热油管道的优化设计分析

2017-03-06柯文青茂名瑞派石化工程有限公司广东茂名525000

化工管理 2017年24期

柯文青（茂名瑞派石化工程有限公司，广东茂名 525000）

热油管道的优化设计分析

柯文青（茂名瑞派石化工程有限公司，广东茂名 525000）

热油管道的建设对于国家整体的经济发展来说起着至关重要的作用。目前，在热油管道建设的过程中，建筑工程复杂、投入资金相对较多，造成了热油管道在建设后的运行过程中耗费的资金量也较为巨大。如何进一步的对热油管道进行优化设计，成为了有关部门的重点解决问题。基于此，本文首先将对目前热油管道的发展现状进行分析，根据现状中出现的问题对热油管道进行优化设计，进一步提高热油管道的运行质量。

热油管道；发展现状；优化设计

随着人们对石油的依赖情况日益增加，我国目前石油的开采情况也不容乐观，各个地区的石油开采情况逐年递减。管道运输成为了石油运输的主要运输方式，但是，目前热油在管道运输的过程中依旧存在着一些问题，如果不及时解决，将会严重影响石油的运输质量，所以，对管道运输进行设计优化，成为了提高石油运输质量的重要手段。

1 热油管道优化设计现状

1.1 国外现状

在上个世纪的五十年代，前苏联开始了对热油管道优化设计的研究，通过微积分的方法计算出了石油在管道中的最佳出站温度。六十年代初，美国的科学家通过动态规划的方法对输送管道内的压力进行了科学的分配，随后对管道内设备的组合方式进行了优化。直到上个世纪末期，美国等国家对于热油管道的优化已将取得了初步的成果，将管道内的消耗情况下降了10%。

1.2 国内现状

我国在二十世纪八十年代末才开始对热油管道的优化设计。随着我国石油工作者的不断努力，在管道优化的过程中首先提出了两级阶级模型的方法，对管道进行阶级性的优化，并且运用规划法对运输系统中的的站泵和管道进行了优化的匹配。直到现在，我国的管道优化设计逐步走向成熟，但仍存在一些问题需要改善。

从整体来看，热油管道优化设计主要分为两种类型。一种是对已经建成的管道进行优化，例如，对控制管道的出站温度、降低管道的运行成本等问题进行改善。另一种是对尚未建成的管道进行优化设计，根据实际情况，制定一个科学合理的管道建设方案，在最大程度上提高管道的运行质量。

2 热油管道优化设计的方案

2.1 数学模型法

在数学模型法的应用过程中，首先要对优化过程中的变量进行研究，其中包括，管道的工艺参数、管道壁的厚度、进站出站的温度、水力参数以及设备参数等。都是数学模型法中的主要变量，其中最重要的变量是管道的工艺参数。在进行参数的选择过程中，要从技术、经济方面进行综合考虑。

其次，对于模型中的条件进行假设，例如，管道内的石油属于液态的均匀流动的物质、运输的过程中管道密封性能良好以及管道运输的过程中水利热力的工作情况稳定等。接着，对目标函数进行确立，目标函数能够直接的对管道优化设计的结构进行计算，对于整个管道优化起着决定性的作用。

最后，根据国家的有关规定，对管道的规格进行选择。管道根据直径、管壁厚度以及材料分为很多种，因此，在对管道进行选择的过程中，不能够对所有的管道进行分类。正常情况下，管道的内壁越薄，管道内石油的流动空间就越大，石油运输过程中产生的摩擦就越小，进而造成的损失也就越小。因此，在对管道进行选择的过程中，要在管壁选择的基础上，考虑其他的影响因素。并根据目标函数，将测量中得到的数据进行计算，得出结论。

2.2 软件编程法

在利用软件编程对热油管进行优化的过程中，软件编程主要负责的工作是文件的管理、数据的录入以及对设计系统的计算。

首先，进行参数的录入，热油管道中涉及的参数主要有各类石油品种的性质参数、工艺计算的数据参数、线路断面数据的参数以及经济投资钢管规格的参数等。接着，将各个参数之间的关系利用曲线关系式表现出来。

其次，将各个管道的规格参数录入到编程软件中去，根据编程软件对数据的分析，选择出一个最适合的管道规格，省去了许多对管道规格选择的时间。接着，根据编程中的优化计算模块，对管道进行优化设计，将模块得出的数据与方案设计的结果进行对比。优化设计模块大致可分为遗传算法模块以及管道工艺计算模块两种。其中，遗传算法模块主要是对变量进行编码、对个体的适应程度进行评价、对模块的操作方法进行选择以及交叉操作等。管道工艺计算模块主要是对管道工艺参数的计算，其中包括对热力、水力以及经济的参数计算等。这种模块计算的结果体现了管道工艺参数的利用价值，作为衡量遗传算法模块的标准。

最后，对以上两种模块计算出的最终参数进行综合分析，通过与设计方案的对比选择出一个较为完善的热油管道设计方案应用到实际的热油管道设计中。