CN115329692A - 一种成品油管道水力参数在线校准方法及系统 - Google Patents

一种成品油管道水力参数在线校准方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种成品油管道水力参数在线校准方法及系统，其包括：将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，求解管道内油品的水力校正系数；管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数。本发明能实现管道水力参数的在线校准，提高成品油管道在线仿真模型的计算精度。

Description

一种成品油管道水力参数在线校准方法及系统
技术领域
本发明涉及一种在线水力参数校准技术领域，特别是关于一种成品油管道水力参数在线校准方法及系统。
背景技术
目前，油气管道仿真软件被广泛应用于国内外管道系统，成为提高管道运行和管理效率、预防和减小事故损失等的重要手段。然而，管道运行环境随季节发生变化，管道参数也随服役期加长而发生变化，导致仿真计算结果与实际结果存在较大偏差。为了解决该问题，在线水力参数校准技术被应用于油气管道在线仿真领域，相关软件包括SPS和VariSim等，通过SCADA系统(数据采集与监控系统)实时数据对管道参数进行在线校正，并将仪表传输数据作为仿真的边界条件，对管道状态进行连续、实时模拟，以提高油气管道瞬态水力和热力计算精度。
对于油气管道参数校准问题，国内外学者进行了广泛的研究，相关技术主要基于管道瞬态水力模型，建立灵敏度分析矩阵，采用直接解析法进行求解；或建立优化模型，以仪表监测值与仿真结果值偏差最小为目标，求解最优管道校正参数。然而，由于管输系统仪表监测数据有限，当管道内存在多种流体时，水力参数校准问题通常为欠定问题，且多流体参数校准导致建立的优化模型存在多个最优解，难以采用直接解析法或建立优化模型的方式进行求解，对于成品油管道水力参数在线校准问题，目前仍没有可以普遍适用的技术。
管网水力参数校核直接解析法，即将校核参数作为未知变量，根据SCADA系统实时获取在线运行数据，包括压力、流量等，联立质量与能量守恒方程，将参数校核问题转化为正定问题或基于先验信息转化为超定问题进行求解。但是，对于管网水力参数校核直接解析法，通常要求校核参数的个数大于等于监测值个数，即校核问题必须为正定或超定，相关研究主要针对单一流体管网；对于单一管段内可能存在多个油品批次的成品油管道，SCADA监测数据主要为管道起点及终点的流量、压力，这导致待校准参数的数量可能大于观测值的数量，因此成品油管道水力参数校准问题为欠定问题，无法通过直接解析法进行求解。
基于优化模型的隐型校核法，通常以最小化监测值与模型计算值间的差作为目标函数，将参数校核转化为最优化问题进行求解，其中管网的质量守恒与能量守恒方程作为约束条件，采用梯度迭代算法或随机搜索算法进行求解。对于稳态摩阻校正问题，采用粒子群算法求解输水管网稳态摩阻系数，或采用遗传算法求解相同问题；对于瞬态摩阻校正问题，通过建立管道状态空间模型，对管道摩阻进行估计，或通过遗传算法以及粒子群算法对输油管道摩阻系数进行校正。但是，同样，由于成品油管道内通常存在多个油品批次，需要对所有油品对应的摩阻系数进行校准，建立的优化问题为欠定问题，存在多个最优解，因此采用随机搜索算法求解该问题时，求解结果存在扰动，一方面需要提高模型迭代次数，另一方面模型所需历史工况的数量增多，导致随机搜索算法存在求解时间较长的问题，且对历史工况数据有较高要求，无法满足在线实时校准的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种成品油管道水力参数在线校准方法及系统，其能实现管道水力参数的在线校准，提高成品油管道在线仿真模型的计算精度。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种成品油管道水力参数在线校准方法，其包括：将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，求解管道内油品的水力校正系数；管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数。
进一步，所述摩阻校准优化模型为：
Figure BDA0003777907380000021
Figure BDA0003777907380000022
式中，N表示管道分段数，将管道分为|N+1|个节点；T表示观测值维度集合；F1,2,3表示不同观测输入下的管道模拟结果与观测值误差，下标1、2、3分别表示三个不同的观测输入；Qn∈|N+1|,t表示t时刻管道沿线第n个节点处的流量模拟值；
Figure BDA0003777907380000023
表示t时刻管道沿线第n个节点处的流量观测值；Hn∈|N+1|,t表示t时刻管道沿线第n个节点处的压头模拟值；
Figure BDA0003777907380000031
表示t时刻管道沿线第n个节点处的压头观测值；λt+1表示t+1时刻管道的摩阻系数校准值；M表示管道水力状态转移矩阵。
进一步，所述设定条件为：建立了用于存储校准结果的油品水力参数校准数据库，每次水力校正系数的校准结果与上一次校准结果的偏差不能超过预设值；当管道处于稳态工况或准稳态工况时，每分钟进行一次水力参数校准，当两次参数校准偏差超过预设值时，采用上一时刻校准值作为管道在线仿真模型的输入。
进一步，每根管段都建立相应的所述水力参数校准数据库。
进一步，还包括危险工况预警的步骤：将得到的水力校正系数输入预先建立的成品油管道在线仿真模型中，确定模型边界进行稳态计算，得到管道沿线压力和流量的实时计算；根据实时计算的流量和压力监测管道沿线高点和低点的压力变化趋势，避免管道超压和拉空。
进一步，所述成品油管道在线仿真模型的建立方法包括：
根据管道运动方程和连续性方程得到水击特征方程；
对水击特征方程进行求解，得到管道沿线流量和压力分布，建立成品管道在线仿真模型。
进一步，采用有限差分法对水击特征方程进行求解，所述成品管道在线仿真模型为：
Figure BDA0003777907380000032
其中，Cw为惯性水击系数；PP为网格点P处的压力计算值，MPa；ρ代表油品密度，kg/m3。一种成品油管道水力参数在线校准系统，其包括：初始模块，将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，求解管道内油品的水力校正系数；校准模块，管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
本发明能够在数据采集的基础上，实现管道水力参数的在线校准，提高成品油管道在线仿真模型的计算精度，实时监控沿线各点压力，可以直观实时显示高低点压力，对缺失和异常数据进行校正，避免高点拉空、低点超压，当工况变化时，预测水击危害，防止超压，保障成品油管道的安全、高效运行。
附图说明
图1是本发明一实施例中仿真模块动态切换及摩阻矫正流程示意图；
图2是本发明一实施例中成品油管道在线仿真流程图；
图3是本发明一实施例中特征线法示意图；
图4是本发明一实施例中某成品油管道初始时刻水力工况；
图5a是本发明一实施例中A站场出站压力模拟结果；
图5b是本发明一实施例中A站出站压力模拟结果与观测值误差；
图6是本发明一实施例中A-B管段不同油品水力校准系数变化；
图7a是本发明一实施例中C站场进站压力模拟结果；
图7b是本发明一实施例中C站进站压力模拟结果与观测值误差；
图8是本发明一实施例中B-C管段不同油品水力校准系数变化；
图9a是本发明一实施例中B站进站流量缺失数据计算；
图9b是本发明一实施例中B站出站流量缺失数据计算。
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，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
成品油管道存在输送油品种类多、油品性质多变、沿线地形起伏大等问题，为保证成品油管道的安全、高效运行，需要对管道水力工况进行在线仿真，实现监测管道沿线的压力变化情况，避免高点拉空、低点超压。然而，现有仿真模型结果与实际系统间通常存在较大差距，随着管道运行时间的变化，管道参数不断变化；而且，为了降低输送能耗，会通过添加减阻剂来降低油品粘度，随着油品存储时间的变化，油品性质也会发生变化。因此，需要对管道水力参数进行实时校准。针对现有水力参数校准方法仅适用于单一流体管道，难以应用于成品油管道在线水力计算需求的问题，本发明提供了一种成品油管道水力参数在线校准方法及系统，在SCADA实时数据采集的基础上，实现成品油管道多油品摩阻系数在线校准，采用油品批次递推的方式对不同管段不同批次油品水力参数进行实时校准，保证在线仿真模型计算稳定性，提高成品油管道在线仿真模型的精度。
在本发明的一个实施例中，提供一种成品油管道水力参数在线校准方法。本实施例中，如图1所示，该方法包括以下步骤：
1)将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，进行摩阻校准，求解管道内油品的水力校正系数；
2)管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数；随着在线校准模型的运行，管道水力参数校准的精度将不断提高；
3)将得到的水力校正系数输入预先建立的成品油管道在线仿真模型中，确定模型边界进行稳态计算，得到管道沿线压力和流量的实时计算；根据实时计算的流量和压力监测管道沿线高点和低点的压力变化趋势，避免管道超压和拉空，对危险工况进行预警。其中，高点和低点为管道沿线高程的高处和低处。
上述步骤1)中，在建立成品油管道在线仿真模型后，需要进一步对管道水力参数进行校准，以提高管道仿真结果的精确性。由于成品油管道内存在多个油品批次，无法直接采用解析法和优化算法对管道水力参数进行校准，本发明采用基于批次递推的参数校正方法。
上述步骤1)中，摩阻校准优化模型为：
Figure BDA0003777907380000051
Figure BDA0003777907380000061
式中，N表示管道分段数，将管道分为|N+1|个节点；T表示观测值维度集合；F1,2,3表示不同观测输入下的管道模拟结果与观测值误差，下标1、2、3分别表示三个不同的观测输入；Qn∈|N+1|,t表示t时刻管道沿线第n个节点处的流量模拟值；
Figure BDA0003777907380000062
表示t时刻管道沿线第n个节点处的流量观测值，该模型中只有管道两段的流量观测值是可获得的；Hn∈|N+1|,t表示t时刻管道沿线第n个节点处的压头模拟值；
Figure BDA0003777907380000063
表示t时刻管道沿线第n个节点处的压头观测值，同样的，该模型中只有管道两段的水头观测值是可获得的；λt+1表示t+1时刻管道的摩阻系数校准值，图1中的λ1，t，
Figure BDA0003777907380000064
Figure BDA0003777907380000065
表示当前管道内不同油品的摩阻系数校准值，Δt1表示第一个新油品注入时间与模型计算开始时间t的时间间隔，Δt2表示第二个新油品注入管道时间与模型计算开始时间t的时间间隔；M表示管道水力状态转移矩阵。
上述步骤2)中，考虑到油品运移及水力工况的不确定性，该方法仅选择稳态水力工况或准稳态水力工况作为模型输入，不考虑水力工况间的压力传播约束，提高了模型的求解速度，能够实现管道摩阻的实时校准。为防止SCADA获取实时数据误差导致的水力参数校准结果扰动问题，设定的条件为：设定了建立了用于存储校准结果的油品水力参数校准数据库，每次水力校正系数的校准结果与上一次校准结果的偏差不能超过预设值(本实施例中预设值优选为15％)，当管道处于稳态工况或准稳态工况时，每分钟进行一次水力参数校准，当两次参数校准偏差超过预设值时，采用上一时刻校准值作为管道在线仿真的输入；同时，考虑到不同批次同种油品、同一批次油品不同时刻也存在物性差异，针对每根管段都建立了相应的水力参数校准数据库，将每条管段视为独立的系统进行处理。
上述步骤3)中，如图2所示，成品油管道在线仿真模型的建立方法包括以下步骤：
3.1)根据管道运动方程和连续性方程得到水击特征方程；
其中，运动方程为：
Figure BDA0003777907380000066
连续性方程为：
Figure BDA0003777907380000071
式中，g为自由落体加速度，m/s2；w为管道内截面积，m2；Q为流体体积流量，m3/s；t为时间，s；x为轴向坐标，m；f为摩阻系数；H为压头，m；v为流体流速，m/s；m为设定的系数，在水力光滑区取0.25，在混合摩擦区取0.125；a为水击波传播波速(以下简称水击波速)，m/s。
将完整的水击基本微分方程进行线性组合与化简，得到水击特征方程：
Figure BDA0003777907380000072
其中，C+、C-分别表示水击特征方程的正特征线和负特征线；Δx为设定的距步，Δt为设定的时步。
在本实施例中，在顺序输送过程中，管内存在多种油品，其水击波速a为：
Figure BDA0003777907380000073
式中，ρ为油品密度，kg/m3；K为油品的体积模量，MPa；D为管道的平均内径，m；E为管材的弹性模量，MPa；δ为管道壁厚，m；μ为管材的泊松系数(当管道一端固定时，ψ＝1-μ/2；当管道全部固定时，ψ＝1-μ2；管道可自由伸缩时，ψ＝1)。
3.2)对水击特征方程进行求解，得到管道沿线流量和压力分布，建立成品管道在线仿真模型。
采用有限差分法对水击特征方程进行求解，如图3所示，将水击特征方程与近似水击特征方程的优先差分方程进行联立求解；
其中，近似水击特征方程的有限差分方程为：
Figure BDA0003777907380000074
Figure BDA0003777907380000075
式中，Qp表示网格点P处的流量计算值；QA表示网格点A处的流量计算值；QB表示网格点B处的流量计算值；Hp、HA、HB分别表示对应网格点处的压头计算值；
联立求解得到成品管道在线仿真模型：
Figure BDA0003777907380000081
其中，Cw为惯性水击系数；PP为网格点P处的压力计算值，MPa；ρ代表油品密度，kg/m3。
上述步骤3)中，稳态计算具体为：保持模型边界固定不变，将水力校正系数输入成品油管道在线仿真模型中进行压力和流量的计算。
上述步骤3)中，根据实时计算的流量和压力监测管道沿线高点和低点的压力变化趋势，避免管道超压和拉空，具体为：
获取由SCADA实时数据误差导致的水力参数校准结果扰动情况，若扰动值大于预先设定值，则求取下一时刻的水力校正系数；反之，则将稳态持续时间设定为0，并对流量和压力进行瞬态计算，重新计算管道沿线压力和流量。
其中，瞬态计算为：模型边界为SCADA获取的实时数据，为实时变化的边界，将水力校正系数输入成品油管道在线仿真模型中进行压力和流量的计算，得到校准结果。
使用时，通过实时SCADA数据作为模型边界，在管道水力校正系数的基础上，可以实现管道沿线压力的实时计算，监测管道沿线高点和低点的压力变化趋势，避免管道超压和拉空，对危险工况进行预警。
实施例：下面以国内某成品油管道为例，对本发明做进一步的解释，测试数据如表1所示。
表1国内某成品油管道管段基础数据
Figure BDA0003777907380000082
该成品油管道全线包括三个站，初始时刻水力工况，包括沿线压力、流量以及批次位置如图4所示；其中，A-B管段内存在92#汽油和95#汽油两种油品，95#汽油批次油头位置为距离首战59km，B-C管段内仅存在92#汽油一种油品。为了实现全线的压力在线计算，将每两个站间的管道单独考虑，对研究管道前后站场的进出站压力、流量和油库下载量数据进行预处理，通过SCADA数据库读取实时压力和流量数据作为边界条件驱动在线仿真模型，从而真实地反映管道沿线各点的压力变化。
以A-B管道为例，由于B站的进站流量存在缺失，采用“起点定流量-终点定压力”控制边界，对该管段沿线水力参数进行计算10h，模拟结果如图5a、图5b所示。
从图5a、图5b中可以看出，当水力工况发生变化采用瞬态计算模块，压力计算误差较大，但随着计算的进行被不断校准，整体计算误差在2％以内，相应的摩阻校准结果如图6所示。
由于B站也存在出站流量数据缺失问题，B-C管道采用“起点定压力-终点定流量”控制边界，对该管段沿线水力参数进行计算10h，模拟结果如图7a、图7b所示。可以看出C站进站压力模拟整体计算误差在3％以内。B-C管道摩阻校准结果如图8所示。
基于本发明对B站缺失进站及出站流量数据进行反算，并对SCADA数据进行补充，如图9a、图9b所示。总体计算结果对比如表2所示。
表2管道压力计算结果对比
Figure BDA0003777907380000091
综上，基于本发明适应于多流体的管道水力参数在线校正方法，成品油管道在线仿真的压力计算误差在3％以内，相比现有研究有了明显提升；此外，本发明具有模型规模小、计算速度快的优势，能够满足现场实际应用需求，可以对缺失及异常数据进行补充和校准，能够实现成品油管道全线的实时监测。
在本发明的一个实施例中，提供一种成品油管道水力参数在线校准系统，其包括：
初始模块，将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，求解管道内油品的水力校正系数；
校准模块，管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数。
上述实施例中，摩阻校准优化模型为：
Figure BDA0003777907380000101
Figure BDA0003777907380000102
上述实施例中，设定条件为：建立了用于存储校准结果的油品水力参数校准数据库，每次水力校正系数的校准结果与上一次校准结果的偏差不能超过预设值；当管道处于稳态工况或准稳态工况时，每分钟进行一次水力参数校准，当两次参数校准偏差超过预设值时，采用上一时刻校准值作为管道在线仿真模型的输入。
上述实施例中，每根管段都建立相应的所述水力参数校准数据库。
上述实施例中，还包括危险工况预警模块：将得到的水力校正系数输入预先建立的成品油管道在线仿真模型中，确定模型边界进行稳态计算，得到管道沿线压力和流量的实时计算；根据实时计算的流量和压力监测管道沿线高点和低点的压力变化趋势，避免管道超压和拉空。
其中，成品油管道在线仿真模型包括：
第一处理模块，根据管道运动方程和连续性方程得到水击特征方程；
第二处理模块，对水击特征方程进行求解，得到管道沿线流量和压力分布，建立成品管道在线仿真模型。
上述第二处理模块中，采用有限差分法对水击特征方程进行求解，成品管道在线仿真模型为：
Figure BDA0003777907380000103
本实施例提供的系统是用于执行上述各方法实施例的，具体流程和详细内容请参照上述实施例，此处不再赘述。
本发明一实施例中提供的计算设备结构示意图，该计算设备可以是终端，其可以包括：处理器(processor)、通信接口(Communications Interface)、存储器(memory)、显示屏和输入装置。其中，处理器、通信接口、存储器通过通信总线完成相互间的通信。该处理器用于提供计算和控制能力。该存储器包括非易失性存储介质、内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序，该计算机程序被处理器执行时以实现一种成品油管道水力参数在线校准方法；该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、管理商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行如下方法：将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，求解管道内油品的水力校正系数；管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域技术人员可以理解，上述计算设备示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算设备的限定，具体的计算设备可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在本发明的一个实施例中，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，求解管道内油品的水力校正系数；管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数。
在本发明的一个实施例中，提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，求解管道内油品的水力校正系数；管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数。
上述实施例提供的一种计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应说明的是：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)

1.一种成品油管道水力参数在线校准方法，其特征在于，包括：
将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，求解管道内油品的水力校正系数；
管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数。
2.如权利要求1所述成品油管道水力参数在线校准方法，其特征在于，所述摩阻校准优化模型为：
Figure FDA0003777907370000011
Figure FDA0003777907370000012
式中，N表示管道分段数，将管道分为|N+1|个节点；T表示观测值维度集合；F1,2,3表示不同观测输入下的管道模拟结果与观测值误差，下标1、2、3分别表示三个不同的观测输入；Qn∈|N+1|,t表示t时刻管道沿线第n个节点处的流量模拟值；
Figure FDA0003777907370000013
表示t时刻管道沿线第n个节点处的流量观测值；Hn∈|N+1|,t表示t时刻管道沿线第n个节点处的压头模拟值；
Figure FDA0003777907370000014
表示t时刻管道沿线第n个节点处的压头观测值；λt+1表示t+1时刻管道的摩阻系数校准值；M表示管道水力状态转移矩阵。
3.如权利要求1所述成品油管道水力参数在线校准方法，其特征在于，所述设定条件为：建立了用于存储校准结果的油品水力参数校准数据库，每次水力校正系数的校准结果与上一次校准结果的偏差不能超过预设值；当管道处于稳态工况或准稳态工况时，每分钟进行一次水力参数校准，当两次参数校准偏差超过预设值时，采用上一时刻校准值作为管道在线仿真模型的输入。
4.如权利要求3所述成品油管道水力参数在线校准方法，其特征在于，每根管段都建立相应的所述水力参数校准数据库。
5.如权利要求1所述成品油管道水力参数在线校准方法，其特征在于，还包括危险工况预警的步骤：将得到的水力校正系数输入预先建立的成品油管道在线仿真模型中，确定模型边界进行稳态计算，得到管道沿线压力和流量的实时计算；根据实时计算的流量和压力监测管道沿线高点和低点的压力变化趋势，避免管道超压和拉空。
6.如权利要求5所述成品油管道水力参数在线校准方法，其特征在于，所述成品油管道在线仿真模型的建立方法包括：
根据管道运动方程和连续性方程得到水击特征方程；
对水击特征方程进行求解，得到管道沿线流量和压力分布，建立成品管道在线仿真模型。
7.如权利要求6所述成品油管道水力参数在线校准方法，其特征在于，采用有限差分法对水击特征方程进行求解，所述成品管道在线仿真模型为：
Figure FDA0003777907370000021
其中，Cw为惯性水击系数；PP为网格点P处的压力计算值，MPa；ρ代表油品密度，kg/m3。
8.一种成品油管道水力参数在线校准系统，其特征在于，包括：
初始模块，将管道内初始状态的流体视为单一流体，建立摩阻校准优化模型，以模拟结果与观测值误差最小为目标，管道水力摩阻公式为约束，求解管道内油品的水力校正系数；
校准模块，管道内注入新油品时，固定之前管道内油品的水力校正系数不变，认为当前校正结果与实际结果完全符合，将新油品的摩阻输入摩阻校准优化模型，仅对新油品的摩阻系数进行校准，依次递推，满足设定条件后得到最终水力校正系数。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1至7所述方法中的任一方法。
10.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1至7所述方法中的任一方法的指令。
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