劉濤（新疆油田油氣儲(chǔ)運(yùn)分公司，新疆　克拉瑪依　834000）

Real Pipe-GAS與SPS在新疆天然氣管網(wǎng)仿真應(yīng)用與比較

劉濤（新疆油田油氣儲(chǔ)運(yùn)分公司，新疆克拉瑪依834000）

結(jié)合新疆油田公司天然氣管網(wǎng)輸送工藝，從建模、有效性檢驗(yàn)、工況運(yùn)行、結(jié)果讀取、計(jì)算結(jié)果吻合度5個(gè)方面分析對(duì)比Real Pipe-Gas和SPS軟件差異性和準(zhǔn)確性。國(guó)產(chǎn)化的Real Pipe-Gas更加貼近模擬人員使用，具有易學(xué)、易懂、易操作的特點(diǎn)，與SPS軟件相比計(jì)算結(jié)果的比較貼近實(shí)際參數(shù)，在大型天然氣管網(wǎng)仿真運(yùn)行值得信賴。

Real Pipe-Gas，SPS，國(guó)產(chǎn)化，天然氣管網(wǎng)，多氣源，仿真模擬，比較

近十年，天然氣管道建設(shè)快速發(fā)展，管道長(zhǎng)度和復(fù)雜程度日益增加，仿真運(yùn)行越來(lái)越依賴國(guó)外SPS和TGNET軟件［1］。2010年，大型天然氣管網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真軟件Real Pipe-Gas國(guó)產(chǎn)化成功，緩減了國(guó)外軟件在技術(shù)服務(wù)、產(chǎn)品擴(kuò)展等方面的局限性，為今后國(guó)內(nèi)天然氣管道仿真與優(yōu)化軟件的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)［2-3］。

1　新疆油田天然氣管網(wǎng)

新疆油田天然氣管道共計(jì)54條，合計(jì)里程1663公里，年輸配氣能力120億立方米。管道貫穿北疆地區(qū)14個(gè)市縣、18個(gè)團(tuán)場(chǎng)、140多個(gè)村隊(duì)、70多個(gè)供配氣點(diǎn)，基本形成環(huán)準(zhǔn)噶爾盆地的天然氣骨干高壓輸送環(huán)網(wǎng)、枝狀配氣管網(wǎng)和中間的聯(lián)絡(luò)管網(wǎng)，主要負(fù)責(zé)新疆油田稠油熱采和北疆地區(qū)工業(yè)、民生用氣。該管網(wǎng)具有多氣源、多用戶的特點(diǎn)，是密閉的、統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，管網(wǎng)中的參數(shù)往往牽一發(fā)動(dòng)全身，管網(wǎng)安全調(diào)度極其復(fù)雜。為了保證管網(wǎng)的安全運(yùn)行和用戶的正常用氣，通常采用國(guó)際成熟的SPS、TGNET及國(guó)內(nèi)的Real Pipe-Gas軟件進(jìn)行仿真分析。本文淺談使用Real Pipe-Gas和SPS軟件進(jìn)行新疆油田天然氣管網(wǎng)仿真中的認(rèn)識(shí)。

2　軟件認(rèn)識(shí)

2.1軟件概況

Real Pipe-Gas軟件是管道公司在引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外仿真軟件的基礎(chǔ)上，通過(guò)深入研究天然氣管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的邏輯表征、管道動(dòng)態(tài)仿真模型和仿真運(yùn)行控制邏輯等關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)仿真軟件國(guó)產(chǎn)化［2-3］，突破了專業(yè)人員使用的弊端，具有崗位操作人員短期培訓(xùn)即可使用的優(yōu)點(diǎn)。除此之外，個(gè)性化定制可以滿足不同需求，成為天然氣管道運(yùn)行分析、調(diào)控培訓(xùn)的必備工具。

SPS軟件是一款國(guó)際公認(rèn)的水力、熱力等方面專業(yè)軟件，主要用于熱油管道、成品油管道、天然氣管道等流體的多工況的模擬計(jì)算。該軟件有離線和在線仿真之分，國(guó)內(nèi)已有包括秦京管道在內(nèi)的多條管道采用SPS軟件構(gòu)成SCADA系統(tǒng)在線模擬［5-6］。

2.2軟件操作對(duì)比

2.2.1建立模型

Real Pipe-Gas軟件通過(guò)實(shí)物建模窗口的繪圖工具條建立實(shí)物模型。另外，Real Pipe-Gas軟件可以建立站場(chǎng)模型，相對(duì)真實(shí)地模擬站場(chǎng)設(shè)備操作；SPS軟件建模方式有兩種，既可通過(guò)Model Builder建立實(shí)物模型，也可通過(guò)編寫(xiě)inprep文件實(shí)現(xiàn)文本編程建模。

兩款軟件在文件調(diào)用、參數(shù)修改、設(shè)備操作、過(guò)程控制等方面均提供了強(qiáng)大的邏輯控制功能，可以準(zhǔn)確模擬各種事故工況下管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。SPS軟件在intran文件中使用特有的ADL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的邏輯控制功能；Real Pipe-Gas軟件使用Lua語(yǔ)言編寫(xiě)邏輯控制腳本。

2.2.2有效性檢驗(yàn)

兩款軟件在模型搭建完成后，都需進(jìn)行有效性檢驗(yàn)。通過(guò)后即使供配氣量不平衡或約束模式設(shè)置不合理，都可以進(jìn)行計(jì)算。SPS軟件必須有正確的INTRAN引擎文件才能運(yùn)行，該軟件完善一鍵建立的功能使得使用更加方便。Real Pipe-Gas軟件通過(guò)內(nèi)置運(yùn)行腳本，不需要在運(yùn)行前進(jìn)行編寫(xiě)。

2.2.3工況運(yùn)行

兩款軟件可隨時(shí)修改部分參數(shù)，使其按照仿真人員要求進(jìn)行仿真。SPS軟件運(yùn)行后，實(shí)物建模窗口使用率較低，所有運(yùn)行過(guò)程操作在TRANS窗口均可以完成，需要模擬人員非常熟悉模型結(jié)構(gòu)和軟件運(yùn)行。另外，SPS軟件參數(shù)界面包括配置參數(shù)和計(jì)算結(jié)果，通過(guò)紅綠兩色分辨修改項(xiàng)。Real Pipe-Gas與SPS基本相似，不同點(diǎn)在于Real Pipe-Gas運(yùn)行后建模窗口界面實(shí)時(shí)顯示管內(nèi)流體走向，雙擊需要修改的設(shè)備可以得到該設(shè)備的所有參數(shù)。Real Pipe-Gas軟件按照配置、設(shè)置和結(jié)果3個(gè)子窗口分類列出模擬人員所需要關(guān)注的各項(xiàng)參數(shù)，使得操作清晰易懂。

2.2.4結(jié)果讀取

兩款軟件均可隨時(shí)查看管段、分輸點(diǎn)、供氣點(diǎn)等設(shè)備、管段、節(jié)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)，并可隨時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果終止或調(diào)整約定條件，使計(jì)算過(guò)程快速完成。SPS軟件需要定義距離曲線、時(shí)間曲線、報(bào)表后才能查看或者在SimPlot查看所需要參數(shù)隨時(shí)間、距離變化曲線。Real Pipe-Gas結(jié)果讀取有多種方式，通過(guò)建模窗口批量查看，或利用動(dòng)態(tài)文本框顯示，或在建模窗口監(jiān)視，或自定義參數(shù)表格顯示。但該軟件需要運(yùn)行期間才能隨時(shí)查看計(jì)算結(jié)果，運(yùn)行停止后計(jì)算的結(jié)果無(wú)法顯示。

通過(guò)建立模型、有效性檢驗(yàn)、工況運(yùn)行、結(jié)果讀取4個(gè)方面對(duì)比兩款軟件的差異性，發(fā)現(xiàn)兩款軟件非常相似，Real Pipe-Gas軟件在使用過(guò)程中更貼近模擬人員所需，操作起來(lái)比較方便。

3　工程應(yīng)用

本文以新疆油田天然氣管網(wǎng)為例，分別利用Real Pipe-Gas和SPS軟件在相同工況下進(jìn)行仿真，并與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果對(duì)比。由下表可知，兩款軟件計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果相比都有偏差，但偏差都小于4%。另外，Real Pipe-Gas軟件偏差率相對(duì)較小，吻合度相對(duì)較高。

表1　新疆油田天然氣管道仿真計(jì)算結(jié)果對(duì)比（壓力）

4　結(jié)語(yǔ)

Real Pipe-Gas與SPS相比，在建模、有效性檢驗(yàn)、工況運(yùn)行和結(jié)果讀取4個(gè)方面具有易學(xué)、易懂、易操作的優(yōu)勢(shì)。另外，兩款軟件在以新疆油田天然氣管網(wǎng)輸送工藝為例的仿真結(jié)果偏差都控制在4%以內(nèi)，Real Pipe-Gas軟件偏差相對(duì)較小。國(guó)產(chǎn)化的Real Pipe-Gas可用于大型天然氣管網(wǎng)仿真模擬，具有十分重要的意義和行業(yè)應(yīng)用拓展前景。

［1］李長(zhǎng)俊.天然氣管道輸送［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008：156-185.

［2］鄭建國(guó)，陳國(guó)群，艾慕陽(yáng)等.大型天然氣管網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真研究與實(shí)現(xiàn)［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2012，第7期：354-357.

［3］鄭建國(guó)，宋飛，陳國(guó)群等.大型天然氣管道仿真軟件Real Pipe-Gas研發(fā)［J］.油氣儲(chǔ)運(yùn)，2011，第30卷第9期：659-662.

［4］李玉星，姚光鎮(zhèn).輸氣管道設(shè)計(jì)與管理［M］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，2009：47-53.

［5］Advantica.Stoner Pipeline Simulator（SPS）9.7［Z］.2005.

［6］蘇欣，章磊，劉佳等.SPS與TGNET在天然氣管網(wǎng)仿真中應(yīng)用與認(rèn)識(shí)［J］.天然氣與石油，2009，27（1）:1-3，10.

劉濤（1983-），工程師，學(xué)士；2006年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）；主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)研究工作。