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輸氣管道系統(tǒng)的最優(yōu)設計技術
文章來源：本站收集  上傳時間：2018-6-25  瀏覽量：3256
　　　輸與管道體系的最憂規(guī)劃技能陣石油大學（北京）中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院李波等。輸氣管道體系的最優(yōu)規(guī)劃技能。石油規(guī)劃規(guī)劃，2000，中運用的關鍵技能。經(jīng)過總結使用于這一領域的動態(tài)規(guī)劃法、：束縛導數(shù)法和廣義既約梯度法3種數(shù)學規(guī)劃算法，列出各種算，：'廉：：用規(guī)劃，為進行天然氣管道體系的工藝參數(shù)最優(yōu)化規(guī)劃：；愚膝：x調：輸氣管道工藝參數(shù)優(yōu)化規(guī)劃核算辦法一個天然氣管道體系，將一定量的天然氣從氣井運送到用戶，已知天然氣在井口處的初始狀況（壓力、溫度、組成）以及運送到用戶時的終了狀況、管道體系的布局、天然氣的產值和用戶的需求量，對此管道體系進行最優(yōu)規(guī)劃，規(guī)劃方針一般是求解各管段的管徑、壓氣站的數(shù)目、兩個壓氣站之間的管長以及每個壓氣站中壓縮機的吸入和排出壓力，以使總費用（包括管線出資和運轉費用）最小。束縛條件一般包括反映管段長度和流量平衡的等式束縛，以及反映對氣源壓力、供氣壓力和壓縮機壓比限制的不等式束縛。

　　　　20世紀60年代，國外便有人開端從事輸氣管道優(yōu)化規(guī)劃的理論和辦法研討，因為輸氣管道體系的最優(yōu)化規(guī)劃是一個十分復雜的有束縛的非線性最優(yōu)化問題，而且維數(shù)很大，因而其研討作業(yè)都是在假定一些變量為已知的情況下求解問題中的部分規(guī)劃變量，即對規(guī)劃問題的部分進行最優(yōu)化研討。在這些研討中，B.Rothfarb、Flanigan等人的作業(yè)取得明顯發(fā)展，其運用的數(shù)學規(guī)劃辦法分別為動態(tài)規(guī)劃法、束縛導數(shù)法和廣義既約梯度法。

　　　　動態(tài)規(guī)劃法是對一個管網(wǎng)中各節(jié)點的壓力進行優(yōu)化m，并經(jīng)過求得的最優(yōu)壓力從設備列表中挑選相應的管網(wǎng)元件管道和壓縮機，使管網(wǎng)的建造和運轉費用最低。該辦法壓氣站的數(shù)目和方位以及各管段的長度和管徑都需要預先給定，而且不適用于處理網(wǎng)絡元件（包括管道、壓氣站、儲氣庫等）較多的大型網(wǎng)絡體系。其原因是用動態(tài)規(guī)劃法求解時存在維數(shù)災禍：若一維狀況變量有m個取值，那么關于維問題，狀況xt就有個取值，關于每個狀況值都要核算、存儲最優(yōu)值函數(shù)/（：。對稍大（即便=3）的實踐問題的核算往往是不現(xiàn)實的，現(xiàn)在還沒有戰(zhàn)勝動態(tài)規(guī)劃中維數(shù)災禍的一般辦法。

　　　　的樹狀天然氣管網(wǎng)體系，假如管網(wǎng)的節(jié)點數(shù)為，那么便有-1條管段。若每個管段有7種管徑供挑選，就會有71種管徑組合。要處理的問題是要從這些管徑組合中挑選出一種最優(yōu)組合，以使管網(wǎng)的出資和運轉費用最低。明顯，逐個枚舉是不現(xiàn)實的。處理問題的關鍵在于找出能夠除掉那些不經(jīng)濟的管徑組合而無需枚舉的辦法。B.Rothfarb等開發(fā)了一種合并技能能夠除掉那些不經(jīng)濟的管徑組合而無需枚舉，使可能的管徑組合數(shù)與節(jié)點數(shù)之間大體上呈線性關系而不是按指數(shù)規(guī)律添加。這一技能為選用動態(tài)規(guī)劃法對天然氣管網(wǎng)進行最優(yōu)化提供了一個有用手段。認為例闡明此辦法的基本原理。

　　　　部分天然氣管網(wǎng)示意圖）的管長和流量都已斷定。由潘汗德公式：K，優(yōu)化時預先給定管網(wǎng)中壓氣站的數(shù)量與方位，將規(guī)劃變量分紅決議計劃變量和狀況變量兩類，其優(yōu)化數(shù)學模型簡寫為：有P個決議計劃變量便有戶個束縛導數(shù)，方針函數(shù)對第/個決議計劃變量4的束縛導數(shù)為：B束縛方程的雅可比矩陣的行列式值。

　　　　4與5的比值反映了每一個決議計劃變量的改動對方針函數(shù)所造成的影響。）用Newton-Raphson辦法求解束縛方程。

　　　　用矩陣方式可表明為：（2）運用最速下降法求解方針函數(shù)的最小值。

　　　　下降方向斷定為：。

　　　　7值按經(jīng)歷來斷定，但應恪守兩個原則：一是對每個決議計劃變量都應斷定；7的最大值/7max.例如，假如以管徑作為決議計劃變量，7一般取在~25.4mm之間，假如以壓縮機耗費的功率作為決議計劃變量，77一般取在0~400kW之間；二是7/不該使決議計劃變量的值小于零。選用拉格朗日三次插值和黃金分割法來斷定77值。

　　　　束縛導數(shù)法是一種經(jīng)典的數(shù)學規(guī)劃辦法，在進行輸氣管道的工藝參數(shù)優(yōu)化規(guī)劃時，關于無束縛或簡單將束縛條件消去的非線性規(guī)劃問題，運用該法簡單取得最優(yōu)解?？墒窃撧k法也只能對規(guī)劃問題的部分進行最優(yōu)化。

　　　　Edgar等人首先將廣義既約梯度法使用于天然氣運送網(wǎng)絡的最優(yōu)規(guī)劃。此項技能能一起斷定壓氣站的數(shù)目、兩個壓氣站之間的管段長和管徑以及壓氣站中壓縮機的操作工況（進氣壓力、排氣壓力）等規(guī)劃變量的最優(yōu)值，使管網(wǎng)出資和運轉費用最低。

　　　　體的功率耗費的函數(shù)，艮P：A與功率有關的回歸系數(shù)；N壓縮機運送氣體的功率耗費。

　　　　針對兩種不同情況運用了兩種求解技能，一種是當壓氣站的初始出資為零，即4=0時，直接運用廣義既約梯度法求解；另一種是壓氣站存在固定初始出資，即4時，要用廣義既約梯度法與分支定界法相結合來處理問題。關于那些更復雜的管網(wǎng)體系，如包括各式各樣的分支和環(huán)等，該法相同適用，只不過核算的時刻添加。

　　　　因為建造費用是一次性出資，運轉費用是常年性出資，資金具有時刻價值，明顯，單位建造費用與單位運轉費用是不等值的，為使兩者價值適當，將建造費用與運轉費用按相同的年利率折算到設備壽數(shù)末年時的費用。優(yōu)化的方針函數(shù)為總管網(wǎng)出資的總年折算費用：/3~管網(wǎng)的年運轉費用。

　　　　因為管網(wǎng)的運轉費用以壓氣站的動力費用為主，而且比較穩(wěn)定，因而管網(wǎng)的運轉費用也可用壓縮機運送氣體所耗費的功率來近似表明。

　　　　把規(guī)劃變量X分為基變量（非獨立變量）和非基變量Xy（獨立變量），其關系由束縛條件斷定。將基變量用非基變量表明并從方針函數(shù)中消去基變量，得到以非基變量為自變量的簡化的方針函數(shù)，即=，進而使用此函數(shù)的負梯度結構下降可行方向。

　　　　方針函數(shù)關于非基變量的梯度d//dx稱為既約梯度，此算法的中心問題是運用既約梯度結構查找方向。

　　　　用廣義既約梯度法將這種含有非線性、線性束縛條件的規(guī)劃問題轉化為無束縛的非線性規(guī)劃問題，然后用共扼梯度法斷定查找的下降方向。因為共軛梯度法有二次停止性（即關于二次函數(shù)，算法在有限步停止），然后進步了求解的有用性和可靠性。不等式束縛在求解X和4的迭代過程中經(jīng)過協(xié)調步長；I的取值來滿足，其迭代公式為：廣義既約梯度法在處理有束縛的非線性天然氣管網(wǎng)規(guī)劃問題方面具有較高功率。此算法使對一切規(guī)劃變量一起進行最優(yōu)化成為可能。但應留意，優(yōu)化得到的最優(yōu)管道直徑只能以接連的方式給出，要得到離散的最優(yōu)管道直徑值，還需要輔以其它優(yōu)化辦法，如分支定界法、次梯度優(yōu)化法等。

　　　　天然氣管道體系工藝參數(shù)最優(yōu)化規(guī)劃問題是一個十分復雜的非線性規(guī)劃問題，要進步優(yōu)化規(guī)劃的功率和規(guī)劃，有必要使用各種數(shù)學規(guī)劃辦法，尤其是一些新的功率高的非線性規(guī)劃辦法，而且需要與輸氣管道工藝規(guī)劃的工程實踐結合進行。

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2016-06

剛性防水套管的定義與作用

剛性防水套管，別稱：鋼套管。一般的水池為了防止水從側壁漏出，要求穿水池上的水管都要安裝防水套管，這種防水套管分為剛性和柔性兩種。安裝完畢后允許有變形量的---柔性；不允許有變形量的--剛性。穿墻（池、板等）的套管。分為剛性和柔性兩種。安裝完畢后允許有變形量的---柔性；不允許有變形量的--剛性。主要是使用的地方不一

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2018-08

塑料管材應用于遠景闡發(fā)

塑料管材在修建塑料中的用量最大，種類也至多。與傳統(tǒng)的鑄鐵管、鍍鋅鋼管比擬，塑料管材具備材質輕、耐腐蝕、不生銹、不結垢、內壁滑膩、水流阻力小、衛(wèi)生機能好、運輸便利、施工便捷、勞動強度小、工程造價高等長處。作為新型化學建材之一的塑料管道，既有精良的物理機能，又有良好的化學機能，用處非常普遍，在修建用管材范疇，已慢慢代替鑄鐵管和鍍鋅鋼管等傳統(tǒng)管材。

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2018-05

常用管材簡介及選型

因為市場上給排水管材品種繁復，怎么滿意建造單位成本控制的給排水管材，就需求咱們了解地把握其特性與適用要求，作出科學合理地挑選。給排水管材的挑選觸及日子給水、排水、消防、雨水四個方面，下面就這四個方面分別給我們敘述一下。小區(qū)室外埋地給水管道選用的管材，應具有耐腐蝕和能接受相應地上荷載的才能?？蛇x用塑料給水管、

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2018-09

管材的有用常識 焊接鋼管

焊接鋼管也稱焊管，是用鋼板或鋼帶通過卷曲成型后焊接制成的鋼管。焊接鋼管出產工藝簡略，出產效率高，種類標準多，設備資少，但一般強度低于無縫鋼管。20世紀30年代以來，跟著優(yōu)質帶鋼連軋出產的迅速開展以及焊接和查驗技能的前進，焊縫質量不斷提高，焊接鋼管的種類標準日益增多，并在越來越多的范疇替代了無縫鋼管。焊接鋼管按焊縫的方式分為直縫焊管和螺旋焊管。

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2016-06

螺旋鋼管生產知識

鋼板邊部預彎通常在輥式彎邊機或預彎邊壓力機上完成。輥式彎機一般用于較薄鋼板邊部的彎曲成型，螺旋鋼管廠對高強度厚板的預彎效果不理想，容易造成鋼板邊音縱向延伸。預彎邊壓力機是專用的板邊預彎成型的壓力機，適用于厚板的預彎曲成型。根鋼板長度、彎邊模具長度、壓力機成型力以及生產能力的不同，預彎邊壓力機的彎邊操作另

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2018-05

全國城市地下管線普查工作正式啟動

住宅和城鄉(xiāng)建造部、工業(yè)和信息化部、新聞出版廣電總局、安全監(jiān)管總局和國家動力局日前聯(lián)合印發(fā)《關于展開城市地下管線普查作業(yè)的告訴》，正式發(fā)動全國城市地下管線普查作業(yè)，摸清地下家底。在普查的根底上，我國將樹立地下管線歸納辦理信息體系和專業(yè)管線信息體系，這意味著通過全面“體檢”的城市地下管線，將邁入大數(shù)據(jù)年代。

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2018-05

消防管件的使用和保養(yǎng)方法你知道哪些?

消防管件發(fā)賣商場調研上?！埃保保保怠碧啬暌够馂墓ぷ鞯陌l(fā)作，使人們對消防平安的正視水平年夜年夜增強。不具有自動控制編制下的聯(lián)動發(fā)動編制。運用２年后進行水壓實驗并在實驗后標明實驗日期。首要合用于補救風險較小的物質火災。軟管表面有嚴峻的破損或劃傷。班主任清算并清點本班同窗人數(shù)，實時上報給現(xiàn)場指示。

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2018-09

pe管材連接技能使用

2000年以來，各地紛繁出資PE（聚乙烯）管，PE壓力管的出產能力在近3年內新增加30萬噸以上。盡管這次新的出資起點較高、配套較好，全體表現(xiàn)出健康的氣勢，但相關于出產能力的快速增長，PE管的使用推行和商場的開辟卻沒有跟上，因而，PE管出產企業(yè)要想打開聚乙烯管道商場并完成出資效益就不能只管出產能力的進步或只留意制作技能的把握，
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