CN113343398A - 基于管网系统运行参数优化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管网系统优化技术领域,具体涉及基于管网系统运行参数优化的方法;包括以下步骤:S1、获取管网系统日常运行参数数据,S2、建立参数优化模型,参数优化模型包括目标函数和约束条件,S3、根据日常运行参数数据,确定的管网系统的目标函数值和约束条件值,S4、对第i个送气泵进行排量优化;本发明通过从管网系统日常运行参数存储设备内获取参数数据并剔除赘余,能够有效的提高参数数据的有效性,通过设置的目标函数,结合了管道系统中送气泵的数量、送气泵的送气量、送气泵的扬程、送气泵的效率和送气泵的电机效率,实现对管网系统运行状态的数字化计算,能够实现对整个管网系统的优化,实现安全的管网系统扩建。
Description
技术领域
本发明涉及管网系统优化技术领域,具体涉及基于管网系统运行参数优化的方法。
背景技术
燃气管网系统是利用天然气管道输送天然气,是陆地上大量输送天然气的方式,燃气管网系统将油气井采出的天然气通过与油气井相连接的各种管道及相应的设施、设备网络输送到不同地区的不同用户,一个完整的管道燃气输送系统从油气井到用户之间设置多个送气泵,通过送气泵实现燃气的输送。
在中国专利申请号为CN103886389A的专利文件中公开了《基于多头绒泡菌仿生算法的城市燃气管网自动优化方法》,上述专利文件所提供的优化方法虽然具有一定的优化效果,但是其仅仅优化替代路径,无法实现对管网系统的整体优化,同时,无法提供安全的管网系统扩建优化,无法满足使用者的使用需求。
综上所述,研发基于管网系统运行参数优化的方法,仍是管网系统优化技术领域中急需解决的关键问题。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点,本发明在于提供基于管网系统运行参数优化的方法,本发明通过从管网系统日常运行参数存储设备内获取参数数据,方便实现对参数数据的获取,并通过将获取的参数数据进行赘余剔除,能够有效的提高参数数据的有效性,提高了后续对管网系统进行优化的准确性,通过设置的目标函数,结合了管道系统中送气泵的数量、送气泵的送气量、送气泵的扬程、送气泵的效率和送气泵的电机效率,实现对管网系统运行状态的数字化计算,由送气泵排量约束、供气量与送气量平衡约束以及送气压力约束构成约束条件,能够实现对整个管网系统的优化,实现安全的管网系统扩建。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
基于管网系统运行参数优化的方法,包括以下步骤:
S1、获取管网系统日常运行参数数据。
S2、建立参数优化模型,参数优化模型包括目标函数和约束条件。
S3、根据日常运行参数数据,确定的管网系统的目标函数值和约束条件值。
S4、对第i个送气泵进行排量优化。
通过采用上述技术方案:本发明通过从管网系统日常运行参数存储设备内获取参数数据,方便实现对参数数据的获取,并通过将获取的参数数据进行赘余剔除,能够有效的提高参数数据的有效性,提高了后续对管网系统进行优化的准确性,通过设置的目标函数,结合了管道系统中送气泵的数量、送气泵的送气量、送气泵的扬程、送气泵的效率和送气泵的电机效率,实现对管网系统运行状态的数字化计算,由送气泵排量约束、供气量与送气量平衡约束以及送气压力约束构成约束条件,通过设定送气泵排量约束保证优化后的送气泵能够满足排量要求,通过供气量与送气量平衡约束,能够保证优化后的管网系统能够满足设定的总排量要求,通过送气压力约束,使得优化后的送气泵能够保证正常的送气,能够实现对整个管网系统的优化,实现安全的管网系统扩建。
本发明进一步设置为:在所述步骤S1中,获取管网系统日常运行参数数据,包括以下步骤:
S101、从管网系统日常运行参数存储设备内获取参数数据。
S102、将获取的参数数据进行赘余剔除,获得最终日常运算参数数据。
通过采用上述技术方案:本发明通过从管网系统日常运行参数存储设备内获取参数数据,方便实现对参数数据的获取,并通过将获取的参数数据进行赘余剔除,能够有效的提高参数数据的有效性。
本发明进一步设置为:在所述步骤S102中,在剔除赘余参数后,对各送气泵的各参数进行求和,取平均值。
通过采用上述技术方案:本发明通过对各送气泵的各参数进行求和,取平均值,使得获取的参数数据具有更好的实用性。
本发明进一步设置为:在所述步骤S2中,以管网系统单耗为目标函数,目标函数公式为:式中,k为单位换算系数,m为管道系统中送气泵的数量,qspi为第i台送气泵的送气量,Hspi为第i台送气泵的扬程,ηspi为第i台送气泵的效率,ηei为驱动第i台送气泵的电机效率。
通过采用上述技术方案:本发明通过设置的目标函数,结合了管道系统中送气泵的数量、送气泵的送气量、送气泵的扬程、送气泵的效率和送气泵的电机效率,实现对管网系统运行状态的数字化计算。
本发明进一步设置为:在所述步骤S2中,所述约束条件由送气泵排量约束、供气量与送气量平衡约束以及送气压力约束构成。
通过采用上述技术方案:本发明通过设定送气泵排量约束、供气量与送气量平衡约束以及送气压力约束,对后续管网系统进行约束,保证优化后的管网系统能够安全运行。
本发明进一步设置为:所述送气泵排量约束为泵额定最小排量和最大排量的要求,所述供气量与送气量平衡约束为送气泵排量之和应大于系统的总排量,所述送气压力约束为泵出口压力大于管网系统所要求的泵出口压力的下限值。
通过采用上述技术方案:本发明通过设定送气泵排量约束保证优化后的送气泵能够满足排量要求,通过供气量与送气量平衡约束,能够保证优化后的管网系统能够满足设定的总排量要求,通过送气压力约束,使得优化后的送气泵能够保证正常的送气。
本发明进一步设置为:在所述步骤S4中,对第i个送气泵进行排量优化,包括以下步骤:
S401、对第i个泵设置j个排量点qsp(i,j),并使得qsp(i,j)满足送气泵排量约束。
S402、对i个泵的排量点qsp(i,j)组合Qk(i,j),且k=ij。
S404、判断qsp(i,j)是否满足送气压力约束。
S405、由Qk(i,j),计算目标函数f(qsp),比较得最小目标值fmin(qsp)及对应的Qk,m(i,j)。
通过采用上述技术方案:本发明通过送气泵排量约束、供气量与送气量平衡约束以及送气压力约束,对第i个泵进行优化,在安全的情况下,实现了对第i个泵的优化最大化,提高了第i个送气泵的效率。
本发明进一步设置为:在所述步骤S402中,若满足供气量与送气量平衡约束,则转入步骤S404,否则,转至步骤S402。
通过采用上述技术方案:本发明通过设定供气量与送气量平衡约束,可以避免优化后影响管网系统的总排量。
本发明进一步设置为:在所述步骤S404中,若满足送气压力约束,则转入步骤S405,否则,转至步骤S402。
通过采用上述技术方案:本发明通过送气压力约束,可以避免送气泵的出口压力小于管网系统所要求的泵出口压力的下限值,造成无法满足送气需求。
本发明进一步设置为:在所述步骤S4中,在完成对第i个送气泵进行排量优化后,继续对管网系统其他送气泵进行排量优化,至完成全部送气泵的优化。
通过采用上述技术方案:本发明通过对各送气泵的排量优化,能够实现对整个管网系统的优化,能够实现安全的管网系统扩建。
有益效果
采用本发明提供的技术方案,与已知的公有技术相比,具有如下有益效果:
本发明通过从管网系统日常运行参数存储设备内获取参数数据,方便实现对参数数据的获取,并通过将获取的参数数据进行赘余剔除,能够有效的提高参数数据的有效性,提高了后续对管网系统进行优化的准确性,通过设置的目标函数,结合了管道系统中送气泵的数量、送气泵的送气量、送气泵的扬程、送气泵的效率和送气泵的电机效率,实现对管网系统运行状态的数字化计算,由送气泵排量约束、供气量与送气量平衡约束以及送气压力约束构成约束条件,通过设定送气泵排量约束保证优化后的送气泵能够满足排量要求,通过供气量与送气量平衡约束,能够保证优化后的管网系统能够满足设定的总排量要求,通过送气压力约束,使得优化后的送气泵能够保证正常的送气,能够实现对整个管网系统的优化,实现安全的管网系统扩建。
附图说明
图1为基于管网系统运行参数优化的方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
请参照图1所示,图1为基于管网系统运行参数优化的方法的流程图,基于管网系统运行参数优化的方法,包括以下步骤:
步骤一、获取管网系统日常运行参数数据。
获取管网系统日常运行参数数据,包括以下步骤:
101)、从管网系统日常运行参数存储设备内获取参数数据。
102)、将获取的参数数据进行赘余剔除,获得最终日常运算参数数据。
在剔除赘余参数后,对各送气泵的各参数进行求和,取平均值。
步骤二、建立参数优化模型,参数优化模型包括目标函数和约束条件。
以管网系统单耗为目标函数,目标函数公式为:式中,k为单位换算系数,m为管道系统中送气泵的数量,qspi为第i台送气泵的送气量,Hspi为第i台送气泵的扬程,ηspi为第i台送气泵的效率,ηei为驱动第i台送气泵的电机效率。
约束条件由送气泵排量约束、供气量与送气量平衡约束以及送气压力约束构成。
送气泵排量约束为泵额定最小排量和最大排量的要求,供气量与送气量平衡约束为送气泵排量之和应大于系统的总排量,送气压力约束为泵出口压力大于管网系统所要求的泵出口压力的下限值,其中:
送气泵排量约束为:qspi,min≤qspi≤qspi,max,(i=1,2,...,m),式中qspi,min为第i台送气泵的额定最小排气量,qspi,man为第i台送气泵的额定最大排气量;
送气压力约束:pspi≥pspi,min,(i=1,2,...,m),pspi=ρgHspi/106,Hspi=a0i-a1qspi 2,式中,pspi为第i台送气泵的出口压力,pspi,min为第i台送气泵的出口压力下限值,ρ为气体密度,a0i,a1为拟合系数。
步骤三、根据日常运行参数数据,确定的管网系统的目标函数值和约束条件值。
步骤四、对第i个送气泵进行排量优化。
对第i个送气泵进行排量优化,包括以下步骤:
401)、对第i个泵设置j个排量点qsp(i,j),并使得qsp(i,j)满足送气泵排量约束。
402)、对i个泵的排量点qsp(i,j)组合Qk(i,j),且k=ij。
404)、判断qsp(i,j)是否满足送气压力约束。
405)、由Qk(i,j),计算目标函数f(qsp),比较得最小目标值fmin(qsp)及对应的Qk,m(i,j)。
若qsp(i,j)满足送气压力约束,则转入步骤405),否则,转至步骤402)。
在完成对第i个送气泵进行排量优化后,继续对管网系统其他送气泵进行排量优化,至完成全部送气泵的优化。
本发明通过从管网系统日常运行参数存储设备内获取参数数据,方便实现对参数数据的获取,并通过将获取的参数数据进行赘余剔除,能够有效的提高参数数据的有效性,提高了后续对管网系统进行优化的准确性,通过设置的目标函数,结合了管道系统中送气泵的数量、送气泵的送气量、送气泵的扬程、送气泵的效率和送气泵的电机效率,实现对管网系统运行状态的数字化计算,由送气泵排量约束、供气量与送气量平衡约束以及送气压力约束构成约束条件,通过设定送气泵排量约束保证优化后的送气泵能够满足排量要求,通过供气量与送气量平衡约束,能够保证优化后的管网系统能够满足设定的总排量要求,通过送气压力约束,使得优化后的送气泵能够保证正常的送气,能够实现对整个管网系统的优化,实现安全的管网系统扩建。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.基于管网系统运行参数优化的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、获取管网系统日常运行参数数据;
S2、建立参数优化模型,参数优化模型包括目标函数和约束条件;
S3、根据日常运行参数数据,确定的管网系统的目标函数值和约束条件值;
S4、对第i个送气泵进行排量优化。
2.根据权利要求1所述的基于管网系统运行参数优化的方法,其特征在于,在所述步骤S1中,获取管网系统日常运行参数数据,包括以下步骤:
S101、从管网系统日常运行参数存储设备内获取参数数据;
S102、将获取的参数数据进行赘余剔除,获得最终日常运算参数数据。
3.根据权利要求1所述的基于管网系统运行参数优化的方法,其特征在于,在所述步骤S102中,在剔除赘余参数后,对各送气泵的各参数进行求和,取平均值。
5.根据权利要求1所述的基于管网系统运行参数优化的方法,其特征在于,在所述步骤S2中,所述约束条件由送气泵排量约束、供气量与送气量平衡约束以及送气压力约束构成。
6.根据权利要求5所述的基于管网系统运行参数优化的方法,其特征在于,所述送气泵排量约束为泵额定最小排量和最大排量的要求,所述供气量与送气量平衡约束为送气泵排量之和应大于系统的总排量,所述送气压力约束为泵出口压力大于管网系统所要求的泵出口压力的下限值。
8.根据权利要求7所述的基于管网系统运行参数优化的方法,其特征在于,在所述步骤S402中,若满足供气量与送气量平衡约束,则转入步骤S404,否则,转至步骤S402。
9.根据权利要求7所述的基于管网系统运行参数优化的方法,其特征在于,在所述步骤S404中,若满足送气压力约束,则转入步骤S405,否则,转至步骤S402。
10.根据权利要求1所述的基于管网系统运行参数优化的方法,其特征在于,在所述步骤S4中,在完成对第i个送气泵进行排量优化后,继续对管网系统其他送气泵进行排量优化,至完成全部送气泵的优化。
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