Real Pipe-GAS與SPS在新疆天然氣管網仿真應用與比較

劉濤（新疆油田油氣儲運分公司，新疆　克拉瑪依　834000）

Real Pipe-GAS與SPS在新疆天然氣管網仿真應用與比較

劉濤（新疆油田油氣儲運分公司，新疆克拉瑪依834000）

結合新疆油田公司天然氣管網輸送工藝，從建模、有效性檢驗、工況運行、結果讀取、計算結果吻合度5個方面分析對比Real Pipe-Gas和SPS軟件差異性和準確性。國產化的Real Pipe-Gas更加貼近模擬人員使用，具有易學、易懂、易操作的特點，與SPS軟件相比計算結果的比較貼近實際參數，在大型天然氣管網仿真運行值得信賴。

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近十年，天然氣管道建設快速發展，管道長度和復雜程度日益增加，仿真運行越來越依賴國外SPS和TGNET軟件［1］。2010年，大型天然氣管網動態仿真軟件Real Pipe-Gas國產化成功，緩減了國外軟件在技術服務、產品擴展等方面的局限性，為今后國內天然氣管道仿真與優化軟件的發展奠定了基礎［2-3］。

1　新疆油田天然氣管網

新疆油田天然氣管道共計54條，合計里程1663公里，年輸配氣能力120億立方米。管道貫穿北疆地區14個市縣、18個團場、140多個村隊、70多個供配氣點，基本形成環準噶爾盆地的天然氣骨干高壓輸送環網、枝狀配氣管網和中間的聯絡管網，主要負責新疆油田稠油熱采和北疆地區工業、民生用氣。該管網具有多氣源、多用戶的特點，是密閉的、統一的水力系統，管網中的參數往往牽一發動全身，管網安全調度極其復雜。為了保證管網的安全運行和用戶的正常用氣，通常采用國際成熟的SPS、TGNET及國內的Real Pipe-Gas軟件進行仿真分析。本文淺談使用Real Pipe-Gas和SPS軟件進行新疆油田天然氣管網仿真中的認識。

2　軟件認識

2.1軟件概況

Real Pipe-Gas軟件是管道公司在引進、消化、吸收國外仿真軟件的基礎上，通過深入研究天然氣管網拓撲結構的邏輯表征、管道動態仿真模型和仿真運行控制邏輯等關鍵技術實現仿真軟件國產化［2-3］，突破了專業人員使用的弊端，具有崗位操作人員短期培訓即可使用的優點。除此之外，個性化定制可以滿足不同需求，成為天然氣管道運行分析、調控培訓的必備工具。

SPS軟件是一款國際公認的水力、熱力等方面專業軟件，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算。該軟件有離線和在線仿真之分，國內已有包括秦京管道在內的多條管道采用SPS軟件構成SCADA系統在線模擬［5-6］。

2.2軟件操作對比

2.2.1建立模型

Real Pipe-Gas軟件通過實物建模窗口的繪圖工具條建立實物模型。另外，Real Pipe-Gas軟件可以建立站場模型，相對真實地模擬站場設備操作；SPS軟件建模方式有兩種，既可通過Model Builder建立實物模型，也可通過編寫inprep文件實現文本編程建模。

兩款軟件在文件調用、參數修改、設備操作、過程控制等方面均提供了強大的邏輯控制功能，可以準確模擬各種事故工況下管網的運行狀態。SPS軟件在intran文件中使用特有的ADL語言實現強大的邏輯控制功能；Real Pipe-Gas軟件使用Lua語言編寫邏輯控制腳本。

2.2.2有效性檢驗

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

2.2.3工況運行

兩款軟件可隨時修改部分參數，使其按照仿真人員要求進行仿真。SPS軟件運行后，實物建模窗口使用率較低，所有運行過程操作在TRANS窗口均可以完成，需要模擬人員非常熟悉模型結構和軟件運行。另外，SPS軟件參數界面包括配置參數和計算結果，通過紅綠兩色分辨修改項。Real Pipe-Gas與SPS基本相似，不同點在于Real Pipe-Gas運行后建模窗口界面實時顯示管內流體走向，雙擊需要修改的設備可以得到該設備的所有參數。Real Pipe-Gas軟件按照配置、設置和結果3個子窗口分類列出模擬人員所需要關注的各項參數，使得操作清晰易懂。

2.2.4結果讀取

兩款軟件均可隨時查看管段、分輸點、供氣點等設備、管段、節點所對應的參數，并可隨時根據計算結果終止或調整約定條件，使計算過程快速完成。SPS軟件需要定義距離曲線、時間曲線、報表后才能查看或者在SimPlot查看所需要參數隨時間、距離變化曲線。Real Pipe-Gas結果讀取有多種方式，通過建模窗口批量查看，或利用動態文本框顯示，或在建模窗口監視，或自定義參數表格顯示。但該軟件需要運行期間才能隨時查看計算結果，運行停止后計算的結果無法顯示。

通過建立模型、有效性檢驗、工況運行、結果讀取4個方面對比兩款軟件的差異性，發現兩款軟件非常相似，Real Pipe-Gas軟件在使用過程中更貼近模擬人員所需，操作起來比較方便。

3　工程應用

本文以新疆油田天然氣管網為例，分別利用Real Pipe-Gas和SPS軟件在相同工況下進行仿真，并與實際運行結果對比。由下表可知，兩款軟件計算結果與實際運行結果相比都有偏差，但偏差都小于4%。另外，Real Pipe-Gas軟件偏差率相對較小，吻合度相對較高。

表1　新疆油田天然氣管道仿真計算結果對比（壓力）

4　結語

Real Pipe-Gas與SPS相比，在建模、有效性檢驗、工況運行和結果讀取4個方面具有易學、易懂、易操作的優勢。另外，兩款軟件在以新疆油田天然氣管網輸送工藝為例的仿真結果偏差都控制在4%以內，Real Pipe-Gas軟件偏差相對較小。國產化的Real Pipe-Gas可用于大型天然氣管網仿真模擬，具有十分重要的意義和行業應用拓展前景。

［1］李長俊.天然氣管道輸送［M］.北京：石油工業出版社，2008：156-185.

［2］鄭建國，陳國群，艾慕陽等.大型天然氣管網動態仿真研究與實現［J］.計算機仿真，2012，第7期：354-357.

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

［4］李玉星，姚光鎮.輸氣管道設計與管理［M］.東營：中國石油大學出版社，2009：47-53.

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

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

劉濤（1983-），工程師，學士；2006年畢業于中國石油大學（北京）；主要從事油氣儲運研究工作。