高压输气管道仿真系统的开发

3作者简介见本刊1997年第2期。

天然气输气管线清管通球计算机仿真系统的设计与实现李天太3　方　明　杨军全(西安石油学院) 刘向东　张振文　单吉全(长庆石油勘探局采气厂) 李天太等.天然气输气管线清管通球计算机仿真系统的设计与实现.天然气工业,1998;18(3):69～72摘　要　由于天然气输气管线埋在地下,在通球清管过程中,球的运行情况不能直接观察,管线入口和出口压力在球运行过程中的变化也不能提前预测,也难准确控制进气量,使球能以1m/s 的速度到达出口,为此进行了天然气输气管线清管通球计算机仿真系统的设计与实现的研制。

该仿真系统是在深入分析和研究天然气输气管线清管通球运行规律的影响因素的基础上,以数据库管理、计算机仿真技术和人工智能等新技术为主要工具来开发的。

着重介绍了该仿真系统的总体结构与功能设计,软件编程与调试。

该仿真系统能真实仿真清管球在管线内运行,通过对靖边—榆林输气管线多次清管通球的运行过程实际模拟,其符合率在93%以上。

主题词　天然气　输气管道　清管　设备　数学模拟　计算机应用 随着陕北大气田勘探开发的进一步深入和发展,气田开发工作已经全面展开,气井与气井之间,气井与联合站之间,联合站与用户之间的输气管线也已经全面建设。

这些输气管线的正常运行是大气田正常生产的重要影响因素之一。

输气生产一段时间以后,管内将会积存一些液体和固体杂质,这会影响输气生产的正常运行,所以必须定时进行通球清管。

在通球清管过程中,由于管线埋在地下,球的运行情况(如速度、距离、位置、球是否完好等)不能直接观察到,管线入口和出口的压力在球运行过程中的变化也不能提前预测,而且也难以准确控制进气量的变化,以使球能以1m/s 的速度到达出口。

这些问题都是通球清管过程中必须解决的基本问题。

为此,我们进行天然气输气管线清管通球计算机仿真通用系统的研究和开发。

该系统在深入分析和研究天然气输气管线清管通球运行规律及其影响因素的基础上,建立清管通球运行规律的有关数学模型,完成系统总体结构、功能设计及系统数据管理子系统和清管通球运行仿真子系统的软件编程和调试,使该系统能真实仿真球在管线内的运行情况。

管网仿真技术在燃气中的应用分析发布时间：2021-11-08T03:42:58.508Z 来源：《防护工程》2021年22期作者：袁武李文涛陈锐[导读] 将历史经验和智能分析相结合，实现更智慧的决策，切实提升管网安全运行管理水平。

成都华润燃气设计有限公司四川成都 610045摘要：管网仿真技术是燃气管网建设中的一个重要环节，是提升燃气管网安全运营的重要辅助手段。

近十年来，仿真预测技术得到了充分应用和长足发展，无论在硬件发展还是软件实力上已成为行业的领头羊。

同时，管网仿真技术是实现燃气生产运营的重要技术支撑。

文章在简要介绍推进管网仿真系统建设必要性和系统基本功能的基础上，详细介绍了管网仿真系统在管网运行中的应用，最后提出了系统应用发展的方向和系统实施过程中应注意的事项。

关键词：管网仿真系统；天然气；应用引言随着我国燃气事业的发展和人民生活水平的提高，天然气需求逐年递增，而燃气管网已成为城市能源运行的生命线，牵一发而动全身，关系着万千百姓和整个城市的安全。

随着用气需求迅速飙升，管网规模急速扩充、气源通道逐渐增加、用户类型日趋多样等发展趋势将引发气源置换、管网合理布局、气源分配优化等一系列新兴课题，而所有课题面临的任务均指向“安全运行”这一灵魂，再有经验的管理人员也不可能通过历史经验解决未来所面对的所有问题，唯有依托生产信息化技术手段和全面、完备的管网数据积累，将历史经验和智能分析相结合，实现更智慧的决策，切实提升管网安全运行管理水平。

1 推进管网仿真系统建设的必要性随着燃气管网规模继续扩大、天然气用量继续上涨，对各类信息化系统的要求不断提高。

为更好地掌握用户用气规律，了解其使用需求，为仿真预测系统提供更多的数据支持，提高管网管理、用气计划管理水平。

据不完全统计，目前我国逾20个省、自治区、直辖市成立了省级天然气管网公司，按照“管住中间、放开两头”的管网运营机制改革总体思路，加强管网互联互通，各省天然气一张网的输配格局正在形成。

管网仿真系统技术方案天然气管网运营公司在日常的生产调度管理过程中，越来越深刻地意识到管网运行安全和用户用气量预测的重要性。

他们希望有一种软件可以完全准确地模拟管网实际的运行状态，使操作员不仅可以得到SCADA实时数据还可以通过模拟软件知道实时数据的正确性。

在进一步的使用过程中，调度人员还希望这种仿真软件能够对管网未来的状态进行预测，以使操作员提前了解管网的运行，制定调度计划或避免故障发生。

针对天然气管网的实际情况我们选择了GL公司的管网仿真软件。

GL公司的软件可以提供综合有效的管网模拟软件系统，客户可以根据不同的要求选择不同的模块，模拟软件具有可扩展能力，能够适应管线未来的项目扩展。

GL公司的SPS可以实现管网的离线和在线仿真，Forecast可以进行管网的负荷预测。

一、SPSSPS软件家族包括管道的实时在线仿真（Statefinder）、泄露检测（Leakfinder）、实时状态预测（Predictor）、操作员培训系统（Trainer）和离线仿真（Simulator）5个软件。

其中Statefinder、Leakfinder和Predictor是SPS软件中的在线产品，它们的运行需要SCADA系统实时数据的支持，能够实时动态的模拟管网的运行状态。

Leakfinder可以在管网实时运行中进行泄漏检测，而Predictor则可以对动态管网的未来运行状态进行预测。

Trainer用于培训管网系统操作人员，它可以模拟真实的SCADA系统运行状态，使操作员在模拟的环境下学习如何操作管理管网系统。

Simulator是其它四个软件模块的基础，用于管道离线仿真、管道设计、管道运行能力的估算等。

众所周知，SPS/仿真器拥有精确模拟管道设备中流体液力学和全部控制系统性能（非理想化）的手段，它所提供的仿真精度是任何其它软件所不能比拟的。

SPS拥有的强大的二次开发能力，是其他同等软件所不具备的。

它提供的ADL开发环境使得在不改变基本的核心仿真软件的前提下，可以设置与基本仿真同时运行的应用，或者控制仿真过程。

复杂系统建模与仿真——以天然气输送管道为例天然气输送管道是现代社会能源供应的主要途径之一，其运行涉及到复杂的物理、化学、机械和控制问题。

为了保证天然气输送管道的安全和可靠性，需要对其进行建模和仿真分析。

本文将从天然气输送管道的特点入手，介绍复杂系统建模和仿真的相关方法，并结合具体案例进行讲解。

一、天然气输送管道的特点天然气输送管道的运行涉及到多个因素，诸如气流速度、温度、压力、湿度等等，这些因素在管道内发生的物理、化学和机械作用使其成为一个典型的复杂系统。

天然气输送管道还存在以下特点：1. 高压、高温、高速：输送管道内的天然气压力、温度和流速都很高，这就会导致管道的热膨胀、应力集中、材料疲劳等问题，这些问题对管道的安全和可靠性有很大的影响。

2. 长距离、大规模：天然气输送管道通常跨越多个城市、甚至多个国家，其长度和管径都非常大，这会导致输送管道的能耗、泄漏、管道损坏等问题，同时还会影响其运行的可持续性。

3. 多元化：天然气输送管道的运行还涉及到多个系统之间的耦合，例如天然气输送系统、防腐系统、安全系统等等，这些系统之间的相互作用会对天然气输送管道的整个运行过程产生影响。

二、复杂系统建模与仿真的相关方法复杂系统的建模和仿真是研究该系统行为的有效方法。

通常，我们将系统按照其组成部分分别进行建模，并利用仿真技术模拟系统在不同条件下的运行情况，以分析系统运行状态，并对系统进行优化设计。

常用的复杂系统建模和仿真方法包括：1. 数学建模：数学建模可以将系统的各个因素表示为符号、函数或方程的形式。

通过建立数学模型，可以优化系统参数，预测系统行为，分析系统的故障和瓶颈等问题。

数学建模通常包括模型选择、参数估计、模型检验等步骤。

2. 物理模拟：物理模拟是通过实验验证建立数学模型是否精确的有效方法。

通常采用实物模型或者根据系统特性建立模拟器，通过检测输出信号以及观察模型的行为方式，对数学模型进行验证，并优化其参数。

天然气管线系统软件模拟仿真与设计近年来，随着能源需求的不断增长，天然气一直在全球范围内被广泛应用。

为了确保天然气的安全运输与供应，高效可靠的管线系统软件模拟仿真与设计显得尤为重要。

本文将探讨天然气管线系统软件模拟仿真与设计的关键步骤与技术要点。

在天然气管线系统的软件模拟仿真与设计过程中，首先需要进行管段参数的建模与输入。

天然气管段的主要参数包括管道材料、管径、壁厚、管道长度、介质物性以及工作条件等。

这些参数的准确输入对于后续模拟仿真与设计的结果至关重要。

在建模过程中，需要充分考虑天然气管道所处地区的地质条件、气候环境、交通通行情况等因素，以确保管线系统的安全运行和功能完善。

其次，进行气体流动仿真模拟与分析。

气体流动是天然气管线系统中最为关键的环节，其流动性能对系统的输运效率和安全性有着直接影响。

在仿真模拟过程中，需要考虑气体压力、温度、密度、流速等参数的变化情况，并结合连通节点、调压设备、阀门等附属设施的设置，对整个管网系统进行模拟仿真。

通过对气体流动的分析，可以评估系统中潜在的风险与瓶颈，从而制定有效的优化方案，提高管线系统的运输效率。

同时，天然气管线系统软件模拟仿真与设计还需要考虑系统的安全性与可靠性。

天然气是一种高压、易燃易爆的气体，在输运过程中存在一定的安全风险。

因此，在软件模拟仿真与设计过程中，需要对系统中的风险因素进行全面分析，并采取相应的应对措施。

例如，设置安全阀、检测仪器和报警装置等，以及制定安全操作规程和应急预案等，以确保天然气管线系统的安全可靠运行。

此外，天然气管线系统软件模拟仿真与设计还需要考虑系统的经济性与环境友好性。

在模拟仿真与设计过程中，需要综合考虑管线系统的建设成本、维护成本以及能源利用效率等因素，以找到最佳的设计方案。

同时，还需要关注系统对环境的影响，减少温室气体的排放和污染物的释放，提高天然气管线系统的环境友好性。

在天然气管线系统软件模拟仿真与设计中，不仅需要运用先进的软件技术与工具，还需要结合实际情况与经验知识。