TGNET培训讲义.ppt

1、PIPELINE STUDIO for GAS,PIPELINE STUDIO FOR GAS,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 2 TGNET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(Constraint logic)、

2、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Pipeline Studio (TGNET)软件; 英国ADVANTICA(德国GL)公司STONER PIPELINE SIMULATION(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

3、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、CNGA 3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。,2 TGNET与SPS的区别,概述,6,管段摩阻系数：TGNET的摩阻系数采用了AGA

4、、Colebrook、Pan(A)、Pan(B)、Weymouth 5种方法，而SPS的摩阻系数采用了Colebrook、Nikuradse、Moody、Backcalculate 4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

5、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。,2 TGNET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

6、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。,2 TGNET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

7、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。,2 TGNET与SPS的区别,概述,3 软件的人机界面

8、,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（Pipeline Studio）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

9、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,15,软件的人机界面工具条,16,软件的人机界面工具条,17,软件的人机界面工具条,18,软件的人机界面

10、工具条,19,软件的人机界面工具条,20,软件的人机界面工具条,21,软件的人机界面工具条,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

11、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Show Pressures as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Use as default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，Load

12、metric.，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：1yueshu General:设标态（压力确认，温度20度），温度跟踪模式,tracking quality,temperature。 Fluid:BWRS

13、方程,27,General 在Title for 右侧的文本编辑框中输入文字标题。 在Reference for Standard Conditions 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Wall temperature。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

14、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Wall temperature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Wall temperature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

15、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,28,Fluid 在Equation of states 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Heating Value 下面的检查框中选中low或high。选择low使用低热值；选择high使用高热值。 在Viscosity下面选择Constant 或Ca

16、lculate。选择Constant，使用它右边文本编辑框中的默认粘度常数，或用户自己输入的粘度常数；选择Calculate，程序将自己计算气体粘度。,准备工作,29,三 稳态模拟的基本步骤,1输入气体参数 2建立管网模型 3管网模型的有效性检查 4运行稳态模拟和查看计算结果,稳态模拟的基本步骤,1输入气体参数（PVT计算）,稳态模拟的基本步骤,气体的组分模型：,气体的简化模型：,练习题：1yueshu 输入气体组分模型,简化的气体模型，必须同时选用Sarem 状态方程式。 气体的组分模型，必须同时选用BWRS 或Peng 状态方程。,2 建立管网模型,1 ）绘制管网结构图 绘图命令、编辑方法

17、和显示控制。 2 ）输入管网元件参数 元件参数对话框、表格视窗、属性视窗。 3 ）设定边界条件（约束和控制） 约束和控制的区别，设定边界条件的原则。 4 ）添加各类数据块 管网元件数据块、系统数据块 文字块、表格数据块 5 ）格式刷（传递格式和参数）,稳态模拟的基本步骤,32,2 建立管网模型,在绘图工具条中有很多用来表示管网中的管段和设备（管网元件）的按钮，点击一个按钮，把鼠标移动到适当的位置，再次点击鼠标，就可把相应的管网元件放置到管网视窗之中。注意，如果继续点击鼠标会再画一个同样的管网元件。若不想继续，再次点击工具条的原按钮或箭头按钮即可。 选择管网视窗中的管网元件后，可以整体移动该元件

18、，或该元件的一个节点。选中多个管网元件，可以同时移动所有选中的元件。 允许管段和管段并联，但是不允许管段和其它管网元件（例如阀门）并联。 如果管网中具有若干相似的部分，先建立第一部分，然后用复制功能绘制其余部分。步骤如下：选择要复制的部分，在按住Ctrl 和Shift 键的同时拖动鼠标到新的位置。,稳态模拟的基本步骤,1)绘制管网结构图,33,2 建立管网模型,稳态模拟的基本步骤,2) 输入管网元件参数,1用管网元件对话框输入 双击管网元件，弹出对话框，输入数据后点击OK 即可。 优点:直观，不容易出错。 缺点：当管网比较复杂，容易出错而且效率低下，甚至还可能遗漏。 2用表格视窗输入 选择 Table 工具条或Table 菜单中对应种类管网元件的“输入表”按钮。 优点：少遗漏。选择Set To 按钮，或拖动复制，提高工作效率。 缺点：张冠李戴。需在绘制管网结构图时按一定的顺序绘制 3用属性视窗输入 点击标准工具条或 View 菜单上的Property view 按钮，弹出属性视窗。 优点：能够同时看到管网元件的位置、名称和属性，适用于检查或查看单个管网元件的输入数据和计算结果。,34,2 建立管网模型,稳态模拟的基本步骤,2) 输入管网元件参数,用管网元件对话框输入 双击管网元件，弹出对话框，输入数据后点击OK 即可。 优点:直观，不容易出错。 缺