Математическая модель "Cassandra"

Cassandra - это программный комплекс моделирования гидродинамических процессов в сложных, разветвленных трубопроводных системах.

При моделировании процессов в участках трубопроводов учитываются следующие факторы:

• распределенность параметров течения по длине трубопроводов;

• влияние гидростатического давления в зависимости от профиля трассы;

• возможность возникновения самотечных участков;

• нелинейная зависимость потерь давления от скорости течения жидкости. При моделировании работы регуляторов реализован ПИД алгоритм управления.

При моделировании работы насосов используются реальные напорные и мощностные характеристики.

При моделировании местных сопротивлений используется квадратичная зависимость перепада давления от расхода.

Программа позволяет пользователю в интерактивном режиме создавать и редактировать расчетную схему моделируемой системы.

Для этого в программе предусмотрен режим Построения, находясь в котором пользователь из набора элементов (участков трубопроводов, развилок, запорных вентилей, насосов, обратных клапанов, резервуаров, регуляторов) может собрать расчетную схему любой трубопроводной системы.

Набор расчетных элементов может быть дополнен новыми элементами. Помимо элементов гидравлической схемы в режиме Построения пользователь может поместить на схему средства отображения результатов моделирования (датчики).

Собрав расчетную схему, пользователь переходит в режим Настройки математической модели, в котором ему предоставляется возможность внести геометрические и конструктивные характеристики элементов, задать определяемые параметры для регуляторов, осуществить привязку датчиков к рассчитываемым параметрам. Датчики могут быть настроены практически на любой параметр, это может быть и давление (или скорость, или расход) в каком либо сечении трубопровода, и перепад давления на насосе или задвижке, или положение привода регулятора.

Помимо отображения результатов моделирования на экране реализована возможность сохранения данных в файл.

Программный комплекс Cassandra представляет собой инструмент, обеспечивающий пользователя возможностью построения математических моделей гидравлических трубопроводных систем различной топологии. На основе модели пользователь может проводить расчеты как стационарных, так и нестационарных процессов в таких системах, осуществлять анализ влияния характеристик отдельных элементов на характеристики системы в целом.

Средства отображения результатов расчета позволяют проводить анализ максимальных давлений во время переходного процесса, осуществлять анализ влияния характеристик отдельных элементов на характеристики системы в целом. Результаты расчета могут быть отображены графически, сохраняться в файлах. В программе есть интегрированный ОРС-сервер для возможного взаимодействия гидравлической модели с другими системами в процессе расчета.

В расчетах учитывается распределенность давления и расхода жидкости вдоль трубопровода, связанная со сжимаемостью жидкости, распределенные потери на трение, влияние на течение жидкости профиля местности, по которой проложен трубопровод, процессы, связанные с изменением и транспортом состава и свойств жидкости, наличие противотурбулентных присадок. Кроме того, в расчетах учитывается возможность возникновения самотечных участков при снижении давления на линейном участке ниже давления насыщенных паров. В программе представлены различные модели гидравлического трения, модели нестационарного трения, некоторые эмпирические модели, полученные в процессе многолетнего опыта работы с математическими моделями трубопроводов и сравнения результатов расчета с реальными измерениями.

Программа может быть рекомендована организациям, занимающимся проектированием, эксплуатацией и обслуживанием трубопроводных систем; в качестве гидродинамической модели тренажеров диспетчеров, систем поддержки принятия решения; а также как удобное учебное пособие в учебных заведениях, занимающихся подготовкой специалистов в области гидродинамики.

ПК Cassandra аттестован на соответствие РД-75.180.00-КТН-238-08 «Методика расчета нестационарных технологических режимов работы магистральных нефтепроводов» ОАО «АК «Транснефть»

С ПК «Кассандра» работают:

1) ООО «НИИ ТНН». http://www.niitnn.ru/

2) ОАО Гипротрубопровод. Отдел математического моделирования http://www.gtp.transneft.ru/

ПК «Кассандра» используется в составе технических средств:

1) Система поддержки принятия решения ТС ВСТО

2) Тренажер диспетчера ТС ВСТО.

3) Отраслевой полигон АСУ ТП и ТМ ЦТД «Диаскан»

Примеры работ, проводимых с использованием ПК Кассандра:

1) Моделирование систем управления нефтепроводом

2) Моделирование аварийных ситуаций на магистральных нефтепроводах.

Расчет превышения несущей способности трубопроводов.

Пример проведения сравнения результатов расчета с реальными измерениями на нестационарном процессе:

Примеры интерфейса программы:

Рисунок 1 Набранная расчетная гидравлическая схема

Рисунок 2 Задание реальной напорной характеристики НА

Рисунок 3 Задание высотного профиля трассы

Рисунок 4. График гидроуклона в процессе моделирования

Красная – гидроуклон. Зеленая – расход. Серая – высотный профиль. Синяя – линия допустимых давлений в трубопроводе.

Этой программой пользуются

	ООО «Научно-исследовательский институт транспорта нефти и нефтепродуктов» (ООО «НИИ ТНН»)	Cassandra - как отдельная программа для моделирования процессов в трубопроводе
	ОАО «Гипротрубопровод»	Cassandra - как отдельная программа для моделирования процессов в трубопроводе
	ОАО ЦТД "Диаскан"	Cassandra - как программа для моделирования процессов в трубопроводе в составе программного комплекса "Тренажер" производства фирмы "Энергоавтоматика"
	OOO "Востокнефтепровод" (ВСТО-1)	Cassandra - как программа для моделирования процессов в трубопроводе в составе программного комплекса "Тренажер" производства фирмы "Энергоавтоматика"
	OOO "Востокнефтепровод" (ВСТО-1)	Cassandra - как один из алгоритмических блоков расчета системы поддержки и принятия решений диспетчером (СППР) DiSPY фирмы "Энергоавтоматика"
	Инжиниринговая нефтегазовая компания - Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт по Строительству и Эксплуатации Трубопроводов, Объектов ТЭК (ВНИИСТ)	Cassandra - как отдельная программа для моделирования процессов в трубопроводе
	КРОК	Cassandra - как программа для моделирования процессов в трубопроводе в составе программного комплекса "Тренажер" производства фирмы "Энергоавтоматика"
	ЗАО «Эктив Телеком»	Cassandra - как программа для моделирования процессов в трубопроводе в составе программного комплекса "Тренажер" производства фирмы "Энергоавтоматика"

Опыт внедрения математических моделей на трубопроводах нефтегазового комплекса

$Буклет Cassandra - мат. модель течения жидкости\газа в трубопроводах$

Математические модели