基于模拟退火-蚁群算法的原油管道顺序输送运行优化模型北大核心

原油管道运行优化研究能够在一定程度上降低管道运行能耗。依据顺序输送原油管道运行工艺,将顺序输送过程中不同时步下管道水热力约束、站场运行工艺约束等多类约束条件考虑在内,并严格区分管道内各批次原油的物性差异,以全线输油设备运行能耗最低为目标函数,基于离散时间表达建立数学模型,并采用模拟退火-蚁群算法对模型进行求解。以西部原油管道主干线鄯兰原油管道为例进行计算,并与以往的优化算法进行对比,结果表明:该优化算法的求解效率较高,且求得的运行方案较大幅度地降低了管道的运行能耗,满足现场运行工艺要求,具有较强的适用性。     

甬沪宁原油管道运行分析与优化

以甬沪宁进口原油管道为例,对全线输油工艺进行了经济运行分析,根据分析结果,提出了实现进口原油输送优化运行的见解,以进一步提高输量,降低能耗,实现经济效益最大化.     

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。     

油港储运作业泵组合运行优化

为了实现油港储运作业的运行优化,以油港原油管道储运作业系统为研究对象,基于资料统计和实地调研,对泵机组多种组合方案进行研究。构建以热力费用与动力费用之和最小为目标函数的油港储运作业优化模型,采用以单位质量流量能耗比最小为依据的泵组合优化分析方法进行求解。以某油港原油输送管道为例,结合现场数据与模型优化结果进行对比,结果表明:该优化方法比现有方法更经济节能,使油港完成每次输送任务电费降低19.9%以上,验证了优化方案的可行性,进而为科学的油港储运作业提供参考。     

原油管道差温顺序输送水力-热力耦合计算模型

原油差温顺序输送是指顺序输送具有不同流动特性的原油时,根据安全与节能的需要,调整油品加热温度以节约能耗的一种管输技术.建立了埋地原油管道差温顺序输送的数学模型,提出了移位网格下的虚拟边界条件法.编制了较为严格的非稳态水力-热力耦合计算程序,可用于管道设计与运行阶段出站温度、流量和压力随时调整,以及地温、原油物性和土壤物性发生变化的条件下,任意油品种类数与油品排列次序,任意批次数与批次量的工艺计算.利用新大管道原油差温顺序输送现场测试数据对模型进行了验证,结果表明各批次原油进站温度实测值与计算值的平均偏差较小,最大为1.4℃.     

出疆管道顺序输送成品油和原油可行性分析

论述了出疆管道顺序输送成品油和原油的优越性,参考法国管网-顺序输送成品油和原油的运行方式,提出了初步设想。在对新疆原油物性进行分析后,以外输总量1100×10~4t/a,成品油与原油比例8:3为前提,根据早期成品油管道工程可行性方案中所布站距进行了管径、安全输量等方面的工艺试算。从工艺角度对出疆管道顺序输送成品油和原油所存在的问题进行了探讨。     

华池-曲子长输热油管道运行效率优化研究

热油管道的能耗费用主要包括输油泵的动力费用和加热炉的燃料费用。对于我国东西部地区的热油管道,输油泵大多为电动离心泵,加热炉大多以所输原油为燃料,因而相应的能耗费用包括电费和燃料费两部分,以此费用之和最小为目标函数,建立长输热油管道运行效率优化模型,并采用自适应模拟退火算法进行了求解。     

同沟敷设中成品油管道对原油管道顺序输送的热力影响

成品油管道和原油管道间的传热对原油管道运行的影响是西部原油、成品油管道建设的关键技术问题之一。对西部管道正常运行时冷成品油管道对顺序输送的原油管道的热力影响进行了研究,结果表明,西部管道正常运行时,成品油管道对原油管道顺序输送的热力影响较小。     

加剂原油管道运行参数优化研究

对加降凝剂原油管道的运行参数和泵站的运行特性进行了分析,建立了原油管道的运行优化模型。将遗传算法和模拟退火算法相结合,提出了混合遗传算法,并求解了原油管道的运行优化模型。实例计算结果表明,加剂后管道的最佳运行费用比加剂前减少了8.17%,认为最佳运行方案可以用于指导原油管道的实际生产运行。     

基于动态规划法与改进遗传算法的管网稳态运行优化

为了降低天然气输送管网的运行费用,更好地实现节能降耗,应用输气理论与最优化方法,建立了以输气管网运行能耗费用最低为目标的稳态优化模型。利用动态规划与改进遗传算法对川气东送管道运行方案进行优化,并将算法优化结果与商业优化软件Syner GEE-Gas的优化方案进行对比。结果表明:在川气东送管道一期设计输量下,优化方案可实现全线运行能耗减少2.92 MW,降幅为4.4%,从而指导天然气管网安全、经济、可靠运行。     

沙漠地区天然气长输管道优化设计

基于沙漠地区天然气长输管道路线具体情况,在保证管道结构可靠性、满足天然气输送要求的基础上,综合考虑管道的基建投资费与年运营费,以设计寿命期内总费用现值最小为目标函数,建立了天然气长输管道优化模型,并利用MDOD优化算法进行求解,得到沙漠地区天然气长输管道的运行、管材以及敷设方式的最优工艺参数,从而有效地降低了沙漠管道的总投资并保证设计质量,提高了经济效益。     

长呼原油管道月度节能优化方案

从优化运行方案的角度研究如何降低长呼原油管道的输油能耗。基于该管道某月的实际运行方案,从管道运行方案优化和小时流量分配优化开展研究。运用两级递阶模型,优化给定流量下管道的运行方案;运用最小二乘法,反算各管段的总传热系数和摩阻修正因数。研究发现长呼原油管道的实际运行方案存在一定的优化空间:在低流量下,可以通过增加开炉数目降低各站出站温度的方式降低全线总燃料消耗,也可以通过增加开泵数目(或用高扬程泵替换低扬程泵)降低出站温度的方式降低管道的总输油能耗。优化月输油流量组合和优化工艺运行方案,是长呼原油管道节能运行的两个重要方向。     

基于人工蜂群算法优化的SVM管道风险评估

管道风险评估是管道风险管理的重要组成部分,其目的是通过对风险的调查和分析,识别可能导致管道事故的重要因素,使得管道风险管理更加科学化。为了对管道日常运行状态风险进行准确评估,提出了一种利用人工蜂群算法优化的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)管道安全风险评估方法:建立管道风险评估模型,从工艺运行角度收集成品油管道、正反输原油管道、掺混输送原油管道的工艺运行特征,并形成样本特征集合。对这4种类型管道的特征集合进行试验验证,结果表明:在小样本情况下,采用基于人工蜂群算法优化的SVM管道风险评估方法正确率较高,并具有良好的普适性,能够根据管道实际运行状态给出正确的风险评估结果。(图3,表1,参21)     

原油管道能耗测算软件的开发与应用

为了加强原油管道节能经济运行管理,分析了目前长输管道能耗预测的方法和软件的进展,以定流量稳态优化运行工艺计算数学模型和软件包为内核,集成相关功能模块,开发了原油管道能耗测算软件,建立了原油管道能耗测算系统平台.软件可根据月输油任务,进行优化计算,输出优化运行方案、最优生产能耗区间,为制定运行方案、节能考核指标,以及实现安全运行管理提供决策参考.秦京线算例分析结果表明,该输油管道节能重点在于控制输油温度,减少燃料消耗.     

鄯兰原油管道月最优生产能耗预测

原油管道月最优生产能耗预测可以帮助管理者制定节能指标和挖掘管道的节能潜力。针对鄯兰原油管道输送油品种类多、分输点多、输送工艺复杂的特点,给出了一套月最优生产能耗的预测方法。该方法主要包含月输油流量分配和开泵、开炉方案优化。针对月输油流量分配,提出了平均流量分配和历史比例分配两种方法。在开泵、开炉方案优化中,分别采用动态规划法优化开泵方案和逆向搜索法优化开炉方案。基于输油流量分配模型和开泵、开炉方案优化模型,编制了鄯兰原油管道月最优生产能耗预测软件。利用该软件分别预测了鄯兰原油管道2012年1月和5月的生产能耗。结果显示：鄯兰原油管道尚存在一定的节能潜力,通过对比优化方案和实际运行方案,指出了进一步节能降耗的方向。（图4,表5,参14）     

含蜡原油管道输送过程的用能描述与能耗评价北大核心

准确描述管道输送用能过程并科学构建其能耗评价指标体系,是原油管道能效管理的重要基础工作之一。目前,原油管道的用能计算与分析统计、工艺方案优化及能耗评价,一般侧重于供能站而非消耗能量的管段本身,且未对有效耗能与无效耗能进行区分,将能耗与能损完全等同,不利于管道系统节能的进一步研究。将传递用于管输过程的用能描述与能耗评价,强调能的真正价值,侧重于对管段本身有效耗的作用机理分析,补充并扩展了传统能耗评价指标体系。结果表明:在管输过程的总耗中,有效耗占85%以上,其中有效热耗相比有效压耗占了绝大部分,因此,原油管道输送节能的重点应该集中在如何降低热能消耗。研究结果为原油管道的安全经济运行提供了有益的理论依据和技术支持。     

含蜡原油管道输送过程的用能描述与能耗评价

准确描述管道输送用能过程并科学构建其能耗评价指标体系,是原油管道能效管理的重要基础工作之一。目前,原油管道的用能计算与分析统计、工艺方案优化及能耗评价,一般侧重于供能站而非消耗能量的管段本身,且未对有效耗能与无效耗能进行区分,将能耗与能损完全等同,不利于管道系统节能的进一步研究。将传递用于管输过程的用能描述与能耗评价,强调能的真正价值,侧重于对管段本身有效耗的作用机理分析,补充并扩展了传统能耗评价指标体系。结果表明:在管输过程的总耗中,有效耗占85%以上,其中有效热耗相比有效压耗占了绝大部分,因此,原油管道输送节能的重点应该集中在如何降低热能消耗。研究结果为原油管道的安全经济运行提供了有益的理论依据和技术支持。     

热油管道节能影响因素与根本途径

我国境内"三高"原油基本采用加热输送工艺实现管道输送,热能耗较大,且存在停输后再启动困难的问题。热油管道的最佳运行状态是指既能保证管道安全运行和停输再启动,又能使能耗最低或尽可能低的运行状态。降低进站油温是热油管道节能降耗的根本途径,给出了降低进站油温后的热能耗节减比计算公式,指出影响热油管道节能效果的因素有:进站油温、输量、管道环境温度或管道埋深地温、原油比热容、管输系统参数。针对原油管道运行规程规定的最低允许进站油温,依据不同情况,提出了降低进站油温的方法。热油管道进站油温存在3个关键的温度点:最小能耗进站油温TjN、安全运行最低进站油温Tjy和安全启动最低进站油温Tjq;上述3个温度数值最高者即为最佳进站油温。     

原油管道的顺序输送

针对目前越来越多的进口原油需要在原油长输管道进行顺序输送的实际问题,结合国内原油管道的现状,提出了在组织原油管道油品顺序输送过程中的运行管理要求以及常用操作方法,结合实例,给出了掌握混油界面的具体方法与切割要求.