成品油長輸管道優(yōu)化運行的策略分析

楊磊（中國石化銷售有限公司華北分公司， 天津 300383）

成品油長輸管道優(yōu)化運行的策略分析

楊磊（中國石化銷售有限公司華北分公司， 天津 300383）

成品油輸送在泵機組多種方式的組合下，可以完成長輸管道運行；輸油管道全線均在相同時間段內(nèi)，成品油流量會隨時間變化而出現(xiàn)一定的改變。本文主要分析了成品油長輸管道優(yōu)化運行系統(tǒng)，通過優(yōu)化成品油輸送策略，確立最佳的成品油長輸管道優(yōu)化運行方案。

成品油；長輸管道；優(yōu)化運行

0 引言

在同一條管道中，把幾種不同油品按一定順序進行成品油的輸送就是順序輸送，該方式在成品油輸送中較為常見。不同油品之間發(fā)生接觸時，在接觸位置不可避免的會出現(xiàn)混油，而在輸油管道中，混油的變化與移動都會影響泵站特性與管路性能。所以，對全線泵站的具體運行狀況進行全面優(yōu)化，不斷提升成品油管道輸送的經(jīng)濟效益，降低輸送過程中的能耗及費用，對成品油輸送有著重要的意義。

1 成品油長輸管道優(yōu)化運行系統(tǒng)

在符合泵站進出站以及輸油管道沿線高低點所具有的壓力約束條件的情況下，根據(jù)成品油管道輸送特點與約束條件，從權(quán)限整體耗電費用出發(fā)，構(gòu)建起優(yōu)化運行模型。模型主要分為定批量與定流量兩種優(yōu)化運行模型，其中，定流量優(yōu)化可以合理選擇最佳泵組合與最小節(jié)流量，科學(xué)調(diào)度已設(shè)定好的流量函數(shù)輸送。實際上，在設(shè)定好的范圍內(nèi)，完成固定批量工作，實現(xiàn)定批量優(yōu)化，同樣可以選擇最低標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流量輸送與最佳泵組合。雖然兩種模型所具有的約束條件區(qū)別很大，但其目標(biāo)函數(shù)是相同的。輸油管沿線所具有的能量平衡、泵站以及壓力等都能夠影響管道系統(tǒng)，且兩種模型所具有的約束條件相同。兩種模型的主要區(qū)別是定流量優(yōu)化模型堅持輸油計劃與平穩(wěn)輸油的相關(guān)原則，通過系統(tǒng)調(diào)度來提供，所以，定流量優(yōu)化模型的一個特點就是流量為連續(xù)但分段的。分批量優(yōu)化模型所具有的穩(wěn)定性比較差，在選擇合適流量時必須以目標(biāo)函數(shù)為引導(dǎo)。

（1）系統(tǒng)機構(gòu)與決策變量 主要包括泵站與管段構(gòu)成系統(tǒng)兩個部分，泵站內(nèi)泵組合主要有兩種組合方式，即并聯(lián)與串聯(lián)。全線輸油具有密閉式特點，管段主要包括等徑管、變徑管與混油段。站點主要包括泵站、減壓站、輸入輸出站以及注放油泵站等。實際上，成品油管道是統(tǒng)一的、不間斷的水利系統(tǒng)，在系統(tǒng)不同部分之間、系統(tǒng)與環(huán)境之間都有著很多關(guān)聯(lián)。這些關(guān)聯(lián)在一定程度上增加了優(yōu)化運行自身的難度，但是也提高了優(yōu)化運行未來發(fā)展的潛力。

（2）方案構(gòu)成與目標(biāo)函數(shù) 輸油管道優(yōu)化運行基本方案構(gòu)成：時間變化能夠?qū)艿懒髁慨a(chǎn)生決定性影響；散化輸油周期之后，全線配泵策略與各個時間段的具體調(diào)節(jié)策略；輸油周期內(nèi)所統(tǒng)計的總耗電費用、混油量、模擬時間以及注放油時間。在具體評價決策方案的標(biāo)準(zhǔn)與尺度時，應(yīng)該選擇最優(yōu)準(zhǔn)則。在成品油輸送管道運行中，在多套運行方案中選擇最合理的運行方案，能耗費用是最優(yōu)準(zhǔn)則。

2 優(yōu)化運行模型

對某一時間的輸油管道流量進行確定，引入拉格朗日因子，建立目標(biāo)函數(shù)，并將約束問題轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束問題。在成品油輸送運行過程中，全線開泵策略的成品油輸送變化越小，其運行狀態(tài)也就越穩(wěn)定。因此，采用全線最優(yōu)壓力分配模型，匹配出最佳開泵方案，然后運行該開泵策略即可，到無法調(diào)節(jié)時再進行重新配泵操作。調(diào)節(jié)所遵循的基本原則為出站壓力標(biāo)準(zhǔn)值小于出站壓力值，或進站壓力標(biāo)準(zhǔn)值大于進站壓力值，具體順序應(yīng)為先調(diào)速再節(jié)流，也就是調(diào)節(jié)采用減少能量的策略。

3 全線最優(yōu)壓力分配模型

在確定開泵方案組合時，首選需要確定輸油管線路第一站的具體開泵方案，然后逐站確定，直至最后一站，通過這種方式能夠確定最高效的開泵組合。在確定首站開泵方案后，首站出站壓力與下一站進站壓力也就確定了，首站動力費用也確定了下來，不但影響了下一站所選擇的初始狀態(tài)與具體開泵方案，也影響了下一站所需要的動力費用。如果在下一站的動力費用產(chǎn)生之前確定各站的開泵方案，就可以對本站動力費用進行有效控制，從而使整體運輸費用明顯降低。輸油管線路中，泵與管路的組合必須是匹配的，對于成品油輸送管道來說，如果能夠確定某一時間段內(nèi)的管道流量與油品信息，也就能夠基本確定輸油線路全線的壓降與能差等信息。

4 結(jié)語

定批量優(yōu)化模型中，選擇拉格朗日因子與合適的精度非常重要，由于這兩項不但能夠?qū)斄糠€(wěn)定性產(chǎn)生影響，還會影響輸油計劃的完成。定流量優(yōu)化模型當(dāng)中，若給定流量能夠與時間關(guān)系相協(xié)調(diào)，那么輸油管道的運行才能夠平穩(wěn)。導(dǎo)致管道穩(wěn)定性失衡的主因是間歇注放油，如果條件給定，則盡量進行連續(xù)注放油。在一定程度上，開泵方案能夠?qū)艿涝谀硶r刻的成品油輸量產(chǎn)生決定性影響，如果某一站壓力無法符合相關(guān)要求，則會對輸油管線全線的流量與波動產(chǎn)生影響，導(dǎo)致全線壓力的再次分配。

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