Pipelinestudio(Tgnet)应用指南
1 软件特点及主要用途
Pipelinestudio(Tgnet)是经过使用证明的,历史悠久的输气体管道离线模拟软件,能够对管道的正常工况和事故工况进行稳态和动态分析,测试和评价管道的输送/改建/扩建方案,最终获得优化的系统性能和最佳的实际方案
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、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。使用本软件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或操作参数的设置,最终获得优化的系统性能。使用本软件还可以为实时模拟软件的组态提供建模数据。
软件重要应用于以下方面:
1)设计管道,管径、输气量研究;
2)确定管线尺寸,压缩机规格;
3)评价因为操作改变导致的管道工况;
4)模拟供气中断、压缩机故障及意外事故,评价事故影响及采取的恢复行动;
5)进行供需平衡、调峰、管存量分析,进行操作优化;
6)进行管道战略性规划和分析,确定管道5年、10年、15年的长远规划。
2 管道模拟的理论基础和主要公式
气体在管道内流动,随着压力下降,密度逐渐变小,流速不断增大。同时气体在管道流动过程中还要气体与周围介质进行热交换,温度会逐步降低,在管道的未段趋近于甚至低于周围介质的温度。特别是在不稳定流动的情况(输气管大多数处于不稳定流动状态)下,更导致压力、流量和温度的变化。
因此,描述气体管内流动状态的主要参数有:压力P、密度、流速v 和温度T。求解有关参数的方程主要是:
连续性方程:
(A?)t?(A?v)x?0其中:
0?x?L;t?0
运动方程:
vt?vvx?Px??ghx?(f)vv?0(2Di) 其中:
0?x?L;t?0
能量守恒方程:
(4Uw)(f)3??P??cv(Tt?vTx)??T?v?(T?Tg)?vx???T2(D)D???ii
以上方程中符号意义如下:
L 管道长度 g 重力加速度
x 距离 f 摩阻系数
t 时间 Di 管道内径
A 管道横断面积 T 气体温度
ρ 气体密度 Tg 地温
P 气体压力 Uw 总传热系数
v 气体流速 Cv 气体热容
h 管道高程
气体状态方程:
为了正确模拟气体的水力学特性,需要在各种条件下气体各项物理属性的变化和它们之间的关系。这些物理属性主要是指:
气体的密度
压缩系数
粘度
热容