原油管道节能降耗研究及其在石兰原油管道中的应用

【摘要】：我国生产的原油多为易凝高粘原油,管输方式多采用加热输送。这种输送方式的主要消耗来自于为原油加热的热力费用和增压的动力费用,且常因管道的运行参数不合理,导致管道运行的能耗偏高、费用过大。因此,有必要对原油管道节能降耗运行进行研究。 为了降低国内管道的生产运行能耗,中石油北京油气调控中心于2010年底委托西南石油大学进行“油气管道能耗预测模块开发与系统集成”项目研究。本文针对其中的原油管道,进行了节能降耗研究。主要研究内容有： (1)对国内主要输油管道的工艺流程、运行方式、能耗设备和运行参数进行了调研。收集了各种数据,包括管道的设计参数、生产运行记录、原油物性参数以及管道周围环境参数等,建立了原油管道数据库。 (2)根据原油管道的工艺的特点,以生产运行能耗费用最小为目标函数,以各站泵的组合方式、热站的进站温度等独立的变量为模型的设计变量,以热站的进出站温度、泵站进出站压力、泵机组功率、加热炉热负荷、沿程的水力和热力等状况为模型的约束条件,建立了原油管道优化运行数学模型,并分析了管道的水力和热力计算方法。 (3)采用遗传算法进行求解。针对配泵方式提出一种新的遗传算法编码策略。根据基本遗传算法的思想,改进其针对原油管道优化运行数学模型的选择、交叉和变异算子。应用改进的遗传算法求解原油管道优化运行数学模型,给出了求解步骤和流程图。 (4)用Visual Basic6.0程序开发平台编制原油管道节能降耗运行软件,软件用于优化加热输送原油管道的进出站油温和配泵方式。软件的主要功能包括：连接管道数据库,读取原油管道运行优化计算的相关参数；能自动生成运行方案(种群初始化),对方案进行遗传操作(选择、交叉和变异),寻求最优方案；优化结果输出与显示。 (5)对石兰原油管道进行了节能降耗分析。以管道所输油品物性参数、管道参数、泵机组特性参数、燃油价格和电价等参数为基础数据,运用原油管道节能降耗运行软件进行分析,优化了部分输量和季节下的运行方案,并分析该管道能耗费用的主要影响因素。 【关键词】：原油管道 节能降耗 数学模型 改进遗传算法 优化研究
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TE832
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究目的及意义9-10
• 1.2 原油管道优化运行研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究概况10-11
• 1.2.2 国内研究概况11-13
• 1.3 本文的研究内容及技术路线13-15
• 1.3.1 研究内容13-14
• 1.3.2 技术路线14-15
• 1.4 本文的创新点15-16
• 第2章 原油管道优化运行数学模型16-34
• 2.1 基本假设16
• 2.2 目标函数16-17
• 2.3 优化变量17-18
• 2.4 约束条件18-21
• 2.4.1 进站压力约束18
• 2.4.2 出站压力约束18-19
• 2.4.3 全线水力约束19
• 2.4.4 出站油温约束19-20
• 2.4.5 进站油温约束20
• 2.4.6 加热炉热负荷约束20
• 2.4.7 泵功率约束20-21
• 2.5 原油管道优化运行数学模型21-22
• 2.6 模型相关工艺计算22-30
• 2.6.1 原油物性参数计算22-24
• 2.6.2 原油管道热力计算24-26
• 2.6.3 原油管道水力计算26-30
• 2.7 管道能耗设备计算30-34
• 2.7.1 加热炉能耗计算30
• 2.7.2 输油泵能耗计算30-34
• 第3章 原油管道优化算法及模型求解34-48
• 3.1 最优化概述34-36
• 3.1.1 最优化问题34-35
• 3.1.2 最优化算法35-36
• 3.2 遗传算法基本思想36-41
• 3.2.1 算法简介36-37
• 3.2.2 编码37-38
• 3.2.3 适应度38-39
• 3.2.4 遗传操作39-41
• 3.3 遗传算法在本文中的改进和应用41-46
• 3.3.1 编码策略41-42
• 3.3.2 对目标函数构造罚函数42-43
• 3.3.3 适应度函数43-44
• 3.3.4 复制选择策略44-45
• 3.3.5 交叉策略45
• 3.3.6 变异策略45-46
• 3.4 原油管道优化模型求解46-48
• 第4章 原油管道运行优化软件编制48-54
• 4.1 软件开发平台48-49
• 4.2 软件的结构与功能49-50
• 4.3 软件界面50-53
• 4.3.1 登录界面50-51
• 4.3.2 主界面51-53
• 4.4 软件运行环境53-54
• 第5章 石兰原油管道运行优化研究54-72
• 5.1 石兰原油管道概况54
• 5.2 基础数据处理54-59
• 5.2.1 油品参数54-56
• 5.2.2 泵参数56-59
• 5.2.3 其他参数59
• 5.3 优化研究及结果分析59-72
• 5.3.1 设计输量下输送方案优化59-62
• 5.3.2 不同输量和季节下的优化方案62-67
• 5.3.3 季节对管道运行能耗的影响67-69
• 5.3.4 输量对管道运行能耗的影响69-70
• 5.3.5 热效率对管道运行能耗的影响70-72
• 第6章 结论与建议72-74
• 6.1 结论72
• 6.2 建议72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与科研情况78

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