熱油管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

柯文青（茂名瑞派石化工程有限公司，廣東 茂名 525000）

熱油管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

柯文青（茂名瑞派石化工程有限公司，廣東 茂名 525000）

熱油管道的建設(shè)對(duì)于國(guó)家整體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展來(lái)說(shuō)起著至關(guān)重要的作用。目前，在熱油管道建設(shè)的過(guò)程中，建筑工程復(fù)雜、投入資金相對(duì)較多，造成了熱油管道在建設(shè)后的運(yùn)行過(guò)程中耗費(fèi)的資金量也較為巨大。如何進(jìn)一步的對(duì)熱油管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，成為了有關(guān)部門(mén)的重點(diǎn)解決問(wèn)題。基于此，本文首先將對(duì)目前熱油管道的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，根據(jù)現(xiàn)狀中出現(xiàn)的問(wèn)題對(duì)熱油管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高熱油管道的運(yùn)行質(zhì)量。

熱油管道；發(fā)展現(xiàn)狀；優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著人們對(duì)石油的依賴情況日益增加，我國(guó)目前石油的開(kāi)采情況也不容樂(lè)觀，各個(gè)地區(qū)的石油開(kāi)采情況逐年遞減。管道運(yùn)輸成為了石油運(yùn)輸?shù)闹饕\(yùn)輸方式，但是，目前熱油在管道運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中依舊存在著一些問(wèn)題，如果不及時(shí)解決，將會(huì)嚴(yán)重影響石油的運(yùn)輸質(zhì)量，所以，對(duì)管道運(yùn)輸進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，成為了提高石油運(yùn)輸質(zhì)量的重要手段。

1 熱油管道優(yōu)化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外現(xiàn)狀

在上個(gè)世紀(jì)的五十年代，前蘇聯(lián)開(kāi)始了對(duì)熱油管道優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究，通過(guò)微積分的方法計(jì)算出了石油在管道中的最佳出站溫度。六十年代初，美國(guó)的科學(xué)家通過(guò)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法對(duì)輸送管道內(nèi)的壓力進(jìn)行了科學(xué)的分配，隨后對(duì)管道內(nèi)設(shè)備的組合方式進(jìn)行了優(yōu)化。直到上個(gè)世紀(jì)末期，美國(guó)等國(guó)家對(duì)于熱油管道的優(yōu)化已將取得了初步的成果，將管道內(nèi)的消耗情況下降了10%。

1.2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

我國(guó)在二十世紀(jì)八十年代末才開(kāi)始對(duì)熱油管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)。隨著我國(guó)石油工作者的不斷努力，在管道優(yōu)化的過(guò)程中首先提出了兩級(jí)階級(jí)模型的方法，對(duì)管道進(jìn)行階級(jí)性的優(yōu)化，并且運(yùn)用規(guī)劃法對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)中的的站泵和管道進(jìn)行了優(yōu)化的匹配。直到現(xiàn)在，我國(guó)的管道優(yōu)化設(shè)計(jì)逐步走向成熟，但仍存在一些問(wèn)題需要改善。

從整體來(lái)看，熱油管道優(yōu)化設(shè)計(jì)主要分為兩種類(lèi)型。一種是對(duì)已經(jīng)建成的管道進(jìn)行優(yōu)化，例如，對(duì)控制管道的出站溫度、降低管道的運(yùn)行成本等問(wèn)題進(jìn)行改善。另一種是對(duì)尚未建成的管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，根據(jù)實(shí)際情況，制定一個(gè)科學(xué)合理的管道建設(shè)方案，在最大程度上提高管道的運(yùn)行質(zhì)量。

2 熱油管道優(yōu)化設(shè)計(jì)的方案

2.1 數(shù)學(xué)模型法

在數(shù)學(xué)模型法的應(yīng)用過(guò)程中，首先要對(duì)優(yōu)化過(guò)程中的變量進(jìn)行研究，其中包括，管道的工藝參數(shù)、管道壁的厚度、進(jìn)站出站的溫度、水力參數(shù)以及設(shè)備參數(shù)等。都是數(shù)學(xué)模型法中的主要變量，其中最重要的變量是管道的工藝參數(shù)。在進(jìn)行參數(shù)的選擇過(guò)程中，要從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行綜合考慮。

其次，對(duì)于模型中的條件進(jìn)行假設(shè)，例如，管道內(nèi)的石油屬于液態(tài)的均勻流動(dòng)的物質(zhì)、運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中管道密封性能良好以及管道運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中水利熱力的工作情況穩(wěn)定等。接著，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行確立，目標(biāo)函數(shù)能夠直接的對(duì)管道優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于整個(gè)管道優(yōu)化起著決定性的作用。

最后，根據(jù)國(guó)家的有關(guān)規(guī)定，對(duì)管道的規(guī)格進(jìn)行選擇。管道根據(jù)直徑、管壁厚度以及材料分為很多種，因此，在對(duì)管道進(jìn)行選擇的過(guò)程中，不能夠?qū)λ械墓艿肋M(jìn)行分類(lèi)。正常情況下，管道的內(nèi)壁越薄，管道內(nèi)石油的流動(dòng)空間就越大，石油運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦就越小，進(jìn)而造成的損失也就越小。因此，在對(duì)管道進(jìn)行選擇的過(guò)程中，要在管壁選擇的基礎(chǔ)上，考慮其他的影響因素。并根據(jù)目標(biāo)函數(shù)，將測(cè)量中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)論。

2.2 軟件編程法

在利用軟件編程對(duì)熱油管進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，軟件編程主要負(fù)責(zé)的工作是文件的管理、數(shù)據(jù)的錄入以及對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的計(jì)算。

首先，進(jìn)行參數(shù)的錄入，熱油管道中涉及的參數(shù)主要有各類(lèi)石油品種的性質(zhì)參數(shù)、工藝計(jì)算的數(shù)據(jù)參數(shù)、線路斷面數(shù)據(jù)的參數(shù)以及經(jīng)濟(jì)投資鋼管規(guī)格的參數(shù)等。接著，將各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系利用曲線關(guān)系式表現(xiàn)出來(lái)。

其次，將各個(gè)管道的規(guī)格參數(shù)錄入到編程軟件中去，根據(jù)編程軟件對(duì)數(shù)據(jù)的分析，選擇出一個(gè)最適合的管道規(guī)格，省去了許多對(duì)管道規(guī)格選擇的時(shí)間。接著，根據(jù)編程中的優(yōu)化計(jì)算模塊，對(duì)管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將模塊得出的數(shù)據(jù)與方案設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊大致可分為遺傳算法模塊以及管道工藝計(jì)算模塊兩種。其中，遺傳算法模塊主要是對(duì)變量進(jìn)行編碼、對(duì)個(gè)體的適應(yīng)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)、對(duì)模塊的操作方法進(jìn)行選擇以及交叉操作等。管道工藝計(jì)算模塊主要是對(duì)管道工藝參數(shù)的計(jì)算，其中包括對(duì)熱力、水力以及經(jīng)濟(jì)的參數(shù)計(jì)算等。這種模塊計(jì)算的結(jié)果體現(xiàn)了管道工藝參數(shù)的利用價(jià)值，作為衡量遺傳算法模塊的標(biāo)準(zhǔn)。

最后，對(duì)以上兩種模塊計(jì)算出的最終參數(shù)進(jìn)行綜合分析，通過(guò)與設(shè)計(jì)方案的對(duì)比選擇出一個(gè)較為完善的熱油管道設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到實(shí)際的熱油管道設(shè)計(jì)中。

3 結(jié)語(yǔ)

本文首先通過(guò)熱油管道優(yōu)化在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，根據(jù)現(xiàn)狀對(duì)我國(guó)熱油管道的設(shè)計(jì)優(yōu)化提出了幾點(diǎn)建議。其中包括，數(shù)學(xué)模型法以及軟件編程法。通過(guò)這兩種方法對(duì)熱油管道進(jìn)行優(yōu)化，大大提高了我國(guó)熱油管道的運(yùn)行質(zhì)量，為我國(guó)今后熱油管道的良好發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

[1]嚴(yán)宏?yáng)|，汪玉春．用改進(jìn)混沌綜合法實(shí)現(xiàn)熱油管道的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2015，24(2)：15～19.

[2]吳明，王金華，劉建鋒，等．長(zhǎng)輸熱油管道運(yùn)行方案的優(yōu)化[J]．遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，26(1)：63～65.

柯文青（1979-），女廣東茂名2003年畢業(yè)于茂名學(xué)院石油化工工藝專業(yè)大?，F(xiàn)供職于茂名瑞派石化工程有限公司助理工程師研究方向煉油、化工裝置及油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的工藝及配管設(shè)計(jì)。