天然气集输管网优化设计方法研究

2009年第6期内蒙古石油化工1天然气集输管网优化设计方法研究李征(辽河油田公司特种油开发公司,辽宁盘锦124000)摘要:气田地面集输管网工程是气田地面工程的主体工程,也是一个投资巨大、内容复杂的来统。气田地面集输管网的优化,即明确气井与集气站的最佳归属关系、最优网络布局以及最优管径组合。在调研国内外大量文献的基础上,根据管道经济性和结构可靠性原则，建立集输管网优化数学模型,采用分级优化的方法及遗传算法,对集输管网优化数学模型进行求解,最终解决气田地面集输管网系统的整体优化问题。关键词:集输菅网;优化设计;遗传算法;程序1天然气集输管网优化模型的建立一个节点。当所有站点都包括在内时,程序便结束运目前国内广泛采用的是多级集输流程,所采用行,否则继续循环。的集输系统管网主要有放射状(或称星形)、树枝状3参数的优化--最优管径组合的确定和环状,以及这三种方式的组合形式。考虑到实际使当初始最优网络布局确定之后,就需要确定使用的情况和研究方便,本设计研究的气田集输管网管网投资和操作维护费用最小的最优管径组合,即是一种星形管网与枝状管网相结合的形式,即各气管网的参数优化设计。本设计针对输气管网结构参井与所属集气站以星形连接,集气站之间以集气干数设计问题,提出了优化设计模型,并讨论了含连续线连接,集气干线将各集气站与集气总站呈枝状连变量和离散变量优化设计的求解方法。接起来。3.1 数学模型2数学模型的求解3.1.1目 标函数集输管网的最优布局是在集气站的优化站位确采用管网系统建设时的一次性投资和在使用年定以后,对各个集气站与总站的连接方式进行优化限内所支付的总经营费用之和为目标。其中- -次性研究.在暂不考虑某些因素影响的条件下,要使得整投资包括管网建设费用(这里不包括压缩机建设的个网络铺设的可行管线总长为最短,对于这类问题，相关费用),同时考虑投资的时间性，引入“折算费可采用图论的方法进行系统分析和确定”。用”的概念“。因此，目标函数可表示为本设计采用Prime算法2确定集输管网最优s(D,8)= E(ao+alD.+ayG)Lu i1+i2" +布局。.(1+i,)-1(1)Prime算法如下:coLi(1假设网络图的固定节点为:A= {A1,Az,A.,..式中:S表示输气管网的年折合费用,万元/a;A.} ,再假定两集合B.和B2,则Prime算法的具体步ao表示管道勘察、设计投资费用等,万元/km;a1表骤如下:示管道施工投资系数,与防腐绝缘层、挖沟回填等有Step1:B,←{A1},B2←{Az,A..*An}.关，万元/(mm●km);az表示购买及运输管道投资Step2:在B,中的诸节点与B2中的诸节点有边系数,万元/t;D表示管道外径,mm;G表示单位管相连的所有边中,找出最短距离的边。假设B:中A道长度的重量,它与管道管径D、壁厚δ等有关,t/与Br中A;两点连线最短,则连接A;与A;作为解的km;L表示管道长度,km;y表示管道使用年限,a;n部分枝,并且:B1←B,∪{A;},B2←B2- -{As}。表示管道数;io表示内部收益率,一般为0. 12~0.Step3:若Br是空集,结束搜索,否则，回到15a~'gco表示单位管长管道的年经营费用系数,万Step2.元/