热电系统过程优化软件操作手册.pdf

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1、热电系统过程优化软件操作手册 1 TEPOSS 概述 1.1 TEPOSS 软件 TEPOSS 是 热 电 系 统 过 程 优 化 软 件 （ ThrmoElectricity Process Optimization Software System ）的简称。该软件系统以IT 技术为支撑， 集热力 学、水力学、热能工程、化学工程、拓扑学和计算数学等知识，在计算机上模拟 和研究蒸汽动力系统与蒸汽管网系统，实现智能化管理。 TEPOSS应用于炼油、石化、钢铁、区域供热、化工、冶金等行业的蒸汽系 统，为优化运行、节能减排提供决策依据和解决方案。 1.2 TEPOSS 特点 中文输入界面，建模操作便

2、捷； 数学模型严谨，模拟计算准确； 融入用户经验，优化方案可靠。 1.3 TEPOSS 运行环境 （1）硬件环境 CPU 速度较快为宜 , 建议选用 P4/2.0GHZ 或以上。 选用 1G 以上的内存， 200G以上硬盘空间。 显示器显存 32M 以上，推荐分辨率为1024768； （2） 软件环境 TEPOSS软件可在 Windows2000/WindowsXP/Windows7 的操作系统下运行， 需要安装 Office2000/Office 2003/Office2007/ Office2010 软件。 2 TEPOSS 操作 TEPOSS包含蒸汽动力系统和蒸汽管网系统两个部分，开启

3、TEPOSS即会弹 出选择进入界面，如图1 所示。下面分别对两个部分介绍软件操作。 图 1 选择进入界面 2.1 蒸汽动力系统部分 2.1.1 蒸汽动力系统界面 在图 1 所示界面中 选择“ TEPOSS蒸汽动力”，点击确定按钮便进入蒸汽动 力系统界面，如图2 所示。该界面分为菜单栏、工具栏、状态栏和绘图区。 图 2 蒸汽动力系统界面 菜单栏在界面最上方，内容如图3 所示。 图 3 菜单栏 工具栏如图 4所示，包含通用和 TEPOSS专用编辑工具， 如模拟计算、绘图、 显示、图形编辑、缩放以及绘图属性等，默认所有的工具均显示在工具栏中。将 鼠标停留在工具按钮上， 可以显示该工具的名称。 用鼠标

4、单击图标， 即可选中该 工具。 图 4 工具栏 绘图区占界面主要位置，在此绘制或显示蒸汽动力系统流程图，也可对其进 行编辑。绘图区右下角为缩微图区，若流程图太大，全屏显示过密，可将其放大 后在缩微图区移动方框定位到流程图的某个部位。 状态栏位于最底部，显示当前操作的状态。 2.1.2 绘制蒸汽动力系统流程图 1、绘制设备 工具栏中含蒸汽动力系统主要设备和元素，如图5 所示，依次为：连接线、 锅炉、汽轮机、减温减压阀、除氧器、燃气透平、余热锅炉、用户装置、汽源、 母管和加热器等。 图 5 绘图工具 组成流程图的设备可以用鼠标从工具栏中选取，置于绘图区再点击左键即 可，如图 6 所示。 图 6 绘

5、制设备 2、绘制连线 当设备绘制完 成后需交代流程关 系。用鼠标左键取()后把光标移到绘图 区中某设备上，该设备上会显出热点；比如光标移到锅 炉上即显出图7a 所示热 点。光标定位于某热点 并击鼠标左键，然后移动光标就会带出连线，如图7b， 此时点击鼠标左键 可以令连接线转 弯，如图7c。当光标移动到下一个设备时， 该设备会显示出可以连接的热点，选一个热点并单击鼠标左键， 则两个设备连接 完成。 图 7 绘制连线 欲连接一个锅炉和一个汽轮机，可先用鼠标在绘图工具中先选择()，然 后把光标移到锅炉上面， 选一热点， 单击左键后移动光标到汽轮机上并选择接入 热点，然后单击左键便完成连接。如图8 所

6、示。 图 8 连接两个设备 注 1：在所有设备中， 汽轮机、减温减压阀和用户只许有一个热点可以接入。 汽轮机的接入 热点位置见图 9。 图 9 汽轮机接入点 减温减压阀接入热点见图10。 图 10 减温减压阀接入点 汽源只有一个热点并且只能接出。 减温减压阀有两个热点，一个接入，另一个接出，如图10 所示。 接入热点 接入热点 注 2：连接除氧器时会弹出图11，供用户选择从热点进入的物料类别 图 11 除氧器接入类型 按上述步 骤 1 和 2 绘制设备和连线后， 蒸汽动力系统流程图就绘制完成，如 图 12。 图 12 绘制完的流程图 2.1.3 参数输入 为定义设备和燃料，需输入必要的参数。

7、a) 设备参数输入 用鼠标在工具栏取“选 择”（），移动光标至设备上双击鼠标左键，弹 出设备属性对话框。图13-图 19 为各个设备属性对话框， 图 13 锅炉属性对话框 图 14 减温减压阀属性对话框 图 15 透平属性对话框 图 16 除氧器属性对话框 图 17 用户属性对话框 图 18 汽源属性对话框 图 19 母管属性对话框 对话框中所有标成红色的文本框和下拉框复选框中都必须填入参数。锅炉对 话框有一个“选择燃料”按钮， 移光标至此按左键即弹出该锅炉所用燃料对话框， 如图 20 所示。 图 20 锅炉燃料按钮 b) 燃料参数输入 用鼠标选菜单栏中“参数”后点击其“燃料设置”，弹出燃料属

8、性对话框， 如图 21 所示。在燃料标签的下拉菜单中选择燃料名称，如图 22 所示。选择完燃 料名称后填入对应的低位发热值和价格，若用多种燃料需重复操作。 其余参数如 果标红就必须填入。 图 21 燃料属性对话框 图 22 选择燃料 2.1.4 计算 参数输入完成后，绘图区所有设备颜色将不呈灰色，如图23所示。 图 23 参数输入完成后流程图 a) 模拟计算 用鼠标单击工具栏中的“运行”（），开始做模拟计算。计算结束后，弹 出计算完毕提示框。如图24。 图 24 计算完毕提示 图 24 显示出主要模拟计算结果，此时用户可以将其与实际运行情况比较， 若二者不符，则需调整输入参数后再作计算，直至用

9、户满意为止。 b) 优化计算 用鼠标在菜单栏中选“计算”，再点击“优化计算”即弹出如图25 的对话 框。点击左上角“优化”便开始进行优化搜索。计算完成后结果如图26 所示， 可以把光标移到某方案上，用右键查看该方案的详细结果，如图27 所示。还可 以点击左下角成本对比表查看各方案的成本对比表。 图 25 优化界面 图 26 优化计算完成 图 27 查看方案结果 2.1.5 查看结果 为检查输入参数，可以点击菜单栏中的“报表”并单击输入参数。 用鼠标选工具栏中的“查看报表”（），弹出“查看报表”对话框，如图 28 所示。选择所需报表后点击 “确定”，即可将相应的报表输出到Excel 文档中。 图

10、 28 报表对话框 2.2 蒸汽管网部分 2.2.1 蒸汽管网系统界面 在图 1 所示界面中选择“ TEPOSS蒸汽管网” ，点击确定按钮便进入蒸汽管 网界面，如图 29 所示。该界面分为菜单栏、工具栏、状态栏和绘图区。 图 29 蒸汽管网系统界面 菜单栏在界面最上方，内容如图30 所示。 图 30 菜单栏 工具栏如图 31 所示，包含通用和TEPOSS专用编辑工具，如模拟计算、绘 图、显示、图形编辑、缩放以及绘图属性等， 默认所有的工具均显示在工具栏中。 将鼠标停留在工具按钮上， 可以显示该工具的名称。 用鼠标单击图标， 即可选中 该工具。 图 31 工具栏 绘图区占界面主要位置，在此绘制或

11、显示蒸汽动力系统流程图，也可对其进 行编辑。绘图区右下角为缩微图区，若流程图太大，全屏显示过密，可将其放大 后在缩微图区移动方框定位到流程图的某个部位。 状态栏位于最底部，显示当前操作的状态。 2.2.2 蒸汽管网初始化设置 在绘制蒸汽管网流程图之前，要进行关于工程标准和参数的初始化设置。 打开菜单栏中“参数”，点击“选项”，即弹出如图32 所示的选项对话框， 用户在此选定计算中所涉及的压力类型、公称直径系列、壁厚系列和服务器IP 地址选项。 图 32 选项对话框 压力类型指表压或者绝压。 公称直径系列有“石油化工企业标准”或“热力管段设计标准”。 壁厚系列有 sch20、sch30、sch4

12、0、sch80、sch100、sch120、sch140等可 供选择。 打开菜单栏中“参数”，点击“环境参数”即弹出“环境参数”对话框，如 图 33 所示。用户在此输入有关数据。 大气压力：单位“兆帕（ MPa）”，默认值为 0.101。 环境温度：单位， ,默认值为 25。 土壤温度：单位，默认值为15。 土壤状况：默认值为“干土壤”，用户可以从下拉菜单中选择干土壤、 不太湿土壤、较湿土壤或很湿土壤。 环境风力：默认为“ 2 级”，用户可以从下拉菜单中选择0 级 12 级 风力。 天气状况：默认值为“晴朗”，用户可以从下拉菜单中选择晴朗、小雨、 中雨或大雨。 图 33 “ 环境参数 ” 对话

13、框 2.2.3 绘制管网流程图 a) 汽源、用户和管段 用鼠标在工具栏选择（），移至绘图区域单击鼠标左键，出现的红色圆 点即为 “汽源”。松开左键，移动光标到目标位置，（这时光标与已经绘制的 汽源以“橡皮筋”线链接，如图34 所示）再次单击鼠标左键和右键，出现的绿 色方块即为“用户”，同时绘出一条管段，如图35 所示。注意，这是逻辑管段， 实际长度、弯头数等需另作定义。 在已有流程上增加汽源和用户，可按“接出三通”的方法绘制，见图37.。 图 34 光标以“橡皮筋”线链接 图 35 绘制管段 b) 附加操作 延长管段 用鼠标左键单击已有某绿色方块即用户，移动鼠标到目标位置，先后单击鼠 标左键和

14、右键，生成一个新“用户”，如图36 所示。 图 36 继续绘制下一段管段 接出三通 将光标移动到某段管线上，按鼠标左键拖动光标至目的地后，先后单击鼠标 左键和右键。如图37 所示。 图 37 绘制 T 字形管段 TEPOSS默认不能从“汽源”接出第二个管段，也不能从“大小头”、“温 压测点”、“阀门”、“三通”引出管段，当光标放到这些图标上时，即显禁止 标志（），表示不能再引出管段了。 添加弯头、阀门、大小头和温压测量点 用鼠标左键从工具栏选择相应的工具：“弯头”（）、“阀门”（）、 “大小头”（）和“温压测点”（），移至绘图区的某管段上单击左键即 可。如图 38 所示。 图 38 嵌入弯头、

15、阀门、大小头和温压测点 删除顶点和管段 用鼠标左键点击工具栏中的（），再把光标移动到绘图区某管段上，先点 击鼠标左键， 再按键盘上的 Delete键即可将该管段和相关汽源、用户删除。 顶点移动 用鼠标左键点击工具栏中的 （） 工具， 移动光标至某个顶点 （汽源或用户）， 按住鼠标左键拖动该顶点， 即可将其拖动到目标位置。 与该顶点连接的管段也随 着移动，图 39 所示为移动其中一个顶点的结果。 图 39 移动顶点 管段箭头隐藏 管段的箭头表示管内流体流动的方向，默认为绘图时的先后次序，计算后表 示实际工况蒸汽流向。用鼠标点击工具条中的“隐藏/显示箭头”（），可以 隐藏或显示图中的箭头，如图40

16、 和图 41 所示。 图 40 隐藏箭头前 图 41 隐藏箭头后 管段粗细和线形 点击工具条上的管段属性按钮，可以选择管段的颜色、 粗细以及线 形。 拖动功能 可以用拖动命令来改变整个蒸汽流程图的坐标。用鼠标左键点击工具栏的 按钮（），在绘图区按下鼠标左键， 然后移光标到目标位置，释放左键，移 动完成。利用鼠标滚轮可以实现缩放功能。 绘制文本 用鼠标左键点击工具栏的按钮（），拖至选定的绘图界面空白处并按下鼠 标左键，弹出如图42 所示的对话框。输入标注文字，点击“确定”按钮即可。 然后用鼠标左键点击工具栏中的（）工具，选中所添加的文字标注和字体等 属性，然后拖动到目标位置，释放鼠标左键。 图

17、42 标注的属性设置对话框 2.2.4 管段参数设置 a) 管段属性 在工具栏中选择（），移动光标至某管段上双击鼠标左键，弹出“管段 属性”对话框，如图43，可以设置以下属性。 编号：管段的编号，按绘制顺序默认生成。 名称：管段的名称。 管段长度：单位“米（ m）”。默认为“未知”。 公称直径：单位“毫米（ mm）”。默认为“未知”。 公称外径：单位“毫米（ mm）”。默认为“未知”， 壁厚：单位“毫米（ mm）”。默认为“未知”。 以上各值都可以修改。 图 43 “管段属性设置”对话框 管段内径：单位“毫米（ mm）”。系统自动通过外径和壁厚进行计算， 不能直接修改。 绝对粗糙度：单位“毫米

18、（mm）”。默认为 0.2，该值为新钢管的绝对 粗糙度，可以修改。 管段材料：默认为“新钢管”。用鼠标点击文本框右边的三角形按钮， 弹出下拉菜单，从中可以选择不同的管段材料，绝对粗糙度的默认值随 管道材料的不同而相应改变。 “选择管件”在相应的文本框中输入管件个数即可。 图 44 “选择管件”对话框 保温层材料：默认为“微孔硅酸钙170 号”，用鼠标左键点击右边的倒 三角形按钮，弹出“保温层材料”列表，从中可以选择所需的材料。 保温层厚度：单位“毫米（mm）”，不保温为 0。 复合保温层：选中该选项可以激活第二层保温层和第三层保温层相关文 本框，然后进行保温层材料选择和厚度输入。 敷设方式：用

19、鼠标左键点击右边的倒三角形按钮，弹出“敷设方式”列 表，从中可以选择不同的敷设方式。敷设方式包括：室外架空、室内架 空、通行地沟、不通行地沟和无沟直埋。其中，选择“不通行地沟”， 激活下边的“埋设深度”、“管沟截面积”和“管沟周长”等参数；选 择“无沟直埋”，仅激活“埋设深度”选项。 传热因子：用于热损失校正，默认值为1。 裸露因子：用于表征保温层破损率。 b) 参数设置表中总体设置 用鼠标点击工具栏中（），移动光标至流程图，按住鼠标左键拖动鼠标， 拉出一个方框，方框内的管段会被选中，如图45 所示。 图 45 选择多根管段 按住 Shift 键，可以将多次选择的管段“记住”，如图46 所示，

20、在图 47 中 红色的部分管段和上次选中的管段同时被选中；按住 Ctrl 键，可以从已经选中的 管段中去掉选中的管段，如图47 所示，刚才选中的管段被取消选中。 图 46 叠加选择管段 选中多根管段后，打开“参数设置”菜单，选择“管段参数总体设置”命令， 打开如图 48 所示的对话框。该对话框列出和“管段属性”对话框相同的参数。 该命令可以同时给所有已选中的管道输入属性。 图 47 从选择的管段取消选中 图 48 “管段总体参数设置”对话框 例如，对于某个管网，如果所有管段的实际长度都是500米，则将所有管段 选中，点击对话框中“管段长度”左边的方框，将右边文本框激活，然后输入 500，点击下

21、边的“确定”按钮，即可将所有管段的实际长度赋值为500。同样 道理，其它的属性也可以同时输入。 2.2.5 顶点参数设置 对于一个管网流程图，汽源和用户称为“外顶点”，弯头、三通、大小头和 温压测点称为“内节点”。“外顶点”和“内节点”合称“顶点”。 （1）外顶点 选择工具栏中（），移动光标至外顶点上双击，弹出顶点对话框。若顶 点为汽源则弹出“产汽点属性”，若是用户则弹出“用汽点属性”，然后依次在 相应的文本框中输入已知数据，如图49、图 50所示。 顶点编号：该顶点的编号，画图时自动生成，不可修改。 顶点名称：在文本框中输入该顶点所表示实际汽源或用户的名称，例如 电站、焦化等。不键入名称时，

22、默认为空。 图 49 “汽源属性”对话框 图 50 “用户属性”对话框 （2）内节点 选择工具栏中（），移动光标至内节点上双击，弹出节点对话框，不同 的内节点对话框内容也不尽相同。“大小头”、“三通”或“温压测点”的对话 框相同，可以输入“名称”和“备注”，如图51 示；“阀门”则还需设置开、 关状态，如图 52 示。编号在绘制逻辑图时自动生成，不可修改。 图 51 “大小头”等内节点对话框 图 52 “阀门”对话框 2.2.6 分组选项 为了便于对管网进行分类统计，在管段、顶点参数设置时进行分组，分组名 称在这里定义，可以添加和删除。 点击菜单栏中“参数”菜单下的“分组选项”命令，可展开“分

23、组选项”的 子菜单，打开“分组选项”的对话框，如图53 所示。 图 53“ 分组选项 ” 对话框 点击“添加”按钮，打开如图54所示的对话框，输入分组的名称，点击“确 定”后，即可添加一个分组，如图55 所示。 图 54 增加分组 图 55 增加分组 增加分组后，管段和顶点就可以实现分组归类。 2.2.7 模拟计算 a) 基准压力 压力是标量，压降是绝对量。起始压力不同，同样的压降，会得到不同的末 端压力。压力影响流体的物理特性，所以，压力对于整个系统来说是个基准，必 须至少选定一个汽源的压力。 b) 运算并查看结果 打开“计算”菜单，选择“开始计算” 命令，或者点击工具栏中的 ()按钮。 T

24、EPOSS即可完成输入参数校验和计算，计算完成后弹出计算信息对话框；如图 56 所示。计算完成后点击工具栏中的()按钮查看所有外节点属性。 如图 57 所 示。还可以查看流速分布、冷凝水分布、保温效率分布等。 图 56 模拟计算信息 57 查看外节点属性 c) 迭代不收敛的处理 （1）迭代不收敛的原因 模型采用牛顿拉夫森法求解方程组。无论经过多少次迭代计算，都无法达到 精度要求，即为迭代不收敛。 迭代不收敛的原因通常是输入的参数有误。 计算过程中压降出错可能性最大，用户需注意选择合理的基准压力，仔细检 查供/用汽量与管长、管径是否合理。 （2）几种产生迭代不收敛的情况 用户用汽量过大； 某些产

25、汽点供汽量过大； 汽源端压力太低 管径太细，管长太长。 2.2.8 查看报表 计算结果除了显示在管网流程图上外，还能以报表的形式输出给用户。 打开“报表”菜单，选择“管段常用参数标” ，激活 Excel，生成“管段常用 参数表” 。或者点击工具栏上的按钮，打开如图58 所示的对话框，选择不同 的报表。 图 58 显示报表对话框 a) 管段常用参数 “管段常用参数” 显示关于管段压力损失的所有参数， 如图 59 所示表头。 图 59 “管段常用参数”表头 b) 产用汽点参数表 选择“产用汽参数表”，显示关于产汽点和用汽点的所有参数，如图 60 所示 表头。 图 60 产用汽参数表 c) 模型确认表 选择“模型确认表”，生成“监测值与计算值对比表” 。如图 61 所示表头。 图 61“模型确认表”表头