[软件代理] 【软件介绍】Pipeline Studio--管网模拟设计软件

    Pipeline studio 包括两部分：液体管道模拟模块TLNET和气体管道模拟模块TGNET，TLNET主要用于液体管道稳态以及瞬态仿真，TGNET主要用于输气管道稳态以及瞬态仿真

      在今天气体工业领域，PIPELINE STUDIO是迄今为止，很稳定的，得到实践验证的模拟器。在世界上的这个领域中以取得了20多年的成功，现在它已经成为被其它公司的模拟器对比的标准。PIPELINE STUDIO是一个稳态的和瞬态燃气和液体管网模拟器。它使用直觉的窗口概念包括扩散图表界面，复印粘帖，拉动落下，表格涂色，和OLE功能。使用标准WINDOW产品时获得的所有技术现在能被用来运行PIPELINE STUDIO，图形编辑器能够通过简单选择设备元件和拖拉选中的设备元件到绘图区域 ，快速建立管道模型，如果出现缺少或错误的数据，上下文有关的对话箱将指导和警告 。能够与其他软件进行数据交换。

      PIPELINE STUDIO是通用的管网离线动态和稳态水力模拟工具，它是设计和调度人员必备的水力工程分析工具，可以离线模拟所有的管道设备，如供气，输气，管段，阀门，压缩机，调压器，泵等等，PIPELINE STUDIO适用于两种类型的研究，模拟各种管道配置的正常操作决定最有效率的设计或操作模式，模拟如泄漏或设备故障等事件引发的瞬态条件来决定最有效的改正活动。

      PIPELINE STUDIO通常采取案例分析问题解决方式，使用者运行几种模拟来对比每个的结果，研究一个当前系统，如基本案例是在正常稳态操作情况下的一个系统模拟，顺序运行将模拟由于在设计上的修改或动态工艺变量的改变引起在管道中的改变。通过将这些测试的运行结果与基本情况相对比，使用者能够决定最有效的操作计划修改（如果需要）或操作规程的修改。PIPELINE STUDIO的典型应用例子列表如下。

1.应用

Pipeline StudioÔ 可以进行下列应用:

设计: 设计管道,  管径，输气（液）量.

工程: 确定管线尺寸，压缩机、泵等关键设备的规格.

计划: 评价因为操作改变导致的管道反映

事故分析: 模拟供气中断, 意外事故，评价对应压缩机故障，采取的恢复行动，  

操作计划: 供需平衡，管存量分析.

操作方案分析: 评价可选操作方案.

战略性计划和投资分析: 确定管道5年，10年，15年要求

员工培训: 水力培训，操作培训

Pipeline StudioÔ   能帮助管道工程师确定工程和设计问题的解决方案 .  Pipeline StudioÔ   也能为管道操作人员提供决策支持系统  . 一般来讲，Pipeline StudioÔ 涉及两个主要应用领域:

模拟正常操作，确定最有效地设计方案或者操作计划   .

模拟异常工况, 由设备故障或者泄漏导致的异常动态工况，确定安全和修正程序

通过一系列案例分析，进行调查分析。例如，调查现有管道的基本案例逻辑上是在正常操作条件下的稳态模拟，进一步的动态模拟可以是改变气体（液体）负荷或者伴随物理或动态改变的随时间改变的现象,通过比较这些模拟的结果, 用户能确定最有效的操 作方案或者优化物理变化 .

典型应用包括  :

输气（液）量分析: 确定管道是否能满足增长的未来需求，而无需增加设备 . 能调查情景，诸如启动/停机，关键压缩机或压缩机站以及泵站的计划，储气设施的使用   

经济比较: 复线或者增加压缩机、泵组来改进输气（液）量的方案，确定需要的设备和相关的成本

自救时间: 定可能的修正行动，延长因为供气波动或者设备故障，泄漏或者停机 引起的供气减少或中断 .

维持合同供气压力: 管充分析和供气/输气设定点的操作，维持管道上的关键压力

能量平衡:  调查不同气体组分的混合效果，供气/输气设定点和输送介质质量/能量。这可以保证输送到每个输气点的能量满足合同要求

风险评估: 对于不同的故障，调查管道反映和要求

启动和停车程序: 研究和比较不同的控制手段，确定最有效满足/完成操 作目标 的程序计划压缩计，调节阀，和其他设备在一个时间段内的操作，调查在管道系 统上的效果 .

减少燃料消耗: 调查不同的压缩机机计划来优化燃料消耗

气体购买: 通过研究由于不同的供气和路径情景引起的管道效果，改进购买决策

操作员培训:快速和安全地培训操作人员，以比实际块的模拟方式，让他们 理解管道控制决策的水力影响; 在没有对人员，设备，正常的操作造成影响的 前提下，观察危急状况。

2.典型工程应用

世界上的设计工程师和操作员都喜欢使用PipelineStudioÔ   . Pipeline StudioÔ 精度和简单能让操作人员快速调查多个设计方案，例如管径或者路径，提供建议给客户

1.1.1 2.1确定最大输气、液量

确定没有违反在输气点（售气点）最小合同压力的情况下是有可能提高输送量。考虑所有管线极限，估算输送产品最优条件。使用者可以对比和估算不同的操作情景，例如在输送点对于特定流量，或是最佳流量情景，在未来24小时的循环压力数据

Pipeline StudioÔ 经常用来优化操作工况来满足用气需求，同时考虑所有的管道 操作安全极限

一个案例是确定最大输送量，这要求在没有违反最低输气压力前提下，最大可能流量增加的计算 .  用户能比较和评价不同的操作情景，例如在一个指定时间段内 可变的流量和输气压 .

下面的数字阐述在一个输气点的压力读数，对应流量是1000 和 1850 BBL/HR  .  动态反映显示平均每天流量能增加到1850 BBL/HR ，而没有出现低于最小压力25 PSIG的危险。如果流量必须超过1850 BBL/HR，系统需要修改来维持输气点的压 力

2.2 改进系统范围内燃料经济

在管道系统中，当循环流动条件引起压缩机站操作在尖峰效率下。通过关掉一些压缩机和转移负荷到其他压缩机，使用者可以增大可获得的马力，节省燃料。模拟各样的供气和输气情景，TGNET决定最有经济效率压缩机操作选择。

当进入联合曲线和详细数据时，TGNET提供每台压缩机单元和它的联合驱动器的详细的计算和报告模拟系统，包括从线路上消耗的压缩机燃料的瞬时效果。

2.3 预测管道泄漏的环境影响情况

泄漏探测研究有助于预测一些突发的泄漏分配情况而引发管道破裂。PIPELINE STUDIO计算泄漏的总量成为基础为大气分布计算决定地面天然气的集中在泄漏附近。如果一个坏元素如硫化氢存在天然气中，这种信息是特有决定性的重要。

3.技术描述

采用最新工业标准模拟引擎TGNET 和 TLNET, PipelineStudioÔ  模拟单项流的稳态和动态水利状况 .

PipelineStudioÔ 能模拟简单和复杂的管网，可以模拟管道设备，如阀门，压缩机，调节阀和加热器 ，可以快速组态大型由管道和设备组成的管道网络，组态工具是直观的和综合的图形用户界面GUI .  管道设备属性，如管道长度，壁厚，粗糙度，高程等，可以通过对话框或表格输入

供气和输气提供模型的流量，压力边界条件以及模型极限， 任何组态的管道设备也提供模型极限; 非常严格的自动用作设定点。对动态模拟，可以输入设定点和极限改变的计划.  根据设定点和极限，Pipeline StudioÔ 计算所有管道系统内的水利变量，如压力，流量，温度和流体密度

先进的 GUI 能让用户在模拟期间和模拟后浏览模拟结果， 结果以趋势和特征的形式以图形显示  . 趋势和特征数据也可以输出到  Microsoftò ExcelÔ 或者其它软件.模拟结果还可以通过数据表格，数据块浏览。 .

3.1模拟

PipelineStudioÔ 执行稳态和瞬态模拟两种模拟. 稳态模拟提供的假定能量流在管道系统中的每一点是相同的。 瞬态模拟的评价是由于在系统参数上的改变从而产生的动态反映。

用户可以选择运行交互式模拟，这样，在模拟过程中，用户可以改变设定点，极限或者状态 . 在交互式模拟中，在任何一点，可以储存状态数据，用来作为进一步的分析或者另一个模拟的开始 .  可以进行稳态和动态交互式模拟  

在模拟期间，通过图形人机界面报告操作模式改变和报警违反，当关键事件发生时，可以反馈给用户  

模拟结果可以通过报告文件或者通过图形/图表趋势图/特征来表示，可以让用户完全分析每个情景，根据正确的信息，作出正确的决策 . 模拟结果可以输出到第三方软件，用于进一步的分析  .

1.1.1 3.2 稳态模拟

在稳态模拟模式， 模拟器确定在管网稳态条件下状态变量的数值 。

稳态计算依赖一套用户定义的操作条件。操作条件包括下列参数 :

设备设定点和状态

在供气和输气点的流量和或压力设定值

设备活动设定点的选择（控制开始模型）

供气温度和质量

计算的稳态值必须满足所有应用约束

3.3  瞬态模拟

稳态模拟结果用来作为瞬态模拟的初始状态 .在瞬态模拟期间，用户可以改变在设备和供气/输气设定点的设定点. 模拟器将计算那些改变的反映, 但是不允许违反任何约束条件  

瞬态模拟可以进行供气中断模拟，泄露分析，操作员培训，操作计划比选。用户通过分析瞬态计算结果，完全调查管网，并进行决策分析 .

3.4  模型功能

对管道工程师，综合的，直观GUI，确省值的使用， 理想控制建立了有效地模拟工具，它能提供 : -

准确和稳定的结果: PipelineStudioÔ 应用计算管道系统流体运动的守恒方程的可靠的， 稳定的， 收敛的数值方案 .

可依赖的稳态模拟: 稳态运行可以独立地运行

交互式模拟: 模拟可以在后台运行或者选择使用交互式模拟模式

网络验证: PipelineStudioÔ 自动提示用户漏掉的输入或输入错误. 这个网络验证功能可以引导用户通过简单的方法修正错误 .  

缺省值输入: 模型能通过缺省值快速组态 .所有设备属性都有缺省值  

在线帮助 : 内置强化的在线帮助文件。能通过菜单提供帮助

理想控制 : 每个设备项， 即 供气，输气，截断阀，包括用户指定的或者特殊编程的约束条件. 约束是理想化控制，代表设备或控制限制 .多个约束可以在一个设备中指定， 在模拟过程中，最严格的约束条件用作当前控制模式，从而保证所有的定义的约束条件得到遵守 .

警报处理 : PipelineStudioÔ 允许用户定义警报极限。如果一个警报被违反，信息会报告位置和报警值 .

可组态的单位 : 单位的数据包括英制， 公制，SI 。用户可以自定义工程单位

数据交换: 组态和模拟数据可以方便地与第三方软件交换。

3.5   气体模拟

PipelineStudioÔ  模拟引擎采用所有相关的公式，设备类型，包括: -

BWRS, Peng-Robinson 和 SAREM 状态方程

阻力系数的修正:

Colebrook-White

AGA

Weymouth

Panhandle A

Panhandle B

体积流量或质量流量

气体温度跟踪选择

简单热传递

管壁温度跟踪

气体质量跟踪选择

组分跟踪

基础质量跟踪

用户定义质量跟踪

压缩机单位模拟

离心机模拟

往复机模拟

虚拟压缩机

压缩机驱动

模拟电力驱动

透平驱动

压缩机站模拟

设备：

截断阀

截止阀

压力调节器阀

流量调节阀

差压调节器

加热器

阻力元件

供气/输气控制

3.6   液体模拟

液体模型的功能

The Liquid simulation engine incorporate all equations, equipment types and parameters commonly required for modeling liquid pipelines. Specifically included are:

液体模型算法引擎集成了所有液体模拟模拟所需要的的状态方程、设备类型和参数等。包括如下：

• 可选择的状态方程 (EOS):

- BWRS (Benedict-Webb-Rubin-Starling – Virial EOS)

- API correlations used to represent pre-defined products such as crude,kerosene, diesel, LPG, Naphthene and NGL

- User defined – curve data introduced by user to specify product

• 选择 MAOP 方程:

- 钢材 (DOT 192.105)

- 塑料 (DOT 192.121)

- 混凝土

• 液体温度跟踪选项

- 通用的热传递系数

- 简单/复杂管层

• 减阻剂跟踪包括下列系数:

- Aesop

- Burger

- Conoco

- Simplified Conoco

• 批次跟踪选项

- 组分跟踪

- 供应端的批次调度

- 供应端、分输段、阀、调节阀等于批次递送相关的

• 用户定义的路标参考系统－管道高程

• 设备

- 截止阀

- 泵

- 检查阀

- 流量调节阀

- 压力调节阀.

- 阻力因素 (流量、压降－提升)

- 管嘴 (罐)

• 泵的单元模型

- 含有性能曲线的离心泵

- 往复式泵

- 通用泵或者也叫简单泵，可以代表一个简单泵和泵站

• 通用、往复、离心式

• 阀的CV曲线定义:

- 球阀

- 蝶阀

- 闸阀

- 用户自定义

• E外部调节器

- 供应端

- 分输端

- 泄露

- 喷嘴 (罐)

• 约束/控制选项

- 供应端、分输端、调节阀和泵的压力控制（注入和排出）

-供应端、分输端、调节阀和泵的流量控制

- 泵的压缩率

- 速度 (限于往复式和离心式泵)

- 泵的最大功率

3.7 图形用户接口  (GUI)

PipelineStudioÔ 有图形用户界面. 这允许用户使用鼠标选择设备元件快速建立模型，通过图形或者表格浏览瞬态模拟结果。用户能交互地通过GUI改变设定值

GUI和其它所有报告功能是高度地可组态的，用户能修改GUI格式满足他们的要求。

3.7.1   主要特征

PipelineStudioÔ GUI  采用s: -

与 Microsoftò Office 一样的看和感觉的拖/拉功能

用户组态的工具栏

可组态的风格栏

自动引导和简化操作

紧密与所有 Microsoftò Windows 软件结合.

文本在线帮助

3.7.2    数据输入输出

PipelineStudioÔ 使用多个格式提供不限的访问数据的功能 : -

数据输入通过对话框进行 .

特性浏览显示在模型的每个管道元件的输入/输出数据 .

电子表控制允许一个特殊类型的所有管道设备数据输入和输出，如所有管段，所有截断阀。电子表格是可组态的， 可以添加和删除数据类型。

数据块能放在网络中。数据块显示每个设备的输入和输出数据项.显示系统参数的数据块可以放在网络图中

可定制的报告可供用户编制特殊的输出文件报告，打印模拟数据

定制的特征图和趋势图可以以图形格式显示 .

3.8   数据表示

PipelineStudioÔ 采用很多方法表示和操作网络和模拟数据 : -

管道和设备可以通过颜色表示特性值，如压力，温度，流量

管道和设备组态数据可以被包含在网络图中 .

OLE 功能使得能够嵌入目标，增强网络图形 .

网络图形能被拷贝和粘贴到其他应用中

数据趋势图可以存作bitmap 格式，拷贝到其他应用  

数据趋势图可以存作bitmap 格式，拷贝到其他应用  

特征和趋势数据能被拷贝到电子表格中

特征和趋势数据能输出到文本文件中

定制的表格能对不同数据源的数据建立过滤/分类功能

特性浏览可以观看每个管道元件的所有相关的数据

数据块快速地显示每个设备的输入和输出数据