《管道科学技术论文选集》文摘(二十五) 天然气管道内涂层减阻技术经济分析方法和判据

干线输气管道是否采用内涂层,既要考虑整个项目的技术性,又要考虑其经济性,两者缺一不可。要减少干线输气管道建设的投资风险,在设计、建设、投资前就必须进行技术与经济性的分析与评判。本文重点介绍了4种经济分析判据方法,并逐一进行了分析比较,确定了直接影响方案选优准确性的相关因素,如粗糙度、压缩机站功率、增量投资、运营成本费用等。在此基础上,建立了目标函数优化模型、干线输油管道内涂敷经济分析判定方法和经济性分析判定程序,并进行了示例计算与分析。《管道科学技术论文选集》文摘(二十五) 天然气管道内涂层减阻技术经济分析…     

往复压缩机声学脉动分析及出口管道减振模拟

往复压缩机出口管道振动容易引起管道疲劳破坏,可以通过改变管系内气柱的固有频率来避开往复压缩机的激振频率。结合往复压缩机与管道系统的振动机理及减振方法,建立了往复压缩机结构等效数学模型,利用振动分析软件对机体进行声学脉动模拟,并依据分析结果对其出口管道进行减振设计。研究结果表明:增设孔板可明显降低往复压缩机出口管道的固有频率,使之避开共振响应区域,降低管系气柱压力不均匀度和脉动幅值。模拟结果为往复压缩机的安全使用与疲劳计算提供了科学依据,也为后续的配管设计工作提供了参考。     

基于改进人工鱼群算法的低压输水管网优化设计

低压管道输水可以减少渗漏和蒸发损失,提高水资源利用率,节约耕地,但管道输水投资较高,如何通过合理设计降低投资已成为低压输水管网可持续发展的重要研究课题。为减少投资总费用、满足灌溉节点流量需求,提出一种改进人工鱼群算法的低压输水管网优化模型。以管网年投资为目标函数,然后引入罚函数将其转化为无约束问题,并对硬聚氯乙烯(unplasticized polyvinyl chloride,简称UPVC)管管道工程造价拟合优化,建立满足节点需水量的数学模型,采用自适应步长和视野范围的改进人工鱼群算法进行求解。实例结果表明,改进人工鱼群算法的年费用为4.68万元,比原投资年费用(6.12万元)减少23.53%,有效优化了管网布置,降低了投资成本。     

用改进混沌综合法实现热油管道的优化设计

由于热油管道的建设投资和运营费用巨大,因而采用新技术进行优化设计,对于降低费用和缩短设计时间具有重要的意义。建立了热油管道优化设计的数学模型,采用改进混沌综合法对该模型进行优化求解。通过算例与其它优化算法(方案比较法、复合形法、改进混沌法)的对比表明,采用该算法可节省工程投资,降低设计成本,缩短设计时间。     

成品油管道总体工艺方案优化设计

针对成品油管道的特点,在对其工艺方案优化设计问题进行系统分析的基础上,选择了一组数目最少、关联程度最低的决策变量,建立了单根无分支的成品油管道工艺方案优化设计的数学模型。该模型的最优准则是：管道在设计寿命期内所需的总费用现值最小。总费用现值包括管道初试投资费用,运行维护费用现值和能耗费用现值。该模型是一个非线性混合整数规划问题,决策变量为管材,管径和出站压力,约束条件主要有水力约束条件,强度约束条     

天然气管道压缩机组及其在国内的应用与发展

概述了天然气管道压缩机和驱动机的分类与选型,比较了离心机和往复机、燃机驱动和电机驱动方式在管道应用中的优缺点和适用范围;介绍了现阶段国内外管道压缩机和驱动机的技术发展现状与市场资源情况,指出专业的长输管道离心压缩机的制造商以欧美国家为主。在此基础上,回顾了国内天然气管道压缩机组的发展历史,分析了其应用现状,介绍了管道压缩机国产化方案,探讨了在制造、运行和维护等方面需要重点关注的问题和发展趋势,例如燃机大修本地化、多机组站场余热利用、优化压缩机组运行管理等,对于下一阶段管道建设和运行中管道压缩机组的选型和使用有一定的借鉴意义。     

西部管道公司技术改造投资效率评价及优化建议

随着中国管道建设高潮结束，油气管道公司新建项目逐渐减少，对合理控制管道技术改造（简称技改）投资规模、提高资金利用效率提出了更高要求。构建油气管道公司投资效率评价数据包络分析（Data Envelopment Analysis,DEA）模型，以国家管网集团西部管道公司运营实例为基础，从管道利润、能耗、成本3方面对管道技改投资效率进行评价，分析技改投资规模与结构对投资效率的影响，并提出了技改投资的优化建议。研究结果表明：技改投资效率与单位周转量技改投资、技改投资占折旧及摊销比例均呈负相关关系，管道投资效率越高，对单位周转量技改投资、技改投资占折旧及摊销比例两项投资规模指标的变动越敏感；该公司高投资效率管道技改投资重点应为新建项目，低投资效率管道技改投资重点则应为更新改造项目与安全隐患治理项目。研究成果可为油气管道公司投资规划方案制定以及技改投资规模与结构优化提供理论参考。（图6，表3，参25）     

起伏地形天然气长输管道运行优化研究

通过对起伏地形天然气长输管道系统中影响管道和压缩机站运行费用的各种因素的分析,结合起伏地形的特殊性,以输气管道终值费用最小为目标函数,加以水力、热力、流态等约束条件,建立了起伏地形天然气长输管道优化运行数学模型,并利用惩罚函数法对模型进行求解.计算结果表明,该模型对实际工作具有指导作用.     

炼厂内高温管道保温层的优化设计

为减少能源损失,满足生产工艺需要,炼厂内的大量管道都包覆了保温层。确定保温材料与保温层经济厚度是降低管道运行成本的重要问题,针对炼厂内的高温架空管道,建立了以保温层厚度为决策变量,外表面温度及保温效率为约束条件,年管道总费用最小为目标的管道保温层优化配置模型。以华南地区某炼油厂一条保温管道为例进行了优化研究,优选出年热力费用与投资费用总和最小的保温材料仍为现有材料岩棉,但确定的经济厚度为120 mm,较原来的150 mm厚度减少30 mm。基于不同外表面温度下保温层厚度与散热量的关系,以及不同材料的保温层厚度与保温效率的关系,可根据管道运行实际情况及保温材料类型,设定适宜的最高表面温度和保温效率进行计算,从而得到最适宜的保温层。     

双层保温管道的总体优化设计

根据热经济学原理，通过分析双层保温管道的总费用，并考虑到保温的国家标准和工程实际,闻双层保温管道总体设计的优化数学模型，并进行了编程求解，导出的模型和编制的软件可用于单相或多相流体的地面或埋地管道的设计，帮助设计人员确定最佳管径和各层保温层的经济厚度，有助于提高设计效率和设计质量。     

输气管网稳态运行优化计算方法

应用油气管道输送理论和最优化技术对管网系统的稳态运行进行了分析,建立了基于压缩机站的最小能耗费用数学模型,对管网的拓扑结构进行分解简化后,在动态规划算法的基础上结合网络最小费用流理论对其进行求解。结果表明,该计算方法对树形、环形管网均适用,而且优化效果好于一般的方法。     

LPG低温管道经济保冷层厚度的计算

针对低温ＬＰＧ管道输送特点,在寻该管道保冷层投资费用、制冷费用以及约束条件分析的基础上,根据费用最低原则,建立了计算保温层厚度的数学模型。对该模型进行了求解分析,并编制了相应的计算程序,辅以实例说明了该程序的正确性。     

成品油顺序输送管道优化设计

成品油顺序输送管道优化设计的原则为,在安全可靠完成输送任务的前提下,尽量节约投资及运行费用,减少混油造成的损失.根据最优化理论和成品油管道输送特点,对技术经济指标的影响因素(如管径、壁厚、输送压力、泵站数、首末站总罐容、批次以及批量)进行了全面分析,优选了设计变量,建立了优化模型,并给出了混合离散变量求解的方法.     

西气东输管道应用减阻内涂层的经济性分析

对西气东输管道工程应用减阻内涂层技术进行了理论分析，工艺计算和经济对比，结果表明，管道施加内涂层之后，可增加站间距，减少压气站数，减少清管次数，降低管道动力消耗，从而大大降低固定投资和运行费用，通过实际计算和经济性比较，论证了西气东输工程采用内涂层技术的合理性。     

长距离输气管道设计优化经济模型

在比较全面的考虑影响输气管道总费用的各项因素（管径、壁厚、压比、输气压力及投资的时间价值等）的基础上，将所有费用折算为设备寿命末年时的折算费用，并以此折算费用为目标函数，提出了一个比较全面、合理的输气管道优化设计经济模型。该模型能保证管道终端气体压力为预定值，在基本假设条件下，由已知参数求出各目标函数（管道建设折算费用、压气站建设折算费用、运行费折算费用、总折算费用）。通过实例计算与方案比较，可以     

气体管网系统的仿真

分析了天然气在管道中的流动状态，建立了描述其流动的守恒型数学模型。根据该模型，讨论了动态仿真的隐式法和静态仿真法。由于气体在管道中的不稳定流动通常属于慢瞬变流，采用隐式差分法进行动态仿真时可增大仿真时步，在同时考虑稀疏矩阵编程的基础上，研制了气体管道静，动脉仿真软件ＥＧＰＮＳ。     

全寿命周期成本分析在站场设备采购中的应用

油气管道站场设备运行寿命长,运行维护费用比购置费用高,现行采购方式难以全面考虑站场设备全寿命周期内的总费用。基于全寿命周期成本（LCC）分析的设备采购方式,考虑了设备从采购、安装、运行、维修、改造直至报废的全寿命周期内的总费用。在站场设备采购中采用LCC分析,可有效减少设备LCC,降低管道建设和运行成本。介绍了全寿命周期设备管理的概念及基于LCC分析的设备采购流程,提出各环节的注意事项。以燃驱压缩机组为例,对站场设备的LCC组成进行分析,说明了影响LCC估算的关键因素。为科学进行基于LCC分析的设备采购,应推行设备的全寿命周期管理,建立设备运行管理信息系统,选择合理运行维护机制,逐步完善设备LCC模型。     

中亚天然气管道压气站运行能耗优化模拟计算

在长输天然气管道运行费用构成中,压气站自耗气费用成本占比50%以上,基于能耗最优的压气站运行优化具有重要意义。以中亚天然气管道加兹里压气站为例,针对该站场存在的高温天然气输送及不同输量与压缩机组匹配的特殊运行工况,借助SPS 仿真软件及历史运行数据,模拟计算了不同工况下自耗气量的变化规律,量化分析了不同工况所导致的额外自耗气量。模拟结果表明:压气站进站天然气温度每上升5 ℃,压缩机组自耗气量增幅6%;在一定的输量范围内,采用低效率的双机组运行模式,每天将增加1×10^4~3×10^4 m^3 自耗气量。由此制定了基于月度输气计划压气站能耗优化的压缩机组匹配工艺方案,可为长输天然气管道压气站开展能耗优化提供参考。