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輸油管道運行優(yōu)化實用分析

文檔作者：孟振虎陳毅忠馬平文檔來源：江蘇石油化工學(xué)院上海石油儲運配送公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月27日
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輸油管道運行優(yōu)化實用分析
孟振虎! 陳毅忠
"江蘇石油化工學(xué)院#
馬平
"上海石油儲運配送公司#
孟振虎陳毅忠等$輸油管道運行優(yōu)化實用分析%油氣儲運 
摘要基于輸油工藝的實際情況%以進站油溫為變量%給出了一定輸量及穩(wěn)態(tài)條件下密閉輸
送原油管道泵管耦合運行的目標函數(shù)和約束條件%應(yīng)用非線性規(guī)劃方法和逐站工藝計算%實施了全
線運行方案的優(yōu)化分析-計算結(jié)果表明%采用該方法可直接得到給定輸量下管道各站泵爐的運行方
式.加熱溫度.出站壓力等運行控制參數(shù)以及包括經(jīng)濟指標等在內(nèi)的最優(yōu)運行方案%以供實際工程
參考-
主題詞輸油管道運行優(yōu)化數(shù)學(xué)模型非線性規(guī)劃
一.前言
節(jié)能降耗對降低長輸熱油管道運行成本具有重
要意義-通過采用加劑降凝降粘.熱處理.中外油混
輸.泵調(diào)速及設(shè)備改造等措施%已有效地降低輸油成
本%為實現(xiàn)全線自動調(diào)度控制打下了基礎(chǔ)/(+01-但由
于沿線溫降.壓降在熱泵站位置的突變%使目標函數(shù)
的顯式表達仍有一定困難%特別是泵管耦合的處理
尚未見到有較好的方法%大多數(shù)研究仍采用泵管解
耦以簡化優(yōu)化過程-從方法而言%利用非線性規(guī)劃和
動態(tài)規(guī)劃處理隱式目標函數(shù)各有特點-從理論角度
而言%在泵管耦合處理上動態(tài)規(guī)劃更有優(yōu)勢/2%3%但
在實際應(yīng)用中%一般熱泵站均為型號規(guī)格不完全一
致的多爐多泵配置%在某輸量下泵的匹配組合有多
種選擇%在管道較長%其輸油站數(shù)量較多時%基于動
態(tài)規(guī)劃的多階段決策數(shù)呈輻射形式/21%即使不考慮
利用全線或部分區(qū)段密閉輸送時積累的富余壓頭來
換取加熱油溫的再降低%理論上可行方案也是數(shù)目
巨大%不僅計算量大%而且計算機實施時決策信息的
存儲及搜尋處理十分復(fù)雜-從工程實際而言%采用實
用且符合實際的泵管耦合下的全線運行方案優(yōu)化分
析%直接給出給定輸量或輸量范圍內(nèi)包括各站泵爐
設(shè)備的運行匹配組合%包括出站溫度壓力等運行控
制參數(shù)及相應(yīng)電耗.油耗等經(jīng)濟性指標在內(nèi)的最優(yōu)
決策-由于非線性規(guī)則在隱式目標函數(shù)處理上的良
好數(shù)值性/2%31%就泵管耦合下的運行優(yōu)化作了一些探
討-
二.目標函數(shù)及約束條件
影響輸油管道運行經(jīng)濟性及分析結(jié)果的因素很
多%大致可歸納如下-
"(#已知因素-如輸量.管徑.原油物性.管道及
站間長度.各站泵爐配備及性能.沿線起伏高差等%
但輸量也可作為優(yōu)化對象-
 條件已知因素-如全年沿線地溫變化.不同
輸量.不同埋設(shè)地域的沿線溫降壓降%結(jié)蠟及對管道
運行的影響等因素%可通過多年生產(chǎn)記錄.調(diào)度經(jīng)驗
及某些實際測試獲得%通過分析這些因素對沿線土
壤散熱進行估算%并以相應(yīng)方式處理并存入數(shù)據(jù)庫
以供調(diào)用-此外%站內(nèi)摩阻.過泵油流溫升.管道附件
摩阻等也歸入此類%此類因素對正確分析經(jīng)濟運行
有較大的影響-
 送工藝條件-如管道承壓.最大允許油溫.
設(shè)備最大負荷.進站壓力和進站油溫要求等%此類因
素以約束條件出現(xiàn)%合理與否直接影響最優(yōu)方案的
確定及可實施性-
 
!"#管道敷設(shè)及運行方式$管道敷設(shè)及運行方式
為需要通過建立不同模型和相應(yīng)處理方法加以解決
的因素%如敷設(shè)單管道還是平行雙管道%分輸及合輸
要求及位置%故障停泵所需對原輸送方案的優(yōu)化調(diào)
整等%模型及處理方法正確合理與否%將直接影響分
析結(jié)果 
 直接與運行方案有關(guān)的因素 直接與運行方
案有關(guān)且對經(jīng)濟性有直接影響的因素%如泵爐開站
位置及匹配方式%進出站油溫管壓控制參數(shù)%增壓
泵’調(diào)速泵啟用位置及相應(yīng)要求%此類因素與人為決
策有關(guān)%可通過優(yōu)化分析獲得 
為了簡化分析%確定輸送過程為穩(wěn)態(tài)過程(不考
慮 
為允許最高油溫(
 
為按原油物性和儲存要求確定的末站最低允許
進站油溫 
為由強度要求確定的管道最大允許
承 
 必須的最低出 
隨站間管道及油流條件而
變%由分析確定 分別為中間站和末站
最低允許進站壓力%隨站內(nèi)摩阻’進站壓頭要求’壓
降計算誤差及適量安全要求而定 
為運行泵按
高效區(qū)工作要求確定的下限效率 
則為運行泵
根據(jù)所配電機確定的最大允許軸功率%以防超載 
站的泵爐運行狀況% 的尋優(yōu)過程自然是泵管耦
合的 泵組合多樣性而 列性
  
使式!"#的求解包括 
和函數(shù)系列’()
兩個尋優(yōu)
過程的內(nèi)在自然結(jié)合*還需指出+式!,#-式!""#的
約束條件隱含了所有熱泵站和所有泵型+約束條件
的不同取值+將給出不同的優(yōu)化方案+按工藝要求和
實際設(shè)備狀況+定出實際的許可值有助于獲得符合
輸送要求的最佳決策*
目標函數(shù)涉及的溫降計算依據(jù)蘇霍夫公式+壓
降計算對牛頓流采用列賓宗公式+非牛頓流按假塑
性體處理計算."/*為便于數(shù)值處理采用了等溫降試
算迭代法 值很小時可使計算段的溫度處理
取 *燃油低發(fā)熱值K)
  泵組合方式見表(*
按泵配置泵組合方式應(yīng)有1種+但由計算可知+
若給定輸量且滿足式 條件的泵
組合數(shù)為>個+表(則給出了此>種組合單站動力
費及單泵工作點參數(shù)+應(yīng)該指出的是+泵運行費用隨
進泵原油粘度而變+原油粘性對泵性能有影響+該算
例中并未考慮此影響*

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