5.4 管网仿真

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城镇燃气工程智能化技术规范 CJJ/T268-2017

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5.4.1 管网仿真应能满足城镇燃气管网规模发展的需要。

5.4.2 管网仿真应满足城镇燃气管网多级压力系统的仿真要求，并应符合下列规定：

1 应具有对气体参数、状态方程、摩擦系数和传热模型进行设置的功能；

2 应具有对管网气体的压力、流量进行计算的功能，宜具有对气体组分、热值进行追踪的功能；

3 应具有稳态及动态分析的功能；

4 应具有自学习能力。

5.4.3 管网仿真所需数据应符合下列规定：

1 至少应包含气源点、大客户用气点、管道、调压站的相关信息；

2 宜从地理信息系统导入管网模型，并应及时更新；

3 应能根据管网模型的具体及特定操作要求添加其他数据。

5.4.4 高压燃气管网系统应建设实时在线仿真系统。

条文说明

5.4.1 当天然气输气管道建成后，管道的结构参数将不可改变。由于用户用气量的不均匀性，使天然气的生产和使用存在矛盾。如何调配天然气管网的供气方案，最大程度地挖掘出管网系统的输气潜力，以获得最大的经济效益；当管道发生泄漏或压缩机站停电等事故时，如何调整管网系统的输气方案，保证管网系统的安全运行；当对管网系统进行扩建改造时，新建或扩建的管道是否影响到原管网系统的正常运行，这些问题都需要通过管网仿真来解决。

管网仿真软件应从建模能力、计算能力、分析功能扩展能力方面满足燃气管网规模发展的需要。

5.4.2 随着城镇天然气管网覆盖面积的增大，实现多级压力供气、多气源供气，管网仿真应能对多级压力燃气管网运行工况、储气量和供气能力进行动态模拟，并具有一定准确性，用于指导管网建设，提高供气调度的准确度和可靠性，实现在多级压力系统中对任意气源个数、任意形状（环状、枝状）的高压管网的工况模拟，指导管网的优化运行与合理调配。

1 理想气体状态方程应用于较低燃气压力的计算，准确度尚能满足实际工程要求，燃气在很高的压力下或很低的温度范围内用理想气体状态方程计算产生较大的误差，不能满足实际工程需求。目前广泛应用的状态方程都是根据实测数据，用经验或半经验方法建立的。用户应能够自主选择数学模型以及适合管道流动的摩擦阻力系数的计算方法来进行动态分析。

2 多气源导致组分不均匀，对于特殊客户对气质的特殊要求，需监测气质变化情况；采用热计量也需要对组分或热值进行追踪监测和控制。

3 由于用气的不均衡性、设备故障、控制系统的调节、压缩机的启停等，这些因素使得管道内的气体参数（压力、流量和温度等）随时间发生变化，确切地说是处于不稳定流动状态，当这种不稳定程度较小时，可以作为稳定状态来分析。

管网动态分析是将整个管网作为一个统一的流体动力系统，根据管网系统和工艺设备的基本流动关系式（质量守恒、动量守恒、能量守恒和状态方程）及输送要求，建立天然气管网系统流动的动态仿真模型，并通过特征线法对动态模型进行求解，可实现管网瞬变流动的模拟和分析，精确描述管网系统的水力、热力分布和动态变化过程，揭示管网系统的流动特征，以及管网系统流动随设备操作、进出流体流量等变化的响应过程。

4 管网仿真的自学习是以管网量测数据为基准，建立稳态自适应仿真非线性模型，通过模型求解实现对目标参数的自适应修正。并且，能够接收管网监测节点和实测节点压力和流量数据，利用监测数据对管网进行动态模拟，用检测数据及时纠正模拟结果。

5.4.3 本条规定了管网仿真所需数据。

1 气源点、大客户用气点、管道、调压站运行状况的正常与否，对整个城镇燃气供应系统的影响较大，是主要监控对象，也是管网仿真的重要节点，其数据的完整和可靠影响到仿真计算的准确性，因此要重视其基础数据的采集。管道、调压器、压缩机等设施的配置参数应至少包括材质、管径、管长、摩阻等；工况数据应来源于数据采集系统，方便各格式数据导入；用气信息应来源于用气量的监测系统和预测系统，用于流量分析。

2 通常管网模型是结合地理信息系统建立的，从地理信息系统导入管网模型有助于保持管网模型的统一性。并且，在从地理信息系统导入管网模型时，也可对数据进行校核修改，并可导回至地理信息系统保持数据同步。

3 管网的不断发展和变化会产生新的数据，可添加数据是为了适应供气规模发展的需要。

5.4.4 实时在线仿真是根据实时数据实现与管网运行工况同步的仿真计算，可以更准确、更及时地模拟当前和稍后的管网工况。由于高压管网的压力状态及其在整个系统中的重要地位，应首先对高压管网进行及时监控，建立实时在线仿真系统可更好地分析高压管网工况，提供更准确的系统调节方案。

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