苏嵯输油管道生产运行方案优化技术研究

论文摘要

苏嵯输油管道全长87Km,管径D219×5.6mm,于2009年9月正式投产运行,是呼伦贝尔油田提高原油运输能力的重要工程。苏嵯输油管道全线共设3座输油站,分别为苏一首站、中二站、嵯岗转输油总站,管道设计输量为53-105万吨/年,设计出站温度为70℃,设计进站压力为0.2MPa。由于管道投产时间短,运行经验不足,造成运行能耗费用偏高。因此,为降低运行能耗、减少管理成本、提高经济效益,开展对苏嵯输油管道优化运行工艺技术研究具有重要的意义。根据现场的调研情况,对研究所需数据进行采集,建立水力和热力计算模型,并根据最优化拟合理论对水力和热力模型进行修正。减小了理论计算与现场记录数据的相对误差,提高了计算精度。以生产运行能耗费用最小为目标建立了苏嵯输油管道生产运行方案优化数学模型,该模型以全线各站出站温度、压力为决策变量,以进站温度、压力和设备工作负荷等为约束条件。在模型中,沿线各站出站温度属于连续变量,不同泵组合提供的压头属于离散变量。因此,该优化问题属于混合变量非线性优化问题。根据模型的结构特点,采用两极递阶优化方法进行求解。在理论计算的基础上,应用C++ Builder 6.0开发平台编制了苏嵯输油管道生产运行方案优化程序。对苏嵯输油管道进行生产过程模拟和优化计算。给出计算结果,并绘制出各站全年最优出站温度和压力的变化曲线,绘制出不同输量下最优方案全年能耗变化曲线。为降低运行能耗、节省运行成本、提高经济效益提供有力的理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 输油管道优化运行研究的目的及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 主要研究工作
• 第二章 苏嵯输油管道热力和水力计算分析
• 2.1 苏嵯输油管道概况
• 2.2 物性参数的计算
• 2.2.1 原油的相对密度
• 2.2.2 原油的比热容
• 2.2.3 原油的动力粘度
• 2.3 热力分析计算方法
• 2.3.1 轴向温降公式
• 2.3.2 热油管道的总传热系数
• 2.3.3 热力计算模型修正
• 2.3.4 管道热力计算
• 2.4 水力分析计算方法
• 2.4.1 等温输油管道的压降计算
• 2.4.2 管道的压降计算
• 2.4.3 压降计算模型的修正
• 第三章 苏嵯输油管道用能设备分析
• 3.1 苏嵯输油管道的能耗设备
• 3.2 加热炉的能耗
• 3.2.1 加热炉燃料消耗量
• 3.2.2 加热炉热效率
• 3.3 输油泵的能耗
• 3.3.1 输油泵耗电量
• 3.3.2 输油泵特性方程拟合
• 3.3.3 工频时出口压力
• 3.3.4 变频时出口压力
• 3.3.5 输油泵汇管压力
• 第四章 苏嵯输油管道生产运行方案优化
• 4.1 目标函数建立
• 4.2 约束条件建立
• 4.2.1 输量约束
• 4.2.2 泵工作能力约束
• 4.2.3 加热炉加热能力约束
• 4.2.4 管道末站压力约束
• 4.2.5 原油进站温度约束
• 4.2.6 原油出站温度约束
• 4.3 完整数学模型
• 4.3.1 输油温度优化模型及其算法简介
• 4.3.2 泵管最优匹配模型及算法简介
• 第五章 苏嵯输油管道优化运行软件的研制
• 5.1 软件开发环境
• 5.2 软件运行环境
• 5.3 软件系统体系框架
• 5.4 系统主要功能模块
• 5.4.1 文件
• 5.4.2 显示
• 5.4.3 文字显示
• 5.4.4 数据管理
• 5.4.5 原油物性参数
• 5.4.6 仿真决策
• 5.4.7 优化决策
• 第六章 模拟优化结果与分析
• 6.1 生产过程模拟
• 6.1.1 典型工况管道温降计算
• 6.1.2 典型工况管道压降计算
• 6.1.3 不同工况管道温降计算
• 6.1.4 不同工况管道压降计算
• 6.1.5 加热炉计算
• 6.1.6 输油泵计算
• 6.2 典型工况下生产运行方案优化
• 6.3 不同工况下全年生产运行方案优化
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要