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[摘 要]在分析输油管道传统设计方法与输油管道传统优化设计的过程的基础上，深入分析同步优化设计内容，通过提出合理的优化设计手段促进输油管线的合理布置，目的在于提高输油管线的合理安置。
[关键词]输油管线；同步；优化设计；应用
中图分类号：S895 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0175-01
0 前言
随着我国经济发展与社会的进步，对于石油需求量逐渐增大，管道输送是目前最为主要的石油输送方式，所以输油管道的建设数量持续增大，一跃成为了当前最为主要的输油输送方式，为我国经济发展起到了积极的促进作用。石油是一种易燃、易爆物质，所以一旦发生泄漏现象，就必然会造成重大的危害。
1 输油管道的传统设计法-分步设计法
输油管道的设计需要考虑到很多方面的因素，其中包含了确定管道直径、站址、输送设备型号、工艺过程以及整个管道的成本计算；准确的确定中间热泵站的工艺流程图、平面布置图以及管道安装总图。管道的工艺设计的主要依据是设计委托书或者是设计任务书中所标明的输油性质、种类以及管线运营状态，其中应该保证管径、泵站数量以及具体的设计位置等等参数。工艺设计要进行有关的参数计算，并且要充分的考虑到整个系统的经济性要求。设计初始参数还应该充分考虑到温度、密度、工作流量、管道材料、保温层厚度、设备的型号以及经济性等方面的要求。
1.1 输油管道传统优化设计的过程
工艺设计的过程中，必须要更具整体工程的经济性要求来选择最佳的管径数据参数。然后是充分考虑到整个输送工艺、管子材质、厚度以及种类等等，进而确定最佳的工艺技术参数，具体的设计过程如下所示：
1.1.1 优选管径
设计计算过程，最初要确定的是管径数据。管径的选择要能够满足经济流速的基本要求，该参数是充分考虑到在输油工作中各项费用之间的要求来确定的，但是我国还没有更好的进行该数据的分析和研究。热油管道中，管径的逐渐增大会导致散热量的增加，从而就会导致热能费用的提升。所以选择使用热油管道的经济性会高于不加热管道。目前我国所使用的热油管道经济流速为1.5～2.0m/s，这个数据只是基础数据，仅供参考。
1.1.2 确定和布置加热站、泵站
确定最佳的泵站、加热站方面的控制，主要是计算管道热力与水利参数。
1.1.3 管道保温的选择
首先就是要选择最佳的保温材料。选择最佳的保温材料之后，在充分考虑了经济性条件下选择最佳的保温层厚度。管道传热系数减小、增大保温层，就能够更好的减少热量损失，降低能源消耗、节约资金，但是却会导致保温层的费用升高，同时还存在的一个问题就是保温层厚度达到了一定的厚度之后，其保温效果也就很难再有大幅提升。在实际工作中，可以选择不同的保温层厚度来分别计算其传热系统，并且更加准确的计算管道热力与工艺，选择最佳的泵站、加热站以及系统运行参数，计算出具体的经济效益参数，然后通过将所有的方案进行全面的比较从而确定最佳的工艺参数。在一些特殊情况下，加热站的距离以及油温已经明确确定，在进行保温层厚度计算时可以通过沿程温降公式来确定管道传热系数，在根据热阻计算公式最终确定保温层厚度参数。
2 输油管线的同步优化设计
2.1 采用热经济学原理进行同步设计与计算
2.1.1 同步优化设计的过程
热经济学原理的同步法在工作中充分的考虑到了具體的经济效益和费用，然后根据这些具体参数来确定管径、壁厚以及保温层厚度，采用最佳的设计方法。输油管道同步设计费用就包含了初始投资费用——管材、保温层以及其他的辅助材料与施工费用；管道安装之后的运行费用中包含了动力费用、热力消耗费用以及设备的维修和折旧费用等等。同时设计法中主要是根据管径、壁厚以及保温层的参数来设计一个非线性的模型，将设计模型进行优化设计和分解，从而采取最佳的输油管道与保温层的设计方案，以实现质量与经济效益的提升。
2.1.2 优化设计数学模型的建立
保温热油管道的总体费用就包含了初始投资费用与运行费用的总和。初始投资费用中包含了管材费用、保温层费用以及具体的施工费用等等；运行费用主要指的是管道在安装结束之后的整个系统运行费费用、运行中动力损失和热力损失费用以及人工费用等等。
2.1.3 同步优化设计的特点
同步设计法中主要是采取更加合理的设计方案来确定管径、壁厚以及保温层厚度，并且实现最优化的设计。但是这种方法存在非常明显的缺陷，也就是无法保证经济最优化设计，主要是因为其受到了各种费用、贷款利率、还款年限等方面的限制，所以其结果也会存在较大的变动情况。这些经济因素都会直接造成整个设计工作的优化结果。
3.工艺流程的优化
3.1 原油集输网络的优化
原油输送系统是一个非常复杂的多级网络系统，同时对于能量的消耗也非常严重，所以在进行优化的过程中存在很大的难度，主要包含了以下两个方面：参与优化与拓扑布局优化。参数优化主要指的是在设计的过程中选择最佳的管径、掺水量以及管网能耗的优化，并且确定目标函数，通过其参数的约束条件来确定最佳参数。拓扑布局优化就是更好的满足处理能力的要求下，来更加准确的确定井与站之间的参数，保证输油管线长度最小。
3.2 管道进站工艺流程的优化
管道进站工艺优化是当前输油管道设计中非常重要的方面，尤其对于那些建设时间比较早的进站管道工程中，由于设备老化严重或者存在很多功能不足的情况，不能满足新要求，也达不到节能、高效的基本要求，而全面进行重新建设投资费用比较高，需要立即进行系统改造，可以采取优化设计的方法。管道优化进站设计需要充分的考虑下面几点：
①合理的运用管线进站余压，从而更好的降低能源消耗。
②合理布置输油油泵，进而可以确定管道以及阀门的数量，有效的降低管路内摩阻参数。
③选择符合工程要求的设备，确保其满足节能、降耗以及高效的基本要求。
④油品进入到罐体内应该及时密闭，避免造成消耗，也不会存在环境污染的影响。
4.顺序输送的优化
输送顺序的优化要以整个系统极为安全为前提条件，同时将整个工程的投资和运行成本降到最低，并且充分的了解不同的输油管道所具备的特点，综合考虑到技术与经济性的特点，不断优化设计变量参数，进而可以更好的建立优化模型数据，从而得出求解方法。输送顺序的优化最为关键的就是确定出最为合理的循环次数，在输送的过程中充分的降低油量的损耗，通常情况下都依据油品的物理性质以及化学性质来确定输送顺序。在工作中以某一年度内的循环周期次数作为主要参数来分析，循环次数越少就说明该中油品一次性的输送量比较大，也就会造成严重的石油损失。所以在设计的过程中应该充分的考虑到输送的优化，并且综合考虑到整个油罐区的运营成本以及油量顺序，进而可以优化输送顺序。
5.结束语
原油管道的主要作用就是将石油进行输送，实现了炼油厂到使用终端的连接，施工效率非常高且可以实现长距离运输。在工作中，加强输油管道的优化设计可以大大提升资源利用率，降低能源消耗，对于石油行业的发展起到积极的促进作用并且实现经济增长。
参考文献
[1] 杨筱蘅，输油管道设计与管理[M].中国石油大学出版社，2006.
[2] 陈亮，冯萌萌.输油管线的远程故障诊断系统研究[J].中国石油和化工.2016（S1）.
[3] 麻士琦，张雨，崔虎，刘申武.一种高性能快速连接高压FRP输油管的设计研发[J].化工设计通讯.2017（01）.
[关键词]输油管线；同步；优化设计；应用
中图分类号：S895 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）18-0175-01
0 前言
随着我国经济发展与社会的进步，对于石油需求量逐渐增大，管道输送是目前最为主要的石油输送方式，所以输油管道的建设数量持续增大，一跃成为了当前最为主要的输油输送方式，为我国经济发展起到了积极的促进作用。石油是一种易燃、易爆物质，所以一旦发生泄漏现象，就必然会造成重大的危害。
1 输油管道的传统设计法-分步设计法
输油管道的设计需要考虑到很多方面的因素，其中包含了确定管道直径、站址、输送设备型号、工艺过程以及整个管道的成本计算；准确的确定中间热泵站的工艺流程图、平面布置图以及管道安装总图。管道的工艺设计的主要依据是设计委托书或者是设计任务书中所标明的输油性质、种类以及管线运营状态，其中应该保证管径、泵站数量以及具体的设计位置等等参数。工艺设计要进行有关的参数计算，并且要充分的考虑到整个系统的经济性要求。设计初始参数还应该充分考虑到温度、密度、工作流量、管道材料、保温层厚度、设备的型号以及经济性等方面的要求。
1.1 输油管道传统优化设计的过程
工艺设计的过程中，必须要更具整体工程的经济性要求来选择最佳的管径数据参数。然后是充分考虑到整个输送工艺、管子材质、厚度以及种类等等，进而确定最佳的工艺技术参数，具体的设计过程如下所示：
1.1.1 优选管径
设计计算过程，最初要确定的是管径数据。管径的选择要能够满足经济流速的基本要求，该参数是充分考虑到在输油工作中各项费用之间的要求来确定的，但是我国还没有更好的进行该数据的分析和研究。热油管道中，管径的逐渐增大会导致散热量的增加，从而就会导致热能费用的提升。所以选择使用热油管道的经济性会高于不加热管道。目前我国所使用的热油管道经济流速为1.5～2.0m/s，这个数据只是基础数据，仅供参考。
1.1.2 确定和布置加热站、泵站
确定最佳的泵站、加热站方面的控制，主要是计算管道热力与水利参数。
1.1.3 管道保温的选择
首先就是要选择最佳的保温材料。选择最佳的保温材料之后，在充分考虑了经济性条件下选择最佳的保温层厚度。管道传热系数减小、增大保温层，就能够更好的减少热量损失，降低能源消耗、节约资金，但是却会导致保温层的费用升高，同时还存在的一个问题就是保温层厚度达到了一定的厚度之后，其保温效果也就很难再有大幅提升。在实际工作中，可以选择不同的保温层厚度来分别计算其传热系统，并且更加准确的计算管道热力与工艺，选择最佳的泵站、加热站以及系统运行参数，计算出具体的经济效益参数，然后通过将所有的方案进行全面的比较从而确定最佳的工艺参数。在一些特殊情况下，加热站的距离以及油温已经明确确定，在进行保温层厚度计算时可以通过沿程温降公式来确定管道传热系数，在根据热阻计算公式最终确定保温层厚度参数。
2 输油管线的同步优化设计
2.1 采用热经济学原理进行同步设计与计算
2.1.1 同步优化设计的过程
热经济学原理的同步法在工作中充分的考虑到了具體的经济效益和费用，然后根据这些具体参数来确定管径、壁厚以及保温层厚度，采用最佳的设计方法。输油管道同步设计费用就包含了初始投资费用——管材、保温层以及其他的辅助材料与施工费用；管道安装之后的运行费用中包含了动力费用、热力消耗费用以及设备的维修和折旧费用等等。同时设计法中主要是根据管径、壁厚以及保温层的参数来设计一个非线性的模型，将设计模型进行优化设计和分解，从而采取最佳的输油管道与保温层的设计方案，以实现质量与经济效益的提升。
2.1.2 优化设计数学模型的建立
保温热油管道的总体费用就包含了初始投资费用与运行费用的总和。初始投资费用中包含了管材费用、保温层费用以及具体的施工费用等等；运行费用主要指的是管道在安装结束之后的整个系统运行费费用、运行中动力损失和热力损失费用以及人工费用等等。
2.1.3 同步优化设计的特点
同步设计法中主要是采取更加合理的设计方案来确定管径、壁厚以及保温层厚度，并且实现最优化的设计。但是这种方法存在非常明显的缺陷，也就是无法保证经济最优化设计，主要是因为其受到了各种费用、贷款利率、还款年限等方面的限制，所以其结果也会存在较大的变动情况。这些经济因素都会直接造成整个设计工作的优化结果。
3.工艺流程的优化
3.1 原油集输网络的优化
原油输送系统是一个非常复杂的多级网络系统，同时对于能量的消耗也非常严重，所以在进行优化的过程中存在很大的难度，主要包含了以下两个方面：参与优化与拓扑布局优化。参数优化主要指的是在设计的过程中选择最佳的管径、掺水量以及管网能耗的优化，并且确定目标函数，通过其参数的约束条件来确定最佳参数。拓扑布局优化就是更好的满足处理能力的要求下，来更加准确的确定井与站之间的参数，保证输油管线长度最小。
3.2 管道进站工艺流程的优化
管道进站工艺优化是当前输油管道设计中非常重要的方面，尤其对于那些建设时间比较早的进站管道工程中，由于设备老化严重或者存在很多功能不足的情况，不能满足新要求，也达不到节能、高效的基本要求，而全面进行重新建设投资费用比较高，需要立即进行系统改造，可以采取优化设计的方法。管道优化进站设计需要充分的考虑下面几点：
①合理的运用管线进站余压，从而更好的降低能源消耗。
②合理布置输油油泵，进而可以确定管道以及阀门的数量，有效的降低管路内摩阻参数。
③选择符合工程要求的设备，确保其满足节能、降耗以及高效的基本要求。
④油品进入到罐体内应该及时密闭，避免造成消耗，也不会存在环境污染的影响。
4.顺序输送的优化
输送顺序的优化要以整个系统极为安全为前提条件，同时将整个工程的投资和运行成本降到最低，并且充分的了解不同的输油管道所具备的特点，综合考虑到技术与经济性的特点，不断优化设计变量参数，进而可以更好的建立优化模型数据，从而得出求解方法。输送顺序的优化最为关键的就是确定出最为合理的循环次数，在输送的过程中充分的降低油量的损耗，通常情况下都依据油品的物理性质以及化学性质来确定输送顺序。在工作中以某一年度内的循环周期次数作为主要参数来分析，循环次数越少就说明该中油品一次性的输送量比较大，也就会造成严重的石油损失。所以在设计的过程中应该充分的考虑到输送的优化，并且综合考虑到整个油罐区的运营成本以及油量顺序，进而可以优化输送顺序。
5.结束语
原油管道的主要作用就是将石油进行输送，实现了炼油厂到使用终端的连接，施工效率非常高且可以实现长距离运输。在工作中，加强输油管道的优化设计可以大大提升资源利用率，降低能源消耗，对于石油行业的发展起到积极的促进作用并且实现经济增长。
参考文献
[1] 杨筱蘅，输油管道设计与管理[M].中国石油大学出版社，2006.
[2] 陈亮，冯萌萌.输油管线的远程故障诊断系统研究[J].中国石油和化工.2016（S1）.
[3] 麻士琦，张雨，崔虎，刘申武.一种高性能快速连接高压FRP输油管的设计研发[J].化工设计通讯.2017（01）.