热油管道加剂能耗优化

摘要

我国开采出来的原油大多为高凝高粘的重质原油，为了保证输送过程的安全稳定，管道多采用加热的输送方式，管道的能耗费用包括动力费用和燃料费用，在输油成本中占很大比例。减阻剂是一种能够有效降低管输摩阻损失、降低管输压力并提高输量的试剂，近些年来，越来越多的管线采用加减阻剂的方式进行节能降耗，在加剂后的管道运行过程中，将添加减阻剂费用与燃料费用、动力费用综合考虑，通过运行优化以寻求最优运行参数，进一步降低能耗。本文针对热油管道加减阻剂后的能耗优化问题进行研究，建立了热油管道加剂优化数学模型，并进行求解，开发出热油管道优化运行软件（HOP-DR），主要研究内容如下： 首先，对减阻效果的预测公式进行修正，采用大量现场数据对公式中的待定系数进行确定，为热油管道加剂的能耗优化提供了前提条件。 其次，基于假设条件和保证管道安全运输的约束条件，以管道最低运行费用为目标函数，建立了热油管道加剂优化数学模型。针对热油管道运行的工艺特点，考虑注入减阻剂的影响，进行热油管道热力计算和水力计算，并对能耗设备泵和加热炉进行分析计算。 再次，选择遗传算法对热油管道加剂能耗优化数学模型进行求解，在编码部分创新的引入减阻剂浓度的编码，并采用改进的选择、交叉和变异策略，提高了模型的求解速度，使优化结果更加精确。 最后，基于java语言开发出热油管道优化运行软件（HOP-DR），可以实现热油管道的水力摩阻计算、减阻剂减阻效果的预测以及能耗优化运行等功能，并通过实例分析HOP-DR热油管道优化运行软件的可行性和准确性。实例分析分为两部分：第一部分是与实际运行数据计算得到的沿程摩阻损失进行对比，验证水力计算结果的准确性；第二部分是以某热油管道的实际运行参数为基础，进行加剂与未加剂的优化计算，并对计算结果进行对比分析。 经验证，热油管道优化运行软件（HOP-DR）可以得到良好的优化运行方案，显著降低了能耗费用，对管道的安全经济运行有着重要的意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 热油管道优化研究概况

1.3 研究内容

1.4 技术路线

第二章 热油管道加剂降耗效果分析

2.1减阻机理简述

2.2 减阻剂的应用分析

2.3 减阻效果影响因素分析

2.4 减阻效果预测公式

2.5 本章小结

第三章 热油管道加剂运行能耗优化模型

3.1基本假设

3.2 目标函数

3.3 优化变量

3.4 约束条件

3.5 热油管道加剂优化数学模型

3.6 本章小结

第四章 热油管道加剂能耗优化工艺计算

4.1基本参数

4.2 热力计算

4.3 水力计算

4.4 加减阻剂后工艺计算

4.5 热油管道能耗设备分析

4.6 本章小结

第五章 热油管道加剂能耗优化模型求解算法研究

5.1求解算法的选择

5.2 遗传算法介绍

5.3 遗传算法设计

5.4 遗传算法求解模型

5.5 本章小结

第六章 热油管道加剂优化运行软件开发

6.1 程序介绍

6.2 软件功能

6.3 软件特点

6.4 本章小结

第七章 实例分析

7.1 水力计算验证

7.2 输油管道运行优化

7.3 本章小结

第八章 结论与建议

8.1 结论

8.2 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果