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盤錦輸油管道優(yōu)化運(yùn)行分析

文檔作者：施雯許長旺文檔來源： 1.廣東石油化工學(xué)院 2.中石化潤滑油公司茂名分公司,		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年09月27日
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2011焦
第4期
鏜 技 術(shù)
Pipeline Technique
5 設(shè) 備
and Equipment
2011
No．4
盤錦輸油管道優(yōu)化運(yùn)行分析
Analysis of the Optimal Operation Technology of
Panjing Crude Oil Pipeline
管一道盤，承錦擔(dān)輸著油遼管河道油是田遼西河部油 田一生條產(chǎn)重的要原的油原經(jīng)油曙外光輸首 l謄 瑟一 禽 l囂站 l l站 lr簍 lr孽 Il
站外輸至錦州石化公司和錦西石化公司的任務(wù)。設(shè) l鍪：!匾而圃
油產(chǎn)量約為1．2×10 t／a，而盤錦輸油管道的外輸量 2·1 熱油管道穩(wěn)態(tài)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)
約為4．0×10 t／ ．根據(jù)“十一五”規(guī)劃，坨鞍、龍鞍輸 熱油管道穩(wěn)態(tài)優(yōu)化運(yùn)行的目標(biāo)函數(shù)見式(1)～式
產(chǎn)量的外輸任務(wù)，輸量預(yù)計(jì)達(dá)到約6．0×10 t／／a． minS=sa( )+sr(Q) (1)
況? ，認(rèn)為管內(nèi)壁的結(jié)蠟厚度為常數(shù)。 s (Q)
=
2
—
4而~ GgEpH (4)
收稿日期：201o—o9—04 收修改稿日期：2ol1一o2—2o 式中：S為輸油總能耗費(fèi)用，~Jd；SR( )為管道全線
10 Pipeline Technique and Equipment Ju1．201l
熱力費(fèi)用， d；S (Q)為全線總動(dòng)力費(fèi)用， d；
為進(jìn)站溫度，℃；i為熱站號(hào)，無因次；n為熱站數(shù)，無因
次；G為日輸原油質(zhì)量，kg／d；C為原油比熱容，J／
(kg·cc)；TRi為第i站出站溫度，℃ ；Tz 為第i站進(jìn)站
溫度，℃ ； 為燃料油價(jià)格，~／kg；叼，為加熱爐效率，
無因次；BⅣ為燃料油熱值，J／kg；．s (Q)(凡=1，2，3
? )為各站的動(dòng)力費(fèi)用， d；k為泵站序號(hào)，無因次；
s (Q)為第k站所耗的動(dòng)力費(fèi)用， d；E。為電力價(jià)
格，元(kWh)；H為管道摩阻損失，m；叼為泵的效率，
無因次；g為重力加速度。
2．2 約束條件
約束條件見式(5)～式(11)：
P 一， m (5)
PR ≤p m (6)
P >10 (7)
= A 一B Q (8)
≥ “ (9)
≤ (1O)
ATi=
STi (11)
式中：p 為第 站進(jìn)站壓力，Pa；p m 為第i站允許最低
進(jìn)站壓力，Pa；pm為第 站出站壓力，Pa；p max為第 站允
許最高出站壓力，Pa；p 為距第i站m km處管線壓力，
Pa； 為第i站的泵站最高升壓值，Pa；A ，Bi為第i站
泵站系數(shù)，無因次；Q為體積流量，m。／s；m 為原油流態(tài)
系數(shù)，無因次； “為第i站允許最低進(jìn)站溫度， ,oC；
為第i站允許最高出站溫度，oC；△ 為第 站最大升溫
值，℃；s 為第i站加熱爐有效熱負(fù)荷，kW．
式(1)一式(11)就構(gòu)成了盤錦線輸油管道優(yōu)化運(yùn)
行模型_2 J。
3 優(yōu)化運(yùn)行的求解
考慮到盤錦輸油管道的特點(diǎn)(首站和中間站的離
心泵均為變頻泵)，采用兩層嵌套法的優(yōu)化思想，該方
法無需給定初始解，可確保目標(biāo)函數(shù)的收斂。方法如
下：采用窮舉法窮舉出各種可能的出站溫度作為外層
嵌套，將開泵方案的優(yōu)化作為內(nèi)層嵌套；對(duì)于外層嵌
套的每種出站溫度(這些方案中不一定全部可行，在
優(yōu)化過程中根據(jù)約束條件去掉不可行方案)，用動(dòng)態(tài)
規(guī)劃法優(yōu)化出內(nèi)層嵌套的各站開泵方案，從而計(jì)算出
一個(gè)總能耗費(fèi)用并記錄；遍歷各種出站溫度得到不同
的總能耗費(fèi)用，所有能耗費(fèi)用中的最小者即為最優(yōu)
解，其對(duì)應(yīng)的進(jìn)站溫度和開泵方案即為最優(yōu)進(jìn)站溫度
和最佳開泵方案。
用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法優(yōu)化各站進(jìn)站溫度時(shí)，為便于計(jì)
算，將允許最高出站溫度約束轉(zhuǎn)化為允許最高進(jìn)站溫
度約束；考慮到工程實(shí)際，在原油管路輸送過程中，油
品出站溫度不可能小于該站油品進(jìn)站溫度，故油品出
站溫度的下限取 1“：max{ ， }，式(9)、式(10)
可轉(zhuǎn)化為出站溫度約束：
“≤ ≤ (12)
程序簡(jiǎn)略框圖見圖2。圖2中， “為第1站(首
站)最低出站溫度，oC；S 為首站熱力費(fèi)用， d；SH
為首站動(dòng)力費(fèi)用， d；s 為首站總費(fèi)用；S：為所有中
間站的總運(yùn)行費(fèi)用。
圖2 優(yōu)化運(yùn)行方案程序框圖
4 優(yōu)化運(yùn)行計(jì)算實(shí)例
以輸量4．0 X 10。t／a的輸送條件為已知參數(shù)進(jìn)行
求解。通過調(diào)研得到盤錦輸油管道實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)見
表l。通過計(jì)算，沒有優(yōu)化運(yùn)行時(shí)各站的運(yùn)行費(fèi)用如
表2所示。優(yōu)化后各站的運(yùn)行費(fèi)用如表3所示。各站
最優(yōu)出進(jìn)站溫度如表4所示。計(jì)算結(jié)果比較如表5所
示。
從比較結(jié)果可以看出，優(yōu)化運(yùn)行后與優(yōu)化運(yùn)行前
相比，熱力費(fèi)用減少(優(yōu)化運(yùn)行后，各站出站溫度比沒
有優(yōu)化的運(yùn)行溫度低，故加熱費(fèi)用降低)，動(dòng)力費(fèi)用增
加(優(yōu)化運(yùn)行后， 由于中問站平均輸送溫度比沒有優(yōu)
第4期 施雯等：盤錦輸油管道優(yōu)化運(yùn)行分析 11
表1 盤錦輸油管道各站運(yùn)行狀況表
表2 優(yōu)化前運(yùn)行費(fèi)用 萬元／d
沒有優(yōu)化運(yùn)行 9．55
優(yōu)化運(yùn)行 3．87
節(jié)省費(fèi)用 5．68
3．977
9．013
— 5．036
13．527
12．883
O．644
化的運(yùn)行溫度低，油品黏度增加，從而管道摩阻損失
增加，相應(yīng)的動(dòng)力費(fèi)用增加)，但由于熱力費(fèi)用減少的
量超過動(dòng)力費(fèi)用增加的量，總費(fèi)用還是減少。每天節(jié)
省0．644萬元，以上節(jié)能降耗率為(13．527 —
12．883)／13．527=4．76％ 。
5 結(jié)束語
文中以各站進(jìn)站溫度和開泵方案為決策變量，以
輸油總能耗最小為目標(biāo)函數(shù)建立了管道的優(yōu)化運(yùn)行
數(shù)學(xué)模型，并提出了“兩層嵌套法”來求解優(yōu)化模型，
該方法無需給定初始解，可確保目標(biāo)函數(shù)的收斂。通
過對(duì)不同輸量下(4．0×10。t／a、5．0×10。t／a、6．0×
10。t／a)，優(yōu)化運(yùn)行前后費(fèi)用的計(jì)算，得到全年可以節(jié)
省費(fèi)用280．35萬元，具有一定經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)：
[1] 吳長春，李東風(fēng)．秦京管道穩(wěn)態(tài)優(yōu)化運(yùn)行方案的分析與確
定．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2002，21(12)：4—11．
[2] 吳明．用最優(yōu)化方法計(jì)算熱油輸送經(jīng)濟(jì)溫度．天然氣與石
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[3] 李勇．長輸原油管線最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案研究．節(jié)能與環(huán)
保，2004(1)：49—50．
[4] 孫秦風(fēng)，吳長春．慶鐵輸油管道系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)優(yōu)化運(yùn)行分析．
油氣儲(chǔ)運(yùn)，2004，3(6)：7—14．
[5] 孟振虎．輸油管道運(yùn)行優(yōu)化理論與方法的分析．天然氣與
石油，2004，22(1)：18—22．
作者簡(jiǎn)介：施雯(1983一)，助教，碩士，從事教學(xué)科研工作。
(上接第5頁)展到多手段綜合應(yīng)用、多內(nèi)容綜合評(píng)價(jià)
的科學(xué)系統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)。今后，隨著電子技術(shù)的不斷
發(fā)展，以及相關(guān)技術(shù)與理論研究的不斷深人，外檢測(cè)
手段將更加豐富，向更為靈敏、抗干擾能力更強(qiáng)、定位
更加精確、操作更為便捷、判別更為直觀的趨勢(shì)發(fā)
展 8 J。外檢測(cè)技術(shù)與其他檢測(cè)技術(shù)之間將實(shí)現(xiàn)更多
的融合應(yīng)用(例如超聲導(dǎo)波等無損檢測(cè)手段的結(jié)合應(yīng)
用)，在評(píng)價(jià)技術(shù)方面將更多采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)檢
測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入處理和分析，此外，數(shù)據(jù)庫和GIS等信
息技術(shù)將在檢測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)結(jié)果的管理和使用過程
中得到普遍應(yīng)用，將有效提高外檢i貝4工作的效率和信
息化水平。
8 結(jié)束語
管道外檢測(cè)是保證管道安全的重要技術(shù)手段。
管道外檢測(cè)技術(shù)目前正處于不斷完善與發(fā)展的過程
中，國內(nèi)檢測(cè)企業(yè)應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)國外外檢測(cè)的經(jīng)驗(yàn)，研
究探索適合國內(nèi)管道特點(diǎn)的檢測(cè)方法，充分挖掘利用
各類數(shù)據(jù)，盡快建立一套適合國情并與國際接軌的管
道外檢測(cè)評(píng)價(jià)體系。
參考文獻(xiàn)：
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法．
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port．Evaluation and Validation of Aboveground Techniques
for Coating Condition Assessment，2006．
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準(zhǔn)一埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)．
[5] 鄭偉，帥健．埋地管道外防腐蝕體系的檢測(cè)與評(píng)價(jià)．石油
化工腐蝕與防護(hù)，2007(6)：23．
[6] 楊永，賀小剛．夕 腐蝕直接評(píng)價(jià)方法的相關(guān)探討．管道技
術(shù)與設(shè)備，2006(2)：33—35．
[7] 吳燕．油氣管道腐蝕直接評(píng)價(jià)方法研究：[學(xué)位論文]．成
都：西南石油大學(xué)，2006．
[8] 黃昌碧，陳暉，宋根才，等．管道防腐層檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及
發(fā)展．石油儀器，2003(5)：7．
作者簡(jiǎn)介：陳敬和(1962一)，高級(jí)工程師，主要從事油氣長輸管
道腐蝕與防護(hù)的檢測(cè)與評(píng)價(jià)工作。

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