廖江 论文 2001440166

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1、重庆科技学院《管道输送工艺》课程设计报告学院:石油与天然气工程学院专业班级:油气储运09-2学生姓名:廖江学号:2009440166设计地点（单位）_____K704____________设计题目:建立输气管网优化模型完成日期：2012年01月05日指导教师评语:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________

2、___________________________________________________________________________________________成绩（五级记分制）:________________指导教师（签字）:________________重庆科技学院课程设计目录1引言11.1工程概况11.2工程参数11.2.1工程参数主要涉及内容12传统输气管网设计模型22.1设计变量22.2目标函数22.3约束条件22.3.1管道强度约束22.3.2稳定性约束32.3.3能量平衡约束32.3.4边界约束42.4优化

3、模型43输气管道新优化模型63.1设计变量和目标函数63.2约束条件63.3优化模型73.4优化方向74管道优化设计软件与算例85总结9参考文献10Ⅰ重庆科技学院课程设计1引言1.1工程概况传统的输气管道优化设计模型设计变量多、约束条件多而且复杂，优化速度慢，优化结果不理想。提出了一种新的模型，该模型具有设计变量少、约束条件少而且简单的特点，提高了优化速度。对优化算法进行了改进"使得优化结果为全局最优解。给出了算例，证明输气管道优化设计新模型十分有效。输气管道具有距离长、投资大的特点，为了获得最佳经济效益，必须对输气管道的管径、壁厚、压气站数和压

4、比等工艺参数进行优化设计。文献[1-4]专门讨论了输气管道优化设计的方法，混合离散变量优化方法被广泛采用，一些新的算法，如遗传算法[2],也被引入到输气管道的优化设计中,对有分支(分气点)的输气管道的优化设计也进行了比较深入的研究[2.3]。这些计算所采用的优化模型基本上都是以传统输气管道优化模型为基础的，缺点是设计变量多约束条件多、复杂，不利于优化。为此提出了一种新的模型，旨在克服传统模型的缺点，提高优化的效率。1.2工程参数1.2.1工程参数主要涉及内容1查阅有关输气管网优化设计文献资料；2选择优化设计变量；3选择经济指标，建立目标函数；4分

5、析约束条件，准备指导约束函数；5分析建模特点，选择可行的数学求解方法；6议论文形式提交设计报告。9重庆科技学院课程设计2传统输气管网优化模型2.1设计变量传统输气管道优化模型一般将管道内径d、壁厚δ、设计压力P、压气站数N、压比ε以及站间距Li（i站到i+1站的距离)作为设计变量,即[d，δ，P，N，ε，Li]T。2.2目标函数目标函数是指输气管道建设和运营所需要的总费用，其具体值由费用现值度量。目标函数V为三个方面费用的总和,即管道线路工程投资A、压气站工程投资B和运行操作费用C（折合为现值）V=A+B+C。管道线路工程投资A只与设计变量中的管

6、径d、壁厚ε以及管道的总长度L=ΣLi有关。管道总长L也是输运线路总长度，在线路选定后为定值，因此。压气站工程投资B只与设计变量中设计压力P、压气站数N和压比ε有关，即。运行操作费用其中Ra为年金现值系数，Ca为年操作费用。年操作费用,其中、、均为常数，S为压气站年耗气量。压气站年耗气量S与设计变量中的设计压力P压气站数N和压比ε有关,即。因此,运行操作费用表示为。综上所述,目标函数，即目标函数与除站间距外的所有设计变量有关。2.3约束条件2.3.1管道强度约束强度约束也称应力约束，是指管道在内外载荷作用下的相当应力必须小于管材的许用应力。该约束

7、与管材参数密切相关，在设计变量中只与设计压力P、管径d和壁厚δ有关，由于管材参数是给定值，因此该约束表示为。9重庆科技学院课程设计2.3.2稳定性约束稳定性约束分为轴向稳定性约束和径向稳定性约束轴向稳定性约束。指管道轴向压力应小于管道失稳的临界轴向压力"径向稳定性约束是对管道径向变形量的限制，一般，D为管道外径,，δ为壁厚。对于稳定性约束，很多文献使用了更简单的经验公式，即其中C为常数,一般在110-120之间。稳定性约束与地下敷设参数密切相关，在设计变量中只与设计压力P、管径d和壁厚δ有关。由于敷设参数由勘测结果给出，所以轴向稳定性约束表示为径

8、向稳定性约束表示为。2.3.3能量平衡约束能量平衡指压气站提供的能量与气体输运所消耗的能量相平衡。站间能量平衡方程为[5]：式中Li―站