在供水系统建立实时监控与水力模拟系统的步骤及投资效益分析

结合企业的实际，提出了如何通过现代化的高新技术手段实现给水管网运行的信息化、科学化，从而促进企业技术进步、节能降耗、提高经济效益，对供水管网的优化设计和改建、扩建以及运行调度的最优化等都具有十分重要的意义。     

管网布局规划技术综述

在管网规划设计中,采用优化技术确定合理的网络拓扑结构并确定最佳工艺设计方案可以获得较好的经济效益.通过介绍国内外在输气管网布局优化、树状供水管网布局优化、环状供水管网布局优化方面的研究成果,总结应用于这一领域的数学规划方法,认为在进行输气管网的布局研究时可借鉴供水管网布局优化设计的一些技术方法和经验作参考.     

油田给排水管网的优化设计

油田给排水管网设计往往要求设计费用尽可能低,同时设计的管网又要能满足供水排水要求,因此,管网优化设计就显得尤为重要。给排水管网主要包括给水管网设计、排水管网设计和多管线设计三部分。针对设计原则、管道区域、管材选择和水力计算等内容,对油田给水管网和排水管网的优化设计以及多管线综合的优化设计进行了详细的分析,提出了设计优化中应注意的问题。     

基于改进的遗传算法的天然气管网系统运行优化

在天然气管网系统安全稳定运行的基础上,为了实现节能减排,充分合理地利用管道的输配能力,将目标函数定义为天然气的最大流量,同时考虑管道内天然气稳定流动、各节点流量平衡、节点及管段压力等约束条件,建立了天然气管网系统优化数学模型。采用整数编码来进行管径编码,用模拟退火罚函数转化约束条件,并合理地将遗传算法的全局寻优能力和模拟退火的局部搜索能力互补融合起来,实现算法的改进和优化。将改进的遗传算法应用到某大型天然气管网优化设计的实例中,计算结果表明,改进的遗传算法在解的质量上和收敛的速度上都优于基本遗传算法,验证了所建立的优化模型是高效可行的。     

正交试验设计在管道扩建优化设计中的应用

为了获得长输天然气管道干线扩建设计的最优方案,早日实现管网系统赢利的目标,以管道总年值费为目标函数建立了天然气管道系统参数优化设计模型,运用正交试验设计方法对模型进行求解,分别给出了水力约束条件、稳定性约束条件、管道强度约束条件和边界约束条件,并提出了采用正交试验设计法进行管道扩建优化设计的9个基本步骤。通过正交试验设计,不仅获得了各扩建管道与已建管道年值费用最低的最佳方案,还得到了管道管径、压力、压力比和管道壁厚等工艺参数的最优组合,实现了整个管网系统的全局优化设计。实例应用结果表明,该设计结果符合工程实际,该设计方法具有编程计算简单、计算次数少和不易漏掉最优方案的优点。     

油田集输管网全局优化设计

为了降低油田集输管网的投资,避免集输管网设计结果陷入局部最优,在进行优化设计的过程中提出了一种全局优化方法,把站址布局、管网参数同时设为系统变量,以集输管网总投资和运行费用作为优化目标,建立了一个全局优化数学模型,并采用遗传算法求解了该模型。计算结果表明,全局优化与分级优化相比提高了结果的全局性,有效节省了投资。     

油田给排水管网的优化设计

油田给水管网优化的目的是以满足厂、矿、队供水水量、水压和水质的要求为前提,在经济上做到费用最小.排水管网优化设计就是在满足规范要求的前提下,以经济效益指标为目标函数优化管网的管径、埋深及确定管网中泵站的最佳位置.多管线综合的优化设计原则是:污水排水管应距建筑物最近;生活用水管线应靠近建筑物;动力管线和天燃气管道应敷设于给排水管线外侧;所有管线均宜敷设于绿化带或人行道下面.     

基于遗传算法的油气混输管网参数优化

在油田地面多相混输管网优化研究中,结构参数优化是极为重要的一个问题。对这个多目标非线性规划问题,采用遗传算法进行管网结构参数优化计算,建立了优化计算的目标函数、水力热力学模型及管网分析模型,并用并列选择法和权重系数变化法对模型进行了求解。运用遗传算法对某集输管网的结构参数进行的优化计算结果表明,采用基于遗传算法的优化方法可以节省费用15%以上。     

基于Arc GIS平台的供水管网地理信息系统

供水管网地理信息系统是集输入、编辑、管理于一体的综合管理系统。该系统能快速提供准确的供水管网信息,并具有管网数据与图形数据管理、数据快速查询与统计、事故紧急处理、模拟生成分析等功能。以Arc GIS为平台,依托后台数据库,采用B/S和C/S相结合的方式,可查清供水管网现状,实现供水管网管理的全系统操作,提高了供水管网管理的效率、质量和水平。     

基于免疫遗传算法的油田地面环形集输管网优化方案

为了节约油田集输管网的投资成本,结合某油田地面环形集输管网的实际情况,以免疫遗传算法为基础,构建地面环形集输管网的优化设计数学模型,并对模型进行求解。在此基础上,利用运算实例对模型的有效性进行验证,得到油田地面环形集输管网的优化方案。研究结果表明,集输半径为2 km时,地面环形集输管网优化设计方案用于系统设计时造价最低。并且当设计油田地面环形集输管网时将各级站划定在一定范围时,2 km集输半径为最佳设计,据此证明了模型具有良好的适用性。此次研究为油田地面环形集输管网优化提供了借鉴和参考,为集输管网的布置提供了理论基础。     

基于蒙特卡罗遗传算法的换热网络优化问题

在换热网络超结构及其数学模型的基础上,提出了换热网络优化的蒙特卡罗遗传混合算法,利用蒙特卡罗方法在解空间进行全局搜索,得到最佳换热匹配,由此引入遗传算法对网络优化问题中的连续性变量进一步优化,降低换热网络年综合费用。实例表明,应用蒙特卡罗遗传混合策略能在保证算法的全局搜索能力的前提下,提高换热网络优化效率,并能使换热匹配更加合理,减少加热器和冷却器的投入,降低网络的综合费用。     

基于混合遗传算法的树状注水管网拓扑优化

以投资最小为目标函数,以井间隶属关系的惟一性、连接注水井数量等限制为约束条件,建立了树状注水管网拓扑优化数学模型.根据模型特点,将优化问题分为分配层和几何层,分别采用遗传算法和非线性优化方法进行求解.并对遗传算法的操作过程进行了改进,调整了适应函数,采用随机多父辈适应函数值加权交叉和多种变异操作,结合了模拟退火算法,并给出了初温的确定方法,改进了选择复制操作,从而形成了混合遗传算法.该算法能够有效地提高收敛速度,避免早熟收敛.利用算例说明了该方法的有效性.     

环状管网优化设计的双重编码混合遗传算法

以投资最小为目标函数,建立了注水系统环状管网优化数学模型。针对环状管网优化的特点,遗传算法采用二进制编码和整数编码相结合的双重编码,同时对管网连接方式和管径进行优化,并结合了模拟退火算法,形成了混合遗传算法。操作过程中采用随机多父辈适应函数值加权交叉,提出了与优化问题相适应的多种变异方法,给出了约束条件的处理方法,减少了不可行解的产生,使该算法的优化性能得到了提高。大庆油田某采油厂一新建注水区块的优化算例表明,管网投资由1160万下降到850万元,说明该优化方法有效且实用。     

基于遗传算法的低渗透气藏水平井压裂参数优化

采用传统的正交设计方法对低渗透气藏水平井压裂进行优化设计，难以涵盖整个最优解搜索空间，优化对象数目的增加也会导致方案数量大幅增加。为了突破这一限制，基于遗传算法建立了新的水平井压裂智能优化设计方法，并编程实现了优化设计的全程自动化。计算结果表明：遗传算法在优化过程中不需要人为干预，大大降低了工作量，采用二进制编码形式替代水平井参数和裂缝参数极大地拓展了最优解搜索空间，算法复杂程度受优化对象数目的影响较小。与传统方法相比，该方法具有很大的优越性和实用价值，值得推广。     

普光高含硫气田集输管网优化

针对普光气田自身特点,以集输管网投资最小为目标,以管网各节点的流量、压力及管道的压力限制等为约束条件,建立了树状集输管网布局、管径和阀门数目全局优化数学模型,采用双重编码遗传算法对模型进行求解,获得了总投资费用最省的管网布局、管径和阀门数目。优化过程中,针对普光湿气集输采用气液混输的特点,确定了湿天然气的物性计算和热力计算模型。通过计算值与实测值的比较,确定了适用于湿气混输管线且精度较高的水力计算模型,保证了优化过程中物性、压力和温度计算以及优化模型约束条件校核的准确性。实例计算表明,所建立模型准确,优化算法有效,对降低高含硫气田管网建设成本和提高管网安全性有重要指导意义。     

基于风险的老龄平台检修规划

为确定老龄平台合理的检修方案,建立基于风险的老龄平台检修规划模型。研究模型中检测、维修与失效期望费用的计算方法,采用遗传算法进行优化求解;利用事件树进行概率分析,计算出各检测时间点平台检测、维修与失效三个基本事件的概率;基于规划模型对老龄平台延寿服役期间的检测间隔、方法及维修决策三个参数进行优化。最后以一老龄平台为例,根据备用的检测方法与维修方法确定10种检修方案,采用检修规划模型进行检修优化,结果表明,合理地安排检测与维修能够有效地降低平台风险,维修方法对检修方案的影响大于检测方法。     

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遗传算法是具有全局寻伏特点的一种新型最优化方法，它适合于求解非线性优化问题，近年来已经在复杂函数的优化求解、结构优化设计、自适应控制、系统控制、模式识别等领域取得成功应用。文章将遗传算法引入列井最优化解释中，实现了用遗传算法进行最优化测井解释，充分利用遗传算法的全局寻优特点，研究多参数、非线性最优化测井数据处理问题；同时在充分讨论常规遗传算法原理的基础上，针对常规时齐遗传算法的强不收敛性，引入了非时齐遗传算法，从结合整体模拟迟火算法、引入动态记忆宙解决成熟前收敛问题两方面对常规遗传算法作了改进，经正演模型模拟运算和实际测井资料的解释结果表明，经改进后的遗传算法更易于收敛，可以较好地研究多参数、非线性最优化测井资料解释。     

基于粒子群优化算法的异型螺旋槽管优化设计

介绍了粒子群优化算法的原理,并将粒子群优化算法应用于异型螺旋槽管的优化设计,针对不同的设计目的,制定了不同的目标函数进行优化。与其它演化算法相比,粒子群优化算法速度快,优化质量也令人满意,特别适于连续问题的优化。优化结果表明,粒子群优化算法能很好地应用于异型螺旋槽管的优化设计,并能较好推广应用于其它领域。     

基于HYSYS和GA的天然气净化装置用能优化

为了降低含硫天然气处理过程中的能量消耗和操作成本,应用工业流程模拟软件HYSYS建立了含硫天然气净化装置工艺模型,并基于数据对象接口（Automation）技术开发了HYSYS与矩阵数值分析软件Matlab之间的接口程序,将HYSYS工艺模型作为适值函数计算的基础并入遗传算法（GA）中,从而建立了基于HYSYS模拟和遗传算法的天然气净化装置用能优化模型。应用此优化模型对川渝地区某50×10⁴ m³/d天然气净化装置的用能进行了操作参数优化,结果表明：在保证净化气产品质量的前提下,净化装置的用能降低了12.8%,经济效益明显提高。该方法通用性强,可用于其他过程系统的操作参数优化。