成品油管道批次计划优化方法研究进展

成品油管道一般采用多种油品顺序输送方式,其运行管理工作的一项重要内容是制定批次计划,在短时间内制定较优批次计划对提高成品油管道批次计划编制水平及效率具有重要意义。对国内外成品油管道批次计划优化问题的研究现状进行了梳理:从数学规划法、智能算法、启发式算法及分解手段的角度出发,系统总结了解决成品油管道批次计划优化问题的5种策略;对建立成品油管道批次计划优化模型需采用的时间与体积表达方式、需满足的约束条件、需考虑的优化目标进行了阐述;对模拟批次计划采用的时序递推法、空间递推法进行了对比分析。结合工程实际需求,提出了成品油管网批次计划优化研究目前存在的问题及未来发展趋势。(参29)     

成品油管道批次计划优化的两阶段法

针对单点注入、多点分输的成品油管道,提出了批次计划优化的两阶段法。第一阶段以计划期内管道沿线各站场分输/注入每种油品的需求体积未完成值之和最小为优化目标,利用贪婪算法确定一个可行的管道首站输入计划;第二阶段根据第一阶段获得的管道首站输入计划,以计划期内管道沿线各管段流量随时间波动的幅度之和最小为优化目标,采用模拟退火算法优化各分输站分输计划。以某成品油管道的历史运行计划为例,验证了该方法的有效性,为成品油管道批次计划优化软件的开发提供了技术支持。     

成品油顺序输送批次优化

成品油管道采用顺序输送工艺,存在着混油量处理及输送批次优化的问题,对于输送批次优化,首先要对混油量进行了计算,给出了常用的混油量计算公式,举例分析了最小输送批量的计算过程,考虑沿线油库实际周转能力,推导出了最优的输送批次。     

成品油管道分输计划优化的启发式方法

高效的批次计划优化方法对提高成品油管道管理水平具有重要意义。针对单点注入、多点分输的成品油管道,基于分输作业衔接性经验优化准则,提出了一种管道分输计划优化的启发式方法——分输作业衔接法。该方法将管道沿线分输站分组,每组包括连续分布的几个分输站,从上游至下游依次编制每组站场的分输计划。在编制分输计划时,遵循同组各站的分输作业时间段尽可能无缝衔接的经验优化准则。每次确定某站场分输某批次的计划时,分输开始时刻优先设定为相邻站场某次分输作业的结束时刻,分输流量优先设定为分输流量最小允许值。以某成品油管道1个月的输油任务为例,验证了分输作业衔接法的有效性,为成品油管道分输计划编制提供了可行方法。(图6,表3,参20)     

成品油管道开泵方案统一优化模型

优化成品油管道沿线泵站开泵方案可以降低管道运行能耗。以包含泵机组并联运行模式及配备变频泵的成品油管道为研究对象,考虑沿线节点压力、过泵流量等约束,基于已有批次输油计划,建立以运行时间内管道全线运行能耗总和最小为目标的混合整数线性规划模型(Mixed Integer Linear Programming,MILP),并利用分支定界算法求解。利用该模型求解了中国某条成品油管道的优化配泵方案,计算耗时213.76 s,所得结果符合约束限制,具有较强的实用性,可为中国成品油管道优化运行提供指导。     

成品油管道开泵方案优化MILP模型

成品油管道运行过程中沿线各泵站开泵方案的优化对于降低成品油管道的运行能耗具有重要作用。以往针对此问题大多采用动态规划及人工智能算法进行求解,具有一定的局限性,很少从整体上建立混合整数线性规划(MILP)模型并将启停泵时长限制问题考虑到所建模型的约束条件中。在此基于已知的批次调度计划,考虑到启停泵时长限制、沿线节点压力约束、过泵流量约束等约束条件,以泵运行费用与启停泵成本总和最小为目标函数,建立MILP数学模型并采用分支定界算法进行求解。以某实际运行成品油管道的输油计划为例,代入成品油管道开泵方案优化模型并进行求解。结果表明:该模型在较大程度上降低了管道的运行能耗,提高了管道的运行稳定性,符合现场操作工艺。(图3,表2,参24)     

成品油管道批次/批量和各站库容的计算

提出了一种根据市场成品油需求量确定输量并利用Austin-Palfrey公式计算混油长度的计算方法,这种方法还可计算出各段混油量和混油中各种成品油的含量。每种成品油质量潜力的计算结果可用来确定掺混各种混油所需的各种纯净油的分量,并以此来确定各种油品的批次/批量,而各站每种油品的罐容和库容则根据油品的批次/批量计算结果最终确定。     

温度影响下的成品油管道油品批次界面跟踪

为了更准确地跟踪成品油管道输送过程中的油品批次界面,建立了考虑管道沿线油品温度变化的油品批次界面跟踪模型,在求解管道沿线油品温度分布的基础上求解批次界面跟踪模型.将此模型应用于西南成品油管道,对比考虑温度影响和未考虑温度影响下油品批次界面跟踪的结果,表明考虑管道沿线温度影响的批次界面跟踪模型更接近于实际情况.建议在进行油品批次界面跟踪时,对管道沿线温度的变化给予关注.     

成品油管输计划的优化

针对新疆成品油管输业务的发展需求和目前制订管输计划中存在的问题,以线性规划为基础,利用matlab软件,设计并实现了一种成品油管输计划自动优化调度的方法。建立了疆内成品油管输调运优化模型和约束条件,在合理库存和乌兰管道管输计划的约束下,对新疆区内独乌管道、克乌管道、王化管道的管输计划进行优化,并利用历史数据进行试验仿真,结果表明该方法能有效提高新疆区内的油品调输效率。     

成品油管道优化运行方法研究

在管道输送成品油过程中,流量随时间而变,某时刻管道的输量将由各站间供能（开泵方案）,耗能（沿程阻力）及高程来决定,随着混油段的移动,管内输量必然会发生变化,长输管道是在泵机组某种组合方式下运行,在一段时间内,管道全线存在有一个最优泵组合及其运行参数。通过对成品油管道运行系统的分析,建立了成品油管道的优化运行数学模型和求解方法,通过对成品油管道系统的运行方式,设备组合及工艺参数的优选,确定能耗最低的运行工况,达到成品油管道优化运行的目的。     

成品油管网批次计划编制方法

为了研究成品油管网顺序输送批次计划的制定方法,并利用此方法得到批次计划的一个可行解,针对由西部成品油管道、兰郑长成品油管道和兰成渝成品油管道组成的管网进行了批次计划的研究。基于单条成品油管道的批次调度算法,分析了成品油管网批次计划的模型假设、约束条件和编制原则,结合管道连接处油库的库存、炼厂的产量及下游管道的油品需求,按照先满先输的原则,提出了制定批次计划的算法,得到了成品油管网的输入计划和分输计划。根据模型及算法,采用C语言编制出整个管网的批次计划报表。利用该程序,可以得到每个分输站的分输开始时间、结束时间、分输体积等信息,极大地提高了编制批次计划的工作效率,并为管网的调度工作提供依据。     

西南成品油管道泵站优化运行

以管道全线动力费用最低为目标函数,以泵站在实际运行过程中需要完成的油品输量为约束条件,同时满足管道水力、工艺及强度等约束条件,建立优化过程的数学模型,编制计算机程序实现泵性能参数的处理和计算,设置合理间距,将调速泵离散化为不同转速的固定转速泵,进而确定全线泵站的开泵方案。以西南成品油管道泵站为例,在N=300,G=300,Pc=0.25,Pm=0.03的情况下,采用遗传算法对其进行优化计算,优化后的开泵方案,可使动力费用降低30.7×104元。遗传算法可以有效应用到已经建成且配有调速泵的常温输油管道泵站优化的数学模型中,进而得到泵站的最佳经济运行调度方案。     

成品油管道调度计划自动编制系统的开发

对兰成渝成品油管道的运行特点进行了分析,以管道调度计划编制和执行过程为基础,探讨了调度计划自动编制的原则和边界条件设定等问题,确定了调度计划自动编制模型,开发了适用于兰成渝成品油管道的调度计划自动编制系统。     

成品油管道调度计划软件的开发与应用

对于同时有多种油品在管道内顺序输送的成品油管道,沿线油品分输的对象主要是面向市场的石油销售公司.有效制定管道的油品调度运行计划,将关系到管道安全运行和石油销售公司的经济利益.为了使成品油管道更好地面向市场经营,满足多变的市场需求,对成品油管道调度运行计划的制定作了基础研究,并在此基础上开发了制定调度运行计划的软件.     

成品油管道顺序输送优化与调节

在管道顺序输送成品油过程中，随着混油段的移动，管内输量必然会发生变化，某时刻管道的输量将由各站间供能（开泵方案），耗能（沿程阻力）以及高程决定，使用优化模型，研究了以寻求最大输量为目标的成品油管道运行优化问题，给出了计算实例，旨在获得运量多，混油少以及能耗低的经济效益，同时提高管输的安全性。     

优化成品油管道设计减少混油量

成品油管道设计优化以往大多集中在对管径、壁厚、泵站数、进出站压力等工艺参数的优选,对影响混油量的因素考虑不多.介绍了顺序输送成品油管道产生混油的影响因素,包括:管内流体沿径向流速分布不均匀,管内流体沿径向、轴向的紊流扩散,站场工艺管道的“死区”“盲肠”等部位滞留油品,管道沿线地形起伏,不同油品的密度差,输油生产过程中的...     

南输成品油管道优化运行分析

在对南输管道实际运行的基础上,建立了南输管道优化运行的数学模型,即将南输全线总压头对各站进行最优分配,用动态规划法求解.为提升南输管道的输送能力,在考虑南输管道现有设备的基础上,提出了启用中间站的工艺,以满足南方市场油品的需求.     

成品油管道水击超前保护优化方案

成品油管道发生泵站意外停电事故后通常执行水击超前保护程序,该保护方案对管道的安全性有决定性影响。为了确保管道从事故前稳态安全平稳过渡到事故后较优的运行状态,需要制定最佳的水击超前保护方案。对成品油管道泵站意外停电水击工况进行分析,以水击事故发生后下一稳态时输量最大且各调节阀节流压力之和最小为目标,建立优化模型,相应的约束条件为全线不超压、不汽化。模型求解采取两种不同策略:事故站下游以各站出站压力最低为目标分别寻优,采用水力坡降线平移法求解;事故站上游以整体总节流最小寻优,为了提高求解速度,采用深度优先搜索法求解。以某成品油管道泵站意外停电事故工况为例,对该优化模型进行实例应用,并根据优化结果制定水击事故过渡过程的控制逻辑,并使用仿真软件SPS验证了控制逻辑的合理性,表明该优化模型合理可靠。     

成品油管道分输站站址的优化

分输站站址的优化在成品油管道规划设计中有着举足轻重的作用,站址的选择合理与否直接影响分输管道的总投资。在文献[1]的启发下,讨论了成品油干线上两个泵站之间设置分输站的问题。采用微粒群优化算法找到了分油支线总投资费用最小时分输站的最佳位置。该问题的解决不仅可以使成品油管网设计的优化范围进一步拓展,同时也可使优化效益进一步提高。     

成品油管道调度计划制定中应考虑的因素

结合西南管道调度计划的制定实例,介绍了制定成品油管道调度计划过程中需要考虑的批次、输送顺序、市场需求、泵的最小连续稳定流量、流量计工作范围、管道最小输量约束和各站场的罐容约束等7个主要因素的具体内容及其重要性。指出只有着重考虑这些因素,才能简化人员的计划编制,制定出合理、高效的分输计划。