PDF《川气东送管道模拟仿真软件研发‘》

夭然气工业2008年3 月 川气东送管道模拟仿真软件研发'

唐建峰'

李玉星'

张建 刘建武 杜培恩 (

1 .

中国石油大学 ・ 华东

2 . 中国石化胜利油田胜利工程设计咨询有限责任公司) 唐建峰等. 川气东送管道模拟仿真软件研发. 天然气工业,

2 0

0 8 ,

2 8 (

3 ) ;

1 1

4 -

1 1

6 . 摘要随着川气东送管道工程等国家重大天然气管道工程的启动, 研发具有自主知识产权的管道模拟仿真 软件势在必行.以 川气东送 工程为背景, 采用连续性方程、 动量方程、 能量方程、 S H B WR真实气体状态方程建 立了较真实反映管内气体流动的静、 动态数学模型, 并分别采用四阶龙格一库塔法及隐式中心有限差分法进行数 值求解;

分析给出了管道多种工况及静( 动) 态调峰能力计算、 动态预测模型.在以C ++b u i l d e r

6 . 0为开发工具, 有机地吸取工控软件与计算软件各自的优势, 及数据库、 图形化编程理念的墓础上, 编制了川气东送管道模拟仿真 软件.利用 T G N E T软件及设计资料, 完成了软件部分核心程序的验证, 并分析了计算结果.实践证明, 软件可信 程度高, 具有较高的工程应用价值. 主题词 川气东送 天然气管道 软件 仿真 数学模型 . JJ. . 曰'

.

一、月Ii舀研发具有自主知识产权的、 适合国内各层次技术人 员的管道模拟仿真软件势在必行. 川气东送管道工程西起四川省达州市普光首 站, 东至上海末站, 是继西气东输管道之后又一条贯 穿我国东西部地区的管道大动脉.该管道工程的重 要性决定了其设计、 运行及优化调度和操作人员培 训等环节〔 '

〕 均备受重视, 而无论是哪一环节, 都离不 开输气管道的模拟仿真. 目前国内大型的输气管道设计及改造大部分都 是基于国外软件( T G N E T, S P S等) 完成的, 而由于 我国长输管道工程敷设较晚, 无论是天然气工程技 术水平还是计算机技术水平, 都落后于发达国家. 虽然近

1 0 年我国天然气技术水平有了跨时代的飞 跃, 管道仿真技术也同步上升, 但由于缺乏工程应用 及软件开发间的互动, 国内具有自主知识产权的管 道模拟仿真软件的研发水平始终在低谷徘徊. 近期全国天然气管道项目此起彼伏, 随着管道 优化调度、 操作人员培训等领域的拓展, 公认的较为 权威性的国外设计软件已无法全方位地适应新时期 的发展, 由于其价格昂贵、 软件狗限量、 对用户的专 业知识背景要求高、 需较长的培训周期等原因, 使其 在使用受到相当大的局限性.目前, 集中人力、 物力

二、 管道仿真模型及求解方法 管道模拟仿真软件模拟效果的优劣关键在于所 建立的数学模型能否准确、 全面地描述管道的流动 过程, 以及求解方法是否正确并实用.笔者采用基 于流体力学基本原理推导出来的连续性方程、 动量 方程、 能量方程, S H B WR真实气体状态方程[ z

1 并根 据川气东送管道初始和边界条件建立了较真实反映 管内气体流动的静〔

3 ] 、 动态[ [

4 1 数学模型;

分别采用四 阶龙格一库塔法及隐式中心有限差分法对静、 动态 数学模型进行数值求解〔

3 -

4 1 , 并编制了核心数值计算 程序.在该核心程序的基础上, 适当地改变部分已 知参数、 边界条件或利用其计算数据结果进行深入 分析, 得到如下分析模型: (