基于模拟退火算法的换热网络双层优化方法

针对同时存在整型变量及连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,提出一种基于模拟退火算法的双层优化方法,分别处理代表结构的整型变量及代表费用的连续变量优化。外层算法以经济费用目标作为判断换热网络结构优劣的标准,通过随机扰动产生试探结构,借助模拟退火机制逐步进化外层结构;内层算法以流股间匹配的换热量作为优化变量,采用模拟退火算法实现费用连续变量的优化,再反馈到外层的结构优化过程。两个具体算例证明:模拟退火算法应用于换热网络结构的整型变量优化可以找到较优换热网络结构,而双层优化方法可有效处理具有整型变量和连续变量两种变量形式的换热网络优化问题,取得较好的换热网络设计。     

改进的布谷鸟MT反演算法

由于大地电磁（MT）数据的反演是高度非线性的,传统的全局优化算法收敛速度慢,且易陷入局部极值。为此,提出一种结合单纯形法的全局布谷鸟算法（ICS）反演MT数据。针对布谷鸟算法（CS）精于探索、疏于开发的特点,引入粒子群算法中的全局最优解,加强算法的局部搜索能力;同时结合单纯形法对较差鸟巢进行改进,进一步提高寻优精度。理论和实测数据反演结果表明,改进后的算法反演结果更稳定,收敛速度更快,求解精度更高。     

采用阶段更新策略加强结构进化的换热网络优化

针对换热网络优化中因种群多样性受限引起的易陷入局部最优解的问题,提出了采用阶段更新策略的强制进化随机游走算法。通过阶段性地随机生成最大步长和允许生成的最小换热量对种群个体更新,充分利用改进后整型变量的阶段性变化和个体进化过程中差解的复杂性增强结构进化能力,加大新结构与原始结构的差异性,保持种群活力和多样性,提高算法的全局搜索能力。并用算例验证了该策略加强结构进化能力的有效性,及换热网络优化中跳出局部最优解的优越性。     

利用遗传-粒子群优化混合算法求取剩余静校正量

剩余静校正是一个具有多参数、多极值的全局优化问题,当大量未知参数存在时,常规的遗传算法（GA）几乎无法避免早熟现象,难以保证收敛于全局最优。结合粒子群优化算法（PSO）和遗传算法的优势,提出了一种新颖的粒子群优化-遗传混合算法。混合算法利用了粒子群优化算法的速度和位置的更新规则,并引入遗传算法里的交叉变异思想。用混合算法和遗传算法分别对两个理论模型进行试处理,处理结果表明,混合算法比遗传算法具有更好的性能,是一种求取复杂地形条件下剩余静校正量的实用方法。     

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。     

基于温差原则的换热网络分步综合策略

在温差原则的基础上,提出了一种换热网络的分步综合策略。采用蒙特卡罗随机抽样技术优化获得换热网络的初始结构,在此初始结构的基础上利用换热网络的温差原则逐步生成新的换热器改变网络结构,每步都结合牛顿法对整个网络进行优化,以此权衡设备投资费用与公用工程费用来获取具有最优年综合费用的换热网络设计结构。两个具体的换热网络算例表明,分步综合策略能够提高换热网络的总换热量,实现能量的综合利用;优化结果与文献值相比,设备投资费用明显减少,从而能获得最优的年综合费用。     

基于粒子群优化算法波阻抗反演的研究与应用

 在地震勘探中占有重要地位的波阻抗反演属于求解最优化问题，其优化目标函数可能包含多个在一定范围内的连续变量，传统的优化手段存在对有些函数难以优化、容易陷入局部解及收敛速度缓慢等问题。粒子群算法只是考虑目标函数，对初始模型的依赖程度不高，并且可以随机地在全局域内进行搜索。本文基于粒子群算法的原理，提出了地震道反演中粒子群算法的实现方法，并详细地分析粒子群算法的抗噪能力；利用模型对该方法进行检测，得知在无噪时反演结果与模型一致；在依次加入3%、10%和25%的噪声后，反演前后的相关系数分别达到98.31%、93. 27%和82.09%；文中还用实际资料证明了该方法的有效性。     

量子行为的粒子群算法在叠前AVO反演中的应用

 量子行为的粒子群优化算法突破了粒子群优化算法所遵循的牛顿随机搜寻,在搜索过程中加入了量子运动,既改善了全局优化的能力和收敛速度,又减少了算法中需要控制的参数,有效地解决了传统粒子群优化算法无法收敛到全局最优解的问题。基于量子行为的粒子群优化算法原理简单,需要控制的参数很少,易于实现,可以进一步用于多参数、多极值地球物理反演。本文使用基于量子行为的粒子群优化算法进行叠前AVO弹性参数反演,无噪声和加噪声模型的反演结果说明了算法的有效性和稳定性,以及良好的抗噪性。     

基于改进粒子群算法的油田管网优化

为了节省油气集输管网的投资成本,往往对系统进行优化设计。应用粒子群算法求解油田地面管网的拓扑优化模型,在算法寻优过程中通过对最优粒子的编码进行动态调整,从而改进算法中粒子对最优粒子的跟随方式,使粒子的进化过程变得更加合理。经过实例验证,在相同计算条件下,改进后粒子群算法在求解地面管网优化问题中表现优于原粒子群算法;最后通过与遗传算法进行比较,粒子群算法在相同计算精度下收敛更快,所需迭代次数更少。     

粒子群优化算法在气田集输管网布局中的应用

气田管网集输系统是气田地面建设的重要组成部分，为降低气田管网集输开发成本、节约管网建设资源，在规划设计之初需对管网集输系统进行优化，以达到使管网投资费用最小的目的。结合气田地面集输建设中的实际约束条件，建立星树状管网拓扑优化模型，通过MATLAB软件对粒子群优化算法进行编码实现，分别对集输管网系统进行分级规划和整体规划求解分析，结果表明：在粒子群优化算法求解中，整体规划管网系统的投资费用更低；通过与粒子群算法的比较，粒子群优化算法有较好的收敛速度以及较高的求解精度。     

封隔器胶筒结构优化及优化方法比较

以接触应力和胶筒体积作为优化目标,采用有限元方法对封隔器胶筒进行结构优化设计。首先对胶筒坐封过程进行分析,在此基础上分别以胶筒与套管的接触应力和胶筒的截面积为目标函数,采用不同的优化方法获得相应优化序列。以接触应力为优化目标时,优化后胶筒主要尺寸为长度65 mm,窄头宽度10 mm,肩部倾斜角45.12°,外径113 mm,胶筒与套管间的平均接触应力比优化前提高8.40%。以胶筒体积为优化目标时,优化后胶筒主要尺寸为长度65 mm,窄头宽度10 mm,肩部倾斜角47°,外径110 mm,胶筒体积比优化前减小17.39%。将不同优化方法所得结果对比可知,一阶优化法的精确度较高。     

旋转旋流离心机优化设计

旋转旋流离心机主要由加速器、转鼓、左右端盖、支撑系统和密封系统组成，这种离心机把旋转离心力场和旋流离心力场有机结合起来，使分离强度增加，分离效果显著改善，是因液分离的理想设备。在分析旋转旋流离心机结构及工作原理的基础上，根据石油矿场的不同要求，建立了旋转旋流离心机的单目标和多目标优化设计的通用数学模型。采用两种新的优化方法对WXX－200型旋转旋流离心机的主要参数进行了优化设计，优化设计结果与常规设计相比，转鼓质量减少32．5％，功率消耗降低20％～30％，分离效果也有所改善。     

关于乙烯原料优化的几点思考

原料是影响乙烯生产成本的重要因素 ,以石脑油和柴油为原料的乙烯装置 ,原料费用在总成本中所占比例高达 70 %～ 75 % ;乙烯作为下游装置的原料 ,对下游产品生产成本的影响同样显著 ,譬如在乙二醇生产成本中占 70 %～ 75 % ,在聚乙烯生产成本中所占比重则更高达 80 %左右。因此 ,乙烯原料的选择和优化是降低乙烯生产成本、提高石油化工产品市场竞争力的关键。乙烯原料的优劣直接决定着我国乙烯工业乃至整个石油化工行业在国际市场上的竞争力。从世界范围来看 ,工业化国家的乙烯原料普遍以轻质原料为主 ,其原料的选择在注重优质化的同时 ,也…     

管式换热器的优化设计

针对管式换热器设计过程中几何关系的多自变量约束难题,提出了以管长、折流板间距与壳外径之比、管间距与管外径之比三个设计变量作为优化判据。将初投资额与年运转费用作为寻优目标函数,采用复合形电算法求解,避免了求导数复杂的数学运算。实例优化计算结果与常规计算结果的比较表明,优化设计可使管式换热器在满足给定约束条件下,节约２５ ％ 以上换热面积,提高管程和壳程的流速,从而提高传热系数,最终得到操作、能耗和投资等方面的最佳经济结构。     

水力旋流器结构参数优化设计

在综合分析水力旋流器现有计算式的基础上，采用与水力旋流器处理能力有关的固相分离颗粒粒度计算式，并以追求固相分离颗粒粒度最小为目标对旋流器的结构参数进行优化设计。列举了用随机方向搜索法进行寻优计算的实例，获得了较好的优化结果。通过对优化结果的分析，并与传统设计比较，提出了对水力旋流器结构参数进行优化设计的必要性和几点建议。     

基于改进文化粒子群算法的多组分石脑油调和优化问题研究

针对某炼油厂关于多组分石脑油调和优化存在的产量和质量不达标问题,分别对调和优化模型及求解算法进行了研究。根据各组分油的库存量、质量属性及石脑油产品油的质量指标等制约因素,建立基于组合数学的调和优化模型,并提出一种改进的文化粒子群算法,求解所有可行调和配方从而确定最优调和配方。典型的测试函数验证了该算法解决约束问题的有效性,应用实例表明该模型具有良好的可行性,也进一步说明了算法的有效性。     

计数式全通径压裂滑套优化设计

为了提高内滑套步进压力,同时使得内滑套结构强度较高,提出一种优化计数式全通径压裂滑套的方法。采用最陡爬坡实验设计确定最佳响应区域;利用响应曲面法分别建立显著因子与步进压力及运动过程中内滑套所受最大应力之间的二阶响应模型并分析了各因子对各响应的影响;根据线性加权法确定目标函数,采用粒子群优化（PSO）算法寻优,得到内滑套最优结构参数;基于显式动力学方法模拟压裂球推动内滑套运动过程。结果表明,优化后,运动过程中内滑套所受的最大应力增大了9.2%,内滑套步进压力提高了40%。室内模拟实验表明,优化后,内滑套步进压力提高了44%,与数值模拟结果近似,最陡爬坡实验设计、响应曲面法以及PSO算法相结合用于内滑套结构参数的优化是有效的。     

气田双筒式分离器的优化改进

双筒式分离器是长庆气田集气站中常用的一种卧式设备,它由上下两个容器组成,容器之间设有连通管实现互通,其主要用于原料天然气的气液分离。近几年来,长庆气田部分开发区块的天然气及采出水中H2S、CO2和Cl-等腐蚀性组分含量呈上升趋势,导致双筒式分离器腐蚀情况不断加剧,严重影响设备的安全运行和使用寿命。通过将双筒式分离器下部容器材质由碳钢更换为双相不锈钢,以及调整连通管间距、增设检修手孔等方式,对双筒式分离器进行了优化改进,经过2年的现场试验验证,设备的耐腐蚀性能得到明显的提升,有效地延长了双筒式分离器的使用寿命。     

陕京输气系统整合优化

陕京输气系统包括陕京一线、二线、三线三条输气干线。陕京三线是继陕京一线、二线之后向环渤海地区供应天然气的又一重要通道,干2010年10月建成。通过介绍陕京输气系统网络的构成,结合陕京三线的优化设计以及整合陕京输气系统的运行,达到节约建设投资和运行费用的目的。     

侧钻装备配套优化设计

利用修井机进行侧钻作业的装备配套技术没有较为定型的方案。为满足侧钻的需要、，通过侧钻实践探索，对修井机、循环系统、钻井泵等设备进行了科学选型及优化配置，制定了现场配套标准，并应用于生产，取得了满意的效果。