上任意点的数值 2020 3 25 38 内容纲要 第一部分SPS软件简介第二部分SPS软件数学模型第三部分与TLNET TGNET的比较第四部分SPS的使用方法第五部分SPS的使用实例第六部分问题与建议 2020 3 25 39 第五部分SPS的使用实例 下面举几个简单例子来说明SPS软件的用法 1 简单管道系统管道系统的结构为 1 边界条件为 入口压力3102 6KPa 出口压力2240 8KPa 2020 3 25 40 第四部分SPS的使用方法 2 管道的数据为 1 长度24384m 内径762m 厚度6 35mm 2 入口高程182 9m 出口高程30 5m 3 摩阻系数用科尔布鲁克公式计算 初始值取0 04573 阀门特性 1 直线型开关阀 2 全关位置的Cv值为 0 001Gal Min PSI 3 全开位置的Cv值为 145000Gal Min PSI 4 关阀时间为40s 2020 3 25 41 第四部分SPS的使用方法 2 带泵的管道计算3 调节阀分析4 PID调节阀分析5 实际工程例子 2020 3 25 42 内容纲要 第一部分SPS软件简介第二部分SPS软件数学模型第三部分与TLNET TGNET的比较第四部分SPS的使用方法第五部分SPS的使用实例第六部分问题与建议 2020 3 25 43 我们本次培训只培训了用MODELBUILDING建模的方法 不包括INPREP文件编写这部分内容 同时 Advantica专家也建议通过MODELBUILDING方