CN110704935A - 一种sps软件的自动调试与输出方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SPS软件的自动调试与输出方法，该方法包括：确定压气站压缩机压比，使得压缩机的压比控制在理想的运行范围内；调试压气站压缩机特性参数，使各压缩机工作点达到边界条件内部的最佳工作区；并将结果由自动读取程序自动导入SPS软件进行仿真模拟。本发明的有益效果为：通过以自动计算的方式代替手工计算，在生产项目的初步设计阶段，用于输气管道初步设计工作中的逐年工况、调峰计算，减少设计人员在SPS工艺计算消耗的时间，可保证稳定的计算质量，提高工作效率，并且支持计算结果自动导出，方便查看调试结果。

Description

一种SPS软件的自动调试与输出方法

技术领域

本发明涉及输气管道设计技术领域，具体而言，涉及一种SPS软件的自动调试与输出方法。

背景技术

目前，我国天然气管道里程达到8.5万公里，形成了以西气东输系统、陕京管道系统、川气东送、中缅天然气管道、永唐秦、东北天然气管网等为主的主干网络，以冀宁线、兰银线、忠武线、中贵线等联络线为主的联络管道，完成西北、西南及东部沿海三大进口通道，形成了“西气东输、海气登陆、就近供应”格局。天然气管道的设计大多数是使用SPS软件计算完成的，SPS计算的可靠性也在已建成投产和平稳运行的项目中得到了进一步证实，是被广泛认同的长输管道水力、热力模拟分析计算软件。

但是，由于SPS软件注重内核计算，不注重用户体验，SPS软件模型用程序语言编制、建模复杂，没有自动化调整模块，所有工况的调试完全手动进行，人力耗时巨大。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种SPS软件自动调试与输出方法，以自动计算的方式代替手工计算，用于天然气管道项目初步设计阶段的逐年输量计算、调峰计算等，供设计人员参考。

为实现上述目的，本发明提供了一种SPS软件的自动调试与输出方法，该方法包括以下步骤：

步骤101：确定压气站压缩机压比，使得压缩机的压比控制在理想的运行范围内；

步骤102：调试压气站压缩机特性参数，使各压缩机工作点达到边界条件内部的最佳工作区，所述边界条件由喘振线、阻塞线、最大转速和最小转速组成，调试过程具体包括，

确定压缩机台数：更改压缩机台数，记录各压缩机工作点情况，筛除不可调试的压缩机启动台数组合方案，所述压缩机启动台数组合方案即工作点全部接近喘振线、工作点全部达到最大功率及工作点全部超过阻塞线的组合情况，得到可调试的压缩机启动台数组合方案；

步骤S2：确定压缩机上一开启压气站出口压力：对于步骤S1筛选得到的可调试的压缩机启动台数组合方案，其中若有压缩机的工作点低于最小转速，按限制条件大调整步长降低上一开启压气站的出口压力，直到本站压缩机工作点高于最小转速为止，并记录本方案，然后恢复上一开启压气站出口压力；

步骤S3：调试压缩机工作点：对步骤S1筛选得到的可调试的压缩机启动台数组合方案，逐个进行台阶出口压力调试，直到各压缩机工作点达到最佳工作区；

步骤103：将步骤101和步骤102的结果由自动读取程序自动导入SPS软件进行仿真模拟。

作为本发明进一步的改进，步骤101中，具体包括：输入目标管输气量，按顺序读取每一站压缩机的运行压比，将运行压比与限制条件进行比较，所述限制条件从小到大分别为最低允许压比、试关停压比和最高允许压比，若低于试关停压比，关停本站；若高于最高允许压比，按照台阶压力限制条件降低压缩机出口压力，每降低一次进行一次检查，直到压缩机压比低于最高允许压力为止；若压缩机出口压力降低至最低出口压力以下，则检查压缩机上游是否有关停站场，并将上游关停站场开启。

作为本发明进一步的改进，步骤S3中，对并联运行的压缩机，选择其中碰喘振线或安全裕量低于10％的压缩机，按限制条件小调整步长提高压缩机出口压力，直到其工作点达到最佳工作区。

作为本发明进一步的改进，步骤S3中，选择碰阻塞线、达到最高转速或最大功率的压缩机，按限制条件小调整步长提高该组其他正常工况的压缩机的出口压力，直到该压缩机工作点达到最佳工作区。

作为本发明进一步的改进，每调整一次步长重复步骤S3。

作为本发明进一步的改进，单台压缩机不同工况调整方案包括：

当碰喘振线时，减小压缩机台数或降低出口压力；

当碰阻塞线时，增加压缩机台数或降低压缩机出口压力；

当达到最低转速时，降低上一开启压气站出站压力或关停上一开启压气站；

当达到最高转速时，增加压缩机台数或降低本站压缩机出口压力；

当达到最大功率时，增加压缩机台数或降低本站压缩机出口压力；

当达到最大压比时，增加压缩机台数或降低本站压缩机出口压力；

当达到最小压比时，降低上一开启压气站出站压力或关停上一开启压气站。

作为本发明进一步的改进，所述边界条件通过EXCEL表格输入。

作为本发明进一步的改进，步骤101和步骤102的计算结果以xls、txt或ark格式输出。

本发明的有益效果为：通过以自动计算的方式代替手工计算，在生产项目的初步设计阶段，用于输气管道初步设计工作中的逐年工况、调峰计算，减少设计人员在SPS工艺计算消耗的时间，可保证稳定的计算质量，提高工作效率；还可自动读取excel表格中的限定参数，在SPS运行的每一步对压缩机的工作点进行监测，达到了将压缩机工作点控制在安全、高效工作区的效果，并且支持计算结果自动导出，方便查看调试结果。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法的流程图；

图2为本发明实施例所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法的压缩工作区域示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

SPS全称stoner pipeline simulator，是石油天然气长输管道模拟计算软件，该软件能够实现长输管道的离线实时模拟计算，是世界公认的用于长距离输油(气)管道设计、计算以及全线自动化控制模拟的高精度软件。在液体管网的稳态和瞬态计算方面应用较广，已在国内多项石油管道工程研究与设计中应用。SPS通过输入管道参数(管道长度、管径、输油泵特性曲线函数、调节阀特性曲线函数、泄压阀、沿线里程高程数据、介质物性数据等)建立与真实管道主要流程、设备参数一致的管道模型，通过对管道模型的稳态模拟计算实际管道在不同输送工况下设备的适应性，并根据模拟结果对设备控制参数进行优化；通过管道的瞬态模拟获得不同事故工况下的参数，并根据结果制定预先保护方案。离线仿真既可在设计管道时预先确定主要设备参数，实现管道设计的最优化；也可在管道建成后，通过对管道的离线模拟进一步优化参数设定值，实现管道安全、平稳、节能运行。

实施例1，如图1所示，本发明实施例所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法，该方法包括以下步骤：

步骤101：确定压气站压缩机压比，使得压缩机的压比控制在理想的运行范围内，即压缩机高效区，且距离喘振线、阻塞线、最大转速和最小转速有安全距离；

步骤102：调试压气站压缩机特性参数，使各压缩机工作点达到边界条件内部的最佳工作区，所述边界条件由喘振线、阻塞线、最大转速和最小转速组成，调试过程具体包括，

步骤S1：确定压缩机台数：更改压缩机台数，记录各压缩机工作点情况，筛除不可调试的压缩机启动台数组合方案，所述压缩机启动台数组合方案即工作点全部接近喘振线、工作点全部达到最大功率及工作点全部超过阻塞线的组合情况，得到可调试的压缩机启动台数组合方案；

步骤S2：确定压缩机上一开启压气站出口压力：对于步骤S1筛选得到的可调试的压缩机启动台数组合方案，其中若有压缩机的工作点低于最小转速，按限制条件大调整步长降低上一开启压气站的出口压力，直到本站压缩机工作点高于最小转速为止，并记录本方案，然后恢复上一开启压气站出口压力；

步骤S3：调试压缩机工作点：对步骤S1筛选得到的可调试的压缩机启动台数组合方案，逐个进行台阶出口压力调试，直到各压缩机工作点达到最佳工作区；

步骤103：将步骤101和步骤102的结果由自动读取程序自动导入SPS软件进行仿真模拟。

在压缩机压力流量曲线汇成的工作区中，最佳工作区为图2中椭圆形曲线描述的最佳工作区。工作点不得接近左侧的喘振线，并需留有裕量，在喘振线左侧运行将严重损坏压缩机芯。工作点不得超过右侧的阻塞线，且不能低于最小转速、高于最大转速、达到最大功率，否则，将严重降低工作效率甚至损坏压缩机芯。在最佳工作区外，压缩机的工作效率降低。而每个压气站有多台压缩机并联运行，其中一台压缩机的启停将会对其他压缩机工作点产生影响。

进一步的，步骤101中，具体包括：输入目标管输气量，按顺序读取每一站压缩机的运行压比，将运行压比与限制条件进行比较，所述限制条件从小到大分别为最低允许压比、试关停压比和最高允许压比，若低于试关停压比，关停本站；若高于最高允许压比，按照台阶压力限制条件降低压缩机出口压力，每降低一次进行一次检查，直到压缩机压比低于最高允许压力为止；若压缩机出口压力降低至最低出口压力以下，则检查压缩机上游是否有关停站场，并将上游关停站场开启。

进一步的，步骤S3中，对并联运行的压缩机，选择其中碰喘振线或安全裕量低于10％的压缩机，按限制条件小调整步长提高压缩机出口压力，直到其工作点达到最佳工作区。

进一步的，步骤S3中，选择碰阻塞线、达到最高转速或最大功率的压缩机，按限制条件小调整步长提高该组其他正常工况的压缩机的出口压力，直到该压缩机工作点达到最佳工作区。

进一步的，每调整一次步长重复步骤S3。

进一步的，单台压缩机不同工况调整方案包括：

当碰喘振线时，减小压缩机台数或降低压缩机出口压力；

当碰阻塞线时，增加压缩机台数或降低压缩机出口压力；

当达到最低转速时，降低上一开启压气站出站压力或关停上一开启压气站；

当达到最高转速时，增加压缩机台数或降低本站压缩机出口压力；

当达到最大功率时，增加压缩机台数或降低本站压缩机出口压力；

当达到最大压比时，增加压缩机台数或降低本站压缩机出口压力；

当达到最小压比时，降低上一开启压气站出站压力或关停上一开启压气站。

进一步的，边界条件通过EXCEL表格输入。

进一步的，步骤101和步骤102的计算结果以xls、txt或ark格式输出。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种SPS软件的自动调试与输出方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤101：确定压气站压缩机压比，使得压缩机的压比控制在理想的运行范围内；

步骤102：调试压气站压缩机特性参数，使各压缩机工作点达到边界条件内部的最佳工作区，所述边界条件由喘振线、阻塞线、最大转速和最小转速组成，调试过程具体包括，

步骤S1：确定压缩机台数：更改压缩机台数，记录各压缩机工作点情况，筛除不可调试的压缩机启动台数组合方案，所述压缩机启动台数组合方案即工作点全部接近喘振线、工作点全部达到最大功率及工作点全部超过阻塞线的组合情况，得到可调试的压缩机启动台数组合方案；

步骤S2：确定压缩机上一开启压气站出口压力：对于步骤S1筛选得到的可调试的压缩机启动台数组合方案，其中若有压缩机的工作点低于最小转速，按限制条件大调整步长降低上一开启压气站的出口压力，直到本站压缩机工作点高于最小转速为止，并记录本方案，然后恢复上一开启压气站出口压力；

步骤S3：调试压缩机工作点：对步骤S1筛选得到的可调试的压缩机启动台数组合方案，逐个进行台阶出口压力调试，直到各压缩机工作点达到最佳工作区；

步骤103：将步骤101和步骤102的结果由自动读取程序自动导入SPS软件进行仿真模拟。

2.根据权利要求1所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法，其特征在于，步骤101中，具体包括：输入目标管输气量，按顺序读取每一站压缩机的运行压比，将运行压比与限制条件进行比较，所述限制条件从小到大分别为最低允许压比、试关停压比和最高允许压比，若低于试关停压比，关停本站；若高于最高允许压比，按照台阶压力限制条件降低压缩机出口压力，每降低一次进行一次检查，直到压缩机压比低于最高允许压力为止；若压缩机出口压力降低至最低出口压力以下，则检查压缩机上游是否有关停站场，并将上游关停站场开启。

3.根据权利要求1所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法，其特征在于，步骤S3中，对并联运行的压缩机，选择其中碰喘振线或安全裕量低于10％的压缩机，按限制条件小调整步长提高压缩机出口压力，直到其工作点达到最佳工作区。

4.根据权利要求1所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法，其特征在于，步骤S3中，选择碰阻塞线、达到最高转速或最大功率的压缩机，按限制条件小调整步长提高该组其他正常工况的压缩机的出口压力，直到该压缩机工作点达到最佳工作区。

5.根据权利要求3或4所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法，其特征在于，每调整一次步长重复步骤S3。

6.根据权利要求1所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法，其特征在于，单台压缩机不同工况调整方案包括：

当碰喘振线时，减小压缩机台数或降低压缩机出口压力；

当碰阻塞线时，增加压缩机台数或降低压缩机出口压力；

当达到最低转速时，降低上一开启压气站出站压力或关停上一开启压气站；

当达到最高转速时，增加压缩机台数或降低本站压缩机出口压力；

当达到最大功率时，增加压缩机台数或降低本站压缩机出口压力；

当达到最大压比时，增加压缩机台数或降低本站压缩机出口压力；

当达到最小压比时，降低上一开启压气站出站压力或关停上一开启压气站。

7.根据权利要求1所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法，其特征在于，所述边界条件通过EXCEL表格输入。

8.根据权利要求1所述的一种SPS软件的自动调试与输出方法，其特征在于，步骤101和步骤102的计算结果以xls、txt或ark格式输出。

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