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燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)論文
燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)論文
1 燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的現(xiàn)狀概述
目前，隨著城市化步伐的加快，天然氣作為保障居民生活水平最為基礎(chǔ)的能源物資，越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注。燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)是一項(xiàng)前期投資數(shù)額大，投資回報(bào)周期長(zhǎng)的建設(shè)項(xiàng)目，為此，國(guó)家也在大力推進(jìn)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)利用最少的投入，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)槿細(xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)具有很大的可塑性，所以通過(guò)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)儲(chǔ)配站、調(diào)壓站的數(shù)量和分布進(jìn)行合理的調(diào)配，在滿足各節(jié)點(diǎn)壓力要求，保證燃?xì)饬髁康幕A(chǔ)上，通過(guò)軟件進(jìn)行燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)管道的直徑尺寸、管網(wǎng)金屬消耗量和投資進(jìn)行估算，以實(shí)現(xiàn)減少不必要的重復(fù)建設(shè)，減少投資額度，實(shí)現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，可以解決以往人工很多無(wú)法求解的大型復(fù)雜計(jì)算問(wèn)題，從而提高了燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和輸配效率。
輸配管網(wǎng)和調(diào)壓結(jié)構(gòu)是構(gòu)成燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的兩大主要組成部分，輸配管網(wǎng)又分為高中壓管網(wǎng)和低壓管網(wǎng)[1]。在燃?xì)夤芫W(wǎng)鋪設(shè)方案確定后，燃?xì)夤芫W(wǎng)始末端的壓力和燃?xì)饬髁渴菦Q定高中壓管網(wǎng)直徑尺寸的關(guān)鍵因素。而低壓管網(wǎng)的直徑尺寸主要是取決于燃?xì)饬髁俊⑷細(xì)馄骶叩念~定工作壓力和調(diào)壓站的布置狀況。燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)設(shè)計(jì)優(yōu)化的關(guān)鍵在于保證居民燃?xì)饬髁亢蛪毫φ５那疤嵯拢鶕?jù)已知管網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、燃?xì)庀到y(tǒng)的流量分布和壓力要求，分析確認(rèn)管網(wǎng)的直徑尺寸、管網(wǎng)的分布以及調(diào)壓站的位置和數(shù)量。利用最少的投資，實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)收益和社會(huì)效益。
2 燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的系統(tǒng)優(yōu)化
目前，在城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)，主要由燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)、燃?xì)鈨?chǔ)配站、調(diào)壓計(jì)量站、運(yùn)行管理操作和控制設(shè)施等部分組成，由此可見(jiàn)，燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)是一項(xiàng)極為復(fù)雜的綜合設(shè)施，要實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，則必須對(duì)構(gòu)成管網(wǎng)系統(tǒng)的輸配管網(wǎng)和調(diào)壓站進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究，利用軟件的強(qiáng)大功能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化改善方案。
2.1 建立燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型
隨著城市建設(shè)速度的加快，城市涵蓋范圍不斷加大，因此要求燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)呈現(xiàn)多級(jí)燃?xì)夤芫W(wǎng)的狀態(tài)。為了盡量節(jié)省投資成本，對(duì)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行整體優(yōu)化勢(shì)在必行。燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在調(diào)壓站的數(shù)量和布局優(yōu)化上。
2.2 調(diào)壓站數(shù)量的優(yōu)化確認(rèn)
在對(duì)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化過(guò)程中，調(diào)壓站的數(shù)量和分布比較難以確定，所以，在利用軟件進(jìn)行模擬優(yōu)化時(shí)，只能采用近似值的方案，來(lái)計(jì)算中、低壓管網(wǎng)的費(fèi)用計(jì)算，確定管網(wǎng)的直徑尺寸和流向。利用GCAD軟件，可以將相關(guān)的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行輸入，對(duì)于不能確定的數(shù)據(jù)利用近似值代替，就可以計(jì)算出燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)系統(tǒng)需要的調(diào)壓站的最佳數(shù)量[2]。
2.3 調(diào)壓站的優(yōu)化布置
根據(jù)計(jì)算機(jī)軟件GCAD計(jì)算出調(diào)壓站的數(shù)量和分布位置，對(duì)于整個(gè)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)仍是一下十分龐大的工程。燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的'主要作用和目的是為居民提高質(zhì)量可靠的燃?xì)夥⻊?wù)，將燃?xì)廨斔偷角Ъ胰f(wàn)戶。因此，對(duì)于低壓管網(wǎng)而言，調(diào)壓站優(yōu)化的目的在于滿足居民的用氣需求。要對(duì)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，則需盡可能的縮短調(diào)壓站到用戶的管道鋪設(shè)距離，這不僅可以節(jié)省管網(wǎng)費(fèi)用，還可以最大可能的為用戶提供穩(wěn)定的燃?xì)廨斔�。所以，以一個(gè)調(diào)壓站為例，利用軟件求得所有用戶中位點(diǎn)的位置，即設(shè)置調(diào)壓站的位置，然后利用此原理，求出燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)中多個(gè)調(diào)壓站的具體位置。由于燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，在燃?xì)夤芫W(wǎng)系統(tǒng)中存在無(wú)數(shù)個(gè)調(diào)壓站，要將每個(gè)調(diào)壓站都利用計(jì)算機(jī)軟件分析計(jì)算出來(lái)，顯然是不可能完成的任務(wù)，并且在調(diào)壓站定位時(shí)，還需考慮為調(diào)壓站設(shè)置一個(gè)節(jié)點(diǎn)集，因工作量過(guò)大一般計(jì)算機(jī)很難完成。因此，在開(kāi)發(fā)GCAD軟件時(shí)，采用啟發(fā)式數(shù)字計(jì)數(shù)法分析得出效果最優(yōu)化的解，以完成輸配管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2.4 燃?xì)夤芫W(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案
對(duì)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，既是對(duì)目前已知的管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)管中用到的管道直徑尺寸進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)在可以滿足用戶所需燃?xì)饬髁亢蛪毫Φ那疤嵯�，利用最少的投資數(shù)額，鋪設(shè)最優(yōu)化的管道網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)行[3]。利用計(jì)算機(jī)軟件GCAD中的梯度法、最短路徑法、拉格朗日乘數(shù)法和網(wǎng)管平差等規(guī)劃燃?xì)廨斉浞桨�，以求得最佳的管網(wǎng)鋪設(shè)方案，從而可以解決目前燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)配置過(guò)程中存在的問(wèn)題。
3 開(kāi)發(fā)更優(yōu)軟件
燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)作為一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，僅靠以前的人工計(jì)算方式已經(jīng)不能滿足行業(yè)的發(fā)展需求，開(kāi)發(fā)更加智能化，可以實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨斉鋬?yōu)化的新型軟件已是迫在眉睫。在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)軟件過(guò)程中，除了可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化之外，還要能夠及時(shí)生成圖檔，便于列印，提供給相關(guān)的行業(yè)專家和學(xué)者進(jìn)行探討。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于燃?xì)夤芫W(wǎng)的優(yōu)化和調(diào)壓站數(shù)量和位置的優(yōu)化。在進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，主要是實(shí)現(xiàn)調(diào)壓站的合理布置，以盡量減少燃?xì)夤芫W(wǎng)到用戶之間的距離，從而節(jié)省成本，實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益
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