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輸氣管道系統的最優設計技術
文章來源：本站收集  上傳時間：2018-6-25  瀏覽量：3223
　　　輸與管道體系的最憂規劃技能陣石油大學（北京）中國石油天然氣股份有限公司規劃總院李波等。輸氣管道體系的最優規劃技能。石油規劃規劃，2000，中運用的關鍵技能。經過總結使用于這一領域的動態規劃法、：束縛導數法和廣義既約梯度法3種數學規劃算法，列出各種算，：'廉：：用規劃，為進行天然氣管道體系的工藝參數最優化規劃：；愚膝：x調：輸氣管道工藝參數優化規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規劃，規劃方針一般是求解各管段的管徑、壓氣站的數目、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化規劃的理論和辦法研討，因為輸氣管道體系的最優化規劃是一個十分復雜的有束縛的非線性最優化問題，而且維數很大，因而其研討作業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劃變量，即對規劃問題的部分進行最優化研討。在這些研討中，B.Rothfarb、Flanigan等人的作業取得明顯發展，其運用的數學規劃辦法分別為動態規劃法、束縛導數法和廣義既約梯度法。

　　　　動態規劃法是對一個管網中各節點的壓力進行優化m，并經過求得的最優壓力從設備列表中挑選相應的管網元件管道和壓縮機，使管網的建造和運轉費用最低。該辦法壓氣站的數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絡元件（包括管道、壓氣站、儲氣庫等）較多的大型網絡體系。其原因是用動態規劃法求解時存在維數災禍：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、存儲最優值函數/（：。對稍大（即便=3）的實踐問題的核算往往是不現實的，現在還沒有戰勝動態規劃中維數災禍的一般辦法。

　　　　的樹狀天然氣管網體系，假如管網的節點數為，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組合，以使管網的出資和運轉費用最低。明顯，逐個枚舉是不現實的。處理問題的關鍵在于找出能夠除掉那些不經濟的管徑組合而無需枚舉的辦法。B.Rothfarb等開發了一種合并技能能夠除掉那些不經濟的管徑組合而無需枚舉，使可能的管徑組合數與節點數之間大體上呈線性關系而不是按指數規律添加。這一技能為選用動態規劃法對天然氣管網進行最優化提供了一個有用手段。認為例闡明此辦法的基本原理。

　　　　部分天然氣管網示意圖）的管長和流量都已斷定。由潘汗德公式：K，優化時預先給定管網中壓氣站的數量與方位，將規劃變量分紅決議計劃變量和狀況變量兩類，其優化數學模型簡寫為：有P個決議計劃變量便有戶個束縛導數，方針函數對第/個決議計劃變量4的束縛導數為：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的最小值。

　　　　下降方向斷定為：。

　　　　7值按經歷來斷定，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。

　　　　束縛導數法是一種經典的數學規劃辦法，在進行輸氣管道的工藝參數優化規劃時，關于無束縛或簡單將束縛條件消去的非線性規劃問題，運用該法簡單取得最優解。可是該辦法也只能對規劃問題的部分進行最優化。

　　　　Edgar等人首先將廣義既約梯度法使用于天然氣運送網絡的最優規劃。此項技能能一起斷定壓氣站的數目、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）等規劃變量的最優值，使管網出資和運轉費用最低。

　　　　體的功率耗費的函數，艮P：A與功率有關的回歸系數；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體系，如包括各式各樣的分支和環等，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末年時的費用。優化的方針函數為總管網出資的總年折算費用：/3~管網的年運轉費用。

　　　　因為管網的運轉費用以壓氣站的動力費用為主，而且比較穩定，因而管網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，即=，進而使用此函數的負梯度結構下降可行方向。

　　　　方針函數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、線性束縛條件的規劃問題轉化為無束縛的非線性規劃問題，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，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的迭代過程中經過協調步長；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規劃問題方面具有較高功率。此算法使對一切規劃變量一起進行最優化成為可能。但應留意，優化得到的最優管道直徑只能以接連的方式給出，要得到離散的最優管道直徑值，還需要輔以其它優化辦法，如分支定界法、次梯度優化法等。

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

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2018-09

環保型塑料管材的發展概略及特點

環保型塑料給水管材作為鍍鋅管材的替代品，在規劃和使用過程中與傳統的鍍鋅鋼管比較有著很大的不同，下面就環保型塑料管材在實踐使用過程中的使用情況談幾點領會。由于給水管材運送的是飲用水，乃至是直飲水，因此其產品質量合格與否，原料安穩與否，將會直接影響人們的身體健康。鍍鋅鋼管在其生產工藝中，不可避免地含有鋅成分，

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2018-08

內澇暴雨頻發,大口徑管道利用乃大勢所趨

在我國,公開網管扶植同發達國度比擬還存在很大的差距,重要表如今如下四個方面:1.管網扶植力度不敷。我國都會排水管網普及率由08年約60%晉升至2013年64.8%,晉升幅度無限,遠低于國度排水管網覆蓋率80%請求;2.排水體系計劃不合理。中國今朝小排水體系為主(區別于大排水體系),排水管道口徑較小、排水才能弱,都會內澇防治體系受限;3.雨污還沒有分流。我國多半地域(多半大都會除外)如今還重要采用雨污合流的排水體系體例;4.管齡老化重大。

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2016-06

柔性防水套管適用于涂膜防水工程

柔性防水套管適用于涂膜防水工程造成房屋滲漏的原因比較復雜，涉及到柔性防水套管設計、材料、施工以及管理等諸多方面的因素。在調查并發現滲漏的工程中，以采用涂膜防水的滲漏率最高（占涂膜防水工程總數的44.3），其次，是剛性防水和卷材防水，其滲漏率分別為38.7和31.4；在房屋滲漏水原因中，材料方面占20~22，

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2018-05

全國城市地下管線普查工作正式啟動

住宅和城鄉建造部、工業和信息化部、新聞出版廣電總局、安全監管總局和國家動力局日前聯合印發《關于展開城市地下管線普查作業的告訴》，正式發動全國城市地下管線普查作業，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，將邁入大數據年代。

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2016-06

管材管件基本知識

鋼管按其制造方法分為無縫鋼管和焊接鋼管兩種。無縫鋼管用優質碳素鋼或合金鋼制成，有熱軋、冷軋（拔）之分。焊接鋼管是由卷成管形的鋼板以對縫或螺旋縫焊接而成，在制造方法上，又分為低壓流體輸送用焊接鋼管、螺旋縫電焊鋼管、直接卷焊鋼管、電焊管等。無縫鋼管可用于各種液體、氣體管道等。焊接管道可用于輸水管道、

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2018-08

新常態下塑料管道行業迎成長機會

中國輕產業聯合會副會長、中國塑料加工產業協會理事長錢桂敬日前在2016年塑料管道行業交換會上明白指出，“十三五”時代正值新一輪科技反動、財產變更大潮與我國加速改變成長方法構成的歷史性交匯的緊張節點，是中國塑料加產業實行立異驅動成長、完成財產進級的癥結時代。對付塑料管道行業而言，量的增加將讓位于成長品德和成長效益的進步，行業增速將會放緩。在此基礎上，塑料管道行業要在供應側結構性改造中緊緊掌握推動以技術立異為焦點的周全立異，

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2018-08

技術型環保企業的春季行將到來

“獅拓管業，讓咱們子孫后代喝上干清水”，環保行業宛如彷佛“圍城”，城外的人想出去，城里的人則倍感憂?。環保范疇的政策和律例大多不是今天賦有的，它們長期存在著。但為何這幾年財產范圍才起來？不是由于尺度忽然變更了，而是曩昔政策律例沒有履行起來，尺度沒有落地，現在被強迫落地了。環保羈系趨嚴，才是催生市場的基本能源。”毋庸置疑，環保財產范圍會變大、資本會變多

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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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