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中国石油管道仿真软件:“仿真”透视未来
发布时间:2013-08-12 11:12:52 点击浏览:
      管道仿真软件的应用,将提高我国管道科研核心技术自主研发和运营管理水平,产生积极的示范和带动效应,提升中国石油在管道领域的国际竞争力—

  8月1日,管道公司科技研究中心管道仿真实验室洋溢着喜悦的气氛。这是因为,相关课题组针对秦沈线管道管存量、节流温降计算值与实际值偏差较大的问题,通过模型修正和相关软件升级,满足了现场要求。

  发展需求促进自主创新

  管道仿真软件(RealPipe)主要完成人郑建国博士这样形容这款软件:这就好比有一双透视眼,能随时看清管道里情况,并给“大脑”提供决策信息。

  管道仿真技术是采用计算机模拟手段再现管道输送中流体压力、温度等参数变化,预测管道运行工况与监测全程参数的一门技术。管道仿真技术的核心载体——仿真软件,是企业进行管道设计、运行分析、员工培训的常规工具。

  多年来,我国油气管道仿真软件一直依赖进口,存在技术封锁、服务不到位、产品扩展难等问题。管道公司科技研究中心在引进、消化、吸收国外仿真软件的基础上自主研发,2010年成功发布RealPipe1.0版,随后又发布了RealPipe3.0版,软件整体性能达到国际先进水平。

  仿真技术的自主创新,在加快我国仿真软件国产化进程,带来巨大经济效益的同时,提升了中国石油在管道领域的国际竞争力。这一科技成果的应用,将提高我国管道科研核心技术自主研发和运营管理水平,产生积极的示范和带动效应,进而提高核心竞争力。

  生产需求催生定制研发

  仿真软件涉及的多层面性可以为不同层级进行决策支持:帮助各分公司高层管理人员进行管网规划、宏观调运、优化运行,帮助公司调度人员进行安全分析、运行优化分析等,帮助基层员工进行实用计算、分析与操作培训。

  仿真软件之所以能满足各个层面的需求,是因为软件研发采用“顶层设计”的方式,打破了以往以课题为基础的模式。就像建房子一样,首先规划好房子的布局,卧室、厨房、花园等在前期已设计好,后期只要按照这个设计把房子盖好就可以了。并且,仿真软件能单独完善每块功能区,不影响整体构架。

  一个显著特点是,RealPipe3.0版克服了国外软件需要专业人士才能使用的弊端,易学易用,操作人员经过短期培训就能操作。基层管理人员说,通过一天的专业培训就能操作。而国外仿真软件就算是专业人士也需要1个月以上培训才能上手。

  软件研发技术人员彭世垚说:“管道仿真软件实现了个性化定制。如果你习惯右舵开车,它就能把主驾驶位置放在右边,真正做到按需定制。”

  应用需求促使软件完善

  2012年,这款软件开始在秦沈线应用。这是国产化仿真软件第一次工业应用。软件建立的仿真模型对运行压力、流量等参数的计算误差均小于2,优于国外商业仿真软件的计算精度。

  漠大原油管道现场应用这款软件后反馈,应针对管道沿线风险点监控工艺参数。另外,仿真软件不仅应适用于不加剂的常用工况,对于特殊的管道加剂工况也应能进行预测分析。对于现场人员提出的实际需求,课题组将现场的业务需求进行功能细化,提出多种设计方案,建立符合现场实际的数学模型,升级软件,为管道生产安全运行提供了技术支持。

  应用初期是仿真软件的攻坚期。下一步,课题组将在原油、天然气、成品油三种介质全覆盖的基础上,按照“长期规划、顶层设计、分步实施”的方式,逐步实现从离线油气管网仿真到在线优化仿真,由单目标优化到多目标决策优化,全面实现油气管网仿真与优化软件产品国产化,为油气管网运行提供优化方案与决策支持,保障中国石油管网高效、经济、安全运行。(本报记者孙兆光特约记者黄军通讯员董静)

  历史钩沉

  管道仿真技术发展简介

  20世纪60年代初

  随着计算机和数值模拟技术的进步,研究人员实现了管道瞬变流的计算机数值求解。管道仿真技术从稳态模拟发展到瞬态过程仿真阶段,开启了管道仿真的新时代。

  20世纪70年代初至80年代末

  管道仿真技术进入快速发展时期。成熟的商业化仿真软件在这一时期开发完成,极大推动了管道行业仿真技术的发展和应用,仿真技术开始广泛应用于管道设计、工程分析中。

  20世纪90年代初至目前

  管道仿真技术日趋完善,开始向纵深发展。在功能上,商业仿真软件拓展了软件应用范围,在线仿真成为这一时期的研究热点。管道仿真技术的应用延伸到仪表校核等领域。近几年来,管道仿真技术更加全面和深入。目前,仿真技术已经覆盖管道设计、建设、运行、后期维护的整个生命周期,形成了操作运行等一系列专业的运算工具,进一步走向网络化、智能化、精确化。同时,管道产业的发展推动了管道仿真技术的进步。

  专家视点

  开启我国管道仿真技术新纪元

  管道仿真技术正朝着智能化、精细化、网络化的方向发展,未来的管道仿真技术将更广泛、更深入地应用到管道设计、运行管理等方面,并将与虚拟现实、过程诊断技术、智能识别技术深度融合。

  随着相关技术的突破,管道仿真技术将从管道运行、事故工况模拟延伸到在线泄漏监测、优化管道调度管理等方面,可以极大提高我国管道的运行管理水平。

  针对国外仿真软件的特点,我国自主研发的管道仿真软件具有独特优势。国外仿真软件没有针对我国高黏、高凝原油的专有模块。RealPipe集成了管道公司多年来在高黏、高凝原油上的研发成果,开发了适合我国原油特性的专有物性模型。国外仿真软件通用程度高、为用户定制功能开发预留的接口很少,二次开发困难,使用范围较小。RealPipe采用较开放的构架平台,具有良好的二次开发环境,定制功能方便,具有良好的应用价值。同时,国外仿真软件价格较高,维护不便,对使用人员的专业程度要求也较高。RealPipe采用“所见即所得”的建模方式,界面简洁,软件性能稳定,输入、输出直观,学员易学易用,维护便利。

  随着我国管道产业的快速发展,油气管输技术取得很大的进步。国内管道仿真技术通过集成创新有了快速发展,不断缩小与国外的技术差距。以RealPipe为代表的油气管道仿真与优化国产化软件产品已趋于成熟,进入工业化推广应用阶段。该软件集成了我国油气管输技术研究的优秀成果和经验,技术能力较高,综合性能优越,总体已经达到国际先进水平。

  RealPipe已开启我国管道仿真技术的新纪元,将全面引领国内管道仿真技术发展和软件产品应用市场。(管道公司科技中心储运工艺研究所副主任工程师陈国群)

 

      来源: 中国石油报

 

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