高压天然气管网干线输气系统的优化

摘要

该文在全面考虑影响干线输气管道总费用各项因素(包括管径、壁厚、压缩机站数目、输气压力以及管道长度等)的基础上,将所有费用折算为建设初期总费用现值,并以此折算费用为目标函数,建立了一个全面、合理的干线输气管道优化设计经济模型.针对所建立数学模型既包含连续变量(压力、温度、管道长度等),又包含离散变量(管道直径、壁厚、压缩机站数目等)的特点,该文突破传统解题思路,率先将混合离散变量算法引入到天然气管网的优化设计中.通过实际应用表明,该文方法具有较高的可靠性,是一种有效的求解约束非线性混合变量问题的方法.基于以上理论,该文编制了实用的高压天然气管网干线输气系统软件.该软件运用了混合语言编程技巧,成功地通过DLL实现VB6.0和Fortran90的接口,使得应用程序既具有Windows环境友好的图形用户界面,又能充分利用Fortran语言结构层次清楚、数值计算与数学分析能力强等特点.考虑到干线输气管道的压力和温度对天然气压缩因子的影响,该文开发了一个可视化的、操作简便的压缩因子计算机程序,该程序既可作为优化主程序的辅助程序,又可以单独用于各种情况下天然气压缩因子的计算.

目录

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第一章综述

1.1课题研究的背景分析

1.1.1天然气时代的来临

1.1.2天然气管网的建设

1.1.3天然气管网于线输气系统优化的必要性

1.2国内外天然气管网系统优化的发展现状

1.3课题主要研究内容

第二章高压天然气管网干线输气系统构成

2.1高压天然气管网干线输气系统构成及管线敷设所遵循原则

2.1.1高压天然气管网干线输气系统构成

2.1.2干线敷设所遵原则

2.2压缩机

2.2.1压缩机的分类及其特点

2.2.2压缩机的功率

第三章高压天然气管网干线输气系统数模和优化目标

3.1管道内燃气流动的基本方程

3.1.1连续性方程

3.1.2运动方程

3.2高压输气管道的水力计算公式

3.3高压天然气管网干线输气系统优化目标函数

3.3.1最优准则分析

3.3.2高压天然气干线输气系统优化目标函数建立

第四章输气管道系统优化目标求解方法

4.1优化计算方法概述

4.1.1优化计算方法基本理论

4.1.2国内外最新发展的优化算法

4.2国内外输气管网系统的优化方法

4.3约束非线性混合离散变量最优化方法

4.3.1混合离散变量优化设计的数学模型

4.3.2混合离散变量优化法涉及的基本概念

第五章高压天然气管网干线输气系统优化程序

5.1混合离散变量方法程序介绍

5.1.1混合离散变量优化法程序的算法原理

5.1.2混合离散变量优化程序结构

5.2天然气压缩因子

5.3系统优化程序开发

5.3.1VB语言特点

5.3.2数据库编程

5.3.3用DLL实现VB6.0与Fortran PowerStation 4.0的接口

5.3.4系统优化程序流程

第六章高压天然气管网干线输气系统优化程序应用

6.1程序的简单介绍和使用方法

6.2设计参数对目标函数的影响

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

附录1混合离散变量优化程序

附录2压缩因子计算中使用的符号

附录3计算气体混合特性使用的公式

附录4压缩因子计算过程中用到的有关参数

附录5压缩因子计算部分源程序代码

参考文献

致谢