TGNET和TLNET软件

TGNET/TLNET仿真软件应用概要左丽丽2012年3月目录TGNET/TLNET软件的功能介绍TGNET/TLNET软件的使用TGNET/TLNET软件的仿真原理TGNET/TLNET软件的案例分析TGNET/TLNET软件使用过程中的注意事项5.1流量方程PIPELINESTUDIO提供5种流量方程AGA方程Colebrook-White方程PanhandleAPanhandleBWeymouth5.2气体状态方程Sarem状态方程：气体比重、热值和CO2含量以适合气态烃的Stand-Katz压缩因子图为基础进行流体密度计算只考虑了CO2含量对密度的影响未考虑H2S和其他惰性气体含量对密度的影响BWRS(Benedict-Webb-Rubin-Starling)状态方程完整的摩尔组份，更精确的计算，速度受到一定的影响可以计算压缩因子，密度，Cp，Cv等参数非碳氢化合物（如CO2或N2）流体气体中乙烷/丙烷含量多于30%BWRS状态方程5.3粘度计算恒定的粘度值（大多数情况）雷诺数较大(1,000,000)，假设粘度值恒定不会导致大的误差；Lee-Gonzalez-Eakin关系曲线如果输气管的雷诺数比较小，恒定的粘度值可能导致比较大的误差粘度比较精确，但模拟速度较慢。5.4TGNET里的温度跟踪5.4TGNET里的温度跟踪温度跟踪TemperatureSimulation|Options|Generaltab温度跟踪Temperature(令壁温跟踪WallTemperature空着)需要提供管线环境温度和总热传递系数总传热系数应结合以下项目考虑：从流体到管子的热传递通过管壁的热传导（包括保温层）从管子到周围介质的热传导(岩石、土壤、水)壁温跟踪WallTemperature：详细的传热计算Simulation|Options|Generaltab壁温跟踪WallTemperature壁温跟踪用于特别的管线5.5管段空间步长的选择TGNET要求用户给每个管段指定空间步长对较长的管段：节点数=1.5+（管长/空间步长）向下取整对较短的管段：TGNET保证每个管段至少包含4个节点一般情况：空间步长取1~5英里管线较长且管段数较多：将系统分成小子系统，或者降低求解的精度温度跟踪:需要较小的空间步长，较大的空间步长不能精确跟踪温度沿管长的变化5.6瞬态模拟的时步选择设定的时间范围内自动调整时步的大小对快瞬变，取较短的时间步长；随着系统渐渐稳定，所取的时间步长会越来越长用户可以通过菜单Simulation的Option命令设定最大时间步长和最小时间步长（缺省值最小值1s，最大值10000s）对快速瞬变流，例如阀门突然关闭，模拟所用的时间步长可能需要比缺省的最小时步更小瞬态模拟中，如果软件在相当长时间内使用的时步等于最小时步，这就意味着需要减小最小时步重新模拟5.7约束条件由设备自身特性决定的某个参数的取值范围如管段的最大承压压气站的出口温度喘振流量和滞止流量最大转速最大功率最大压比等5.8控制模式(mode)与边界条件一个管网元件有不止一个约束条件数学模型：确定一个作为已知量求解其他变量哪个变量已知？根据实际情况当某个约束条件的值作为已知量时：约束条件成为控制模式对应的变量值成为边界条件例压缩机：最大流量、最大下游压力、最小上游压力、最大功率、最大/最小转速、压比等多个约束条件若最大下游压力被选为控制模式其他参数不超出设定的上下边界模拟中压缩机的出站压力=设定的最大下游压力最大下游压力的设定值就为压缩机的边界条件外部调节器（Externalregulator）外部调节器：为管网注入或分出气体装置包括进气点、分气点、管道泄漏点、压缩机自耗气分出装置等进气点（Supply）:通常指定压力约束条件为其控制模式；分气点（Delivery）:通常指定流量约束条件为其控制模式。并联压缩机组（Bank）并联压缩机组有六种控制模式：最大下游压力控制最小上游压力控制最大压比控制关闭旁通UnitControl：运行工况由单台压缩机模式决定一个站Station可以由两组相同上游节点但下游不同的压缩机组组成普通压缩机单独普通压缩机：约束条件包括最大流量、最大下游压力、最小上游压力、最大功率（如果没有指定原动机）、最大压比。可以选择一种设定的约束条件作为控制模式压缩机组内的普通压缩机：只有一个约束条件最大功率控制模式主要包括：最大功率控制和机组控制（BankControl）BankControl就是压缩机的运行方式由并联压缩机组的控制模式决定压缩机组控制为其最常用的控制模式离心式压缩机和往复式压缩机单独离心式/往复式压缩机：约束条件包括最大流量、最大下游压力、最小上游压力、最大功率（如果没有指定原动机）、最大压比、最大转速、最小转速用户可以选择一种设定的约束条件作为控制模式（mode）并联压缩机组内的离心式/往复式压缩机：约束条件包括最大功率、最大转速、最小转速。控制模式主要包括：最大转速控制、最小转速控制、最大功率控制以及压缩机组控制（BankControl）压缩机组控制为其最常用的控制模式5.9控制模式的转换及转换规则5.9.1控制模式的转换控制模式：从管网元件有设定值的约束条件中选择如果管网元件只输入一个约束条件的设定值，则该条件始终作为控制模式，软件维持作为控制模式的变量等于设定值即使一个管网元件有几种约束条件可以设为控制模式，同一时刻也只有一个约束条件起控制作用，因为其中一个确定后，其他的几个也就相应地确定例如，压比为控制模式，加上上游节点的进口压力，就可求解下游压力、出口温度、转速、功率等稳态模拟：要求管网元件选择一种初始控制模式对该控制模式，设定维持控制模式的迭代次数（15），只要迭代次数不超过设定值，该控制模式一直起作用如果经过设定的迭代次数的迭代，未收敛，且违反了其他约束条件，则控制模式发生变化如果经过最大次数的迭代（200），仍未收敛，则模拟失败，显示出错信息瞬态模拟：在每一时步都检查每个管网元件是否有被违反的约束条件如果所有的约束条件都满足，软件保持现有的控制模式如果检查发现有一个被违反的约束条件，则控制模式转换为这个被违反的约束条件如果检查发现有多个被违反的约束条件，按对应该元件的控制模式转换规则选择新控制模式5.9.2控制模式的转换规则转换控制模式的目的：使各管网元件都运行在其正常工作范围内不会运行在不可能达到的工作点1单独压缩机控制模式的转换规则压缩机有两个相对独立的控制模式：关闭模式：上游压力=下游压力，且气体不能从压缩机或与压缩机并联的管线流过；旁通模式：上游压力=下游压力，气体不经压缩机但可从与压缩机并联的管线流过发生下列任一情况，压缩机自动转为关闭模式：下游流动反向压缩机的流量为0发生下列任一情况，压缩机自动转为旁通模式：上游压力下游压力压比小于1.01功率小于100马力且控制模式不是关闭或旁通压缩机的转速小于60RPM或小于设定的最小转速每一时步，TGNET都先检查压缩机的控制模式是否为关闭或旁通；如果控制模式为关闭且有一个以上约束条件不能满足边界条件或约束条件，模式仍保持关闭；如果所有的约束条件都能满足，跳出关闭模式，进入新的控制模式；新控制模式由以下三个变量中最小者决定：)-(最大下游压力最大下游压力下游压力ABS)-(最小上游压力最小上游压力上游压力ABS)-(最大压比最大压比压比ABS如果没有输入最大下游压力、最小上游压力、压比的设定值，则这些条件均不可能成为控制模式新的控制模式为最大/最小转速、最大功率、最大流量中第一个起控制作用的约束如果某一时步的控制模式为旁通且有一个以上约束不能满足，则模式仍保持为旁通；如果所有的约束条件都能满足，跳出旁通模式新的控制模式由以下三个变量中最小者决定)-(最大下游压力最大下游压力下游压力ABS)-(最小上游压力最小上游压力上游压力ABS)-(最大流量最大流量流量ABS如果没有输入最大下游压力、最小上游压力、最大流量设定值新的控制模式：最大/最小转速、最大功率、最大压比中第一个起控制作用的约束压缩机前一时步的控制模式不是关闭或旁通，执行下面的控制模式转换规则：1．最小上游压力：上游压力设定的最小上游压力，则控制模式为最小上游压力；2．最大下游压力：下游压力设定的最大下游压力3．最大流量：流量设定的最大流量4．最大功率：功率设定的最大功率5．最大转速：转速设定的最大转速6．最小转速：转速设定的最小转速7．压比：压比设定的最大压比2并联压缩机组内压缩机控制模式的转换规则并联压缩机组内压缩机：六种控制模式最小转速控制、最大转速控制、最大功率控制、机组控制、旁通及关闭对普通压缩机，无法采用最大/最小转速控制；对有驱动机的压缩机，无法采用最大功率控制，其最大功率是由驱动机运行特性决定并联压缩机组内压缩机控制模式转换规则：1．最小转速：压缩机转速最小转速设定值2．最大转速3．最大功率4．关闭：下游压力上游压力5．旁通：功率为0且上游压力下游压力。6．机组控制(BankControl)：如果机组控制模式控制站内压缩机的运行方式，则控制模式为机组制控。3压缩机组（Bank）控制模式的转化规则压缩机组约束条件：最大压比、最大下游压力、最小上游压力。可选择任何一种有设定值的约束条件作为机组的初始控制模式如果压缩机都在其约束条件下运行并且机组无一个约束条件违反，机组就在指定的控制模式下运行；如果压缩机有任何一个约束条件违反，则机组控制模式转化为单机控制（Unitcontrol）如果机组内压缩机无任何一约束条件违反同时机组有一个约束条件违反，则控制模式转换为这个被违反的约束条件；如果检查发现有多个约束条件被违反，则按下面的转换规则来选择新的控制模式：1．最大下游压力：机组的下游节点压力设定的最大下游压力2．最小上游压力：机组的上游节点压力设定的最小上游压力3．最大压比：机组的压比设定的最大压比4、外部调节器控制模式的转换原则发生下列任一种情况，外部调节器(进气点和分气点)自动转为关闭模式：1．如果存在流量约束且其值为0，则外部调节器关闭2．CHECK：如果外部调节器带有单向阀且流动反向，则外部调节器被关闭。外部调节器在前一时步控制模式不是关闭，则执行下面的控制模式转换规则：1．最大压力：节点的压力最大压力设定值2．最小压力：节点的压力最小压力设定值3．最大流量：外部调节器的流量最大流量设定值5.9.3控制模式转换开关Simulation/Option/Controlsmodeswapping选择开关开：允许模式转换，通常选择关：不允许模式转换，当有约束条件被违反时，模式不变，在输出报告中记录该信息压缩机组无模式转换（NoBank）各管网元件的模式锁定开关可控制其控制模式是否转换5.10仿真选项5.11文件命名贯例文件名称说明CreatedBy*.TGW网络组态文件用户*.KW或*.KWS关键词文件输出图形组态文件*.KEY单位文件输出图形组态文件*.OCE关键词输出关键词处理器*.OSS稳态输出报告稳态仿真*.ODY动态输出报告瞬态仿真*.OTD趋势输出瞬态仿真*.OPL趋势输出图文件名称关键词处理器*.BGI输入最终状态数据稳态仿真*.BGF输入最终状态数据瞬态仿真*.TR*趋势文件瞬态仿真*.WTG趋势输出文件瞬态仿真5.11文件命名贯例(续)文件名称说明CreatedBy*.BCF组态二进制数据关键词处理器*.BGC输入组态二进制数据输入操作*.BSD二进制数据关键词处理器*.BSI稳态二进制数据稳态仿真*.BPVPVT二进制数据关键词处理器*.BSF动态最终二进制数据瞬态仿真*.OAL报警二进制输出瞬态仿真*.BTS趋势二进制数据关键词处理器和仿真运行目录TGNET/TLNET软件的功能介绍TGNET/TLNET软件的使用