hyl瞬變流實驗報告

1、實驗一 輸油管道水擊過程及控制實驗1. 實驗目的現(xiàn)代長輸管道采用密閉輸油的方式，全線構(gòu)成一個統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，因此水擊的危害要從整條管道來考察，慣性水擊壓力以波速沿管線傳播，造成管道系統(tǒng)局部壓力過高或過低、管道振動等。造成水擊的原因主要有閥動作、泵機組停運、管道充液排氣等。水擊控制是管道工況控制的核心內(nèi)容，其目的是保障管道運行安全的條件下最大限度地提高其經(jīng)濟性。本實驗通過大慶鐵嶺輸油管線仿真模擬系統(tǒng)，模擬管道輸送現(xiàn)場的各種流程工況，認識和了解各種輸油工藝動態(tài)控制系統(tǒng)、水擊控制參數(shù)的作用和目的等。2. 實驗原理原油管道仿真操作系統(tǒng)采用工業(yè)組態(tài)軟件作為運行平臺，結(jié)合以瞬變流理論所編寫的管道仿真運行軟

2、件，不僅可以較真實地模擬輸油站的操作界面，也可以以實時的方式較真實地模擬原油管道的水力變化過程。通過操作系統(tǒng)，可以觀察到各種操作對管線各點壓力、流量的影響。3. 實驗設(shè)備本實驗采用的是原油長輸管道仿真操作系統(tǒng)。4. 實驗內(nèi)容第一步：關(guān)閉各站6號連接閥。用相同的操作將各站的6#閥全部關(guān)閉，此時新老線已經(jīng)斷開，兩者相互獨立。在新廟線打開“新線壓力流量分布圖”、“老線壓力流量分布圖”如圖4.1、圖4.2所示。圖4.1 新線壓力流量分布圖圖4.2 老線壓力流量分布圖第二步：中間站停泵操作。關(guān)閉新線農(nóng)安站3#泵，壓力波向上、下游傳遞，造成上下游泵站停泵?！靶戮€壓力流量分布圖”、全線生產(chǎn)報表和泵站運行狀態(tài)

3、如圖4.3、圖4.4和圖4.5。圖4.3 關(guān)泵后達到穩(wěn)態(tài)新線壓力流量圖圖4.4 全線生產(chǎn)報表圖圖4.5全線泵站運行狀態(tài)圖第三步：開啟新線梨樹站2#泵。關(guān)閉新廟站的指定泵房，并確認其被關(guān)閉。新老線的壓力流量變化如下圖所示。圖4.6 新線初始壓力流量圖圖4.7全線生產(chǎn)報表實驗二 LPS模擬第四章編程作業(yè)1. 軟件概述根據(jù)模擬的時間進程與實際管道系統(tǒng)的運行過程是否同步，管道仿真可分為離線仿真和在線仿真。本軟件（LPS Liquid Pipeline Simulator）是離線仿真，其獨立于管道系統(tǒng)的運行過程，只需預先給定系統(tǒng)的邊界條件和初始條件，就可以連續(xù)地確定系統(tǒng)工況隨時間的變化過程，而在模擬過程

4、中不必再輸入新的信息。因此，離線仿真最適合預測未來工況，利用其超前性可以對幾種運行方案進行分析及調(diào)整，從而優(yōu)選出較合適的運行方案或指出給定條件下有無可行方案。此軟件的主要功能：能完成對長距離輸油管道的水力和熱力穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)模擬計算。其主要的優(yōu)點：通用性較強，使用靈活方便，計算時間短，占用內(nèi)存空間小，可以用來準確地模擬分析各種管網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)過程。本軟件是管輸工程技術(shù)人員對管道進行水力熱力計算的必備軟件。本軟件計算結(jié)果準確，穩(wěn)定，操作可靠，能有效減少模擬瓶頸進行最優(yōu)模擬。具體用途如下：（1）能夠?qū)崿F(xiàn)管線的物理建模，實現(xiàn)管道的數(shù)字化和抽象化。（2）能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備仿真，具體設(shè)備包括：離心泵、泄壓閥、

5、截斷閥、油罐、單向閥、加熱爐、調(diào)節(jié)閥等。（3）能夠?qū)崿F(xiàn)水力和熱力的耦合。（4）能完成任何所需數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)變化曲線的報告輸出，報告清晰合理，數(shù)據(jù)可按分類或者用戶定義以報表方式輸出。用戶可以建立在可視化的管線模型上，將計算結(jié)果直接輸出。（8）能實現(xiàn)圖形化的交互工作環(huán)境，建模容易。人機交互界面友好，易于使用。（9）通過雙擊元件實現(xiàn)屬性的設(shè)定。用戶可十分方便設(shè)置元件及管道的運行狀態(tài)，如閥、泵的開啟和關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)位失效等。模擬流程如圖1.1所示。圖1.1 模擬流程2 穩(wěn)態(tài)工況模擬經(jīng)LPS建模并計算可得管線穩(wěn)態(tài)時的計算結(jié)果，與編程作業(yè)的計算結(jié)果對比如下圖所示。圖2.1 全線水頭-流量分布圖圖2.2 編程

6、作業(yè)全線水頭-流量分布圖圖2.2 全線壓力-流量分布圖圖2.3 全線溫度分布圖穩(wěn)態(tài)時首站、中間站和末站的參數(shù)如下表所示。表2.1 穩(wěn)態(tài)參數(shù)站名壓力I/O(MPa)壓降(MPa)溫度I/O()溫降()粘度I/O(mPa.s)地溫()k首站0.25/6.0520.00/20.005.90/5.9020.002.00中間站3.06/6.703.0020.96/20.96-0.965.90/5.9020.002.00末站4.86/4.861.8421.15/21.15-0.195.90/5.9020.002.003 瞬態(tài)工況模擬由圖3.1可知，當模擬狀態(tài)結(jié)束時，壓頭線基本水平，在末尾段略有超過管道承壓

7、能力的情況?？梢娫陉P(guān)閥2000s后，流動基本停止，各泵停運，沿線沒有了壓降，全線壓頭基本不變。圖3.1 模擬結(jié)束狀態(tài)壓力-流量曲線圖3.2和3.3為編程作業(yè)中模擬的壓力流量變化圖。 圖3.2 編程作業(yè)模擬壓力變化圖圖3.3 編程作業(yè)模擬流量變化圖圖3.4表示的是管道各點處最大最小壓力出現(xiàn)的時間，由圖可以看出，全線最大壓力的出現(xiàn)基本上是呈階梯狀的，也就是說，各點的最大壓力都出現(xiàn)在第一個增壓波到達的時刻。這是因為在關(guān)閉閥門時，向上游管道傳遞的增壓波使得上游壓力增高。在此之后雖然有反射的增壓波再出現(xiàn)，但由于波是一種能量，存在著耗散和衰減，壓頭不會再達到之前的最高值；基于同樣的原因可以看出，全線最小壓力的出現(xiàn)基本上是在模擬最開始的一段時間。圖3.4 全線最大最小壓力-時間關(guān)系圖3.5表示的是管道各點處最大最小壓力的大小，由圖可以看出，管道的最小壓力即為管道穩(wěn)定運行時的壓力，而最大壓力應(yīng)為第一個增壓波傳遞到各點處的壓力峰值，可以看出在此時中間泵站還未停運，經(jīng)泵增壓后的能量已經(jīng)超過了管道的承壓能力，在其后的管道中也存在多處超過管道承壓能力的位置。圖3.5 全線最大