长输热油管道仿真与运行优化技术研究

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1、长输热油管道仿真与运行优化技术研究ResearchonPipelineSimulationandOperationOptimizingTechnologyofLongCrudeOilPipelines一级学科：仪器科学与技术学科专业：仪器科学与技术研究生：周明指导教师：靳世久教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一四年十一月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同

2、工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据中文摘要随着石油化工工业的发展，原油管道运输已成为石油化工工业的大动脉，在国民生产生活中发挥着重要

3、作用。原油在管道输送过程中输油能耗费用占输油成本很大比例，管输企业在完成输油任务时，需要尽可能地优化运行降低输油成本。管道优化运行技术发展至今，研究成果多集中在离线优化的理论研究，并未达到直接指导和优化生产运行的水平。本文针对管道优化运行存在的问题，研究了热油管道的虚拟仿真技术和热油管道的优化运行技术，在此基础上，提出了充分利用管道SCADA系统和管道仿真系统对热油管道进行在线优化的新方法。在一条实际输油管道上验证了研究成果的效果。本文主要进行了以下几方面的研究工作：1、建立了热油管道的数学模型，分析了管道仿真精度的影响因素，利用SCADA系统数据获得输油泵的实际特

4、性，修正模型边界条件，提高了仿真精度。2、建立了日仪管道离线仿真系统，进行了仿真应用，验证了系统功能，通过对实际工况的运行仿真，系统离线仿真精度达到3%，为优化方案提供了管道虚拟仿真环境。3、提出了基于SPSO-DE混合算法的热油管线离线优化运行方法，建立了热油管道优化运行模型，分析了优化算法参数对求解过程收敛性和全局寻优能力的影响，实际应用验证了PSO-DE算法的收敛性和全局寻优能力。4、采用SPSO-DE的混合优化算法，建立了日仪管线离线优化运行系统，优化方案经运行仿真和现场实际应用，验证了优化方案的可行性、安全性和优化精度。5、提出了基于神经网络系统辨识的输油

5、管道在线优化运行方法。利用管道运行历史数据,采用神经网络系统辨识，建立了日仪管道在线优化运行系统，对在线优化的效果进行了验证，优化结果经仿真验证后输出给SCADA系统，可直接指导和优化生产运行。关键词：热油管道，虚拟仿真，粒子群，差分进化，在线优化，SCADAi万方数据ABSTRACTWiththedevelopmentofPetrochemicalIndustry,pipeline,whichhasbecomethearteryofoilandgastransportation,isnowplayingincreasinglyvitalroleinthenatio

6、nalproductionandliving.Amongpipelinetransportationcosts,energyconsumptionexpensescompriseasignificantproportion.Hence,relatedcompaniesshouldtakeanynecessaryactionstooptimizeandreducetheexpensesonthepremiseoftaskaccomplishment.Sofar,thecorrespondingoptimizationtechniques,however,stillre

7、mainatthetheoreticallevelandresearchesmainlyfocusontheoff-lineoptimization,whichisfarfromthepracticalapplications.Inviewoftheexistingproblemsinthepipelineoptimizingoperation,thesimulationandoptimizationtechniquesofheatedoilpipelineisstudied.Onthisbasis,anewmethodofon-lineoptimization