TGNET和TLNET軟件.ppt

1、TGNET/TLNET仿真軟件應(yīng)用概要,左麗麗 2012年3月,目錄,TGNET/TLNET軟件的功能介紹 TGNET/TLNET軟件的使用 TGNET/TLNET軟件的仿真原理 TGNET/TLNET軟件的案例分析 TGNET/TLNET軟件使用過(guò)程中的注意事項(xiàng),5.1流量方程,PIPELINE STUDIO提供5種流量方程 AGA方程 Colebrook-White 方程 Panhandle A Panhandle B Weymouth,5.2氣體狀態(tài)方程,Sarem狀態(tài)方程：氣體比重、熱值和CO2含量 以適合氣態(tài)烴的Stand-Katz壓縮因子圖為基礎(chǔ)進(jìn)行流體密度計(jì)算 只考慮了CO2含量

2、對(duì)密度的影響 未考慮H2S和其他惰性氣體含量對(duì)密度的影響,BWRS (Benedict-Webb-Rubin-Starling)狀態(tài)方程 完整的摩爾組份，更精確的計(jì)算，速度受到一定的影響 可以計(jì)算壓縮因子，密度， Cp ， Cv等參數(shù),5.3 粘度計(jì)算,恒定的粘度值（大多數(shù)情況） 雷諾數(shù)較大(1,000,000)，假設(shè)粘度值恒定不會(huì)導(dǎo)致大的誤差； Lee-Gonzalez-Eakin關(guān)系曲線 如果輸氣管的雷諾數(shù)比較小，恒定的粘度值可能導(dǎo)致比較大的誤差 粘度比較精確，但模擬速度較慢。,5.4 TGNET 里的溫度跟蹤,5.4 TGNET 里的溫度跟蹤,溫度跟蹤Temperature Simula

3、tion| Options | General tab 溫度跟蹤Temperature(令壁溫跟蹤Wall Temperature空著) 需要提供管線環(huán)境溫度和總熱傳遞系數(shù),總傳熱系數(shù)應(yīng)結(jié)合以下項(xiàng)目考慮： 從流體到管子的熱傳遞 通過(guò)管壁的熱傳導(dǎo)（包括保溫層） 從管子到周?chē)橘|(zhì)的熱傳導(dǎo) (巖石、土壤、水),壁溫跟蹤Wall Temperature ： 詳細(xì)的傳熱計(jì)算 Simulation| Options | General tab壁溫跟蹤Wall Temperature 壁溫跟蹤用于特別的管線,5.5 管段空間步長(zhǎng)的選擇,TGNET要求用戶給每個(gè)管段指定空間步長(zhǎng) 對(duì)較長(zhǎng)的管段： 節(jié)點(diǎn)數(shù)=1.5

4、+（管長(zhǎng)/空間步長(zhǎng)） 向下取整 對(duì)較短的管段： TGNET保證每個(gè)管段至少包含4個(gè)節(jié)點(diǎn),一般情況：空間步長(zhǎng)取15英里 管線較長(zhǎng)且管段數(shù)較多： 將系統(tǒng)分成小子系統(tǒng)，或者降低求解的精度 溫度跟蹤:需要較小的空間步長(zhǎng)，較大的空間步長(zhǎng)不能精確跟蹤溫度沿管長(zhǎng)的變化,5.6 瞬態(tài)模擬的時(shí)步選擇,設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)整時(shí)步的大小 對(duì)快瞬變，取較短的時(shí)間步長(zhǎng)；隨著系統(tǒng)漸漸穩(wěn)定，所取的時(shí)間步長(zhǎng)會(huì)越來(lái)越長(zhǎng) 用戶可以通過(guò)菜單Simulation 的Option命令設(shè)定最大時(shí)間步長(zhǎng)和最小時(shí)間步長(zhǎng)（缺省值最小值1s，最大值10000s ）,對(duì)快速瞬變流，例如閥門(mén)突然關(guān)閉，模擬所用的時(shí)間步長(zhǎng)可能需要比缺省的最小時(shí)步更小

5、 瞬態(tài)模擬中，如果軟件在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)使用的時(shí)步等于最小時(shí)步，這就意味著需要減小最小時(shí)步重新模擬,5.7 約束條件,由設(shè)備自身特性決定的某個(gè)參數(shù)的取值范圍 如管段的最大承壓 壓氣站的出口溫度 喘振流量和滯止流量 最大轉(zhuǎn)速 最大功率 最大壓比等,5.8控制模式(mode)與邊界條件,一個(gè)管網(wǎng)元件有不止一個(gè)約束條件 數(shù)學(xué)模型：確定一個(gè)作為已知量求解其他變量 哪個(gè)變量已知？根據(jù)實(shí)際情況 當(dāng)某個(gè)約束條件的值作為已知量時(shí)： 約束條件成為控制模式 對(duì)應(yīng)的變量值成為邊界條件,例壓縮機(jī)：最大流量、最大下游壓力、最小上游壓力、最大功率、最大/最小轉(zhuǎn)速、壓比等多個(gè)約束條件 若最大下游壓力被選為控制模式 其他參數(shù)不超

6、出設(shè)定的上下邊界 模擬中壓縮機(jī)的出站壓力=設(shè)定的最大下游壓力 最大下游壓力的設(shè)定值就為壓縮機(jī)的邊界條件,外部調(diào)節(jié)器（External regulator）,外部調(diào)節(jié)器：為管網(wǎng)注入或分出氣體裝置 包括進(jìn)氣點(diǎn)、分氣點(diǎn)、管道泄漏點(diǎn)、壓縮機(jī)自耗氣分出裝置等 進(jìn)氣點(diǎn)（Supply）:通常指定壓力約束條件為其控制模式； 分氣點(diǎn)（Delivery）:通常指定流量約束條件為其控制模式。,并聯(lián)壓縮機(jī)組（Bank）,并聯(lián)壓縮機(jī)組有六種控制模式： 最大下游壓力控制 最小上游壓力控制 最大壓比控制 關(guān)閉 旁通 Unit Control：運(yùn)行工況由單臺(tái)壓縮機(jī)模式?jīng)Q定 一個(gè)站Station可以由兩組相同上游節(jié)點(diǎn)但下游不同

7、的壓縮機(jī)組組成,普通壓縮機(jī),單獨(dú)普通壓縮機(jī)：約束條件包括最大流量、最大下游壓力、最小上游壓力、最大功率（如果沒(méi)有指定原動(dòng)機(jī)）、最大壓比 。 可以選擇一種設(shè)定的約束條件作為控制模式,壓縮機(jī)組內(nèi)的普通壓縮機(jī)：只有一個(gè)約束條件最大功率 控制模式主要包括：最大功率控制 和機(jī)組控制（Bank Control） Bank Control就是壓縮機(jī)的運(yùn)行方式由并聯(lián)壓縮機(jī)組的控制模式?jīng)Q定 壓縮機(jī)組控制為其最常用的控制模式,離心式壓縮機(jī)和往復(fù)式壓縮機(jī),單獨(dú)離心式/往復(fù)式壓縮機(jī)：約束條件包括最大流量、最大下游壓力、最小上游壓力、最大功率（如果沒(méi)有指定原動(dòng)機(jī)）、最大壓比、最大轉(zhuǎn)速、最小轉(zhuǎn)速 用戶可以選擇一種設(shè)定的約

8、束條件作為控制模式（mode）,并聯(lián)壓縮機(jī)組內(nèi)的離心式/往復(fù)式壓縮機(jī)：約束條件包括最大功率、最大轉(zhuǎn)速、最小轉(zhuǎn)速。 控制模式主要包括：最大轉(zhuǎn)速控制、最小轉(zhuǎn)速控制、最大功率控制以及壓縮機(jī)組控制（Bank Control） 壓縮機(jī)組控制為其最常用的控制模式,5.9 控制模式的轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換規(guī)則,5.9.1 控制模式的轉(zhuǎn)換 控制模式：從管網(wǎng)元件有設(shè)定值的約束條件中選擇 如果管網(wǎng)元件只輸入一個(gè)約束條件的設(shè)定值，則該條件始終作為控制模式，軟件維持作為控制模式的變量等于設(shè)定值,即使一個(gè)管網(wǎng)元件有幾種約束條件可以設(shè)為控制模式，同一時(shí)刻也只有一個(gè)約束條件起控制作用，因?yàn)槠渲幸粋€(gè)確定后，其他的幾個(gè)也就相應(yīng)地確定 例如

9、，壓比為控制模式，加上上游節(jié)點(diǎn)的進(jìn)口壓力，就可求解下游壓力、出口溫度、轉(zhuǎn)速、功率等,穩(wěn)態(tài)模擬：要求管網(wǎng)元件選擇一種初始控制模式 對(duì)該控制模式，設(shè)定維持控制模式的迭代次數(shù)（15），只要迭代次數(shù)不超過(guò)設(shè)定值，該控制模式一直起作用 如果經(jīng)過(guò)設(shè)定的迭代次數(shù)的迭代，未收斂，且違反了其他約束條件，則控制模式發(fā)生變化 如果經(jīng)過(guò)最大次數(shù)的迭代（200），仍未收斂，則模擬失敗，顯示出錯(cuò)信息,瞬態(tài)模擬： 在每一時(shí)步都檢查每個(gè)管網(wǎng)元件是否有被違反的約束條件 如果所有的約束條件都滿足，軟件保持現(xiàn)有的控制模式 如果檢查發(fā)現(xiàn)有一個(gè)被違反的約束條件，則控制模式轉(zhuǎn)換為這個(gè)被違反的約束條件 如果檢查發(fā)現(xiàn)有多個(gè)被違反的約束條件，

10、按對(duì)應(yīng)該元件的控制模式轉(zhuǎn)換規(guī)則選擇新控制模式,5.9.2 控制模式的轉(zhuǎn)換規(guī)則,轉(zhuǎn)換控制模式的目的： 使各管網(wǎng)元件都運(yùn)行在其正常工作范圍內(nèi) 不會(huì)運(yùn)行在不可能達(dá)到的工作點(diǎn),1 單獨(dú)壓縮機(jī)控制模式的轉(zhuǎn)換規(guī)則,壓縮機(jī)有兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的控制模式： 關(guān)閉模式：上游壓力=下游壓力，且氣體不能從壓縮機(jī)或與壓縮機(jī)并聯(lián)的管線流過(guò)； 旁通模式：上游壓力=下游壓力，氣體不經(jīng)壓縮機(jī)但可從與壓縮機(jī)并聯(lián)的管線流過(guò),發(fā)生下列任一情況，壓縮機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)為關(guān)閉模式： 下游流動(dòng)反向 壓縮機(jī)的流量為0 發(fā)生下列任一情況，壓縮機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)為旁通模式： 上游壓力下游壓力 壓比小于1.01 功率小于100馬力且控制模式不是關(guān)閉或旁通 壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速小

11、于60 RPM或小于設(shè)定的最小轉(zhuǎn)速,每一時(shí)步，TGNET都先檢查壓縮機(jī)的控制模式是否為關(guān)閉或旁通； 如果控制模式為關(guān)閉且有一個(gè)以上約束條件不能滿足邊界條件或約束條件，模式仍保持關(guān)閉； 如果所有的約束條件都能滿足，跳出關(guān)閉模式，進(jìn)入新的控制模式；,新控制模式由以下三個(gè)變量中最小者決定：,如果沒(méi)有輸入最大下游壓力、最小上游壓力、壓比的設(shè)定值，則這些條件均不可能成為控制模式 新的控制模式為最大/最小轉(zhuǎn)速、最大功率、最大流量中第一個(gè)起控制作用的約束,如果某一時(shí)步的控制模式為旁通且有一個(gè)以上約束不能滿足，則模式仍保持為旁通； 如果所有的約束條件都能滿足，跳出旁通模式,新的控制模式由以下三個(gè)變量中最小者決

12、定,如果沒(méi)有輸入最大下游壓力、最小上游壓力、最大流量設(shè)定值 新的控制模式：最大/最小轉(zhuǎn)速、最大功率、最大壓比中第一個(gè)起控制作用的約束,壓縮機(jī)前一時(shí)步的控制模式不是關(guān)閉或旁通，執(zhí)行下面的控制模式轉(zhuǎn)換規(guī)則： 1最小上游壓力：上游壓力設(shè)定的最大下游壓力 3最大流量：流量設(shè)定的最大流量,4最大功率：功率設(shè)定的最大功率 5最大轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速設(shè)定的最大轉(zhuǎn)速 6最小轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速設(shè)定的最大壓比,2 并聯(lián)壓縮機(jī)組內(nèi)壓縮機(jī)控制模式的轉(zhuǎn)換規(guī)則,并聯(lián)壓縮機(jī)組內(nèi)壓縮機(jī)：六種控制模式 最小轉(zhuǎn)速控制、最大轉(zhuǎn)速控制、最大功率控制、機(jī)組控制、旁通及關(guān)閉 對(duì)普通壓縮機(jī)，無(wú)法采用最大/最小轉(zhuǎn)速控制； 對(duì)有驅(qū)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)，無(wú)法采用最大功率

13、控制，其最大功率是由驅(qū)動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性決定,并聯(lián)壓縮機(jī)組內(nèi)壓縮機(jī)控制模式轉(zhuǎn)換規(guī)則： 1最小轉(zhuǎn)速：壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速下游壓力。 6機(jī)組控制(Bank Control)：如果機(jī)組控制模式控制站內(nèi)壓縮機(jī)的運(yùn)行方式，則控制模式為機(jī)組制控。,3 壓縮機(jī)組（Bank）控制模式的轉(zhuǎn)化規(guī)則,壓縮機(jī)組約束條件：最大壓比、最大下游壓力、最小上游壓力?？蛇x擇任何一種有設(shè)定值的約束條件作為機(jī)組的初始控制模式 如果壓縮機(jī)都在其約束條件下運(yùn)行并且機(jī)組無(wú)一個(gè)約束條件違反，機(jī)組就在指定的控制模式下運(yùn)行； 如果壓縮機(jī)有任何一個(gè)約束條件違反，則機(jī)組控制模式轉(zhuǎn)化為單機(jī)控制（Unit control）,如果機(jī)組內(nèi)壓縮機(jī)無(wú)任何一約束條件違反 同時(shí)

14、機(jī)組有一個(gè)約束條件違反，則控制模式轉(zhuǎn)換為這個(gè)被違反的約束條件； 如果檢查發(fā)現(xiàn)有多個(gè)約束條件被違反，則按下面的轉(zhuǎn)換規(guī)則來(lái)選擇新的控制模式：,1最大下游壓力：機(jī)組的下游節(jié)點(diǎn)壓力設(shè)定的最大下游壓力 2最小上游壓力：機(jī)組的上游節(jié)點(diǎn)壓力設(shè)定的最大壓比,4、外部調(diào)節(jié)器控制模式的轉(zhuǎn)換原則,發(fā)生下列任一種情況，外部調(diào)節(jié)器(進(jìn)氣點(diǎn)和分氣點(diǎn))自動(dòng)轉(zhuǎn)為關(guān)閉模式： 1如果存在流量約束且其值為0，則外部調(diào)節(jié)器關(guān)閉 2CHECK：如果外部調(diào)節(jié)器帶有單向閥且流動(dòng)反向，則外部調(diào)節(jié)器被關(guān)閉。,外部調(diào)節(jié)器在前一時(shí)步控制模式不是關(guān)閉，則執(zhí)行下面的控制模式轉(zhuǎn)換規(guī)則： 1最大壓力：節(jié)點(diǎn)的壓力最大壓力設(shè)定值 2最小壓力：節(jié)點(diǎn)的壓力最大流

15、量設(shè)定值,5.9.3 控制模式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),Simulation/Option/Controls mode swapping 選擇開(kāi)關(guān) 開(kāi)：允許模式轉(zhuǎn)換，通常選擇 關(guān)：不允許模式轉(zhuǎn)換，當(dāng)有約束條件被違反時(shí)，模式不變，在輸出報(bào)告中記錄該信息 壓縮機(jī)組無(wú)模式轉(zhuǎn)換（No Bank） 各管網(wǎng)元件的模式鎖定開(kāi)關(guān)可控制其控制模式是否轉(zhuǎn)換,5.10仿真選項(xiàng),5.11文件命名貫例,5.11 文件命名貫例(續(xù)),目錄,TGNET/TLNET軟件的功能介紹 TGNET/TLNET軟件的使用 TGNET/TLNET軟件的仿真原理 TGNET/TLNET軟件的案例分析 TGNET/TLNET軟件使用過(guò)程中的注意事項(xiàng),TG

16、NET/TLNET軟件的案例分析,案例1 (簡(jiǎn)單模型Simple Model) 案例1A ( 管分支調(diào)整Pipe Leg Tuning) 案例1B (數(shù)據(jù)敏感度Data Sensitivity) 案例2 ( 穩(wěn)態(tài)能力Steady State Capacity) 案例2A (穩(wěn)態(tài)能力 Steady State Capacity Part II) 案例3 (瞬態(tài)流Transient Flow) 案例3A ( 使用趨勢(shì)圖Using Trends),案例4(簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)Simple Network) 案例4A (一般壓縮機(jī)Generic Compressor) 案例4B (一般驅(qū)動(dòng)器Generic Dri

17、ver) 案例4C (離心壓縮機(jī)Centrifugal Compressor) 案例5 (長(zhǎng)輸管線Transmission Pipeline) 案例6 (管線泄漏Pipeline Leak),目錄,TGNET/TLNET軟件的功能介紹 TGNET/TLNET軟件的使用 TGNET/TLNET軟件的仿真原理 TGNET/TLNET軟件的案例分析 TGNET/TLNET軟件使用過(guò)程中的注意事項(xiàng),TGNET/TLNET軟件使用過(guò)程中的注意事項(xiàng),1. 文件的命名 2. 小范圍建立網(wǎng)絡(luò) 故障處理，小范圍比大范圍更容易； 添加少量信息就可運(yùn)行； 檢查結(jié)果保證滿足要求； 逐步增加直到建立全部網(wǎng)絡(luò),3. 不要

18、給每個(gè)設(shè)備或每一部分做模型 模擬大管網(wǎng)，許多不相干的設(shè)備是沒(méi)必要的，不會(huì)提高輸出的精度，并且會(huì)放慢仿真速度,4. 簡(jiǎn)單化計(jì)算機(jī)初始工作,關(guān)掉溫度和性質(zhì)跟蹤； 用 SAREM 狀態(tài)方程代替BWRS； 增加節(jié)點(diǎn)距離； 使用普通設(shè)備啟動(dòng)（然后用更復(fù)雜的設(shè)備取代） 去掉Simulation Options 對(duì)話Controls圖標(biāo)上的Use detailed compressors檢查框, 所有壓縮機(jī)模型改為普通壓縮機(jī)模型,5 普通壓縮機(jī)和真實(shí)壓縮機(jī),普通壓縮機(jī)模型的約束條件較少，不能真實(shí)反映壓縮機(jī)的工作狀態(tài) 例如流量很小或很大，普通壓縮機(jī)沒(méi)有考慮喘振和滯止，壓縮機(jī)仍可正常運(yùn)行，不符合實(shí)際 又如對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的壓氣站的能耗進(jìn)行計(jì)算時(shí)，普通壓縮機(jī)無(wú)法計(jì)算壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算燃?xì)廨啓C(jī)耗氣率，不能準(zhǔn)確計(jì)算壓氣站的能耗,普通壓縮機(jī)： 一般用在管道工程可研階段，壓氣站中壓縮機(jī)的配置方案尚未確定 此時(shí)可以利用普通壓縮機(jī)模型進(jìn)行模擬，模擬結(jié)果為壓縮機(jī)選型提供依據(jù),6 節(jié)點(diǎn)處潛在的壓力沖突,在同一節(jié)點(diǎn)位置指定不止一個(gè)壓力約束條件 例如：一個(gè)供氣點(diǎn)與一臺(tái)壓縮機(jī)在節(jié)點(diǎn)1相連 控制模式分別為最大壓力、最小上游壓力 錯(cuò)誤原因：節(jié)點(diǎn)1有兩個(gè)壓力約束條件為其初始控制模式，即節(jié)點(diǎn)1設(shè)定了兩個(gè)壓力值 糾正錯(cuò)誤：壓縮機(jī)控制模式改為最大下游壓力,驗(yàn)證管網(wǎng)（Valid