長(zhǎng)輸天然氣管線系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

【摘要】：管道是連接天然氣開(kāi)發(fā)與利用的紐帶,大量的天然氣經(jīng)過(guò)管道輸送至遠(yuǎn)離氣田的城鎮(zhèn)和工業(yè)區(qū)。近十年來(lái),隨著天然氣管道的大規(guī)模建設(shè),管網(wǎng)將以前所未有的速度快速增長(zhǎng),使得管網(wǎng)系統(tǒng)日益大型復(fù)雜化,管線的建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用相應(yīng)增大。如何保證管網(wǎng)系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)營(yíng),成為管道建設(shè)者首要關(guān)注的問(wèn)題。但在管網(wǎng)的初期建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中,在保證輸量的前提下,如何實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化是企業(yè)的終極目標(biāo),因此管道建設(shè)者希望對(duì)管道系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化研究,從而實(shí)現(xiàn)管線系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益最大化的目的。首先,通過(guò)分析天然氣輸氣管線總費(fèi)用的構(gòu)成,建立了以輸氣管線系統(tǒng)總費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。其次,本文選取目前認(rèn)為較為精確的BWRS狀態(tài)方程計(jì)算氣體物性,用連續(xù)性方程和運(yùn)動(dòng)方程推導(dǎo)并確定了輸氣管道穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程式,為數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)計(jì)算提供了基礎(chǔ)理論依據(jù)。充分分析考慮了該函數(shù)的約束條件,包括邊界條件約束、管道強(qiáng)度約束和水力約束等,并對(duì)約束條件及邊界條件進(jìn)行處理,建立遺傳算法評(píng)價(jià)函數(shù)'C,確定算法參數(shù),設(shè)計(jì)算法流程圖,利用Visual Basic6.0編寫計(jì)算程序。最后,將所建立的輸氣經(jīng)濟(jì)性數(shù)學(xué)模型應(yīng)用于西氣東輸二線東段的干線設(shè)計(jì),通過(guò)編寫的程序計(jì)算,得到了一組使總費(fèi)用最小的設(shè)計(jì)方案。優(yōu)化結(jié)果表明,模型比較合理的反映出管徑、輸氣壓力和壁厚等參數(shù)對(duì)總費(fèi)用的影響,優(yōu)化設(shè)計(jì)得到的壓縮機(jī)布置方案與實(shí)際設(shè)計(jì)的壓縮機(jī)布置方案誤差較小,可以作為實(shí)際壓縮機(jī)站布置的基礎(chǔ)方案,對(duì)實(shí)際管線的設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)作用。 【關(guān)鍵詞】：天然氣 長(zhǎng)輸管道 優(yōu)化設(shè)計(jì) 方案比較
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE973.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 課題的研究背景與意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外天然氣管網(wǎng)概述9-14
• 1.2.1 國(guó)外天然氣管網(wǎng)概況9-10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)輸氣管網(wǎng)概況10-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外優(yōu)化研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 國(guó)外管網(wǎng)優(yōu)化現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)管網(wǎng)優(yōu)化現(xiàn)狀15-17
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.5 課題的技術(shù)路線圖18-19
• 第二章 長(zhǎng)輸天然氣管線系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的確定19-31
• 2.1 天然氣的相關(guān)物性計(jì)算19-21
• 2.1.1 天然氣分子量19
• 2.1.2 天然氣的密度和相對(duì)密度19-20
• 2.1.3 天然氣的虛擬臨界參數(shù)和對(duì)比參數(shù)20-21
• 2.2 天然氣在管道內(nèi)流動(dòng)的基本方程21-22
• 2.2.1 輸氣管道流動(dòng)過(guò)程的基本方程[22]21-22
• 2.2.2 輸氣管道穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程基本方程22
• 2.3 氣體狀態(tài)方程22-25
• 2.3.1 BWRS狀態(tài)方程23-24
• 2.3.2 混合氣體狀態(tài)方程24-25
• 2.4 利用BWRS計(jì)算相關(guān)參數(shù)25-26
• 2.4.1 利用BWRS狀態(tài)方程計(jì)算密度25
• 2.4.2 利用BWRS狀態(tài)方程計(jì)算壓縮因子25-26
• 2.5 摩阻系數(shù)與輸氣管道流量公式26-30
• 2.5.1 雷諾數(shù)與流態(tài)的劃分26-27
• 2.5.2 摩阻系數(shù)的確定27-28
• 2.5.3 輸氣管道穩(wěn)定流動(dòng)流量公式28-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 天然氣輸氣管線系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究31-43
• 3.1 輸氣管線系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題31
• 3.2 輸氣管線系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型31-37
• 3.2.1 基本假設(shè)32
• 3.2.2 天然氣輸氣管線系統(tǒng)總費(fèi)用構(gòu)成32-34
• 3.2.3 輸氣管線優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)34-35
• 3.2.4 約束條件35-36
• 3.2.5 優(yōu)化變量36-37
• 3.2.6 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型37
• 3.3 數(shù)學(xué)模型求解策略37-41
• 3.3.1 求解方法選擇37-39
• 3.3.2 遺傳算法概述39
• 3.3.3 遺傳算法應(yīng)用于輸氣系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型39-41
• 3.4 程序設(shè)計(jì)41-43
• 3.4.1 程序的功能模塊41-42
• 3.4.2 程序設(shè)計(jì)流程圖42-43
• 第四章 計(jì)算實(shí)例43-51
• 4.1 案例應(yīng)用研究43-46
• 4.1.1 案例描述和基礎(chǔ)參數(shù)數(shù)據(jù)43-46
• 4.2 求解過(guò)程分析46-47
• 4.3 結(jié)果分析和討論47-51
• 第五章 結(jié)論與建議51-52
• 5.1 結(jié)論51
• 5.2 建議51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文56-57

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