TGNET軟件特點及在天然氣長輸管道中的應用

王安鵬+馮玉華+劉旭+丁川

摘 要：文章首先介紹了TGNET軟件中所用的水力計算公式的特點，其次以天然氣長輸管道“獨山子-克拉瑪依風城油田輸氣管道”為例，應用TGNET軟件對該工程做模擬計算，通過計算過程以及結果對TGNET軟件特點進行分析。

關鍵詞：TGNET軟件；水力計算；模擬；特點分析

1 概述

Pipeline Studio是用于氣體和液體管網穩態和瞬態水力分析的現代化軟件，其中有TGNET（氣體）及TLNET（液體）兩個模塊，本文主要介紹TGNET（氣體）模塊。TGNET軟件是目前天然氣輸氣管道工藝分析的常用軟件，在天然氣管道工程的前期研究、設計、運行管理的穩態瞬態分析中得到了廣泛的應用。本文以“獨山子-克拉瑪依風城油田輸氣管道”為例，對該項目做了水力計算模擬分析。

2 TGNET中公式及其特點

TGNET中所涉及的摩阻計算公式及特點見表1。

TGNET中所涉及的氣體狀態方程及特點見表2。

3 TGNET軟件模擬分析實例

3.1 實例概況

獨山子-克拉瑪依風城油田輸氣管道線路長度為254km，共分兩段：獨山子-金龍段，線路全長約150km；金龍-風城段，線路全長約104km。全線共設置3座工藝站場，8座線路截斷閥室。全線設計輸量1456×104Nm3/d。起點來氣壓力：8.2～11.7MPa，其中金龍分輸站壓力<6.3MPa。

3.2 模擬前準備

（1）氣體狀態方程的選擇。TGNET模型中氣體方程有以下幾

種：Sarem、BWRS、Peng。Sarem方程，適用于氣體參數少，只需要相對密度，熱值和CO2含量，所以在此不適用；Peng方程和BWRS方程都有較寬的適用范圍，但在計算方面BWRS方程的精確度要比Peng方程的高。綜上所述，本項目選擇BWRS氣體狀態方程。

（2）摩阻計算公式的選擇。摩阻計算公式中Colebrook White公式為經典公式，適用于紊流的三個區（光滑區、混合摩擦區、阻力平方區），并且在比較寬的使用范圍內達到較高的準確度，在此適用；Panhandle A公式和Panhandle B把粗糙度看成為常數，計算沒有Colebrook White公式精確；Weymouth 公式適用于小管徑、輸量不大、凈化程度較差的礦區技術管網和干線；AGA公式認為摩阻系數與雷諾數無關，計算精度低于Colebrook White公式。綜上所述，本次模擬摩阻計算公式采用Colebrook White公式。

（3）模型軟件的約束條件和設定值。模擬條件中末站的接收輸氣量為定值，約束條件為最大流量控制，而沿線的各個預留氣口和分輸站的輸量也有要求，故沿線采用最大流量控制，因首站壓力可控，故末站采用壓力控制。

（4）啟動模型、輸出結果。根據管道末點流速及工程的經濟性，初步設定四種工藝方案（設計壓力6.3MPa、8.0MPa、10MPa、12MPa），來確定輸氣壓力和干線管徑。為避免天然氣流速太快對管道沖蝕嚴重，一般長輸管道末點流速控制在15m/s以內。根據工程實際運行條件及要求分析得出最優方案的壓力曲線。圖1為最優方案壓力曲線圖，表3為方案比選參數表。

4 結束語

公式的選擇要根據工程特點進行選擇本身特點合理的進行選擇；根據工程特點確定控制模式（如何選擇控制模式是模型成功運行、完成對模型中已知量控制的關鍵）。TGNET軟件界面簡單，操作方便，在管道前期規劃、方案和可研的比選中非常適用。

總體來看TGNET有以下幾個特點：

（1）要根據不同的氣體組分和環境選擇氣體的狀態方程和摩阻系數方程；（2）軟件無法直接導入中線成果數據表，但可以在節點處輸入高程；（3）軟件運行時無法修改參數，只能在運行前或運行后對參數進行修改；（4）當對模型進行有效性檢查時，若約束條件不合理則無法進行計算；當模型計算不收斂時，要注意壓力、流量、管徑的設定值。模型不收斂時有結果，一般是壓力為負值，雖然有計算結果但結果不可信；（5）從TGNET運行的結果上來說，模擬過程中無法顯示中間成果，只能顯示最終成果。

參考文獻

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[2]劉定智，劉定東，李茜.TGNET及SPS軟件在天然氣管道穩態計算中的差異性分析和比較[J].石油規劃設計，2011（5）.

[3]魏美吉，姚瑞峰.TGNET軟件在蘇里格氣田適用性研究[J].石油化工應用，2009（6）.

作者簡介：王安鵬，男，助理工程師，2012年07月畢業于遼寧石油化工大學油氣儲運工程專業，主要從事石油天然氣工程設計工

作。