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PIPELINESTUDIOforGASPIPELINESTUDIOFORGAS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File菜单：打开、关闭、保存等。Edit菜单：剪切、拷贝、粘贴等。View菜单：缩放、拖动、网格控制等。Insert菜单：气体、曲线、对象等。Simulation菜单：单位、模拟选项、检查和模拟命令等。Chart菜单：趋势图、沿线压力、流量变化图等。Tool菜单：多案例工具、选项等。Table菜单：打开、关闭表格视窗等。Window菜单：视窗控制等。Help菜单：帮助、和技术支持等。15软件的人机界面—工具条建立新的模型文件打开已有的文件保存文件发送E_mail打印打印预览剪切拷贝粘贴格式刷重复使用格式刷查找打开属性视窗打开报警视窗单位对话框布置视窗16软件的人机界面—工具条右转左转水平翻转垂直翻转张开断开左节点断开右节点元件缩放开、关网格开、关网格捕俘功能正交绘图插入数据块添加数据项锁定图形绘制流动方向17软件的人机界面—工具条放大缩小放大选择集显示全图拖动18软件的人机界面—工具条选择删除添加文字添加表格管段通用压缩机离心压缩机往复压缩机压缩机站截断阀止回阀调节器气源分输点燃料阀分输点（按热值计量）泄漏点阻尼元件冷却器加热器供实时软件组态使用。19软件的人机界面—工具条管段输入数据表外部调节器输入数据表压缩机输入数据表泵输入数据表管段输出数据表外部调节器输出数据表压缩机输出数据表泵输出数据表沿线压力曲线沿线流量曲线沿线压力、流量曲线沿线温度曲线纵断面曲线压头及纵断面曲线20软件的人机界面—工具条管网有效性检查产生KW文件查看稳态报告查看动态报告稳态模拟动态模拟再启动动态模拟交互式稳态模拟交互式动态模拟编辑动态脚本查看趋势图沿程变化曲线向导21软件的人机界面—工具条倒回到初态/前进到末态启动/停止/暂停动态模拟按指定步数模拟保存并退出作废锁定或解除设备锁定把当前状态快照写入报告文件改变设定值装入或保存状态文件用当前状态或最终设定值作稳态模拟。设置系统数据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27General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28Fluid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；