城市中低压燃气管网水力计算软件的开发

高华伟

深圳中燃哈工大燃气技术研究院有限公司广东深圳518033

【摘要】以AutoCAD为平台，采用AutoCADObjectARX的二次开发技术实现对燃气管网水力计算图的数据自动化处理，包括建立管网节点和管段信息的拓扑关系、读取Excel表中的管网数据并显示到图中，以获得管网的可视化；采用C#语言，编制了中低压燃气管网水力计算软件。

【关键词】AutoCADObjectARX;水力计算软件

前言

随着天然气在城市燃气的大力推广应用，城市燃气管网的规模越来越大，在进行规划、设计和管网运行时，水力计算需要处理的数据越来越多。准确、快速地生成水力计算图，实现水力计算与管网AutoCAD图形的无缝结合成为提高燃气管网水力计算效率的重要途径[1-4]。为准确、快速的生成水力计算图及进行水力计算，本文开发了城市中低压燃气管网水力计算软件GASNET。软件包含了两个模块，以AutoCAD为平台开发的ARX模块和采用C#语言开发的水力计算模块。

1燃气管网图的ObjectARX二次开发

本文采用ObjectARX技术针对AutoCAD进行二次开发，目的是开发一个ARX模块，当AutoCAD载入该模块后，仅需人工输入管网图上所有节点的节点号，即可实现对燃气管网图的数据自动化处理。

ObjectARX是AutoDesk公司针对AutoCAD平台上的二次开发而推出的一个开发软件包，能真正快速的访问AutoCAD图形数据库。使用ObjectARX编程的函数的执行速度可以大大提高。

（1）管网节点数据的处理

ARX模块功能需求：对于水力计算图中的管网节点，一般有三个信息需要在图中显示：节点号、节点流量和节点压力。将这些节点信息保存在一个Excel表中，通过ARX模块可把Excel表中的节点信息显示到管网图中相应的节点上。

算法：打开管网图后，运行MLeader命令对管网图上的节点进行标识，添加相应的节点号。

提取管网图中每个节点的节点号，判断是否有重复的节点号，如有，则报错，提醒操作人员修改；如无，则读取Excel表中的节点信息，并依次绘制到管网图中的相应节点上。

（2）管网管段数据的处理

ARX模块功能需求：对于水力计算图中的管网管段，一般有6个信息需要在图中显示：管段号、管材、管径、管段长度、管段流量和管段压力降。将这些信息保存在Excel表中，通过ARX模块可把Excel表中的管段信息显示到图中相应的管段上。

算法：为方便管段数据的处理，ARX模块要为图中所有的节点和管段建立拓扑关系。①找到图中所有的节点和管段，为每个节点找到与其相连接的管段，并保存信息；②为每个管段找到与其连接的管段，并保存信息；③给定任意两个节点，查找其相连的路径，如果此路径上的管段路线上还有其他的节点，则这两个节点之间定义为没有相连管段；否则，此路径上的管段定义为相连管段。

ARX模块可实现的功能：遍历管网图中所有节点，找出所有节点之间的相连管段并编制管段号；记录连接管段的两个节点号和自动测量管段长度；将管网的管段号、管段长度、管段起点号及管段终点号等数据保存到Excel表中，以备水力计算软件调用；将水力计算软件生成的Excel表中的数据绘制到管网图的相应管段上，以生成水力计算图。

2水力计算模块的开发

水力计算模块是在.net平台上，采用C#语言开发设计，算法基于节点方程法[8]编制，由参数编辑、参数输入、预估节点流量、管网计算及结果输出板块组成。水力计算模块的特点如下：

数据可直接调用ARX模块生成的数据文件进行计算；

水力计算公式采用规范推荐的公式，算法是基于节点方程法编制的，计算稳定，收敛速度快，精度高；

采用.NET技术开发，使用.NET技术开发的系统与Windows操作系统具有很好的兼容性，有微软的强大技术支持，能够很顺利的完成系统的移植；

以商业应用为目标，提供良好的人机对话界面和个性化界面设置，操作方便，采用统一的单一版本，通用性强。

3水力计算实例

某城市中压管网，共有10个节点、11条管段、1个气源。在进行水力计算时，首先打开管网图，在节点处人工标识节点号，再调用ARX模块的命令生成管网数据Excel表格文件（文件样式见图1），水力计算模块调用生成的管网数据Excel表格文件即可计算出结果文件（文件样式见图2），最后调用ARX模块的命令可将结果数据绘制在管网图上生成水力计算图。

利用GASNET软件进行水力计算，操作人员仅需熟悉AutoCAD与Excel的操作命令即可，简便易懂。本文采用的这种水力计算图的计算机生成方法，不局限于管线是垂直和水平的情况，它能依管线的倾斜而以相同角度的倾斜度标注数据、文字说明及管段流向。利用GASNET软件进行水力计算的详细操作步骤见图3，生成的水力计算图见图4。

4结语

①运用ObjectARX二次开发技术开发的ARX模块实现了AutoCAD与Excel表格数据之间的自动化输入输出；

②软件实现了计算结果的Excel、AutoCAD输出，减少了水力计算的工作量，提高了燃气管网水力计算的效率。

③软件可用于工程设计及运营调度人员选取管网结构方案和参数方案，同时，可对中压燃气管网实际运行中的参数进行模拟，为日常运营调度的分析提供了最准确的数据，辅助调度工程师做调度决策。

参考文献：

[1]丁国玉，田贯三，安俊卿，王磊.城市燃气管网水力计算软件的开发[J].煤气与热力，2010，30(4)：A31-A33.

[2]严明卿.城市燃气管网的计算机辅助设计[J].煤气与热力，1998，(1)：16-19.

【作者简介】高华伟（1983-），男，工程师，硕士，从事燃气工程研究设计工作。