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輸氣管道系統(tǒng)的最優(yōu)設計技術

文章來源：本站收集上傳時間：2018-6-25 瀏覽量：3168

　　　輸與管道體系的最憂規(guī)劃技能陣石油大學（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，中運用的關鍵技能。經(jīng)過總結使用于這一領域的動態(tài)規(guī)劃法、：束縛導數(shù)法和廣義既約梯度法3種數(shù)學規(guī)劃算法，列出各種算，：'廉：：用規(guī)劃，為進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)劃核算辦法一個天然氣管道體系，將一定量的天然氣從氣井運送到用戶，已知天然氣在井口處的初始狀況（壓力、溫度、組成）以及運送到用戶時的終了狀況、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、兩個壓氣站之間的管長以及每個壓氣站中壓縮機的吸入和排出壓力，以使總費用（包括管線出資和運轉費用）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、供氣壓力和壓縮機壓比限制的不等式束縛。

　　　　20世紀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，因為輸氣管道體系的最優(yōu)化規(guī)劃是一個十分復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，其運用的數(shù)學規(guī)劃辦法分別為動態(tài)規(guī)劃法、束縛導數(shù)法和廣義既約梯度法。

　　　　動態(tài)規(guī)劃法是對一個管網(wǎng)中各節(jié)點的壓力進行優(yōu)化m，并經(jīng)過求得的最優(yōu)壓力從設備列表中挑選相應的管網(wǎng)元件管道和壓縮機，使管網(wǎng)的建造和運轉費用最低。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先給定，而且不適用于處理網(wǎng)絡元件（包括管道、壓氣站、儲氣庫等）較多的大型網(wǎng)絡體系。其原因是用動態(tài)規(guī)劃法求解時存在維數(shù)災禍：若一維狀況變量有m個取值，那么關于維問題，狀況xt就有個取值，關于每個狀況值都要核算、存儲最優(yōu)值函數(shù)/（：。對稍大（即便=3）的實踐問題的核算往往是不現(xiàn)實的，現(xiàn)在還沒有戰(zhàn)勝動態(tài)規(guī)劃中維數(shù)災禍的一般辦法。

　　　　的樹狀天然氣管網(wǎng)體系，假如管網(wǎng)的節(jié)點數(shù)為，那么便有-1條管段。若每個管段有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)的出資和運轉費用最低。明顯，逐個枚舉是不現(xiàn)實的。處理問題的關鍵在于找出能夠除掉那些不經(jīng)濟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)濟的管徑組合而無需枚舉，使可能的管徑組合數(shù)與節(jié)點數(shù)之間大體上呈線性關系而不是按指數(shù)規(guī)律添加。這一技能為選用動態(tài)規(guī)劃法對天然氣管網(wǎng)進行最優(yōu)化提供了一個有用手段。認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)化時預先給定管網(wǎng)中壓氣站的數(shù)量與方位，將規(guī)劃變量分紅決議計劃變量和狀況變量兩類，其優(yōu)化數(shù)學模型簡寫為：有P個決議計劃變量便有戶個束縛導數(shù)，方針函數(shù)對第/個決議計劃變量4的束縛導數(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決議計劃變量的改動對方針函數(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，但應恪守兩個原則：一是對每個決議計劃變量都應斷定；7的最大值/7max.例如，假如以管徑作為決議計劃變量，7一般取在~25.4mm之間，假如以壓縮機耗費的功率作為決議計劃變量，77一般取在0~400kW之間；二是7/不該使決議計劃變量的值小于零。選用拉格朗日三次插值和黃金分割法來斷定77值。

　　　　束縛導數(shù)法是一種經(jīng)典的數(shù)學規(guī)劃辦法，在進行輸氣管道的工藝參數(shù)優(yōu)化規(guī)劃時，關于無束縛或簡單將束縛條件消去的非線性規(guī)劃問題，運用該法簡單取得最優(yōu)解?？墒窃撧k法也只能對規(guī)劃問題的部分進行最優(yōu)化。

　　　　Edgar等人首先將廣義既約梯度法使用于天然氣運送網(wǎng)絡的最優(yōu)規(guī)劃。此項技能能一起斷定壓氣站的數(shù)目、兩個壓氣站之間的管段長和管徑以及壓氣站中壓縮機的操作工況（進氣壓力、排氣壓力）等規(guī)劃變量的最優(yōu)值，使管網(wǎng)出資和運轉費用最低。

　　　　體的功率耗費的函數(shù)，艮P：A與功率有關的回歸系數(shù)；N壓縮機運送氣體的功率耗費。

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

　　　　因為建造費用是一次性出資，運轉費用是常年性出資，資金具有時刻價值，明顯，單位建造費用與單位運轉費用是不等值的，為使兩者價值適當，將建造費用與運轉費用按相同的年利率折算到設備壽數(shù)末年時的費用。優(yōu)化的方針函數(shù)為總管網(wǎng)出資的總年折算費用：/3~管網(wǎng)的年運轉費用。

　　　　因為管網(wǎng)的運轉費用以壓氣站的動力費用為主，而且比較穩(wěn)定，因而管網(wǎng)的運轉費用也可用壓縮機運送氣體所耗費的功率來近似表明。

　　　　把規(guī)劃變量X分為基變量（非獨立變量）和非基變量Xy（獨立變量），其關系由束縛條件斷定。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=，進而使用此函數(shù)的負梯度結構下降可行方向。

　　　　方針函數(shù)關于非基變量的梯度d//dx稱為既約梯度，此算法的中心問題是運用既約梯度結構查找方向。

　　　　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。因為共軛梯度法有二次停止性（即關于二次函數(shù)，算法在有限步停止），然后進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)劃變量一起進行最優(yōu)化成為可能。但應留意，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)劃問題是一個十分復雜的非線性規(guī)劃問題，要進步優(yōu)化規(guī)劃的功率和規(guī)劃，有必要使用各種數(shù)學規(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)劃的工程實踐結合進行。

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2018-08

PE管材特色及應用范疇

20世紀90年月以來我國的合成樹脂財產(chǎn)蓬勃成長，產(chǎn)量和花費不停堅持著良好的增加勢頭。今朝，我國合成樹脂臨盆能力到達1000萬噸，列美國、日本、德國、韓國以后，居天下前五位。然則，塑料管道所需的各類公用樹脂另有較大缺口，在我國固然PE和PP樹脂產(chǎn)量很大，但得當做管材的樹脂未幾，尤其是得當做都會供水、都會燃氣運送用的PE管公用料和修建冷熱水用的PP-R公用料更少，還需入口必定數(shù)目的塑料管道公用樹脂。

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2016-06

柔性防水套管的制作

柔性防水套管:一般在做水池的時候要用到套管，它是管道通向水池的通道。但是普通的套管很難密封，以致套管與管道之間會有漏水、套管與墻壁之間也易漏水。只用防水套管，可以解決套管與墻壁之間的漏水，但不能解決套管與管道之間的密封，柔性防水套管正好可以解決兩種問題。套管可分為：普通套管－－比要用的管道粗2-4厘米，

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2018-05

全國城市地下管線普查工作正式啟動

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)管總局和國家動力局日前聯(lián)合印發(fā)《關于展開城市地下管線普查作業(yè)的告訴》，正式發(fā)動全國城市地下管線普查作業(yè)，摸清地下家底。在普查的根底上，我國將樹立地下管線歸納辦理信息體系和專業(yè)管線信息體系，這意味著通過全面“體檢”的城市地下管線，將邁入大數(shù)據(jù)年代。

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2018-08

PE鋼絲網(wǎng)骨架復合管將迎弘大機遇

在以綠色環(huán)保為主題的期間，PE鋼絲網(wǎng)骨架復合管網(wǎng)架管，在永劫間的應用過程當中不會對四周的環(huán)境產(chǎn)生迫害，成為今朝市場上環(huán)保的管材之一。寄托本身耗費資本少、高機能品德、輕環(huán)境污染、長性命周期、能收受接管應用等特色，PE鋼絲網(wǎng)骨架復合管網(wǎng)架管普遍應用于油田、電廠、化工石化企業(yè)、自來水公司、市政燃氣、淡水應用管路各范疇，在這一綠色修建環(huán)境中迎來了一個巨大的成長機會。

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2018-08

技術型環(huán)保企業(yè)的春季行將到來

“獅拓管業(yè)，讓咱們子孫后代喝上干清水”，環(huán)保行業(yè)宛如彷佛“圍城”，城外的人想出去，城里的人則倍感憂?。環(huán)保范疇的政策和律例大多不是今天賦有的，它們長期存在著。但為何這幾年財產(chǎn)范圍才起來？不是由于尺度忽然變更了，而是曩昔政策律例沒有履行起來，尺度沒有落地，現(xiàn)在被強迫落地了。環(huán)保羈系趨嚴，才是催生市場的基本能源?！蔽阌怪靡?，環(huán)保財產(chǎn)范圍會變大、資本會變多

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2016-06

管材管件基本知識

鋼管按其制造方法分為無縫鋼管和焊接鋼管兩種。無縫鋼管用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼制成，有熱軋、冷軋（拔）之分。焊接鋼管是由卷成管形的鋼板以對縫或螺旋縫焊接而成，在制造方法上，又分為低壓流體輸送用焊接鋼管、螺旋縫電焊鋼管、直接卷焊鋼管、電焊管等。無縫鋼管可用于各種液體、氣體管道等。焊接管道可用于輸水管道、

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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雜，涉及到柔性防水套管設計、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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2018-08

管道施工平安技巧步伐

（1）施工前應答所用對象、機器等結束具體反省，若有毀壞應結束補綴或調(diào)換，以包管利歷時平安靠得住。常常反省溝壁能否有縫隙，支持有沒有松動等非常征象，對查出的不平安成績，應消除后再結束施工。（2）做好溝槽的放水、排水事情。夏季雨雪后，要做好防滑步伐。（3）溝槽功課時，要戴好平安帽。高低溝槽的立梯應支穩(wěn)支牢，嚴禁從撐木或吊運機器裝備等高低溝槽。工間嚴禁在槽內(nèi)蘇息。機器功課時，不得碰撞溝槽支持。松動支持應實時加固。

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