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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(lái)源：本站收集  上傳時(shí)間：2018-6-25  瀏覽量：3132
　　　輸與管道體系的最憂規(guī)劃技能陣石油大學(xué)（北京）中國(guó)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(guò)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)度和流量平衡的等式束縛，以及反映對(duì)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(guó)外便有人開(kāi)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(wèn)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(wèn)題中的部分規(guī)劃變量，即對(duì)規(guī)劃問(wèn)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(duì)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(guò)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(zhǎng)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(chǔ)氣庫(kù)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(wèn)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(chǔ)最優(yōu)值函數(shù)/（：。對(duì)稍大（即便=3）的實(shí)踐問(wèn)題的核算往往是不現(xiàn)實(shí)的，現(xiàn)在還沒(méi)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(shù)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(huì)有71種管徑組合。要處理的問(wèn)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(wèn)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(wú)需枚舉的辦法。B.Rothfarb等開(kāi)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(wú)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(duì)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(zhǎng)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?jī)深?lèi)，其優(yōu)化數(shù)學(xué)模型簡(jiǎn)寫(xiě)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(duì)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(duì)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(lái)斷定，但應(yīng)恪守兩個(gè)原則：一是對(duì)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(lái)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(wú)束縛或簡(jiǎn)單將束縛條件消去的非線性規(guī)劃問(wèn)題，運(yùn)用該法簡(jiǎn)單取得最優(yōu)解?？墒窃撧k法也只能對(duì)規(guī)劃問(wèn)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(zhǎng)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(duì)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(lái)處理問(wèn)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(guò)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(lái)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(jiǎn)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(chēng)為既約梯度，此算法的中心問(wèn)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(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)束縛的非線性規(guī)劃問(wèn)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(guò)程中經(jīng)過(guò)協(xié)調(diào)步長(zhǎng)；I的取值來(lái)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(wèn)題方面具有較高功率。此算法使對(duì)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(wèn)題是一個(gè)十分復(fù)雜的非線性規(guī)劃問(wèn)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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2018-08

管材企業(yè)“經(jīng)銷(xiāo)商蝶變轉(zhuǎn)型”若何混熟互聯(lián)網(wǎng)圈

對(duì)付傳統(tǒng)的管材廠商來(lái)講，若何面對(duì)“撲面而來(lái)”的互聯(lián)網(wǎng)海潮?管材企業(yè)必需要混入互聯(lián)網(wǎng)圈子，乃至還要混熟互聯(lián)網(wǎng)圈子，不只是讓互聯(lián)網(wǎng)成為一種手腕和對(duì)象，而要成為期間的力氣和變更的能源。假如只是將互聯(lián)網(wǎng)只是作為一種手腕，而不是作為期間變更的力氣，顯著就會(huì)在差錯(cuò)的道路上賡續(xù)奔馳，錯(cuò)失機(jī)會(huì)。拋開(kāi)嵬峨上的各種互聯(lián)網(wǎng)思想論調(diào)，從管材行業(yè)實(shí)際動(dòng)身，從細(xì)節(jié)動(dòng)手，從新梳理下管材行業(yè)的產(chǎn)物代價(jià)流。我覺(jué)得，從管材企業(yè)與經(jīng)銷(xiāo)商的角度來(lái)看，

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2018-06

住宅廚房衛(wèi)生間管道設(shè)計(jì)的改進(jìn)

規(guī)劃規(guī)劃住所廚房衛(wèi)生間管道規(guī)劃的改善鐘曉武（深圳市建造出資控股公司518008）布管的辦法，行將室內(nèi)管道由埋設(shè)式改為明敷，使戶與戶的管道互不干擾彼此獨(dú)立，以到達(dá)便于居修替換的意圖。1前語(yǔ)跟著日子水平的前進(jìn)，住所內(nèi)部的設(shè)備以及管線數(shù)量都在加，可是管道敷設(shè)的辦法一直未見(jiàn)顯著改善，大部分規(guī)劃仍選用埋管即敷管于結(jié)構(gòu)內(nèi)部或設(shè)專(zhuān)門(mén)的關(guān)閉式管道井。

20

2018-08

PE鋼絲網(wǎng)骨架復(fù)合管將迎弘大機(jī)遇

在以綠色環(huán)保為主題的期間，PE鋼絲網(wǎng)骨架復(fù)合管網(wǎng)架管，在永劫間的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中不會(huì)對(duì)四周的環(huán)境產(chǎn)生迫害，成為今朝市場(chǎng)上環(huán)保的管材之一。寄托本身耗費(fèi)資本少、高機(jī)能品德、輕環(huán)境污染、長(zhǎng)性命周期、能收受接管應(yīng)用等特色，PE鋼絲網(wǎng)骨架復(fù)合管網(wǎng)架管普遍應(yīng)用于油田、電廠、化工石化企業(yè)、自來(lái)水公司、市政燃?xì)?、淡水?yīng)用管路各范疇，在這一綠色修建環(huán)境中迎來(lái)了一個(gè)巨大的成長(zhǎng)機(jī)會(huì)。

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2018-05

PP-R管有什么特點(diǎn)你知道嗎?

PP-R管除了具有一般塑料管重量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢、運(yùn)用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)外，還具有以下主要特點(diǎn)：成都PP-R管.1、無(wú)毒、衛(wèi)生。PP-R的質(zhì)料分子只要碳、氫元素，沒(méi)有有害有毒的元素存在，衛(wèi)生牢靠，不只用于冷熱水管道，還可用于純凈飲用水體系。2、保溫節(jié)能。PP-R管導(dǎo)熱系數(shù)為0.21w/mk，僅為鋼管的1/200。3、較好的耐熱性。

20

2018-08

HDPE雙壁波紋管如何做到有用施工

HDPE雙壁波紋管在施工過(guò)程當(dāng)中一定要有所講求，否則輕易出問(wèn)題，影響工程進(jìn)度，上面，人人就一起來(lái)看看都有哪些注意事項(xiàng)：1、嚴(yán)禁投擲、拖滾和互相撞擊管材如長(zhǎng)光陰寄存，應(yīng)置于棚庫(kù)內(nèi)。當(dāng)露天堆放時(shí)，必需加以隱瞞，防治暴曬，并闊別熱源。管材寄存光陰不宜大于12個(gè)月。跨越12個(gè)月的管材，應(yīng)歷時(shí)應(yīng)從新檢測(cè)，檢測(cè)不及格的不得應(yīng)用。管材堆放高度不宜太高，避免基層管材受壓變形。

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2018-06

矩形大管道的風(fēng)量測(cè)量

決矩形大管道風(fēng)量測(cè)量的幾種方法，比較了各自優(yōu)缺點(diǎn)，舉薦了運(yùn)用場(chǎng)合。文中關(guān)鍵介紹了機(jī)翼流量計(jì)。大型管道中的流量測(cè)量近年來(lái)已廣泛引起人們的重視，并認(rèn)真地著手處理。不少企業(yè)為節(jié)約場(chǎng)所，便于設(shè)備，在管道中流體壓力不大的情況下，常選用矩形管道貼壁設(shè)備，如火電廠進(jìn)風(fēng)管道、大型通風(fēng)系統(tǒng)，選用邊長(zhǎng)達(dá)2~3m的矩形管道已層出不窮。

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2018-05

全國(guó)城市地下管線普查工作正式啟動(dòng)

住宅和城鄉(xiāng)建造部、工業(yè)和信息化部、新聞出版廣電總局、安全監(jiān)管總局和國(guó)家動(dòng)力局日前聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于展開(kāi)城市地下管線普查作業(yè)的告訴》，正式發(fā)動(dòng)全國(guó)城市地下管線普查作業(yè)，摸清地下家底。在普查的根底上，我國(guó)將樹(shù)立地下管線歸納辦理信息體系和專(zhuān)業(yè)管線信息體系，這意味著通過(guò)全面“體檢”的城市地下管線，將邁入大數(shù)據(jù)年代。

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2018-09

環(huán)保型塑料管材的發(fā)展概略及特點(diǎn)

環(huán)保型塑料給水管材作為鍍鋅管材的替代品，在規(guī)劃和使用過(guò)程中與傳統(tǒng)的鍍鋅鋼管比較有著很大的不同，下面就環(huán)保型塑料管材在實(shí)踐使用過(guò)程中的使用情況談幾點(diǎn)領(lǐng)會(huì)。由于給水管材運(yùn)送的是飲用水，乃至是直飲水，因此其產(chǎn)品質(zhì)量合格與否，原料安穩(wěn)與否，將會(huì)直接影響人們的身體健康。鍍鋅鋼管在其生產(chǎn)工藝中，不可避免地含有鋅成分，
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