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输油管道运行优化实用分析

文档作者：孟振虎陈毅忠马平文档来源：江苏石油化工学院上海石油储运配送公司		点击数：	更新时间： 2021年09月27日
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输油管道运行优化实用分析
孟振虎! 陈毅忠
"江苏石油化工学院#
马平
"上海石油储运配送公司#
孟振虎陈毅忠等$输油管道运行优化实用分析%油气储运 
摘要基于输油工艺的实际情况%以进站油温为变量%给出了一定输量及稳态条件下密闭输
送原油管道泵管耦合运行的目标函数和约束条件%应用非线性规划方法和逐站工艺计算%实施了全
线运行方案的优化分析-计算结果表明%采用该方法可直接得到给定输量下管道各站泵炉的运行方
式.加热温度.出站压力等运行控制参数以及包括经济指标等在内的最优运行方案%以供实际工程
参考-
主题词输油管道运行优化数学模型非线性规划
一.前言
节能降耗对降低长输热油管道运行成本具有重
要意义-通过采用加剂降凝降粘.热处理.中外油混
输.泵调速及设备改造等措施%已有效地降低输油成
本%为实现全线自动调度控制打下了基础/(+01-但由
于沿线温降.压降在热泵站位置的突变%使目标函数
的显式表达仍有一定困难%特别是泵管耦合的处理
尚未见到有较好的方法%大多数研究仍采用泵管解
耦以简化优化过程-从方法而言%利用非线性规划和
动态规划处理隐式目标函数各有特点-从理论角度
而言%在泵管耦合处理上动态规划更有优势/2%3%但
在实际应用中%一般热泵站均为型号规格不完全一
致的多炉多泵配置%在某输量下泵的匹配组合有多
种选择%在管道较长%其输油站数量较多时%基于动
态规划的多阶段决策数呈辐射形式/21%即使不考虑
利用全线或部分区段密闭输送时积累的富余压头来
换取加热油温的再降低%理论上可行方案也是数目
巨大%不仅计算量大%而且计算机实施时决策信息的
存储及搜寻处理十分复杂-从工程实际而言%采用实
用且符合实际的泵管耦合下的全线运行方案优化分
析%直接给出给定输量或输量范围内包括各站泵炉
设备的运行匹配组合%包括出站温度压力等运行控
制参数及相应电耗.油耗等经济性指标在内的最优
决策-由于非线性规则在隐式目标函数处理上的良
好数值性/2%31%就泵管耦合下的运行优化作了一些探
讨-
二.目标函数及约束条件
影响输油管道运行经济性及分析结果的因素很
多%大致可归纳如下-
"(#已知因素-如输量.管径.原油物性.管道及
站间长度.各站泵炉配备及性能.沿线起伏高差等%
但输量也可作为优化对象-
 条件已知因素-如全年沿线地温变化.不同
输量.不同埋设地域的沿线温降压降%结蜡及对管道
运行的影响等因素%可通过多年生产记录.调度经验
及某些实际测试获得%通过分析这些因素对沿线土
壤散热进行估算%并以相应方式处理并存入数据库
以供调用-此外%站内摩阻.过泵油流温升.管道附件
摩阻等也归入此类%此类因素对正确分析经济运行
有较大的影响-
 送工艺条件-如管道承压.最大允许油温.
设备最大负荷.进站压力和进站油温要求等%此类因
素以约束条件出现%合理与否直接影响最优方案的
确定及可实施性-
 
!"#管道敷设及运行方式$管道敷设及运行方式
为需要通过建立不同模型和相应处理方法加以解决
的因素%如敷设单管道还是平行双管道%分输及合输
要求及位置%故障停泵所需对原输送方案的优化调
整等%模型及处理方法正确合理与否%将直接影响分
析结果 
 直接与运行方案有关的因素 直接与运行方
案有关且对经济性有直接影响的因素%如泵炉开站
位置及匹配方式%进出站油温管压控制参数%增压
泵’调速泵启用位置及相应要求%此类因素与人为决
策有关%可通过优化分析获得 
为了简化分析%确定输送过程为稳态过程(不考
虑 
为允许最高油温(
 
为按原油物性和储存要求确定的末站最低允许
进站油温 
为由强度要求确定的管道最大允许
承 
 必须的最低出 
随站间管道及油流条件而
变%由分析确定 分别为中间站和末站
最低允许进站压力%随站内摩阻’进站压头要求’压
降计算误差及适量安全要求而定 
为运行泵按
高效区工作要求确定的下限效率 
则为运行泵
根据所配电机确定的最大允许轴功率%以防超载 
站的泵炉运行状况% 的寻优过程自然是泵管耦
合的 泵组合多样性而 列性
  
使式!"#的求解包括 
和函数系列’()
两个寻优
过程的内在自然结合*还需指出+式!,#-式!""#的
约束条件隐含了所有热泵站和所有泵型+约束条件
的不同取值+将给出不同的优化方案+按工艺要求和
实际设备状况+定出实际的许可值有助于获得符合
输送要求的最佳决策*
目标函数涉及的温降计算依据苏霍夫公式+压
降计算对牛顿流采用列宾宗公式+非牛顿流按假塑
性体处理计算."/*为便于数值处理采用了等温降试
算迭代法 值很小时可使计算段的温度处理
取 *燃油低发热值K)
  泵组合方式见表(*
按泵配置泵组合方式应有1种+但由计算可知+
若给定输量且满足式 条件的泵
组合数为>个+表(则给出了此>种组合单站动力
费及单泵工作点参数+应该指出的是+泵运行费用随
进泵原油粘度而变+原油粘性对泵性能有影响+该算
例中并未考虑此影响*

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