plstudio for gas 水力计算软件在天然气工程设计中的应用

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1、PLStudioforGas水力计算软件在天然气工程设计中的应用摘要本文介绍了英国ESI公司的PLStudioforGas水力计算软件的特点以及在燃气工程设计中的实际应用情况。PLStudioforGas是经过使用证明的，历史悠久的输气管道离线模拟软件，能够对输气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、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）方式运作等特点

2、。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。本文通过具体的工程实例，分别介绍了此软件在典型的枝状燃气管网、环状复杂燃气管网以及在分析动态燃气管网中的具体应用情况，对计算过程、计算结果及如何根据计算结果分析管网情况，确定合理的供气方案作了具体说明。关键词：天然气；管网；稳态；动态；模拟1绪论天然气输配系统的工艺设计过程中，为了合理确定管道系统的设计方案和改造方案、分析各种事故工况及进行有效的调峰和运营

3、管理，借助水力计算软件对燃气输配系统进行仿真模拟是非常必要的。PLStudioforGas水力计算软件具有强大的稳态和动态模拟计算功能，能够模拟管网的运行工况，是用于城市输、配气管网设计的较好软件之一，广泛的应用于天然气利用工程的设计中。设计人员可以利用软件对输气管道的工艺设计方案进行任何工况下的模拟，从而对方案的可行性、可靠性、灵活性和合理性做出更客观的评价，并根据对多种方案的比选和评价结果选出较好的方案。2一、软件简介PLStudioforGas是英国ESI公司推出的天然气输配管网模拟计算软件，该软件为离线型天然气管道系

4、统稳态/动态工艺计算和运行计划模拟软件，可用于管道水力计算、运行计划安排、动态过程模拟分析等。该软件的主要功能包括：1.稳态水力分析2.压缩机和驱动机模型详细模拟3.动态水力分析4.给定约束条件下的过程控制5.压缩机站模拟6.设备选型模拟7.热力学模型详细模拟8.复杂管网的模拟9.天然气组成和温度跟踪二、软件的特点2.1基本方程PLStudioforGas进行管网模拟使用的基本方程是一组偏微分方程：质量守恒方程；动量守恒方程；能量守恒方程。与基本方程配套的其它方程有：（1）状态方程：BWRS或SAREM；（2）摩阻公式：威莫

5、斯公式、潘汉德尔修正公式、AGA公式、科尔布鲁克公式。3此外还有与离心式压缩机、往复式压缩机、压力调节器、流量调节器、截断阀、阻尼元件等相关的配套方程。2.2模型元件PLStudioforGas用模型元件来表示实际的管网元件。模型元件的参数和连结关系要与实际的管网元件相符，根据实际管网元件连结情况把模型元件连接在一起构成管网模型，此时对管网模型的计算即是对实际管网的模拟。主要的模型原价有：管段、压力调节器、流量调解器、阻尼元件、截断阀、外部调节器等。2.3模型元件的约束条件和控制方式实际管网元件中有一些是起调节或控制作用的，

6、在PLStudioforGas中表示这类实际元件的模型元件都可具备一个或一组约束条件。例如阀门的开度；调压器的最大出口压力、最大流量；供气气源的最大出口压力、最大流量、出口温度等。这类模型元件的约束条件中总有一个，并且只有一个是该元件运行状态的设定值。例如：为了表示某一调压站（对应模型元件为压力调节器）指定了最小出站压力和最大流量两个约束条件，如果指定该调压站的供气量等于最大流量设定值，则出站压力不低于约束条件所规定的值。这种情况下我们可以说该调压站运行于最大流量控制方式。在管网模拟过程中，PLStudioforGas尽量使

7、模型在满足所有约束条件的同时按指定的控制方式运行。如果按某一控制方式运行发生了违背其它约束条件的情况，那么软件将自动切换控制方式，以便4获得满足所有约束条件的结果，所以，不要指定互相矛盾的约束条件是获得收敛结果的关键所在。2.4管网模拟的主要步骤（1）根据实际管网建立管网模型根据实际管网确定各管网元件的连接关系及其各管网元件的参数，还应标明各模型元件的名称和主要的约束条件。（2）数据输入数据输入文件是一种自由格式的文本文件，使用时按规定分别在各段说明相应的数据内容。例如：在“CONST”段说明各类缺省值；在“FLUED”段说

8、明各气源的气体组分或参数；在“CONFIG”段说明模型元件的连接关系、参数、约束条件和控制方式；在“TREND”段说明瞬态模拟时需要改变的控制方式或约束条件；在“PRINT”段说明输出文件的内容和详细程度等。（3）进行稳态模拟PLStudioforGas自动把各段划分成很小的计算段进行计算