SPS管道动态分析软件ppt课件.ppt
SPS管道动态分析软件,2022/11/16,1,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,2022/11/16,2,第一部分 SPS软件简介,一、概述 SPS（Stoner Pipeline Simulator）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。,2022/11/16,3,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,2022/11/16,4,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,2022/11/16,5,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,2022/11/16,6,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（Survival Time）分析 8）管道末端的储气及调峰,2022/11/16,7,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,2022/11/16,8,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,2022/11/16,9,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,2022/11/16,10,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,2022/11/16,11,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：,2022/11/16,12,第二部分 SPS软件数学模型,人工输入部分,2022/11/16,13,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,2022/11/16,14,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。,2022/11/16,15,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。,2022/11/16,16,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。,2022/11/16,17,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。,2022/11/16,18,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。,2022/11/16,19,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,2022/11/16,20,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,2022/11/16,21,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,2022/11/16,22,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。,2022/11/16,23,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。,2022/11/16,24,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Model Builder模块。 Model Builder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Model Builder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。,2022/11/16,25,第四部分 SPS的使用方法,Model Builder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Model Builder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）。,2022/11/16,26,第四部分 SPS的使用方法,1）建立管道连接关系,2022/11/16,27,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,2022/11/16,28,第四部分 SPS的使用方法,3）插入流体,2022/11/16,29,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。,2022/11/16,30,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：BEGIN 0,+ BEGIN.TIME=0,+ END.TIME=1440*14INTERACTIVE MSWINMACRO(INIT,TRGE)SET DTMAX=5TRENDLIST *SHARE *,2022/11/16,31,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。,2022/11/16,32,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。,2022/11/16,33,第四部分 SPS的使用方法,第二种方式：采用Model Builder进行计算。,运行当前模型,2022/11/16,34,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。,2022/11/16,35,第四部分 SPS的使用方法,6、数据动态显示,2022/11/16,36,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：REPORT REP1,START=0,STOP=50,DT=1,TITLE=EX18,UNITS=MINUTES/*,OUT.FILE=EX18TREND P1:P+ , UNITS=PSIG, ON.REPORT=REP1TREND P1:P- , UNITS=PSIG, ON.REPORT=REP1TREND EOUT:NQ , UNITS=PSIG, ON.REPORT=REP1,2022/11/16,37,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。,2022/11/16,38,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,2022/11/16,39,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;,2022/11/16,40,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40s,2022/11/16,41,第四部分 SPS的使用方法,2、带泵的管道计算3、调节阀分析4、PID调节阀分析5、实际工程例子,2022/11/16,42,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,2022/11/16,43,我们本次培训只培训了用MODEL BUILDING建模的方法，不包括INPREP文件编写这部分内容。同时，Advantica专家也建议通过MODEL BUILDING方式建模，通过这种方式建模更加快捷，检查错误也更为方便。 我院SPS软件目前可用的版本为9.4版。而在9.4版中仅有液体管道部分可用MODEL BUILDING建模。对于气体管道则需要人工编写INPREP文件建模，建模工作量大，掌握难度也较大，这对SPS气态软件在院内的普及有较大阻碍。,第六部分 问题与建议,2022/11/16,44,目前ADVANTICA公司的SPS软件已开发升级到9.6版本，与9.5版本相比，增强了GRAFR的图形功能，即GRAFR不仅仅能将计算结果写成文本文件，还能将计算结果绘制成图形曲线和表格，比较直观和方便。,第六部分 问题与建议,谢谢大家！,
