PLStudio for Gas 水力计算软件在天然气工程设计中的应用
基于PLAXIS软件对燃气管道回填施工方案的安全性评估
基于PLAXIS软件对燃气管道回填施工方案的安全性评估刘凯;汪明;杨桂玲;于海臣【摘要】为研究燃气管道回填施工过程中管道的受力情况,利用岩土有限元分析软件PLAXIS 3D,构建了地基-管道-回填材料-施工荷载的动力响应数值模型,设计了多种工况情景以及对应的施工机械动力荷载的数学表达形式,并对燃气管道回填施工各结构层压实过程中多种不利工况下管道的动力响应进行了数值模拟计算与分析,提出了管道安全性的评价准则并对管道的安全性进行了评估.结果表明:按照该回填施工方案,施工过程中管道的应力范围在35 MPa以内,管道压应变竖向位移小于5 mm,管道处于安全范围.通过分析不同地基土体参数以及管道参数下管道的动力响应,得到了各影响因素对管道应力和位移的影响规律,可为深入了解管道在不同荷载作用下的动力响应及回填施工方案设计提供依据.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2017(024)006【总页数】6页(P162-167)【关键词】燃气管道;回填施工;安全性评估;机械分层夯实;数值模拟【作者】刘凯;汪明;杨桂玲;于海臣【作者单位】民政部教育部减灾与应急管理研究院,北京100875;北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京100875;民政部教育部减灾与应急管理研究院,北京100875;北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京100875;民政部教育部减灾与应急管理研究院,北京100875;北京国道通公路设计研究院股份有限公司,北京100053【正文语种】中文【中图分类】X937;TU996.7管道回填施工是管道铺设过程的关键环节，直接影响着管道的运行安全及使用寿命。
为了避免回填土沉降变形导致路面下沉及管道破坏，沟槽回填应达到一定的密实度[1-4]，在此过程中，常采用机械分层夯实的方法使回填土密实度达到设计要求。
管道回填施工方案设计直接影响着回填施工过程以及竣工之后管道的安全性，需要在施工之前对管道回填施工方案进行安全性评估。
PLT产气剖面测井技术在阿姆河气田的应用
0引言土库曼斯坦阿姆河右岸巴格德雷合同区块气田是中国石油集团公司在海外投资运行的大型天然气项目，是中国中亚天然气管线项目的气源地。
地理位置上，气田位于土库曼斯坦东部与乌兹别克斯坦边界附近，位于阿姆河与乌兹别克边境之间，面积约1.8万km 2。
地表为沙漠以及半沙漠，部分位于阿姆河绿洲。
构造背景依托阿姆河盆地。
工区面积较大，已经发现的许多大中型气田。
土库曼斯坦阿姆河A 区萨曼杰佩气田气田已经开发多年，生产时间已久，各种开发问题逐渐显现，单井之间生产的相互矛盾，地层之间的压力矛盾，井底积液对产层的制约等；而B 区作为新开发区块，自从2014年投产以来，很多井表现开发初期生产稳定，但是地层压力下降速度较快，出水量逐年提高，找水、治水迫在眉睫。
PLT 产气剖面测井技术作为油气田开发监测和分析的重要手段，在土库曼阿姆河右岸气田A、B 区实际生产开发中发挥了重要的作用，为后期的很多工程提供了宝贵的参考数据。
1测井仪器目前，在阿姆河气田进行的产气剖面测井主要为Sondex 测井设备，除了包含地面设备，还有井下仪器。
PLT 一次下井可以获得7个参数[1]：流量、流体密度、持水率、温度、压力、自然伽马和磁定位，产气剖面测井组合仪结构示意图见图1。
流量计能够精确测量管柱中心的流体方向和速度。
流量计的工作原理是把经过管子截面的流体线性运动变成涡轮的旋转运动。
当流体的流量超过某一数值后，涡轮的转速同流速成线性关系，记录涡轮的转速,便可推算流体的流量。
温度测井可以提供井底流体温度，并计算井下流体属性。
电阻温度计采用桥式电路，利用不同金属材料电阻元件的温度系数差异，间接求出温度的变化。
石英压力计用来精确计算井底压力，以及不同深度和不同流速状态下的流体压力。
流体密度计记录管柱中心流体的密度，测量结果对于识别井内流体的类型以及流动状态都有重要应用。
密度测井采用压差密度计，利用两个一定距离的压敏波纹管，测量井筒内流体两点间的压力差值，测出的压力梯度正比于流体密度。
Pipelinestudio(Tgnet)应用指南
Pipelinestudio（Tgnet）应用指南1 软件特点及主要用途Pipelinestudio（Tgnet）是经过使用证明的，历史悠久的输气体管道离线模拟软件，能够对管道的正常工况和事故工况进行稳态和动态分析，测试和评价管道的输送/改建/扩建方案，最终获得优化的系统性能和最佳的实际方案本软件具有全功能的图形界面、稳定的数字求解技术、完备的设备模拟、灵活实用的理想化的控制方式和多约束条件设定、温度跟踪、气体属性跟踪、详尽的默认值集合、既能以批处理方式又能以交互（互动）方式运作、灵活多样的开放的输入输出方式、易学易用等特点。
使用本软件可以对输气管道的正常工况和事故工况进行分析，测试和评价输气管道的设计或操作参数的设置，最终获得优化的系统性能。
使用本软件还可以为实时模拟软件的组态提供建模数据。
软件重要应用于以下方面：1）设计管道，管径、输气量研究；2）确定管线尺寸，压缩机规格；3）评价因为操作改变导致的管道工况；4）模拟供气中断、压缩机故障及意外事故，评价事故影响及采取的恢复行动；5）进行供需平衡、调峰、管存量分析，进行操作优化；6）进行管道战略性规划和分析，确定管道5年、10年、15年的长远规划。
2 管道模拟的理论基础和主要公式气体在管道内流动，随着压力下降，密度逐渐变小，流速不断增大。
同时气体在管道流动过程中还要气体与周围介质进行热交换，温度会逐步降低，在管道的未段趋近于甚至低于周围介质的温度。
特别是在不稳定流动的情况(输气管大多数处于不稳定流动状态）下，更导致压力、流量和温度的变化。
因此，描述气体管内流动状态的主要参数有：压力P、密度 、流速v 和温度T。
求解有关参数的方程主要是：● 连续性方程：)()(=+x t v A A ρρ其中：0;0≥≤≤t L x● 运动方程：其中：0;0≥≤≤t L x● 能量守恒方程：以上方程中符号意义如下：L 管道长度 g 重力加速度 x 距离 f 摩阻系数 t 时间Di 管道内径A 管道横断面积 T 气体温度 ρ 气体密度Tg 地温 P 气体压力 Uw 总传热系数 v 气体流速 Cv 气体热容h 管道高程● 气体状态方程：为了正确模拟气体的水力学特性，需要在各种条件下气体各项物理属性的变化和它们之间的关系。
PHAST软件在含硫天然气集输站场泄漏事故评估中的应用
PHAST软件在含硫天然气集输站场泄漏事故评估中的应用摘要：含硫天然气集输站场在运行过程中，不仅要考虑天然气的火灾、爆炸危险性，还应对高含硫天然气的扩散进行分析。
采用挪威船级社的PHAST软件对根据硫化氢的扩散后果，确定井口、设备周边的无人居住区域，制定安全防护要求、人员疏散撤离线路，确保含硫天然气集输站场的安全生产。
关键词：含硫天然气集输站场；PHAST软件；定量计算引言含硫天然气集输站场在运行过程存在运行压力高、介质危险性大等特点。
若发生天然气泄漏事故，含硫天然气扩散到空气中，可能引起周边居民和站场值守人员中毒，天然气遇点火源可能发生火灾、爆炸事故，造成人员受伤、设备损坏。
对高含硫天然气集输站场进行风险分析和事故后果模拟，可以对站场事故后果进行预测，提前建立防护措施和事故应急处置措施，减小事故发生概率，降低事故影响后果。
一、天然气集输站场危险性分析1.1含硫天然气集输站场基本情况某天然气集气站设计规模15×104m3/d，设计压力8.5MPa，井口气经节流、加热、计量后输往下游。
站内设置有水套炉、清管收发装置。
1.2主要危险有害因素分析含硫天然气集输站场涉及的物料是天然气（含硫化氢），天然气属于易燃气体，密度比空气轻，与空气混合能形成爆炸性混合物，混合气体扩散达到爆炸极限时，遇点火源（如明火、雷电、电火花、静电等）、高热极易燃烧爆炸。
硫化氢属于极易燃、有毒气体，密度比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
站场设备、管道超压或腐蚀，设备、管道损坏，含硫天然气泄漏，可能造成人员中毒事故，遇点火源发生火灾、爆炸事故。
二、模拟计算2.1 软件介绍挪威船级社（DNV GL）作为全球领先的风险管理机构，在行业上拥有广泛的工程经验，其自主研发的量化风险评估软件PHAST，SAFETI，以及全球领先的火灾爆炸三维模拟CFD工具KFXEXSIM在全球拥有广泛的用户群体，其计算模型经过全球最大的火灾爆炸实验室DNV GL Spadeadam验证。
天然气专业计算小程序功能简介
天然气专业计算小程序功能简介
小程序开发的《天然气专业计算》，是油气储运专业技术人员使用移动在线计算的好帮手，系统使用JAVASCRIPT 开发。
主要功能如下：
1.标准参比条件换算
2.工况流量换算
3.管存及储气能力计算
4.管中流速计算
5.天然气物性参数计算
6.热电阻温度计计算
7.管道壁厚计算
8.弯管壁厚计算
9.管道输送简易计算
10.管道输送设计计算
11.地形起伏管道输送能力计算
12.超压缩因子计算
13.压缩因子计算
14.孔板流量估算
15.孔板开孔直径设计计算
16.孔板差压变送器选型计算
17.管道腐蚀缺陷ERF值计算
18.变送器4-20mA对应计算
19.超声工况流量计算
20.超声计量选型计算
21.调压选型计算
22.节流阀温降计算
23.管道任一点及平均压力计算
24.管道任一点及平均温度计算
25.清管器运行速度计算
26.清管器运行距离计算
27.离心压缩机轴功率计算
28.活塞压缩机轴功率计算
G质量计算
30.LNG气化量计算
31.管道质量计算
32.管道弹性敷设曲率半径计算
33.挂片腐蚀速率计算
34.天然气饱和含水量计算
35.天然气水合物形成条件计算
36.水合物防治加注量计算
37.储液罐液位与体积计算
38.水力摩阻系数计算
39.雷诺数计算
40.其它计算。
TGNET软件在城市高压燃气管道设计中的应用_孙佩奇
管道11
调节阀 管道12
管道14
用户10
用户11
用户04 管道04
用户05
管道05
用户06
管道06
管道07
图1 采用TGNET软件建立的管网模型图
管段编号 管道01 管道02 管道03 管道04 管道05 管道06 管道07
管径(mm) 610×11.9 610×11.9 610×11.9 610×11.9 610×11.9 610×11.9 610×11.9
（3）相关约束性条件 两个气源点的供气压力均为3.6MPa，气源01最大 小时供气能力为14×104Nm3/h；气源02最大小时供气
能力为8×104Nm3/h，且按照总日供气量24h平均均匀 供气。至用户11的最低压力不低于3.5MPa，至其余用 户的最低压力不低于0.6MPa。 3.3 模拟计算结果
图4 最不利用户（用户06）48h流量-压力曲线
参考文献
1 城镇燃气设计规范 GB50028-2006 2 输气管道工程设计规范 GB50251-2003 3 王松汉.石油化工设计手册[M].北京：化学工业出版社， 2001 4 段常贵，王民生.燃气输配（第三版）[M].北京：中国建 筑工业出版社，2001
本 文 结 合杭 州市 高压 燃 气管 道 建 设计中的 应用。
2 TGNET软件简介
本文所采用的TGNET软件是英国ESI能源集团开 发出品的业界领先的Pipeline Studio软件，是经过使用证 明的、历史悠久的气体管道离线模拟软件，能够对输气 管道中的单相流进行稳态模拟和动态模拟；可以模拟 简单的单管输送模型，也可以模拟包括多个气源和用 户，多个复杂的环状管网、多台压缩机和冷却器以及其 他影响管网操作和运行参数的设备阀门等在内的大型 区域性集输系统，已经在全世界得到了广泛的应用。
燃气管网的水力计算
第四章 燃气管网的水力计算燃气管网水力计算的任务是根据燃气的计算流量和允许的压力降来确定管径；在有些情况下，已知管径和压力降，求管道的通过能力。
总之，通过水力计算，来确定管道的投资和金属耗量，及保证管网工作的可靠性。
第一节 水力计算的基本公式一、摩擦阻力 1.基本公式在通常情况下的一小段时间内，燃气管道中的燃气流动可视为稳定流。
将摩擦阻力公式、连续性方程和气体状态方程组成方程组：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧===-RTZ P const wA w d dx dP ρρρλ22（4-1） 为了对摩擦阻力公式进行积分，由连续性方程得：00Q wA ρρ=由气体状态方程得：000Z PT TZP =ρρ 代入摩擦阻力公式，在管径不变的管段中24d A π=，整理得：dx Z T TZP dQ PdP 000052028ρλπ=- （4-2）假设燃气在管道中是等温流动，则λ和T 均为常数，考虑管道压力变化不太大，Z 也可视为常数。
通过积分，得高、中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：0000520222162.1Z T TZP dQ L P P ρλ=- 4-3） 式中 P 1——燃气管道始端的绝对压力（Pa ）；P 2——燃气管道末端的绝对压力（Pa ）； P 0——标准大气压，P 0=101325Pa ； λ——燃气管道的摩擦阻力系数；Q 0——燃气管道的计算流量（Nm 3/s ） d ——管道内径（m ）；ρ0——标准状态下的燃气密度（kg/Nm 3）；T 0——标准状态下的绝对温度（273.15K ）； T ——燃气的绝对温度（K ）；Z 0——标准状态下的气体压缩因子； Z ——气体压缩因子；L ——燃气管道的计算长度（m ）对低压燃气管道，()()m P P P P P P P P 221212221⋅∆=+-=-式中 ()221P P P m +=为管道1、2断面压力的算术平均值，对低压管道，0P P m ≈，代入式（4-3），得低压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：00052081.0Z T TZdQ L P ρλ=∆ （4-4） 若采用工程中常用单位，则高、中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失为：005201022211027.1T TZ dQ L P P ρλ⨯=- （4-5） 式中 Z ——气体压缩因子，当燃气压力小于1.2MPa （表压）时，Z 取1。
基于FLUENT的天然气扩散模拟软件研发
Abstract
The leakage and diffusion of natural gas can be precisely simulated by FLUENT， which， however， is not widely used because of
its complicate parameters settings and high requirement on users． In the paper，we establish correlated diffusion model and database and develop a set of simulation software for natural gas diffusion，these are achieved by the secondary development of FLUENT，which implements and integrates the communication between FLUENT and advanced programming language Visual Basic through Scheme interface programming， various information including topography and geomorphology，environmental conditions and composition of natural，etc． Using this software， the FLUENT is invoked at background to simulate the diffusion of natural gas after all the parameters have been set on interactive interface， the simulation results are able to display on users interface． This application integrates the practical projects，has friend interface and is easy to use， it can economise the time of general engineering and technical personnel． Moreover， it improves the universality and promptness of the numerical simulation software in gas leakage and diffusion． Keywords Scheme programming Journal file Diffusion model Physical parameters 的 CFD 软件之一是 FLUENT。 它由美国 FLUENT 公司于 1983
天然气计量中物性计算方法适用性探讨
标准研究/StandardResearch天然气计量中物性计算方法适用性探讨连子超1杨妮2李学成3许佳4代晓雨5吴萍4（1.华北油田公司华港燃气集团；2.中国石油西南油气田公司华油公司重庆凯源石油天然气有限责任公司；3.国家石油天然气管网集团北方管道大庆输油气分公司；4.国家管网集团山东省分公司德州作业区；5.中国石油吐哈油田分公司工程技术研究院地面工程设计所）摘要：针对目前天然气体积计量中面临的物性参数计算问题，在GB/T 17747.2—2011和ISO 20765-2：2015的基础上，采用Matlab 软件建立AGA8-92DC 和GERG-2008状态方程天然气物性求解程序，以相对偏差（RD）和平均相对偏差（ARD）为评价指标，评估了两种方程在计算不同种类天然气物性上的准确性。
结果表明，在管输天然气压力0～10MPa、温度280～320K 的范围内，AGA8-92DC 和GERG-2008状态方程的计算结果准确度一致，ARD 均为0.03%；对于含重烃天然气，压力小于30MPa、温度250～500K 的范围内，GERG-2008状态方程的计算表现更优，压力大于30MPa，部分温度范围内AGA8-92DC 状态方程的计算表现更优；AGA8-92DC 状态方程和GERG-2008状态方程分别在计算高含硫天然气和液化天然气物性上具有优越性，但当含硫量和重烃含量较大时，偏差会显著增大。
研究结果可为天然气计量工作的持续推进提供实际参考。
关键词：天然气计量；AGA8-92DC 方程；GERG-2008方程；压缩因子；物性计算方法DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2024.01.014Research on the adaptability of physical property calculation method in natural gas measurementLIAN Zichao 1，YANG Ni 2，LI Xuecheng 3，XU Jia 4，DAI Xiaoyu 5，WU Ping 41Huagang Gas Group of Huabei Oilfield Company2Huayou Company Chongqing Kaiyuan Oil &Gas Co.，Ltd.，Southwest Oil and Gas Field Company，CNPC3Daqing Oil and Gas Transmission Company of North Pipeline Co.，Ltd.，PipeChina 4Dezhou Operation Area of Shandong Company，PipeChina5Surface Engineering Design of Engineer Technology Research Institute of Tuha Oilfield，CNPCAbstract：At present，based on GB/T 17747.2—2011and ISO 20765-2：2015，faced with the cal-culation problem of physical property in the volumetric measurement of natural gas，the Matlab soft-ware is used to establish the natural gas physical property solving programs for AGA8-92DC and GERG-2008equation of ing relative deviation （RD）and average relative deviation （ARD）as evaluation indexes，the accuracy of the two equations in calculating the physical properties of differ-ent kinds of natural gas is evaluated.The results show that when the pressure of pipeline natural gas ranges from 0MPa to 10MPa and the temperature ranges from 280K to 320K，the accuracy of AGA8-92DC and GERG-2008equation of state is consistent and ARD is 0.03%.For natural gas con-taining heavy hydrocarbon，the GERG-2008equation of state is performed better when the pressure is less than 30MPa and the temperature is ranges from 250K to 500K while the calculation performance of AGA8-92DC equation is better when the pressure is greater than 30MPa and some temperature第一作者简介：连子超，2018年毕业于河北工业大学（工商管理专业）省任丘市万丰佳园小区，062550。
燃气管网水力计算数学模型及水力计算程序的编制
燃气管网水力计算数学模型及水力计算程序的编制摘要：利用VisualC++6.0和有限元节点法编制了燃气管网水力计算程序，水力计算全部实现界面化。
数学模型中采用了前苏联谢维列夫的摩阻系数公式。
采用高斯——赛德尔迭代法解线性方程组，提高了收敛速度。
探讨了利用矩阵调行技术解决多气源管网水力计算问题。
关键词：燃气管网水力计算1引言随着我国燃气事业的发展，用气城市越来越多，用气量也越来越大，燃气管网相应的变得越来越普及和庞大，其结构也越来越复杂。
在管网的新建和扩建中，准确、迅速的燃气管网水力计算是实现高质量的管网设计、施工以及运行调度的必要条件。
目前国内存在的大多数水力计算程序，原始数据的准备以文本形式为主，管网的编号也是人工操作，非常麻烦，容易出错；解水力计算线性方程组以雅克比法占多数，收敛速度慢，而且在处理多气源管网时也不是十分方便。
本文从水力计算模型出发，采用有限元节点法，利用VisualC++6.0编制燃气管网水力计算程序。
管网初始数据的准备通过界面直观输入；利用高斯——赛德尔求解管网线性方程组；通过矩阵调行的方法处理所选基准点不位于最大编号的问题；同时对于多个给定压力的气源点，通过调行和对方程组进行常数项修正来解决。
2数学模型在使用以下燃气管道水力计算公式时有如下假设条件：燃气管道中的气体运动是稳定流；燃气在管道中的流动时的状态变化为等温过程；燃气状态参数变化符合理想气体定律。
2.1燃气管道水力计算公式2.1.1对于低压燃气管道（1）2.2.2对于中高压燃气管道（2）（1）、（2）式中：——压力降（Pa），（注意：在高压管网中表示2次方量）；、——管道起点、终点的燃气绝对压力（Pa）；——管道计算长度（Km）；——管道计算长度（m）；——燃气的管段计算流量（）；——管道内径（cm）；S——燃气对空气的相对密度；λ——摩擦系数；——局部阻力系数，取长度阻力的10%，即=1.1；——温度产生的膨胀系数，即；——燃气的热力学温度（K）；——标准状态下的温度（273K）。
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摘要本文介绍了英国ESI公司的PLStudio for Gas水力计算软件的特点以及在燃气工程设计中的实际应用情况。
PLStudio for Gas是经过使用证明的，历史悠久的输气管道离线模拟软件，能够对输气管道中的单相流进行稳态模拟和动态模拟，已经在全世界得到了广泛的应用。
本软件具有全功能的图形界面、稳定的数字求解技术、完备的设备模拟、灵活实用的理想化的控制方式和多约束条件设定、温度跟踪、气体属性跟踪、详尽的默认值集合、既能以批处理方式又能以交互（互动）方式运作等特点。
使用本软件可以对输气管道的正常工况和事故工况进行分析，测试和评价输气管道的设计或操作参数的设置，最终获得优化的系统性能。
使用本软件还可以为实时模拟软件的组态提供建模数据。
本文通过具体的工程实例，分别介绍了此软件在典型的枝状燃气管网、环状复杂燃气管网以及在分析动态燃气管网中的具体应用情况，对计算过程、计算结果及如何根据计算结果分析管网情况，确定合理的供气方案作了具体说明。
关键词：天然气；管网；稳态；动态；模拟绪论天然气输配系统的工艺设计过程中，为了合理确定管道系统的设计方案和改造方案、分析各种事故工况及进行有效的调峰和运营管理，借助水力计算软件对燃气输配系统进行仿真模拟是非常必要的。
PLStudio for Gas 水力计算软件具有强大的稳态和动态模拟计算功能，能够模拟管网的运行工况，是用于城市输、配气管网设计的较好软件之一，广泛的应用于天然气利用工程的设计中。
设计人员可以利用软件对输气管道的工艺设计方案进行任何工况下的模拟，从而对方案的可行性、可靠性、灵活性和合理性做出更客观的评价，并根据对多种方案的比选和评价结果选出较好的方案。
一、软件简介PLStudio for Gas是英国ESI公司推出的天然气输配管网模拟计算软件，该软件为离线型天然气管道系统稳态/动态工艺计算和运行计划模拟软件，可用于管道水力计算、运行计划安排、动态过程模拟分析等。
该软件的主要功能包括：1.稳态水力分析2.压缩机和驱动机模型详细模拟3.动态水力分析4.给定约束条件下的过程控制5.压缩机站模拟6.设备选型模拟7.热力学模型详细模拟8.复杂管网的模拟9.天然气组成和温度跟踪二、软件的特点2.1 基本方程PLStudio for Gas进行管网模拟使用的基本方程是一组偏微分方程：质量守恒方程；动量守恒方程；能量守恒方程。
与基本方程配套的其它方程有：（1）状态方程：BWRS或SAREM；（2）摩阻公式：威莫斯公式、潘汉德尔修正公式、AGA公式、科尔布鲁克公式。
此外还有与离心式压缩机、往复式压缩机、压力调节器、流量调节器、截断阀、阻尼元件等相关的配套方程。
2.2 模型元件PLStudio for Gas用模型元件来表示实际的管网元件。
模型元件的参数和连结关系要与实际的管网元件相符，根据实际管网元件连结情况把模型元件连接在一起构成管网模型，此时对管网模型的计算即是对实际管网的模拟。
主要的模型原价有：管段、压力调节器、流量调解器、阻尼元件、截断阀、外部调节器等。
2.3 模型元件的约束条件和控制方式实际管网元件中有一些是起调节或控制作用的，在PLStudio for Gas中表示这类实际元件的模型元件都可具备一个或一组约束条件。
例如阀门的开度；调压器的最大出口压力、最大流量；供气气源的最大出口压力、最大流量、出口温度等。
这类模型元件的约束条件中总有一个，并且只有一个是该元件运行状态的设定值。
例如：为了表示某一调压站（对应模型元件为压力调节器）指定了最小出站压力和最大流量两个约束条件，如果指定该调压站的供气量等于最大流量设定值，则出站压力不低于约束条件所规定的值。
这种情况下我们可以说该调压站运行于最大流量控制方式。
在管网模拟过程中，PLStudio for Gas尽量使模型在满足所有约束条件的同时按指定的控制方式运行。
如果按某一控制方式运行发生了违背其它约束条件的情况，那么软件将自动切换控制方式，以便获得满足所有约束条件的结果，所以，不要指定互相矛盾的约束条件是获得收敛结果的关键所在。
2.4 管网模拟的主要步骤（1）根据实际管网建立管网模型根据实际管网确定各管网元件的连接关系及其各管网元件的参数，还应标明各模型元件的名称和主要的约束条件。
（2）数据输入数据输入文件是一种自由格式的文本文件，使用时按规定分别在各段说明相应的数据内容。
例如：在“CONST”段说明各类缺省值；在“FLUED”段说明各气源的气体组分或参数；在“CONFIG”段说明模型元件的连接关系、参数、约束条件和控制方式；在“TREND”段说明瞬态模拟时需要改变的控制方式或约束条件；在“PRINT”段说明输出文件的内容和详细程度等。
（3）进行稳态模拟PLStudio for Gas自动把各段划分成很小的计算段进行计算。
只要模型元件参数和连接关系正确，没有相互矛盾的约束条件，控制方式合理，一般都能够得到收敛结果。
（4）进行动态模拟当管网负荷变化较大，或者需要了解管网在各种调度工况和事故工况下的性能时需要进行动态模拟，通常采用批处理方式进行动态模拟。
模拟前应设置一个模拟的初态，并规定好在模拟过程中需要改变的约束条件和控制方式的时间表、所要模拟的时间范围等。
（5）对模拟结果进行后处理进行后处理可以产生表示模拟结果的表格、曲线或用户自定义的报告文件，按用户自定义的格式文件控制动态模拟的屏幕显示，把动态模拟求得的动态趋势按电子表格的要求输出等，以便用户对模拟计算产生的数据作分析研究。
三、软件的应用分析3.1 在枝状管网中的应用（1）建立管网模型为北京市昌平区南口镇供气的中压管线是典型的枝状燃气管网，在制定供气方案时，为了保证在满足各用气负荷的压力及流量需求的基础上，确定管网的管径及调压站的出口压力，应用该软件对整个管网进行了稳态水力计算。
根据管网布置及各负荷点的分布情况建立管网模型，管网模型如图1所示：图1 南口供气管网模型图（2）数据输入中压管网的末端用户是玻璃厂，用气设备为玻璃窑炉，要求进口压力为0.25MPa，其余各点负荷为居民用户。
水力计算时设置调压站的约束条件为最大出口压力为0.4 MPa，管线末端的玻璃厂燃气进口压力不能低于0.25 MPa。
（3）稳态计算及结果分析经计算当保证玻璃厂燃气进口压力最低为0.25 MPa时，若管径为DN400，则调压站出口压力最低应为0.36 MPa，但是此时管线中气体流速约为21米/秒，流速过快，所以考虑将管径扩大至DN500再次进行计算。
扩径后，调压站出口压力最低为0.3 MPa时，可保证玻璃厂燃气进口压力不低于0.25 MPa，此时管道中气体流速为15米/秒。
根据计算结果，确定调压站的出口运行压力为0.3～0.4MPa，中压管线管径为DN500。
3.2 在环状管网中的应用（1）建立管网模型北京市通州区京工燃气锅炉房拟从现状中压管线上接线，锅炉房小时流量为10000立方米，锅炉设备要求燃气最低进口压力为0.3 Kg/cm2。
由于用气量比较大，用气压力高，对现有中压管网的影响也会非常大，所以需要对现状管网情况进行模拟，以确定合理的供气方案。
根据管网布置及各负荷点的分布情况建立管网模型，管网模型如图2所示：图2 京工锅炉房供气管网模型图（2）数据输入计算时，输入了每条管线的管径、管长及各个负荷点的最大流量。
（3）稳态计算及结果分析根据现状调压站的实际运行压力0.8 Kg/cm2对管网模型进行了校核，经过与实际负荷点的压力对比，确定所建立的模型与实际运行工况吻合。
计算时，设置现状中低压调压站的约束条件为最大出口压力，京工锅炉房的约束条件为最低进口压力，模型中其它负荷的约束条件为最大流量。
经计算，现状管网在加上京工锅炉房小时流量10000立方米的负荷后，若现状调压站运行压力为0.8 Kg/cm2，整个管网得不到收敛结果，即现状管网不能满足锅炉房用气需求，需要对管网进行升压。
进一步计算时，设置京工锅炉房约束条件为保证最低压力0.3 Kg/cm2，经计算可以得出相应的现状调压站的最低出口压力为 1.5 Kg/cm2，即现状管网在满足锅炉房用气需求时，现状调压站的出口压力最低应调至1.5 Kg/cm2。
3.3 动态计算的应用（1）建立管网模型由于天然气发电厂用气负荷比较大，电厂机组启停时天然气负荷变化也比较大，所以在分析电厂的运行对燃气管网运行的影响时，就需要对整个管网作动态的模拟。
以北京市即将建设的太阳宫天然气发电厂为例，并假设一种天然气供气管线方案，对此假设的供气管线方案的水力工况进行分析，以说明本软件在动态模拟中的应用。
假设的供气方案为从来广营高压A调压站接出设计压力 2.5 MPa、DN500的天然气管线给电厂供气，分析此供气条件下电厂机组启停时，管网压力波动的情况。
建立的管网模型如图3所示：图3 太阳宫电厂供气管网模型图（2）数据输入根据北京市天然气管网现状，输入现有管道的长度、管径。
由于要进行动态的模拟，所以要把每个负荷点每小时用气量情况输入动态水力计算表，电厂机组的用气规律也要相应的输入到动态水力计算表。
根据太阳宫电厂两台9F 机组的运行曲线图，可以推导出机组正常运行时的天然气耗气量曲线。
机组的运行曲线图如图4所示，天然气耗气量曲线图如图5所示：时间 （分钟） 负荷（万立方米/时） 0 0 3 1.7 26 1.7 31 5.1 34 8.925 36 10.2 45 10.2 5517Typical 209FA Hotstart (startup after 8 hr shutdown, no bypass damper, single LCI)0102030405060708090100min %GT1 Speed %GT1 Load %GT2 SpeedGT2 Load %ST Speed %ST Load %*1 Start initiation at min = 0. Ready to start conditions satisfied previously.*2 GT base load operation at exhaust temp control spec limit, full open compressor IGV position, ST valves full open.*2 StartupV Complete图4 典型的209FA 机组热起动运行曲线图运行时间与两台机组天然气耗量对照表图5（3）动态计算及结果分析计算时，来广营高压A调压站的约束条件为最大出口压力为2.5MPa，其它边界条件为：整个管网的负荷为2010年的负荷，全网高时流量为250万立方米。
设置衙门口门站的输气能力为50万立方米/时，次渠门站输气能力为40万立方米/时，采育门站的输气能力为80万立方米/时，通州门站的输气能力为80万立方米/时。