王三石 劉梅

摘 ?要：文章介紹了TGnet軟件的特點、用途、使用步驟并結合軟件的特點對TGnet軟件在城市燃氣管網水力計算中的應用進行了探討。

關鍵詞：TGnet軟件;燃氣管網;水力計算

中圖分類號：TU996 ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2015）35-0029-02

城市燃氣管網設施是現代城鎮(zhèn)基礎設施的重要組成部分。因而，城市燃氣規(guī)劃是城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃的一個重要組成部分，其中城市燃氣管網的水力計算又是城市燃氣規(guī)劃的核心部分，如何利用燃氣管網水力計算的結果指導城市燃氣管網的建設是一個重要問題。傳統(tǒng)簡單的水力計算程序對管網進行靜態(tài)的模擬計算，僅能得到某些特定節(jié)點的壓力及流量。對于多氣源點的管網水力計算問題，傳統(tǒng)簡單的水力計算程序無能為力，TGnet軟件具有強大的計算功能，能夠對這一問題進行較好的分析。

1 ?TGnet軟件簡介

作為國際公認的天然氣管道水力計算軟件，TGnet能夠對管道中的單相流進行穩(wěn)態(tài)模擬和動態(tài)模擬，該軟件具有全功能的圖形界面、穩(wěn)定的數字求解技術、完備的設備模擬、靈活實用的理想化的控制方式和多約束條件設定（Constraint logic）、溫度跟蹤、氣體屬性跟蹤、詳盡的默認值集合、既能以批處理方式又能以交互（互動）方式運作、靈活多樣的開放的輸入輸出方式、易學易用等特點。

1.1 ?TGnet軟件計算原理

TGnet進行管網模擬使用的基本方程：

1.1.1 ?狀態(tài)方程

TGNET軟件采用Sarem、BWRS、Peng 、Peng-78、SRK5種方程.實際在城市燃氣管網水力計算項目中一般選用的是BWRS方程，基本能夠適用城市燃氣工程所有工況范圍內的水力計算。

1.1.2 ?粘度模型

TGnet軟件水力模型采用的是經驗公式。軟件包含了威莫斯公式、潘漢德公式、柯式公式可以選擇，根據《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》GB50028-2006中相關要求，城鎮(zhèn)燃氣水力計算粘度公式一般選擇柯式公式。

1.1.3 ?水力模型

TGnet軟件水力模型均包括質量守恒方程、動量守恒方程、能量守恒方程3個方程，這三組方程是所有管網水力計算的基本方程，水力計算模擬的過程即是求解這三組偏微分方程的過程。

1.2 ?軟件使用的準備工作

1.2.1 ?建立管網模型文件

一般燃氣管網的水力計算需要建立全新的管網模型文件，這一方面TGnet提供了插入文件的模式，可以將燃氣管網CAD文件插入軟件，根據插入的圖形文件，將管網模型描在水力計算軟件內部，此種方式能夠較為真實的反應水力計算管網模型的成果，根據用戶的要求，也可以對某些支狀管網進行簡化。

1.2.2 ?設置使用的單位制和單位

軟件在計算前，需要設置使用的單位制和單位，根據中國的工程習慣，應選用公制單位。

1.2.3 ?設置模擬選項

設置模擬選項主要包括了幾個關鍵選項，如流體初始壓力溫度的選擇。

1.2.4 ?設置邊界條件

恰當邊界條件的設置是軟件計算收斂的必要條件，若邊界條件設置不合理很容易導致軟件計算結果發(fā)散進而導致計算失敗。在城市燃氣管網水力計算中，一般有這樣幾種設置模式：即：

①設置氣源點壓力，用氣點流量;

②設置氣源點流量，用氣點壓力;

③設置氣源點壓力，用氣點壓力;

④設置氣源點壓力，氣源點流量。

1.2.5 ?文件的保存

保存管網模型文件。

1.3 ?模擬的基本步驟

①管網模型的有效性檢測，TGnet軟件帶有強大的糾錯檢測功能，能根據軟件的糾錯檢測功能，能夠檢測模型中是否有管網連接元件連接關系檢測及必要的輸入數據及數據有效性等。

②運行模擬程序，若有效性檢測無錯誤，則程序進入計算過程，若程序收斂則計算結果得到結果，若程序不收斂即可分析報警原因，一般原因大多數為氣源點壓力太低或管徑選擇太小等。

2 ?計算實例

本文以南通市城市燃氣管網水力計算模型為例說明TGnet軟件在城市燃氣管網水力計算中的應用。江蘇省南通市城市燃氣管網較為復雜，為方便分析僅對城區(qū)中壓管網進行水力計算分析。南通市城區(qū)中壓管網壓力等級為中壓A與中壓B，分別為0.4 MPa與0.2 MPa。至南通市區(qū)的高壓管網從門站出站后通過5座高中壓調壓站給城區(qū)中壓A管網供氣，老城區(qū)中壓管網由于是從原人工煤氣轉換過來，壓力級別較低為中壓B，中壓A與中壓B管網之間通過兩座中中壓調壓站連接。根據規(guī)劃水力計算要求，應對管網2015年及2030年水力計算工況進行分析，本文僅對2030年的分析過程進行分析說明。

2.1 ?管網模型的建立

根據管網現狀以及城市總體規(guī)劃的要求完成管網的布置方案，同時根據南通市城市燃氣規(guī)劃預測用氣量對中壓管網節(jié)點進行流量計算，并將之前憑借經驗數據確定的管徑等參數輸入軟件。最后輸入完成的管網模型，如圖1所示。

2.2 ?相關約束性條件

南通市5個氣源點即5座高中壓調壓站供氣壓力都設定為0.4 MPa，應保證所有用戶的用氣壓力高于0.1 MPa，即末端用戶中壓調壓器的進口壓力有足夠的開啟壓力。由圖1可以看出，城市燃氣管網存在用氣眾多，管網較為復雜的特點。因此管網的水力計算較為復雜，初次計算水力收斂的可能性較小，需要進行多次的試算，根據每次計算過程中報警提示的內容來修改模型內容進而完成水力計算。

2.3 ?模擬計算結果

TGnet軟件的計算結果可以通過兩種形式來反應，一種是直接在圖形文件內插入數據框，數據框可以包含關鍵管段的壓力、流量等參數，另外一種是將各水力計算程序的計算結果以EXCELL計算表格的形式來反應如圖2所示。同時TGnet軟件還包含了強大的圖表功能，能夠將各管段的壓力、溫度及數據擬合在同一張圖表內進行對比，如圖3所示。

可以根據業(yè)主要求，將各關鍵管段的壓力圖表及數據附錄在水力計算書結果中。這樣可以根據管網樁號大致知道在各中壓管網段相應位置的壓力，在未來管網建設過程中，可以根據實際用戶用量的需求，對管網模型進行實時的增減及更改，可以進一步的指導未來管網設施的發(fā)展。解決如如在某段管線上增加了大的工業(yè)用戶，現有管線壓力是否能滿足用戶要求等問題。

3 ?結 ?論

通過上述工程實例可以知道，TGnet軟件功能比較強大，可以很好的滿足在城市燃氣規(guī)劃編制過程中的管網水力計算問題，同時因為模型建立的可持續(xù)性，在后續(xù)的管網運營過程中，也可以通過軟件計算持續(xù)的指導工程建設作用。特別是對動態(tài)模擬問題，用戶的用氣數據對模擬的準確度以及后續(xù)工程的指導作用有決定性作用，因此必須加強用戶用氣數據的收集工作。

參考文獻：

[1] 段常貴.燃氣輸配[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000.

[2] 劉承先.TGnet在岳陽市天然氣利用工程中的應用[J].勝利油田職工 ? 大學學報，2005，（8）.