SPS工艺计算内部交流(一)

CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训2019年10月6日SPS输气工艺计算内部交流(一)主讲人：于培林CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训一、SPS介绍二、SPS安装与应用三、注意事项四、案例分析主要内容CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训一、SPS介绍StonerPipelineSimulator(SPS/Simulator)(SPS/仿真器)是一种先进的瞬态流体仿真应用程序，它分为气体和液体两个模块，分别用于模拟管网中天然气或（批量）液体的动态流动。Stoner软件最早是美国StonerAssociates(Stoner)公司的产品，Stoner是一家以提供软件技术服务为主的公司，成立于20世纪70年代。2001年英国NationalGrid公司收购了Stoner公司，整合了Stoner公司后，组建了Advantica公司。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训2007年德国GermanischerLloyd(GL)工业服务公司收购了Advantica公司。2009年4月1日起，Stoner软件取消了Advantica的所有标识，全部更换为德国GL公司的标识。目前最新版本V9.72,我公司平台上一般为V9.4、V9.5、V9.6。一般用于长距离输送气体或者输送液体的单相模拟计算。该软件不仅可以进行稳态模拟，也可对管输过程中的非稳态运行及事故工况进行动态分析。本次培训主要针对的是SPS软件在输气稳态计算上的应用。其计算功能类似于TGNET软件，但是前者在设计输入时以编程为主，而后者主要是图形界面。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训SPS图形界面CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训MODELBUILDERPREPRTPORTTRANSGRAFR建立图形化的管道模型并输入数据。预处理器：设置管道、设备及流体的相关参数。瞬态模拟器：完成以时间为变量的模拟计算。可以查看变量在距离上的变化趋势图和随时间变化的趋势图。后处理器：将计算结果进行摘录并以图表的形式显示出来TRANS模块的附加窗口，创建多窗口模拟。SimPlot数据查看器：SPS软件提供的用于查看模拟计算结果的工具SPS软件模块介绍CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训ModelBuilderPREPRTPORTTRANSGRAFRNotePadINPREP文件MB文件HTML报告RESTRT文件INTRAN文件OUTTRN文件REVIEW文件OUTGRF文件INGRAF文件或SPS软件文件系统介绍CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训完整模型必须的文件:INPREP文件存储所建模型及其基本参数设置MB文件由ModelBuilder生成的模型文件（可选）INTRAN文件存储瞬态模拟的控制指令INGRAF文件存储生成报告的控制指令•注：INPREP文件和MB文件其中有一个就可以构成完整的模型。其他文件:OUTPRP文件PREPR后的输出文件OUTTRN文件TRANS后的输出文件OUTGRF文件GRAFR后的输出文件DSP文件存储在TRANS中定制的显示指令SPS.Settings存储SPS软件的各种设置还有一些是运行仿真模拟后生成的数据文件，如REPLAY文件，RESTRT文件，REVIEW文件及LOG文件等。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训二、SPS安装与应用安装管道院的SPS软件基于GO-GlobalClient平台运行，先安装ggw-client.exe文件，然后运行该文件，出现如下窗口，选择服务器地址，点connect。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训然后出现如下窗口，输入用户名和密码（需总部授权），点logon。进入如下窗口：CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训计算步骤•第一步：拷贝模板文件，包括inprep、intran文件，以及zw、kp、ee、pip等后缀为DSP的文件，修改inprep、intran文件的文件名。•第二步：修改后缀为.inprep的文件，将管线的参数输入进去，建立系统管网，包括各站之间的连接点，以=end结尾。•第三步：修改后缀为.intran的文件，以SUBMIT.SEQ结尾（调用初始的一个输量工况）。•第四步：打开SPS软件的窗口。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训出现上述窗口，选择第一项：open，打开后缀为.inprep的文件，再按下这个按钮，对.inprep的文件进行预处理（在DOS状态），若有错误程序会进行提示，若无错误提示finished，然后关闭这个窗口。•第五步：计算回到SPS软件窗口，按下这个按钮，开始运行SPS软件。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训•第六步：根据需要调节计算过程。•第七步：计算报告，形成文件。一般通过输入ZW、EE和PIP等窗口分别获得沿线压力、流量曲线图、各分输站工艺参数和各管段工艺参数。复制相关内容到WORD或EXCEL内作为计算报告编制依据。SPS应用•1）工艺计算进行工艺输送方案或管径比选；•2）针对选择的工艺方案及管径，进行不同季节工况和不同输量台阶工况分析；•3）最大输量核算；•4）调峰计算。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训三、注意事项需求参数（需向业主调研获知）•1）起点压力和温度；•2）沿线各分输站的分输流量；•3）沿线高程及管道埋深处的不同季节地温；•4）管道长度及站间距；•5）各分输站进站压力最低需求压力。计算获得的参数•1）各分输站的进站压力、温度、流量；•2）各管段的管存量；•3）沿线压力、流量曲线图。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训四、案例分析以安徽省怀远县、五河县输气管道工程为例，见具体操作演示。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训主要工艺参数•设计输量：3.0×108Nm3/a；•交付压力：6.3MPa；•设计压力：6.3MPa；•起点介质温度：5-15℃；•管道长度：69.1km；•末端压力需求：沫河口末站进站压力不低于1.6MPa；•管道计算流量；CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训工艺系统计算•计算公式及软件采用输气管道设计规范推荐的水力计算公式，计算软件采用SPS9.5版本。•输气工艺方案1）起点压力的确定刘巷子分输站的进站压力为6.4MPa-8.3MPa，因此，对于本项目起点压力的选择，提出6.3MPa和4.0MPa进行方案比选。通过水力计算，在满足设计输送工况（考虑小时调峰储气）的条件下，两种方案分别选择D273和D323.9，其方案经济比选见下表。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训从技术上看，方案一和方案二均能满足本工程下游用户用气压力及用气量需求，各有优缺点。但对两种方案通过经济比选，方案一较方案二费用现值少754万，而且方案一运行压力较高，管道压力损失较少，管道运行成本较低，并且安徽省怀远县、五河县及周边县无管道天然气，市场前景较大，采用方案一有利于向周边地区供应管道天然气，而且节省CNG加气站的运行成本。因此，结合业主建议和刘巷子分输站进站压力，本工程输气支线起点压力推荐采用6.3MPa，。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训2）输气工艺方案比选根据管道的输送方案，对D219.1，D273和D323.9分别进行输送工艺方案的比选。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训D273管线设计输量工况下管道沿线压力、流量图CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训通过对三种管径进行水力计算，D219.1管线末点压力为1.6MPa，D273和D323.9管线末点压力均大于1.6MPa，均能满足下游用户用气输送需求。但管径D219.1不能满足小时调峰需求，管径D273和D323.9能满足输送需求和调峰需求，D273较D323.9节省1244万元，因此，推荐支线管道选用D273mm管径。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训•适应性分析CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训•管道最大输送能力校核推荐方案在满足设计输量工况下，保证末端压力不低于1.6MPa要求的条件下，管道的最大输送能力（不考虑下游用户的小时调峰储气量）。推荐方案D273管线最大输送能力可达9.18×104Nm3/h，年均输送能力7.7×108Nm3/a。CPPE上海分公司ShanghaiBranch工艺室内部培训谢谢大家