成品油管道計(jì)算機(jī)管理批量輸送計(jì)劃研究

舒 導(dǎo)

上海弘特自動化電氣儀表有限公司，上海 200233

批量輸送是指將油品按照不同的油品種類和用戶的需求量，編排成順序在長輸管道中輸送。本文制定一個順序輸送 4種油品的配送計(jì)劃，油品排列順序?yàn)?#-90#-93#-0#。以金嘉湖成品油管道結(jié)構(gòu)為例，q1、q2、q3、q4分別為七星、雙橋、湖州、蘇州的進(jìn)站流量，v1、v2、v3、v4為成山-七星、七星-雙橋、雙橋-湖州、七星-蘇州各管段的流量，油品排列順序編號為 1、2、3、4；設(shè) Gi為管道各段的體積，i=1、2、3、4，分別代表成山-七星、七星-雙橋、雙橋-湖州、七星-蘇州段。定義 G0= G1+ G2+ G3+ G4（管道內(nèi)總體積量）。結(jié)構(gòu)示意如圖1所示:

圖1 金嘉湖成品油管道結(jié)構(gòu)示意

可以將一條管道中有分支管道的站點(diǎn)視為一個節(jié)點(diǎn)，金嘉湖管道有兩個分支節(jié)點(diǎn)，一個是七星站，另一個是雙橋站。

首先確定0#油品從七星節(jié)點(diǎn)開始到達(dá)雙橋節(jié)點(diǎn)的時間。設(shè)tx為某油品到達(dá)雙橋站點(diǎn)的時刻，tx肯定大于某油品到達(dá)七星站點(diǎn)的時刻。對0#油品，在t4時刻油品到達(dá)七星站點(diǎn)，從t4時刻開始，到tx 0#油品到達(dá)雙橋站，流經(jīng)雙橋節(jié)點(diǎn)0#油品的總量就是七星-雙橋管段內(nèi)的量G2，即七星-雙橋管段的體積量，參照圖3-1可以看出，tx大于t4的某個i-1和i點(diǎn)之間，據(jù)此可以列出:

此方程的解tx即是0#油品到達(dá)雙橋站的時間。

同樣的方法可以計(jì)算得到其它油品到達(dá)雙橋站的時間，也可以用同樣的方法得到油品到達(dá)湖州、蘇州站點(diǎn)的時間。陳山首站油品出發(fā)時刻也可以按照此方法解算出。

重新計(jì)算出新的Δt[1]、Δt[2]、Δt[3]、Δt[4]，將此時間序列插入到需要替換的時間序列中，得到新的時間序列和數(shù)組參數(shù)。如何在新的計(jì)算中實(shí)現(xiàn)間斷性，連續(xù)性，減量和增量調(diào)整呢？

四個時段內(nèi)L[i,j]下載工況組合為1111、1011、0011、0010。如果要將雙橋站下載工況向右移動成如圖3-4的樣子，新的工況排列為1011、0011、0111、0110。

間斷性調(diào)整一般用于躲避混油段，連續(xù)性調(diào)整一般是為了壓縮整個運(yùn)行時間。有時也可能是在間斷性調(diào)整不能達(dá)到目的的情況下，要改變某個站的下載量。改變下載量的調(diào)整要七星節(jié)點(diǎn)計(jì)算開始，即從頭開始。需要提及的是，在調(diào)整過程中選擇段落必須是在時間運(yùn)行圖上相鄰的站點(diǎn)間，從前向后進(jìn)行。每做一次調(diào)整，都必須更新數(shù)組參數(shù)，刪除舊參數(shù)，存入新參數(shù)，并重新排列時間順序，保證前后時間對應(yīng)的參數(shù)是一致的。

管道運(yùn)行的最佳運(yùn)行工況是指能夠使泵機(jī)組的綜合效率最高，管道節(jié)流能耗損失最小，完成一次批量配送耗時最短的運(yùn)行工況。從經(jīng)濟(jì)角度考慮使得管道在一次順序輸送中運(yùn)營成本最低的那個運(yùn)行工況就是最佳運(yùn)行工況。

成山首站有3臺全級泵，1臺半級泵，4個分輸站場。按照L[i,j]邏輯組合排列，每個站場有2種狀態(tài)（0、1）,金嘉湖管道4個分輸站共有15個可用的運(yùn)行工況狀態(tài)組合。在每一個時間段內(nèi)，運(yùn)行工況的組合對應(yīng)著一組與之適應(yīng)的泵機(jī)組組合，如果將該時間段內(nèi)的工況調(diào)整到最佳，即各站的下載流量調(diào)整到能夠使泵機(jī)組的綜合效率最高，管道節(jié)流能耗損失最小，這組工況就達(dá)到了最佳運(yùn)行工況狀態(tài)。如果將每一個時間段內(nèi)的工況都這樣調(diào)整，就實(shí)現(xiàn)了整個輸送過程就達(dá)到了高效率配送。

確定工況組合達(dá)到最佳效率，可以有兩種方法，一是在管道運(yùn)行中人工調(diào)節(jié)，記錄每次調(diào)節(jié)狀況，摸索出最佳的運(yùn)行工況。二是采用理論計(jì)算模擬的方式，利用PLC+PC自動調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。本文探討的是PLC+PC的方式。

管道水利計(jì)算模型采用達(dá)西公式H =λ×Qn；其中:

H:揚(yáng)程m

Q:流量m/s

λ:綜合阻力系數(shù)（包含了油品性質(zhì)、管道直徑、管道長度、紊流狀態(tài)摩阻系數(shù)等）

按照金嘉湖管道的結(jié)構(gòu)可以列出靜態(tài)水力方程組:

式中:γ 表示進(jìn)站的綜合阻力系數(shù)，包含了調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)；δ 表示管道的綜合阻力系數(shù)；q，v 表示對應(yīng)的流量。

將上述方程可以表示為:

由調(diào)節(jié)閥的特性曲線，采用插值法制作一個流量系數(shù)與開度的關(guān)系表，給定一個開度，對應(yīng)一個流量系數(shù)K值。

式2-3確定4個下載站調(diào)節(jié)閥流量系數(shù)與首站進(jìn)站流量的函數(shù)關(guān)系，間接地說明調(diào)節(jié)閥開度與首站進(jìn)站流量的函數(shù)關(guān)系。每當(dāng)調(diào)節(jié)閥處于某個開度，對應(yīng)地就有q0，相應(yīng)地確定了H0，從而在離心泵特性曲線對應(yīng)的效率曲線就找到對應(yīng)的效率點(diǎn)。通過這種方法反復(fù)對q1、q2、q3、q4進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終可以確定15種工況組合的流量數(shù)值。

通過以上方法可以編制計(jì)算機(jī)程序，利用PLC+PC實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，其結(jié)果即直觀又快捷。