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輸氣管道系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)技術(shù)
文章來源：本站收集  上傳時(shí)間：2018-6-25  瀏覽量：3139
　　　輸與管道體系的最憂規(guī)劃技能陣石油大學(xué)（北京）中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院李波等。輸氣管道體系的最優(yōu)規(guī)劃技能。石油規(guī)劃規(guī)劃，2000，中運(yùn)用的關(guān)鍵技能。經(jīng)過總結(jié)使用于這一領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、：束縛導(dǎo)數(shù)法和廣義既約梯度法3種數(shù)學(xué)規(guī)劃算法，列出各種算，：'廉：：用規(guī)劃，為進(jìn)行天然氣管道體系的工藝參數(shù)最優(yōu)化規(guī)劃：；愚膝：x調(diào)：輸氣管道工藝參數(shù)優(yōu)化規(guī)劃核算辦法一個(gè)天然氣管道體系，將一定量的天然氣從氣井運(yùn)送到用戶，已知天然氣在井口處的初始狀況（壓力、溫度、組成）以及運(yùn)送到用戶時(shí)的終了狀況、管道體系的布局、天然氣的產(chǎn)值和用戶的需求量，對此管道體系進(jìn)行最優(yōu)規(guī)劃，規(guī)劃方針一般是求解各管段的管徑、壓氣站的數(shù)目、兩個(gè)壓氣站之間的管長以及每個(gè)壓氣站中壓縮機(jī)的吸入和排出壓力，以使總費(fèi)用（包括管線出資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用）最小。束縛條件一般包括反映管段長度和流量平衡的等式束縛，以及反映對氣源壓力、供氣壓力和壓縮機(jī)壓比限制的不等式束縛。

　　　　20世紀(jì)60年代，國外便有人開端從事輸氣管道優(yōu)化規(guī)劃的理論和辦法研討，因?yàn)檩敋夤艿荔w系的最優(yōu)化規(guī)劃是一個(gè)十分復(fù)雜的有束縛的非線性最優(yōu)化問題，而且維數(shù)很大，因而其研討作業(yè)都是在假定一些變量為已知的情況下求解問題中的部分規(guī)劃變量，即對規(guī)劃問題的部分進(jìn)行最優(yōu)化研討。在這些研討中，B.Rothfarb、Flanigan等人的作業(yè)取得明顯發(fā)展，其運(yùn)用的數(shù)學(xué)規(guī)劃辦法分別為動(dòng)態(tài)規(guī)劃法、束縛導(dǎo)數(shù)法和廣義既約梯度法。

　　　　動(dòng)態(tài)規(guī)劃法是對一個(gè)管網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)的壓力進(jìn)行優(yōu)化m，并經(jīng)過求得的最優(yōu)壓力從設(shè)備列表中挑選相應(yīng)的管網(wǎng)元件管道和壓縮機(jī)，使管網(wǎng)的建造和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最低。該辦法壓氣站的數(shù)目和方位以及各管段的長度和管徑都需要預(yù)先給定，而且不適用于處理網(wǎng)絡(luò)元件（包括管道、壓氣站、儲氣庫等）較多的大型網(wǎng)絡(luò)體系。其原因是用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求解時(shí)存在維數(shù)災(zāi)禍：若一維狀況變量有m個(gè)取值，那么關(guān)于維問題，狀況xt就有個(gè)取值，關(guān)于每個(gè)狀況值都要核算、存儲最優(yōu)值函數(shù)/（：。對稍大（即便=3）的實(shí)踐問題的核算往往是不現(xiàn)實(shí)的，現(xiàn)在還沒有戰(zhàn)勝動(dòng)態(tài)規(guī)劃中維數(shù)災(zāi)禍的一般辦法。

　　　　的樹狀天然氣管網(wǎng)體系，假如管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為，那么便有-1條管段。若每個(gè)管段有7種管徑供挑選，就會有71種管徑組合。要處理的問題是要從這些管徑組合中挑選出一種最優(yōu)組合，以使管網(wǎng)的出資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最低。明顯，逐個(gè)枚舉是不現(xiàn)實(shí)的。處理問題的關(guān)鍵在于找出能夠除掉那些不經(jīng)濟(jì)的管徑組合而無需枚舉的辦法。B.Rothfarb等開發(fā)了一種合并技能能夠除掉那些不經(jīng)濟(jì)的管徑組合而無需枚舉，使可能的管徑組合數(shù)與節(jié)點(diǎn)數(shù)之間大體上呈線性關(guān)系而不是按指數(shù)規(guī)律添加。這一技能為選用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法對天然氣管網(wǎng)進(jìn)行最優(yōu)化提供了一個(gè)有用手段。認(rèn)為例闡明此辦法的基本原理。

　　　　部分天然氣管網(wǎng)示意圖）的管長和流量都已斷定。由潘汗德公式：K，優(yōu)化時(shí)預(yù)先給定管網(wǎng)中壓氣站的數(shù)量與方位，將規(guī)劃變量分紅決議計(jì)劃變量和狀況變量兩類，其優(yōu)化數(shù)學(xué)模型簡寫為：有P個(gè)決議計(jì)劃變量便有戶個(gè)束縛導(dǎo)數(shù)，方針函數(shù)對第/個(gè)決議計(jì)劃變量4的束縛導(dǎo)數(shù)為：B束縛方程的雅可比矩陣的行列式值。

　　　　4與5的比值反映了每一個(gè)決議計(jì)劃變量的改動(dòng)對方針函數(shù)所造成的影響。）用Newton-Raphson辦法求解束縛方程。

　　　　用矩陣方式可表明為：（2）運(yùn)用最速下降法求解方針函數(shù)的最小值。

　　　　下降方向斷定為：。

　　　　7值按經(jīng)歷來斷定，但應(yīng)恪守兩個(gè)原則：一是對每個(gè)決議計(jì)劃變量都應(yīng)斷定；7的最大值/7max.例如，假如以管徑作為決議計(jì)劃變量，7一般取在~25.4mm之間，假如以壓縮機(jī)耗費(fèi)的功率作為決議計(jì)劃變量，77一般取在0~400kW之間；二是7/不該使決議計(jì)劃變量的值小于零。選用拉格朗日三次插值和黃金分割法來斷定77值。

　　　　束縛導(dǎo)數(shù)法是一種經(jīng)典的數(shù)學(xué)規(guī)劃辦法，在進(jìn)行輸氣管道的工藝參數(shù)優(yōu)化規(guī)劃時(shí)，關(guān)于無束縛或簡單將束縛條件消去的非線性規(guī)劃問題，運(yùn)用該法簡單取得最優(yōu)解。可是該辦法也只能對規(guī)劃問題的部分進(jìn)行最優(yōu)化。

　　　　Edgar等人首先將廣義既約梯度法使用于天然氣運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)規(guī)劃。此項(xiàng)技能能一起斷定壓氣站的數(shù)目、兩個(gè)壓氣站之間的管段長和管徑以及壓氣站中壓縮機(jī)的操作工況（進(jìn)氣壓力、排氣壓力）等規(guī)劃變量的最優(yōu)值，使管網(wǎng)出資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最低。

　　　　體的功率耗費(fèi)的函數(shù)，艮P：A與功率有關(guān)的回歸系數(shù)；N壓縮機(jī)運(yùn)送氣體的功率耗費(fèi)。

　　　　針對兩種不同情況運(yùn)用了兩種求解技能，一種是當(dāng)壓氣站的初始出資為零，即4=0時(shí)，直接運(yùn)用廣義既約梯度法求解；另一種是壓氣站存在固定初始出資，即4時(shí)，要用廣義既約梯度法與分支定界法相結(jié)合來處理問題。關(guān)于那些更復(fù)雜的管網(wǎng)體系，如包括各式各樣的分支和環(huán)等，該法相同適用，只不過核算的時(shí)刻添加。

　　　　因?yàn)榻ㄔ熨M(fèi)用是一次性出資，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用是常年性出資，資金具有時(shí)刻價(jià)值，明顯，單位建造費(fèi)用與單位運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用是不等值的，為使兩者價(jià)值適當(dāng)，將建造費(fèi)用與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用按相同的年利率折算到設(shè)備壽數(shù)末年時(shí)的費(fèi)用。優(yōu)化的方針函數(shù)為總管網(wǎng)出資的總年折算費(fèi)用：/3~管網(wǎng)的年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。

　　　　因?yàn)楣芫W(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用以壓氣站的動(dòng)力費(fèi)用為主，而且比較穩(wěn)定，因而管網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也可用壓縮機(jī)運(yùn)送氣體所耗費(fèi)的功率來近似表明。

　　　　把規(guī)劃變量X分為基變量（非獨(dú)立變量）和非基變量Xy（獨(dú)立變量），其關(guān)系由束縛條件斷定。將基變量用非基變量表明并從方針函數(shù)中消去基變量，得到以非基變量為自變量的簡化的方針函數(shù)，即=，進(jìn)而使用此函數(shù)的負(fù)梯度結(jié)構(gòu)下降可行方向。

　　　　方針函數(shù)關(guān)于非基變量的梯度d//dx稱為既約梯度，此算法的中心問題是運(yùn)用既約梯度結(jié)構(gòu)查找方向。

　　　　用廣義既約梯度法將這種含有非線性、線性束縛條件的規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為無束縛的非線性規(guī)劃問題，然后用共扼梯度法斷定查找的下降方向。因?yàn)楣曹椞荻确ㄓ卸瓮Ｖ剐裕搓P(guān)于二次函數(shù)，算法在有限步停止），然后進(jìn)步了求解的有用性和可靠性。不等式束縛在求解X和4的迭代過程中經(jīng)過協(xié)調(diào)步長；I的取值來滿足，其迭代公式為：廣義既約梯度法在處理有束縛的非線性天然氣管網(wǎng)規(guī)劃問題方面具有較高功率。此算法使對一切規(guī)劃變量一起進(jìn)行最優(yōu)化成為可能。但應(yīng)留意，優(yōu)化得到的最優(yōu)管道直徑只能以接連的方式給出，要得到離散的最優(yōu)管道直徑值，還需要輔以其它優(yōu)化辦法，如分支定界法、次梯度優(yōu)化法等。

　　　　天然氣管道體系工藝參數(shù)最優(yōu)化規(guī)劃問題是一個(gè)十分復(fù)雜的非線性規(guī)劃問題，要進(jìn)步優(yōu)化規(guī)劃的功率和規(guī)劃，有必要使用各種數(shù)學(xué)規(guī)劃辦法，尤其是一些新的功率高的非線性規(guī)劃辦法，而且需要與輸氣管道工藝規(guī)劃的工程實(shí)踐結(jié)合進(jìn)行。

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2018-09

塑料管道質(zhì)量是當(dāng)前職業(yè)開展的要害

在我國市場，進(jìn)步塑料管道質(zhì)量現(xiàn)已成為職業(yè)主要客戶群的重視焦點(diǎn)，包含需置辦管道的城市配水系統(tǒng)和天然氣公共事業(yè)單位。管道毛病和走漏破壞城市供水系統(tǒng)事情引起許多重視，我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水排水協(xié)會(以下簡稱“我國水協(xié)”)決定在本年針對管道供應(yīng)商制定并推出質(zhì)量管理體系。忽視質(zhì)量影響管道使用壽命 6月6日-7日，

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2018-09

淺談：PP管材的功能優(yōu)勢多

PP管材選用經(jīng)偶聯(lián)劑處理的玻璃纖維改性聚丙烯資料出產(chǎn),一般用處的水、腐蝕性液體的運(yùn)送.飲用水管衛(wèi)生功能符合GB/T17219規(guī)則.玻纖增強(qiáng)聚丙烯FRPP管材杰出的品質(zhì)◇持久的運(yùn)用壽命-----在額外溫度、壓力情況下,FRPP管道可安全運(yùn)用50年以上.杰出的耐腐蝕功能-----能耐大多數(shù)化學(xué)物品的腐蝕,可在很大的范圍內(nèi)接受PH值范圍在1-14的高濃度酸和堿的腐蝕.

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2018-05

如何選擇合適的管道系統(tǒng)

怎么挑選合適的管道體系,現(xiàn)在，業(yè)主們在裝置水管的時(shí)分都是當(dāng)心了又當(dāng)心，因?yàn)樗苡小俺鲑Y小，丟失大”的特色。什么是出資小呢？依照家庭裝潢出資份額來預(yù)算，約占2.0%。什么是出資大呢？假如挑選資料不妥，形成的丟失將是水管第一次出資的十倍到三十倍之間。這種丟失包含有修理或更新中的裝潢丟失、效勞丟失、誤工丟失、

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2018-05

國家衛(wèi)生計(jì)生委辦公廳關(guān)于開展飲用水輸配水管材管件專項(xiàng)整治行動(dòng)的通知

近來，中央電視臺《焦點(diǎn)訪談》欄目曝光單個(gè)企業(yè)運(yùn)用回收廢料出產(chǎn)飲用水輸配水管材管件問題，社會影響惡劣。為進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)管，標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)出產(chǎn)運(yùn)營行為，保證飲用水衛(wèi)生安全，保護(hù)人民群眾健康，我委決定于2014年2月-4月在全國范圍內(nèi)展開飲用水輸配水管材管件專項(xiàng)整治舉動(dòng)，現(xiàn)將有關(guān)要求告訴如下：一、作業(yè)內(nèi)容.

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2018-05

常用管材簡介及選型

因?yàn)槭袌錾辖o排水管材品種繁復(fù)，怎么滿意建造單位成本控制的給排水管材，就需求咱們了解地把握其特性與適用要求，作出科學(xué)合理地挑選。給排水管材的挑選觸及日子給水、排水、消防、雨水四個(gè)方面，下面就這四個(gè)方面分別給我們敘述一下。小區(qū)室外埋地給水管道選用的管材，應(yīng)具有耐腐蝕和能接受相應(yīng)地上荷載的才能?？蛇x用塑料給水管、

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2018-06

有壓管道瞬變流摩阻的數(shù)值模擬

公民長江有壓管道瞬變流摩阻的數(shù)值模仿李進(jìn)平1李修樹2（1.武漢水利電力大學(xué)水電系，湖北武漢430072 2.長江水利委員會設(shè)計(jì)院，湖北武漢430010）程的分析程序，數(shù)值核算中引入了非安穩(wěn)摩阻項(xiàng)。將這個(gè)模型用于非安穩(wěn)層流核算，得到了比較合理的作用，能反映壓力波形的畸變和近壁區(qū)的反向活動(dòng)，證明了模型的可行性。1概述任何一個(gè)水電站的水道系統(tǒng)，

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2016-06

柔性防水套管適用于涂膜防水工程

柔性防水套管適用于涂膜防水工程造成房屋滲漏的原因比較復(fù)雜，涉及到柔性防水套管設(shè)計(jì)、材料、施工以及管理等諸多方面的因素。在調(diào)查并發(fā)現(xiàn)滲漏的工程中，以采用涂膜防水的滲漏率最高（占涂膜防水工程總數(shù)的44.3），其次，是剛性防水和卷材防水，其滲漏率分別為38.7和31.4；在房屋滲漏水原因中，材料方面占20~22，

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2016-06

螺旋鋼管生產(chǎn)知識

鋼板邊部預(yù)彎通常在輥式彎邊機(jī)或預(yù)彎邊壓力機(jī)上完成。輥式彎機(jī)一般用于較薄鋼板邊部的彎曲成型，螺旋鋼管廠對高強(qiáng)度厚板的預(yù)彎效果不理想，容易造成鋼板邊音縱向延伸。預(yù)彎邊壓力機(jī)是專用的板邊預(yù)彎成型的壓力機(jī)，適用于厚板的預(yù)彎曲成型。根鋼板長度、彎邊模具長度、壓力機(jī)成型力以及生產(chǎn)能力的不同，預(yù)彎邊壓力機(jī)的彎邊操作另
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