PIPENET笔记

Pipenet培训笔记§1Pipenet简介Pipenet软件于七十年代起源于剑桥大学，在经历了近三十年的拓展与研发之后，已广泛应用于石油化工、工业循环水以及跨流域输送等行业。该软件不仅是一个高效、简洁、准确的计算工具，更是一个强大的工程设计优化平台；工程管网系统的计算和优化、设备的选型以及事故工况下的水力分析均可在Pipenet平台下实现。Pipenet具有计算速度快，能自动生成标准化计算报告，容易满足业主要求，且维护成本低等优点；在石油化工、造船业、电力和市政等工程领域有良好的用户口碑，已被多家跨国大型企业列入本企业推荐软件名单。§2软件界面1.进入pipenet界面，可在window下拉菜单中选择usewindowmenustyle使用常用的pipenet菜单模式。2.点击init进行初始化，包括标题、流体、单位、管道类型等的定义；应先定义好这些参数方便计算。3.libraries用于用户自己创建系统中元件模型的信息，包括管道、附件、阀门、流体、阀门等，只有在libraries里定义了模型，才能在init里选用并用于计算。打开pipenet，不建立任何模型，此时建立数据库为系统库，否则为当地库，file-importlibraries可导入其他库。4.view菜单主要用于pipenet窗口以及工具条的显示，窗口具体包括schematicwindow、datawindow、properties、schematicoverview，工具条一般保持系统默认设置。5.tools中makepath对于分析指定管路的压降、流量等特性非常有用。§3StandardModule标准模块标准模块——StandardModule（以下简称STM）。STM拥有广泛的工业用途，用于解决稳态工况下流体（液体，气体，蒸汽）的水力计算问题。包括：系统的流场分布和阻力的计算、管道（或风道）和设备（泵、阀门、孔板等等）的选型和优化、异常工况（管道堵、漏和破裂）的模拟等功能。规范化建模流程：第一步：新建一个文件夹保存建模过程产生的文件，为每一个Project建一个单独的文件夹，这样在后续维护时会更加便利。在Libraries（以下简称库）中输入本项目所用管材和设备的参数设置，若所用设备均为默认库中已含有的则可跳过本步。本地库设置包括Schedules（管材）、Fittings（管道附件）、Controlvalves（控制阀）、Fluids（模型流体）、Pumps-coefficientsunknown（工作曲线系数未知的泵）和Pumps-coefficientsknown（工作曲线系数已知的泵）。（1）技巧：用一个空的PROJECT文件将常用的管道、泵及其他特性参数设置好，以备将来使用调入。有两种调入方法，IMERGE和LOAD，前者是将其他工程文件包含进来，文件占用空间增加，后者是通过指针指向调用，文件占用空间不增加，但一旦对象文件路径变动，则指针将丢失这个库。（2）每个项目若需新建参数都需要首先点击该选项卡左下的New按钮，一般较多需要自行设置的是管材和未知系数的泵。（3）管材设置需要输入管道系列的名称、Roughness即该系列管材的糙度和与公称管径相对应的内径；（4）水泵设置需要设置Name水泵名称、Curvetype曲线类型（包括二次型、三次型和样条插值型）、Ref.FluidWater-density泵内流体密度、Flowrate，Head流量与水头单位、Workingrange水泵最低和最高工作流量、Degenerationfactor超出正常工况流量范围后工作曲线的衰退指数以及三个及以上Q-H曲线已知点。关于曲线选型需要注意，cubic和smooth比quadratic有更好的拟合效果，但是smooth在Workingrange之外的曲线形状具有很大的不确定性，对非正常工况下泵工作的模拟没有精度保证，实际工程中应该避免使用，一般情况下采用quadratic即可；其次：由于在大于泵出水输送能力极限流量范围扬程将急剧下降，还提供了一个选项来拟合这种情况。第二步：通过Init初始化模型。Init设置包括Title、StandardOptions、Units、Fluid、Pipetypes、Display、Calculation、Tables、Defaults，其中Title、Fluid、Pipetypes必须要设置。（1）Title项一般设置项目名以及必要的注释，如设备选型等；（2）Fluid项从本地库提供的流体类型中选择系统内流体并设置流体温度；（3）Pipetypes项设置项目所用管材参数，打开该选项卡然后点击左下的New按钮激活设置；然后从Schedule下拉菜单中选择所需的管材，调入的管材参数会显示右下的列表中，表格第一列为公称管径、第二列为管道内径，均由你所选管材所设定，第三列是管道最大流速则需要在这里设置，有个小技巧：若相邻的若干管道最大流速相同，可在第一格输入数值后点住此格向下拖动，这样数值会自动填充到你所选中的所有单元格，设置完成后需单击一下表格上方的‘Useindesign’键。（4）Units项一般需根据项目数据实际设置，该选项卡分为左右两部分，左边为单位设置包括SI、公制、英制、美制和用户自定义，右边则提供了显示精度设置和单位换算计算器。其他设置项目大都可保留默认值。补充说明：①设置模型标高基准点的办法，在Calculation选项卡下有HydraulicGradientCalculation设置项，ReferenceNodeLabel项输入模型的高程基点标号，ReferenceNodeHeight则输入该点的高程即可；②StandardOptions选项卡下Elevations设置可决定模型标高是标注管道的两端高差（Usepipe/ductelevations）还是直接标定节点高程（Usenodeelevations）。第三步：在图形窗口中建模。建模过程主要使用Tools工具条。（1）5个图标是基本的绘图工具。Select可以选取模型中的元件；Zoom/Pan的功能是缩放，选择该工具在图形窗口中点住向左拖动能使图形缩小，而向右上下拖动则能使图形放大；Area能选择图形中的一个矩形区域；Polygon则可以选择图形中的不规则区域；Text可以在图形中写入文字标注。（2）11个图标则是代表元件。最常用的：Pipe圆管、Pump/Fan泵、No-returnvalve止回阀和Controlvalve控制阀。Pipe在图形上绘制时，可以点住shift键再用左键在图形窗口内点击直到松开shift键，这样可以建立一根折线型的单管。右键用有删除复制等图形建模编辑功能。其他元件用法类似。（3）设置元件参数。有两种方法：①可以在图形窗口中用select工具选中要添加参数的元件，然后在Properties窗口中输入；②打开Datawindow根据元件标号对位输入。需注意某些参数只能在Properties窗口输入。Pipe需要输入的参数有，Length管长、Diameter管径、Elevation管道两端高程变化；Fittings附件的添加，Fittings的设置和Properties为同一窗口，窗口下端有标签卡切换，常用的管道附件有45/90degelbow45、90度弯头、Tee（branch）/Tee（run）三通（旁路）/（干管）；注意三通附件的设置，如果三通是一进两出，则在两根出流管上添加Fittings，入流管不加，以入流管方向为干管方向，同向的出流管加Tee（run），垂向的出流管加Tee（branch）；若三通是两进一出，则出流管不加，以其流向为干管方向，同向的入流管加Tee（run），垂向的入流管加Tee（branch）；孔板是稳态模块中常用的降压元件，包括正算和反算，即可以根据需要的压降计算孔板尺寸，也可以根据孔板尺寸计算压降。第四步：完成图型搭建和参数设置后，模型就建立好了，可以进行设计和水力计算。在Calculation工具条右端有D、C两个模块，分别对应Design和Calculation两大功能，（1）Design可用于管道设计，不需要预先给定管径，只需要给定一个边界的压力和（边界数-1）个的边界流量，然后点击工具条上的Sizing就能计算出各管管径。（2）Calculation功能必需先给定管径和至少一个边界的压力，然后点击Calculate就可进行水力计算。计算完成后可在Datawindow看到计算部分结果，（3）完整的计算结果可使用Browseoutput查看完整的计算报告。（4）CheckNetwork可以在计算前检查管网是否存在不合理的参数或者错误参数。（5）按住Ctrl键用鼠标选取所需节点，然后在Tools菜单下选择Makepath，就可以在DataWindow的Graph标签下看到沿所选管路的高程和压力变化图。以上步骤为一个稳态水力分析计算的主要流程，若需要将稳态模型转换为瞬态模型，可以使用安装目录下的Utilities文件夹的Convert2Transient工具。稳定流模块小结及其他问题：1.标准模块适用于各种流体的水力仿真，同时可以进行管路系统中的设备选型。具体来说，选用calculation工具条中的D时，是用于设计，即设备选型（可不输入管径，定义流量，自动计算管径），选用C时，须输入管路的参数，根据边界条件计算水力特性。2.对环路计算时，软件采用的是牛顿迭代法。（需进一步了解）4.稳态计算时，一般选用Darcy公式，计算较精确。5.稳态计算包括以下流程：首先建立模型，选用D模式，根据系统的流量和压力要求，计算管道的管径等参数，然后选用C模式，根据边界条件校核系统，对不合理的地方进行调整并重新计算直至满足要求。§3Spray/SprinklerModule消防模块Spray/SprinklerModule（以下简称SPM）消防模块是目前国际工程界独一无二的专业消防系统设计计算软件，符合NFPA（美国消防协会）、FOC（英国消防协会）以及GB(国标)等消防规范对消防系统设计的各种强制性计算要求。可满足舰船、海洋平台、石油、化工、电站等行业对消防系统的严格且特殊的设计要求。消防模型跟其他模型有一个重要的区别，它的设计规范一般是强制性的，在初始化时需要选择规范标准。与STM相似的过程就不再赘述，库设置中新增有Nozzles喷头，其设置需要输入流量系数K-factor，最低喷压Minimumpressure，最大喷压Maximumpressure和喷雾分散角度Spraydivergenceangle。Init的SprayOptions里Designrules就是规范标注选择，包括NFPA、NFPA1996/2001、FOC、OLDFOC、ChineseStandard（GB）。其中NFPA、FOC和GB分别为美国、英国和我国的现行消防规范标准，而其余两个为旧版本标准，为了兼容旧系统而保留；PressureModel压力计算模型，一般选择H-W，Darcy公式过于理性化实际工程中不适用，而GB则为与Designrules中GB挂钩的选项。Calculation里的Specifications计算规范，Remotenozzlespecifications表示依据最不利点进行计算，是最常用的选择；Massbalancespecifications表示大部分点满足要求，是比较经济的选择；User-definedspecifications表示以用户设定点为依据进行计算，一般用于工况校核。消防模块小结：1.消防模块与标准模块的区别有两点：（1）规范不同，即使采用同样的管径、流量，也会因规范的不同计算中不同的压降；消防模块较标准模块更安全。（2）流体不同，标准模块适用于各种流体，消防模块仅适用于水和泡沫。2.常用的消防标准NEPA（美国消防标准）、GB、FOC（英联邦标准），其中FOC使用较少，GB的安全性最高。3.消防模块计算时，一般不选用Darcy公式，因其安全性较低，常采用