[油气储运网]SPS管道动态分析软件

SPS管道动态分析软件2019/10/21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2019/10/22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。2019/10/23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2019/10/24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2019/10/25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2019/10/26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2019/10/27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2019/10/28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2019/10/29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2019/10/210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2019/10/211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：2019/10/212第二部分SPS软件数学模型人工输入部分2019/10/213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2019/10/214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。2019/10/215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。2019/10/216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。2019/10/217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。2019/10/218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。2019/10/219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2019/10/220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2019/10/221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PREPRTRANSGRAFRTPORT2019/10/222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。2019/10/223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。2019/10/224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。2019/10/225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）。2019/10/226第四部分SPS的使用方法1）建立管道连接关系2019/10/227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2019/10/228第四部分SPS的使用方法3）插入流体2019/10/229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。2019/10/230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*2019/10/231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。2019/10/232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。2019/10/233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2019/10/234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。2019/10/235第四部分SPS的使用方法6、数据动态显示2019/10/236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=REP12019/10/237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。2019/10/238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2019/10/239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;2019/10/240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40s2019/10/241第四部分SPS的使用方法2、带泵的管道计算3