hyl瞬变流实验报告讲述.docx

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hyl瞬变流实验报告讲述

实验一输油管道水击过程及控制实验

1.实验目的

现代长输管道采用密闭输油的方式，全线构成一个统一的水力系统，因此水击的危害要从整条管道来考察，惯性水击压力以波速沿管线传播，造成管道系统局部压力过高或过低、管道振动等。

造成水击的原因主要有阀动作、泵机组停运、管道充液排气等。

水击控制是管道工况控制的核心内容，其目的是保障管道运行安全的条件下最大限度地提高其经济性。

本实验通过大庆—铁岭输油管线仿真模拟系统，模拟管道输送现场的各种流程工况，认识和了解各种输油工艺动态控制系统、水击控制参数的作用和目的等。

2.实验原理

原油管道仿真操作系统采用工业组态软件作为运行平台，结合以瞬变流理论所编写的管道仿真运行软件，不仅可以较真实地模拟输油站的操作界面，也可以以实时的方式较真实地模拟原油管道的水力变化过程。

通过操作系统，可以观察到各种操作对管线各点压力、流量的影响。

3.实验设备

本实验采用的是原油长输管道仿真操作系统。

4.实验内容

第一步：

关闭各站6号连接阀。

用相同的操作将各站的6#阀全部关闭，此时新老线已经断开，两者相互独立。

在新庙线打开“新线压力流量分布图”、“老线压力流量分布图”如图4.1、图4.2所示。

图4.1新线压力流量分布图

图4.2老线压力流量分布图

第二步：

中间站停泵操作。

关闭新线农安站3#泵，压力波向上、下游传递，造成上下游泵站停泵。

“新线压力流量分布图”、全线生产报表和泵站运行状态如图4.3、图4.4和图4.5。

图4.3关泵后达到稳态新线压力流量图

图4.4全线生产报表图

图4.5全线泵站运行状态图

第三步：

开启新线梨树站2#泵。

关闭新庙站的指定泵房，并确认其被关闭。

新老线的压力流量变化如下图所示。

图4.6新线初始压力流量图

图4.7全线生产报表

实验二LPS模拟第四章编程作业

1.软件概述

根据模拟的时间进程与实际管道系统的运行过程是否同步，管道仿真可分为离线仿真和在线仿真。

本软件（LPSLiquidPipelineSimulator）是离线仿真，其独立于管道系统的运行过程，只需预先给定系统的边界条件和初始条件，就可以连续地确定系统工况随时间的变化过程，而在模拟过程中不必再输入新的信息。

因此，离线仿真最适合预测未来工况，利用其超前性可以对几种运行方案进行分析及调整，从而优选出较合适的运行方案或指出给定条件下有无可行方案。

此软件的主要功能：

能完成对长距离输油管道的水力和热力稳态及瞬态模拟计算。

其主要的优点：

通用性较强，使用灵活方便，计算时间短，占用内存空间小，可以用来准确地模拟分析各种管网系统的稳态和瞬态过程。

本软件是管输工程技术人员对管道进行水力热力计算的必备软件。

本软件计算结果准确，稳定，操作可靠，能有效减少模拟瓶颈进行最优模拟。

具体用途如下：

（1）能够实现管线的物理建模，实现管道的数字化和抽象化。

（2）能够实现设备仿真，具体设备包括：

离心泵、泄压阀、截断阀、油罐、单向阀、加热炉、调节阀等。

（3）能够实现水力和热力的耦合。

（4）能完成任何所需数据及数据变化曲线的报告输出，报告清晰合理，数据可按分类或者用户定义以报表方式输出。

用户可以建立在可视化的管线模型上，将计算结果直接输出。

（8）能实现图形化的交互工作环境，建模容易。

人机交互界面友好，易于使用。

（9）通过双击元件实现属性的设定。

用户可十分方便设置元件及管道的运行状态，如阀、泵的开启和关闭，调节阀调节位失效等。

模拟流程如图1.1所示。

图1.1模拟流程

2稳态工况模拟

经LPS建模并计算可得管线稳态时的计算结果，与编程作业的计算结果对比如下图所示。

图2.1全线水头-流量分布图

图2.2编程作业全线水头-流量分布图

图2.2全线压力-流量分布图

图2.3全线温度分布图

稳态时首站、中间站和末站的参数如下表所示。

表2.1稳态参数

站名

压力I/O（MPa）

压降（MPa）

温度I/O（℃）

温降（℃）

粘度I/O（mPa.s）

地温（℃）

k

首站

0.25/6.05

20.00/20.00

5.90/5.90

20.00

2.00

中间站

3.06/6.70

3.00

20.96/20.96

-0.96

5.90/5.90

20.00

2.00

末站

4.86/4.86

1.84

21.15/21.15

-0.19

5.90/5.90

20.00

2.00

3瞬态工况模拟

由图3.1可知，当模拟状态结束时，压头线基本水平，在末尾段略有超过管道承压能力的情况。

可见在关阀2000s后，流动基本停止，各泵停运，沿线没有了压降，全线压头基本不变。

图3.1模拟结束状态压力-流量曲线

图3.2和3.3为编程作业中模拟的压力流量变化图。

图3.2编程作业模拟压力变化图

图3.3编程作业模拟流量变化图

图3.4表示的是管道各点处最大最小压力出现的时间，由图可以看出，全线最大压力的出现基本上是呈阶梯状的，也就是说，各点的最大压力都出现在第一个增压波到达的时刻。

这是因为在关闭阀门时，向上游管道传递的增压波使得上游压力增高。

在此之后虽然有反射的增压波再出现，但由于波是一种能量，存在着耗散和衰减，压头不会再达到之前的最高值；基于同样的原因可以看出，全线最小压力的出现基本上是在模拟最开始的一段时间。

图3.4全线最大最小压力-时间关系

图3.5表示的是管道各点处最大最小压力的大小，由图可以看出，管道的最小压力即为管道稳定运行时的压力，而最大压力应为第一个增压波传递到各点处的压力峰值，可以看出在此时中间泵站还未停运，经泵增压后的能量已经超过了管道的承压能力，在其后的管道中也存在多处超过管道承压能力的位置。

图3.5全线最大最小压力曲线

首、中、末三站压力变化曲线如下图3.6~3.8所示，而编程作业中数值模拟结果如图3.9所示。

图3.6首站进出站压力-流量曲线

图3.7中间站进出站压力-流量曲线

图3.8末站进出站压力-流量曲线

图3.9首末中三站压力流量变化图