SPS 管道仿真系统介绍

SPS在输油管道压力自动控制系统的应用李欣泽;晏伟;刘建武【摘要】为研究输油管道压力自动控制系统中两种调节方式(节流调节、变速调节)的应用效果,结合肯尼亚1号线成品油管道,选用SPS软件,分别对出站控制阀节流调节和离心泵转速调节进行了模拟.得出结论:该管道在设计输量下,采用转速作为调节方式较节流调节更经济.通过对比两种调节方式下泵输出参数,分析出调速节能的原理在于提高了泵机组的能量利用率,使电机输出功率与泵扬程满足工况的要求即可,出站控制阈全开,避免了节流损失.【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】3页(P14-16)【关键词】输油管道;压力自动控制系统;调节阀;变速泵;SPS仿真软件;节能【作者】李欣泽;晏伟;刘建武【作者单位】胜利油田胜利勘察设计研究院,山东东营257026;胜利油田胜利勘察设计研究院,山东东营257026;胜利油田胜利勘察设计研究院,山东东营257026【正文语种】中文【中图分类】TE8压力自动控制系统用来控制输油泵的进泵压力高于泵允许的最低吸入压力，并保证出口压力在设定的范围内。

压力自动控制系统的参数调节可采用多种形式，如节流调节、泵转速调节及回流调节等，其中前两种较常用[1]。

SPS管道仿真软件能够对输油管道的节流调节和泵转速调节进行模拟仿真，但由于控制系统的模拟涉及多个学科，不仅需要具备管输工艺的知识，还需要了解计算机、自动化等方面的知识，国内在该领域的应用较少[2]。

SPS(Stoner Pipeline Simulator)是一款应用在单相流长输管道上的软件，自开发以来，经过不断的实践、修正，达到了较完善的阶段[3]。

SPS分为气体和液体2个模块，它既可以对管道系统的水力、热力工况进行仿真，又可以对管道系统的调节过程及结果进行仿真，是一款瞬态流体仿真应用软件。

兰成渝成品油管道、兰郑长成品油管道、西部原油管道等多条输油管道工艺计算均采用了SPS.文中结合肯尼亚1号线重建工程，对SPS离线仿真软件在出站控制阀节流调节和离心泵转速调节的应用情况进行研究。

第51卷第8期 辽 宁 化 工 Vol.51，No. 8 2022年8月 Liaoning Chemical Industry August，2022收稿日期： 2021-11-22基于仿真软件SPS 的凝析油管道运行优化分析左江伟，李汉成，郑锐，许红明，田一波，徐思莹，杨子航（中国石油塔里木油田分公司油气运销部，新疆 库尔勒 841000）摘 要： 对于高黏高含蜡凝析油的输送，采用加热输送方式能有效降低输送摩阻，避免管道因析蜡严重而造成凝管停输，而合理地设置凝析油出站温度，确保油品全线温度始终高于析蜡点，能极大降低天然气用量，对于管线平稳安全运行具有重要意义。

以英买凝析油和英牙凝析油管线为研究对象，基于SPS 仿真软件模拟了凝析油在不同地温和进站温度在析蜡点的出站温度，并根据现场天然气能耗结果进行了分析。

结果表明：在夏季运行时，管道全线最少可节约用气2万m 3，冬季运行时可节约天然气8万m 3，这对于热油管线的优化运行提供了一定参考。

关 键 词：凝析油；管道；天然气；SPS；析蜡点；能耗中图分类号：TE832 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）08-1111-04含蜡凝析油在管道长距离输送过程中蜡晶分子的析出及蜡沉积层的逐步形成，会造成管道输送能力下降和运行成本增加[1-2]，严重时在清管作业时会引发凝管现象，造成管道清管器卡阻及蜡堵事故，而采用加热输送能有效缓解这一情况。

另一方面，当中间加热站油品出站温度设置较高时，势必造成大量天然气的浪费。

因此，平衡凝析油出站温度和管线清管周期是含蜡凝析油管道输送过程中必须面对的问题[3-5]。

目前，塔里木油田应对高含蜡凝析油蜡沉积问题的解决方法主要有添加化学防蜡剂、提高含蜡凝析油出站温度以、管线设置保护层、长输管线设置加热站、定期清管等。

而对于凝析油出站温度设置问题，一般采用稳态热力计算苏霍夫公式进行调整[6-7]。

美国Stoner 公司开发的SPS 软件能够实现长输管道的离线实时模拟计算，在液体管网的稳态和瞬态计算方面具有应用广、精度高的特点。

应用SPS软件模拟输油管道预热投产过程杜艳平;来海雷【摘要】对于大多数输送易凝高黏原油的长距离管道，常采用热水预热的启动方式，即在投油前先输送一定量的热水，建立一定的温度场，使投油后的终点油温高于原油的凝固点3~5℃。

使用GL公司的Stoner Pipeline Simulation软件对某管道的预热投产过程进行模拟，计算出不同时刻下的水力和热力情况。

从水力计算及热力计算模拟图中可以看出：在两个站之间，原油温度不断下降，密度不断降低，原油的最低温度保持在30℃以上，满足热力要求；从压力曲线可以看出，首站的泵为预热投产提供了能量，满足水力要求。

某管道预热用水量为306 m3，比传统的预热方式节约了大量水源及含油污水处理的成本。

【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2014(000)008【总页数】2页(P32-32,33)【关键词】输油管道;预热投产;SPS软件;温度【作者】杜艳平;来海雷【作者单位】大庆油田设计院;大庆油田设计院【正文语种】中文对于新建埋地热油管道，管道周围土壤温度场为自然温度场，温度一般比较低。

高黏易凝原油如果直接投入冷管中，由于沿线温降太快，会导致沿程摩阻急剧升高而被迫停输，甚至导致凝管的严重事故。

为了避免这种情况的发生，在实际生产中，对于绝大多数长输埋地热油管道启动通常都采取一定的措施[1]。

目前，热油管道的启动方法主要有三种，即冷管直接启动、预热启动和加稀释剂或降凝剂启动[2]。

对于大多数输送易凝高黏原油的长距离管道，常采用热水预热的启动方式，即在投油前先输送一定量的热水，建立一定的温度场，使投油后的终点油温高于原油的凝固点3~5℃。

使用GL公司的Stoner Pipeline Simulation（以下简称SPS）软件对某管道的预热投产过程进行模拟，计算出不同时刻下的水力和热力情况。

1 管道工程概况某原油管道全长86 km，输油站场外输主要设备配置见表1。

表1 输油站场外输主要设备配置名称及规格首站1 000m3储油罐2 000m3储油罐外输油泵Q=85m3/h，H=450m 1.5MW真空相变外输炉加热炉中间加热站1.5MW双盘管相变加热炉末站1×104 m3浮顶储油罐单位数量备注座座台台台座2 2 2 2 2 2运1备1（配变频1托2）运1备1该管道设计输量80×104 t/a，设计压力6.1MPa，设计管径Ø219.1mm×5.6mm，管线终点压力要求≥0.3MPa。

SPS管道仿真系统介绍Stoner Pipeline Simulator (SPS)是德国GL集团公司的管道仿真系统。

SPS是世界领先的单相流动态模拟软件，能够实现长输管道的离/在线瞬态模拟计算、泄漏检测、批次管理（批次跟踪、界面检测）等，可用来辅助解决管道的运行技术问题，包括瞬态水力、热力分析、控制系统设计及管道运行控制等，可模拟各类管道元件如机泵阀、控制元件、热力元件及各种仪表检测元件。

SPS高级瞬态模拟仿真软件功能特点包括：模拟范围：管道配置不限；单相流，批次输送或混合输送管道（非多相流）；可模拟液柱分离及气化；交互式或批文件模拟；图形人机建模界面；多种初始工况供选择。

一、SPS的特点和功能单一或混合的多种介质：能够模拟单一的流体介质，单相的多种混合流体介质。

体积,热值,组分跟踪以及进行成品油界面跟踪：能够对气体在管道内各点进行组分,热值等跟踪分析。

能够进行成品油不同油品间的界面跟踪。

热力模型：能够模拟等温模型，绝热模型和温变模型。

理论模拟：能够在现场设备和模拟设备建立相应的连接，以达到与现场相一致。

线，转动设备，截断不同类型的管道设备运用，例如管标准的管道设备：阀和止回阀，感应器，流量计，PID 控制和控制阀等。

单位的处理：拥有公制和英制两种单位，另外可以自己定义单位。

重新启动的能力：能够在给定的状态下，重新模拟运行，并且接受不同的控制方法，不用做重复的工作。

数据输入捷径：使用一些缺省的字符串和命令，达到简单操作的目的。

强大的逻辑控制语言：在INTRAN文件中使用特殊的语言来做为逻辑控制。

这种语言有很好的弹性可以用来模拟RTU逻辑或现场的硬件控制。

二、SPS仿真软件－模块架构三、SPS典型应用：管道启/停输程序分析；运行稳定性分析；泵机组运行计划分析；各种运行方案的经济研究；批次跟踪研究；水击泄放系统优化和控制；连锁控制系统逻辑设计；运行预测管理；事故隐患分析及应对策略评估；培训管道操作人员；预测管道泄漏对环境的影响；研究批次、部分分输或油品掺混效果；管道系统的温升研究；管道破裂事故研究。

管道仿真系统模拟仿真可以通过管道基础数据建立该管道的数字模型，利用数字模型可以进行管道各种水力模拟仿真，掌握管道运行的水力规律，通过第三方界面组态软件跟数字模型的实时数据交互，可以建立操作员培训系统，实现对员工的操作培训及考核。

SPS水力仿真软件涉及油、气、水等领域，在管道仿真软件的研发和应用方面是全球公认的领跑者，已具有近40年的仿真工程经验，在中国乃至世界范围内，SPS仿真软件已近乎成为水力仿真领域的行业标准。

在世界各地的许多工程建设公司和管道运营公司，SPS仿真系统已得到了广泛应用，在60多个国家中拥有近700个用户。

SPS仿真软件家族主要由以下5个模块组成：离线仿真器Simulator、培训器Trainer、预测器Predictor、在线仿真模块Statefinder和泄漏检测模块Leakfinder，其中，Statefinder、Leakfinder和Predictor是SPS软件的在线产品，其运行需要SCADA系统实时数据的支持。

各个软件模块的相互关系详见下图：1. SimulatorSimulator（仿真器）是一种先进的瞬态流体仿真应用程序，用于模拟管道中天然气或（批量）液体的动态流动。

仿真器可以模拟任何在役的或规划设计中的管道，可对正常或非正常条件下，诸如管路破裂、设备故障或其它异常工况，以及各种不同控制策略的结果作出预测。

仿真器模拟设备运行状态，计算管道中的流量、压力、密度及温度等工艺参数，并随仿真计算的进程，在屏幕上相对于时间或距离以报表或图形的方式交互显示设备和管路参数。

仿真的结果可用于打印和绘图。

2. TrainerTrainer建立在SPS高保真水力学仿真精确性的基础上，为管道调度人员提供了一个完全模拟SCADA系统操作的环境。

它是一套离线系统，就如同飞行员培训系统一样，Trainer提供了完全仿真的SCADA环境。

它可以真实地模拟管道中流体的动态工况和管道中设备的运行，操作员会感觉如同在操作真正的管道。

SPS软件在城市管网供气管理中的应用的开题报告
一、选题背景
随着城市化进程的加速和能源需求的不断增加，城市供气管网已不再是单纯的输配气管道，而是涉及到了各个方面的问题，如管道安全、管网运行管理、供气量调节等。

为了更好地管理城市供气管网，提高供气管理水平，SPS软件被引入城市管网供气管理中。

SPS软件主要具有以下特点：实时监测、自动控制、数据分析、系统集成等，能够有效地解决城市管网供气管理中的诸多问题，提高安全性和稳定性。

二、选题意义
城市供气管网的管理涉及到各类复杂问题，如供气系统稳定性、管道安全、供气量调节等，这些问题的存在直接影响着城市居民的生活质量和社会经济的发展。

SPS软件在城市供气管网管理中的应用能够有效地解决这些问题，提高了城市供气管网的管理水平和安全性，具有重大的现实意义和深远的发展前景。

三、研究内容和方法
本文主要研究SPS软件在城市供气管网管理中的应用。

具体研究内容包括：SPS软件的原理和特点、城市供气管网管理的现状和问题、SPS 软件在城市供气管网管理中的应用案例及效果评估等。

研究方法主要采用文献调研和实证研究相结合的方法，通过搜集和分析相关文献、调研城市供气管网的管理现状和问题、设计并实施相应的试验方案，最终对SPS软件在城市供气管网管理中的应用进行评价。

四、预期成果和意义
通过本研究，能够有效地探讨SPS软件在城市供气管网管理中的应用，对于提高城市供气管网的安全性和稳定性，优化供气过程、提高供气效率和质量等方面具有一定的指导意义。

预期成果包括：SPS软件在城
市供气管网管理中的应用案例及效果评估，提出SPS软件在城市供气管网管理中的优化方案，为相关部门提供技术支持和决策参考。