热电系统过程优化软件操作手册.doc

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
n 中文输入界面，建模操作便捷；
n 数学模型严谨，模拟计算准确；
n 融入用户经验，优化方案可靠。
1.3 TEPOSS运行环境
（1） 硬件环境
n CPU速度较快为宜, 建议选用P4/2.0GHZ或以上。
n 选用1G以上的内存，200G以上硬盘空间。
n 显示器显存32M以上，推荐分辨率为1024×768；
（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。
接入热点
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。
接入热点

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。
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。

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 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
n 压力类型指表压或者绝压。
n 公称直径系列有“石油化工企业标准”或“热力管段设计标准”。
n 壁厚系列有sch20、sch30、sch40、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。
n 大气压力：单位“兆帕（MPa）”，默认值为0.101。
n 环境温度：单位℃，,默认值为25。。
n 土壤温度：单位℃，默认值为15。
n 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。
n 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。
n 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

l 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
l 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。
l 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、阀门、大小头和温压测点
l 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。

l 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
l 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和图41所示。

图40 隐藏箭头前

图41 隐藏箭头后
l 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。
l 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。
l 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。
n 编号：管段的编号，按绘制顺序默认生成。
n 名称：管段的名称。
n 管段长度：单位“米（m）”。默认为“未知”。
n 公称直径：单位“毫米（mm）”。默认为“未知”。
n 公称外径：单位“毫米（mm）”。默认为“未知”，
n 壁厚：单位“毫米（mm）”。默认为“未知”。
n 以上各值都可以修改。

图43 “管段属性设置”对话框
n 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。
n 绝对粗糙度：单位“毫米（mm）”。默认为0.2，该值为新钢管的绝对粗糙度，可以修改。
n 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。
n “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
n 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。
n 保温层厚度：单位“毫米（mm）”，不保温为0。
n 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。
n 敷设方式：用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。
n 传热因子：用于热损失校正，默认值为1。
n 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，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。
n 顶点编号：该顶点的编号，画图时自动生成，不可修改。
n 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，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。TEPOSS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
n 用户用汽量过大；
n 某些产汽点供汽量过大；
n 汽源端压力太低
n 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
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