庆铁四线优化运行方案研究

论文摘要

随着近年来大庆原油产量递减,东北管网输送情况也发生了改变,庆铁四线在2017年从输送俄罗斯原油改为输送庆吉油,输送油品的变化导致庆铁四线的输送方式从原本的常温输送方式转变为加热输送。庆铁四线改输新的油品后需要对输送计划进行重新规划,以实现降耗节能的目的。因此,本文在保证安全输送的前提下对改输后的庆铁四线进行了优化研究。针对庆铁四线优化运行方案研究这一问题,本文对庆铁四线的主要输油工艺和现行的运行计划进行了调研。完成管道基础设计参数、站场基本参数及现行运行计划的数据收集,针对改输后管内的油品进行了基础物性实验测试,建立了庆铁四线原油管道数据库。针对庆铁四线中存在的变频泵提出了一种特性曲线拟合方式,结果证明能够很好地解决变频泵的计算问题。以生产能耗最小为目标函数,针对庆铁四线存在变频泵这一特点,将变频泵的转速这一关键运行参数与出站温度及泵的组合方式等变量同时设定成为优化变量,将泵站的进出站压力、加热站的进出站温度、管道全线的水力和热力情况、加热站配备的加热炉热负荷、泵站配备的泵相关参数作为优化模型的约束条件,建立了庆铁四线原油管道运行优化数学模型。针对所建立模型的特点,选用了遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法这三种不同的启发式搜索算法对模型进行了编程求解。对冬季工况和夏季工况分别进行了实例计算及分析,得出相应的优化方案,冬季工况能降低能耗7.84%,夏季工况能降低能耗6.29%。对遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法在求解模型的情况进行了初步的分析,三种算法所求解的不同月份运行方案最终优化结果各有千秋,但求解速度和收敛速度粒子群算法具有极大的优势,推荐使用粒子群算法对本文建立的模型进行求解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究的目的及意义
•   1.2 管道运行优化研究现状
•     1.2.1 国外研究现状
•     1.2.2 国内研究现状
•   1.3 本文的研究内容
• 第2章 庆铁四线原油管道概述
•   2.1 油品物性测试
•     2.1.1 样品的采集
•     2.1.2 油品的物性测试
•   2.2 泵参数
•   2.3 其他参数
• 第3章 庆铁四线管道运行能耗优化模型
•   3.1 基本假设
•   3.2 庆铁四线基本管道模型
•   3.3 庆铁四线管道系统运行能耗优化目标函数
•   3.4 庆铁四线管道系统运行能耗优化变量
•   3.5 庆铁四线管道系统运行能耗优化模型的约束条件
•     3.5.1 进站压力约束
•     3.5.2 出站压力约束
•     3.5.3 全线水力约束
•     3.5.4 出站温度约束
•     3.5.5 进站温度约束
•     3.5.6 加热炉热负荷约束
•     3.5.7 泵功率约束
•     3.5.8 泵转数约束
•   3.6 庆铁四线管道系统运行能耗优化数学模型
•   3.7 庆铁四线管道系统运行能耗优化模型的相关工艺计算
•     3.7.1 油品物性参数计算
•     3.7.2 庆铁四线管道系统热力计算
•     3.7.3 庆铁四线管道系统水力计算
•   3.8 庆铁四线管道运行能耗计算
•     3.8.1 输油泵能耗计算
•     3.8.2 加热炉的能耗计算
•   3.9 本章小结
• 第4章 庆铁四线管道优化算法及模型求解
•   4.1 最优化概述
•   4.2 本文优化模型的特点及算法选取
•   4.3 遗传算法简介及基本流程
•     4.3.1 编码
•     4.3.2 初始生物集团的产生
•     4.3.3 计算各个生物集团的适应度
•     4.3.4 淘汰、增殖计算
•     4.3.5 基因型交叉
•     4.3.6 突然变异
•     4.3.7 终止标准
•     4.3.8 缩小探索空间
•   4.4 本文对遗传算法的改进
•     4.4.1 编码策略
•     4.4.2 对目标函数构造罚函数
•     4.4.3 适应度函数
•     4.4.4 复制选择策略
•     4.4.5 交叉策略
•     4.4.6 变异策略
•   4.5 模拟退火算法简介及基本流程
•     4.5.1 模拟退火算法基本数学模型
•     4.5.2 模拟退火算法的基本流程
•     4.5.3 模拟退火算法的编码
•     4.5.4 模拟退火算法的目标函数
•     4.5.5 模拟退火算法的状态产生函数
•     4.5.6 模拟退火算法的状态接受函数
•     4.5.7 模拟退火算法的初温设计
•     4.5.8 模拟退火算法的降温策略
•     4.5.9 模拟退火算法终止准则
•   4.6 粒子群算法及基本流程
•     4.6.1 粒子群算法数学模型
•     4.6.2 粒子群算法的基本流程
•     4.6.3 粒子群算法的编码及适应度函数
•     4.6.4 粒子群算法的位置和速度更新函数
•     4.6.5 粒子群算法的邻域更新方式
•     4.6.6 粒子群算法的终止准则
•   4.7 原油管道优化模型求解
•     4.7.1 遗传算法求解
•     4.7.2 模拟退火算法求解
•     4.7.3 粒子群算法求解
•   4.8 本章小结
• 第5章 庆铁四线管道优化方案研究
•   5.1 庆铁四线管道运行优化方案
•     5.1.1 一月优化运行方案
•     5.1.2 七月优化运行方案
•   5.2 三种算法性能对比
•   5.3 本章小结
• 第6章 结论与建议
•   6.1 结论
•   6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 优化模型matlab代码
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 易旸

导师: 刘恩斌,闫锋

关键词: 原油管道,优化,启发式搜索算法,实例应用

来源: 西南石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 数学,石油天然气工业

单位: 西南石油大学

分类号: TE832;O221

DOI: 10.27420/d.cnki.gxsyc.2019.000206

总页数: 115

文件大小: 8308K

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