李欣妍

[摘 要]本文主要針對國內外的輸油管道線路優(yōu)化運行所做的工作進行相關的分析從眾多的優(yōu)化方案中選擇遺傳算法來解決所建立的數字模型中的問題，并且對于其中的遺傳算法的概念、計算步驟、特點、運行參數等進行逐一的介紹，同時還編寫了輸油管道優(yōu)化運行管理的軟件。在此之前通過對中哈輸油管道線路和孤羅東輸油管道線路所進行的優(yōu)化分析中，指出了提出當影響運行費用的各參數變化時，具體所應該實施的方案，也找出了運行費用和各參數變化之間的規(guī)律，其結果和實際一致。

[關鍵詞]管道線路； 優(yōu)化分析； 數據化

中圖分類號：TE368 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）21-0398-01

引文

輸油管道線路是石油化工行業(yè)的命脈，是國民經濟的重要組成部分之一。它的運行管理涉及到國家多個方面的大型系統工程。隨著我們國家的經濟高速發(fā)展，對于石油原油的需求量越來越大，近幾年來，數條支持長距離運輸和跨國境運輸的輸油管道相繼建成。針對于如此巨大的管道建設，管道能否正常優(yōu)化運行，節(jié)能降耗，對于實現管道運輸的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

一、提出問題及研究的意義

輸油管道線路的運行管理涉及到國家的政治、經濟、社會、安全、技術以及生態(tài)環(huán)境等多個方面。在未來的十年里，我們國家將增加新的原油運輸管道約6500KM，國內的原油總管道長度將逼近20000km大關，最終將形成能夠覆蓋東、西部大部分煉化企業(yè)的綜合性原油調運系統，形成一張貫穿東西部的大型原油干線的大網，如此就能夠確保我國煉化企業(yè)原油資源。

因此，如何實現管道的安全運行、節(jié)能、低耗、保護環(huán)境、提高系統整體的經濟收益，才是科研攻關和優(yōu)化運行管理的目標，輸油管道優(yōu)化運行解決的正是如何在確保完成輸油任務的前提下，盡可能的降低輸油損耗，尋找一個最優(yōu)、最經濟的輸送方案。

輸油管道優(yōu)化運行是以管線系統本身的結構、流程以及外部環(huán)境為基礎，在基礎之上合理的執(zhí)行出管道線路的輸油計劃和運行方案，讓整條線路在規(guī)定的時間內完成輸油任務的同時運行費用達到最低。

為此選擇科學的、先進的優(yōu)化決策方法，針對管線運行中各個分項進行分析，從其中找出差距，從差距中找出改進的方向，為提高管道線路的經濟效益，提供科學的依據，進而達到管道整體優(yōu)化運行的目的。

二、國內外輸油管道優(yōu)化管理的現狀

輸油管道運輸的優(yōu)化運行問題從二十多年前就引起了我們國家的關注并開始著手準備。所謂的優(yōu)化運行，一般情況下就是指在給定的管道的內、外部條件的前提下，通過方案的調整使得管道中某一個或幾個技術的經濟指標達到最優(yōu)，所以又被稱為運行方案的優(yōu)化。在反應管道運行收益的技術經濟的指標體系中，只有能耗和能耗的費用受運行方案的影響是最大的，所以國內外油氣管道運輸行業(yè)不約而同地將能耗或者是能耗費用最低當作管道優(yōu)化運行的最優(yōu)準則，以至于在某種程度上能耗最優(yōu)化成了管道優(yōu)化運行的代名詞。我國的輸油管道優(yōu)化運行的研究明顯帶有中國特色。而國外主要側重于等溫的輸油管道或者是成品油順序輸送管道，我們國家的研究則是著重于加熱輸送方式的原油管道。

油氣管道的最優(yōu)化研究起源于管道線路的優(yōu)化運行。在五十年代的時候，蘇聯的學者就提出熱油管道中“最優(yōu)加熱溫度”這樣的概念。針對于當時所采用的牛頓流的熱油管道線路的流型，使用微分法導出了最優(yōu)出站的各個參數的關系式。六十年代初美國人講動態(tài)規(guī)劃法應用于等溫密封輸油管道的站間的壓力分配，又確定站內最優(yōu)泵的組合。這是外國學者們早期在管道運輸領域中從理論上對現在的優(yōu)化運行所做出的貢獻。在國外的油氣動力系統中，還有不少是采用熱機作為原動力的。為了能使油氣管道中的油泵和壓縮機正常運轉，每年都要耗費大量的燃料。因此在外面有不少公司對燃料的消耗進行了最優(yōu)化研究。

在20世紀80——90年代，我國學者針對于我國國情所展開的系統開展的熱油管道優(yōu)化運行研究，在優(yōu)化理論、模型、算法、軟件等方面取得過具有實用意義的成效，但是很遺憾，這些成果并未能真正投入到我國的管道運行行業(yè)。

三、優(yōu)化方法

（一）優(yōu)化問題就是追求優(yōu)化目標的問題，能夠達到優(yōu)化目標的方案就是優(yōu)化方案。尋找優(yōu)化方案的方法就是優(yōu)化方法。優(yōu)化方法是一種最近幾年興起的應用性很強的方法，在第二次世界大戰(zhàn)之后，在經濟、局勢、科技等多個領域的迫切需要下，以及運籌學、控制論、系統工程、計算機技術的蓬勃發(fā)展的環(huán)境下，為優(yōu)化方法的發(fā)展提供的基礎條件。如今，優(yōu)化方法已經逐步成為各行業(yè)發(fā)展不可缺少的技術了。尤其是在管道工程領域中至今還存在著大量的問題需要優(yōu)化方法的發(fā)展加以解決。

（二）在工程設計中優(yōu)化方法有多種類型，有著不同的分類方法。如果按照設計變量數值的不同，可以將優(yōu)化方法分為單變量優(yōu)化和多變量優(yōu)化；如果按照約束條件的不同，則可以分為無約束優(yōu)化和有約束優(yōu)化；如果按照目標函數數量的不同，又能分成單目標和多目標；按照求解方法，可以分為準則法和數學規(guī)劃法。

所謂的準則法就是根據力學和其他原則，構造最優(yōu)的準則，滿足應力準則和優(yōu)化準則等準則；然后利用這些準則的實際運用情況尋求最優(yōu)解。數學規(guī)劃法是根據解極值問題的數學原理，再運用數學的歸納法來解出最優(yōu)解。數學規(guī)劃法按照設計問題優(yōu)化求解的特點，又分為了線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃以及動態(tài)規(guī)劃。

近幾年來，又出現一些新的優(yōu)化算法：遺傳算法、混沌優(yōu)化、進化規(guī)劃、模擬退火、人工神經網絡及其混合優(yōu)化策略等，通過不斷的模擬揭示某些自然的現象或者過程促進發(fā)展，同時也為復雜問題的解決提供了新的思路和手段。因為這些算法所構造的直觀性和自然機理，所以又被稱為智能優(yōu)化算法。

結束語

本文根據國內企業(yè)油氣運輸耗能大，且又是國民經濟的命脈這一問題，提出了輸油管道優(yōu)化運行的必要性和重要性，并調查了大部分國內外輸油管道優(yōu)化運行的現狀。

通過對輸油管道優(yōu)的化運行方法分析，對優(yōu)化方法的特點和分類的歸納總結，本文對于輸油管道線路優(yōu)化運行的研究有了清晰的概念：確保完成輸油任務并盡可能的降低輸油過程中的能耗量，尋找最優(yōu)、最經濟的輸送方案。

參考文獻

[1] 陳明輝.蘇嵯輸油管道生產運行方案優(yōu)化技術研究[D].東北石油大學，2011.

[2] 羅煥.慶哈輸油管道生產運行數值模擬及調度方案優(yōu)化[D].大慶石油學院，2010.

[3] 魏立新，陳明輝，馬明利，楊林，祖楠，趙健.慶哈輸油管道生產運行方案優(yōu)化[J].科學技術與工程，2010，29：7263-7266.

[4] 楊林.蘇嵯輸油管道生產運行方案優(yōu)化[J].科學技術與工程，2011，24：5938-5940+5945.