（油气储运工程专业论文）兰成渝管道调度计划编制系统研制.pdf

t h es t u d ya n dd e v e l o p m e n to fp i p e l i n es c h e d u l i n gs y s t e mf o r l a n z h o u - c h e n g d u - c h o n g q i n gp i p e l i n e s o n gf e i ( c o l l e g eo fs t o r a g e & t r a n s p o r t a t i o na n d a r c h i t e c t u r a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h a n gg u o z h o n g a b s t r a c t l a n z h o u c h e n g d u - c h o n g q i n gr e f i n e dp r o d u c t so i lp i p e l i n e ( l c yp i p e l i n e ) i st h e f i r s t m a r k e t - f a c e dl a r g ep r o d u c t sp i p e l i n es y s t e mo fc h i n a , w h i c hi sf e a t u r e dw i t hl a r g ed i a m e t e r , l o n gd i s t a n c ea n dn u m e r o u s ( 15 ) d e l i v e r i e s a st h es y s t e mc o n f i g u r a t i o n ，d i e s e l ，g a s o l i n e # 9 0a n d g a s o l i n e # 9 3c o u l db eb a t c h e di nat i g h tt r a n s p o r t a t i o nw a y t oab a t c h e dp i p e l i n e ，t h ep i p e l i n e s c h e d u l i n gt o o li sc r i t i c a lt ot h ep i p e l i n eo p e r a t i o ne f f i c i e n t l ya n dt i m e l y s ot h ep r o j e c tw a s l a u n c h e da n da i m e dt os t u d ya n dd e t e r m i n et h es c h e d u l i n gr u l e sa n ds c h e d u l i n gm e t h o d o l o g yf o r l c yp i p e l i n e i na d d i t i o n ，ap i p e l i n es c h e d u l i n gt o o lw o u l db ed e v e l o p e df o rl c yp i p e l i n e b a s e do nt h es c h e d u l i n gr u l e sa n ds c h e d u l i n gm e t h o d o l o g y t h ep i p e l i n ef e a t u r e sa n dt h e e f f e c to fd e l i v e r yd e s t i n a t i o n ，d e l i v e r yf l o wr a t e ，d e l i v e r y s e q u e n c et ol c yp i p e l i n eo p e r a t i o nw e r ea n a l y z e d t h ep i p e l i n es c h e d u l i n gr u l e sw h i c hd i r e c t t h ee s t a b l i s h m e n to fl c yp i p e l i n es c h e d u l i n gm o d e lw e r ef o u n d e db a s e do nt h es t u d ya n dt h e l c yp i p e l i n es c h e d u l i n gs y s t e mf e a t u r e dw i t ha u t o m a t i cs c h e d u l i n gf u n c t i o nw a sd e v e l o p e d b a s e do nt h ea b o v es t u d i e s t ov e r i f yt h er a t i o n a l i t yo ft h es c h e d u l eo u t p u t so ft h es c h e d u l i n g s y s t e m ，p i p e l i n es i m u l a t i o nm e t h o d o l o g ya n dh y d r a u l i cm o d e l i n gs o l u t i o nw e r es t u d i e da n dt h e r e l a t e df u n c t i o nw a sp u t t e di n t ot h es c h e d u l i n gs y s t e m k e y w o r d s ：p i p e l i n e ，r e f i n e dp r o d u c t so i l ，b a t c ht r a n s p o r t a t i o n ，p i p e l i n es c h e d u l e ，s o f t w a r e 关于同意使用本人学位论文的授权书 中国科学技术信息研究所是国家科技部直属的综合性科技信息研究和服务 机构，是国家法定的学位论文收藏单位，肩负着为国家技术创新体系提供文献保 障的任务。从六十年代开始，中国科学技术信息研究所受国家教育部、国务院学 位办、国家科技部的委托，对全国博硕士学位论文、博士后研究工作报告进行 全面的收藏、加工及服务，迄今收藏的国内研究生博硕士论文已经达到1 0 0 多 万册。 学位论文是高等院校和科研院所科研水平的体现，是研究人员辛勤劳动成果 的结晶，也是社会和人类的共同知识财富。为更好的利用这一重要的信息资源， 为国家的教育和科研工作服务，在国家科技部的大力支持和越来越多的专家学者 提议下，中国科学技术信息研究所和北京万方数据股份有限公司承担并开发建设 了中国学位论文全文数据库的加工和服务任务，通过对学位论文全文进行数 字化加工处理，建成全国最大的学位论文全文数据库，并进行信息服务。 本人完全了解中国学位论文全文数据库开发建设目的和使用的相关情况， 本人学位论文为非保密论文，现授权中国科学技术信息研究所和北京万方数据股 份有限公司将本人学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并进行信息服 务( 包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等) ，同时本人保留在其他 媒体发表论文的权利。 论文题目： 兰盛逾笪道遢廑过划缠壹丕红硒剑 毕业院校： 史国虿渔太堂( 垡丕2 毕业时间：2 q ! q 生! 旦! 三日 论文类型：博士论文 口 硕士论文 博士后研究报告 口 同等学力论文 授权人签 日期：2 0 口 d l j 月1 3 日 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中做出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 日期：加p 歹年，o 月2 。日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门 ( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被 查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用 影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签 指导教师签名： 日期：z 0 0 7 年。月2 0 日 日期：嘻加产 月日 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究课题的提出与价值 随着国民经济的飞速发展，国内汽车行业的不断兴起，使得能源市场对成品 油的需求加剧，然而国内成品油的分销运输还大多依赖于铁路和公路运输，不仅 运输成本大，而且运输风险高，为了环节这一局面，国家陆续规划并建设了多条 成品油管道，而兰州一成都一重庆的成品油管道( 以下简称兰成渝管道) 是国家 兴建的第一条大型的真正意义上的成品油管道，兰成渝管道的建成投产，在极大 程度上缓解了西北地区的成品油资源到西南川渝地区的成品油需求市场的运输 问题。因此，兰成渝管道也被誉为川渝地区的“生命线 。 在管道输送领域，顺序输送且多点分输的成品油管道的调度管理最为复杂， 它涉及油源、销售、管道系统的协调与优化问题。制定能够满足上下游需求并确 保管道安全、高效运行的调度计划，是调度管理中最为核心的任务。 管道调度计划的制定工作复杂而繁重，且有很大的重复性。市场需求的多 变性、沿线的多点分输以及管道中油品顺序输送工况的不同，使得每个调度计 划都不同。选择管道最佳调度计划以及精确确定众多操作工况的变更时间，必 须借助于先进的计算机系统完成。 由于此前我国没有这么复杂的管道，仅从国外的一些文献资料中是很难分 析实际管道在运行计划编制过程中通常遵循哪些基本原则、采用哪些算法和解 法；采用先进的计算机系统编制计划，其系统结构、界面应如何设计才能使使 用者易于掌握并快速、灵活地完成调度计划编制，这一系列问题都需要通过深 入研究加以解决。 本课题的研究，旨在研究分析顺序输送成品油管道调度计划的编制原则与 方法；并在此基础上研究确定兰成渝管道的调度计划编制模型，以及校核调度 计划合理性的水力评价方法。为兰成渝管道的调度运行提供技术支持工具，同 时也为我国顺序输送成品油管道的运行管理水平的提升提供科学依据与技术指 导。 第一章绪论 1 2 兰成渝管道概况 兰成渝管道全长1 2 4 7 k m ，干线采用5 0 8 m m 、4 5 7 m r n 、3 2 3 9 m m 三 种管径。其中兰州一江油段7 1 5 5 k m 采用5 0 8 m m 管线，江油一成都段1 6 5 5 k m 采用4 5 7 m m 管线。成都一重庆段3 6 6 k m 采用o3 2 3 9 r a m 管线。兰州一成都 段设计输量为5 0 0 1 0 4 t a ，成都一重庆段设计输量为2 5 0 1 0 4 池。全线采用密 闭输送工艺，可顺序输送o 群柴油、9 0 # 汽油和9 3 # 汽油。 管道沿线主要经过陇西黄土高原、秦巴山区、四川盆地及成渝丘陵区，地 貌类型表现为山地、黄土丘陵、平原及河谷川地。沿线山地段约占全长的2 6 ， 丘陵段占4 2 ，其他为平原及河谷川地。地势变化总体是西高东低，全线海拔 最高为2 4 5 5 m ，最低为2 0 0 m 。管道纵断面图见图1 1 。 全线设置兰州首站1 座，重庆末站1 座，临洮、成都、内江分输泵站3 座， 成县、广元减压分输站2 座，陇西、江油、绵阳、德阳、彭州、简阳、资阳、 隆昌、永川分输站9 座。 图1 - 1 兰成渝管道纵断面图 f i g l 一1e l e v a t i o np r o f i l eo fl c yp i p e l i n e 2 1 0 0 01 2 s o 量程h 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 1 3 国内外成品油管道运行管理现状 美国是世界上成品油管道运输起步最早和发展最快的国家。早在第二次世 界大战前，美国就已建成1 4 5 1 0 3k m 的成品油管道。二十世纪六十年代前半 期，西欧一些工业发达国家开始建设成品油管道，稍后，一些发展中国家也相 继开始了成品油管道的建设。前苏联成品油管道的建设基本上是从二十世纪七 十年代开始的。八十年代后期，成品油管道输送和运行管理有了快速发展。西 方国家为了提高现有成品油管道的输送能力、减少管理人员和降低运行费用， 开始实施管理现代化。主要是：将原有的租用电话通信线路改为卫星通信；随 着计算机技术的飞速发展，对过时的硬件设备和软件进行了更新换代。这段时 期，世界成品油管道建设总长度，一直以前所未有的速度发展，n - 十世纪九 十年代中期，世界成品油管道建设总长度已取代原油管道跃居第二位。至二十 世纪末，全世界范围内的干线成品油管道不但已经超过2 3 0 1 0 3k m ，而且管道 输送技术也己日臻成熟。 我国使用管道输送成品油的起步较晚，成品油的管道输送技术相对落后。 但从建国以来，一直在进行着相关的技术研究。这是因为：与用其它运输工具 运送成品油相比，成品油的管道运输具有更多优越性。1 9 7 3 年曾进行大规模工 业试验，并于1 9 7 6 年建成我国第一条成品油管道，格尔木一拉萨管道。此后， 我国又相继建成了抚顺一营口、克拉玛依一乌鲁木齐、镇海一杭州等几条成品 油管道。但由于这些管道的中间注卸油站和输送的油品种类太少，且管径小、 距离短，管内经常无混油界面，即使运用先进的顺序输送技术，也无法体现成 品油管道输送的优越性。 兰成渝成品油管道全长1 2 4 7k m ，最大落差2 2 5 4 9 m 。中间分输站与1 5 个 销售油库相连。从管道长度和管径方面综合比较来看，它是世界上第四大成品 油管线，是我国真正意义上的第一条成品油管道，标志着我国管道工业步入了 全新的时代。 管道上的泵站、动力及输油设备、自控系统等等，好比计算机系统的硬件， 而运行管理系统则是它的软件，是指导硬件运行的。所有管道工程的硬件看上 去相同，但是运行管理水平的优劣、设备利用的是否充分，则出入很大。管道 系统能否达到晟经济的运行，关键在于运行管理系统编制的水平及严格的执行， 3 第一章绪论 它是管道管理的集中体现。 世界著名的科洛尼尔成品油管道自1 9 6 3 年投产以来，就尝试采用计算机编 制运行管理程序，到现在，已有近四十年的历史，其运行管理程序也经历了无 数次的完善。从该管线近年一些文献中可以看出，运行管理方面的文献所占的 比重逐年增大，也就是说，在硬件已经发展到了一定水平的情况下，就更显出 了软件系统的重要性。 随着我国成品油应用市场的增长，成品油管线的建设将不断扩展。现有的 几条成品油管线由于规模不大，管内顺序输送的品种较少，管线运行和管理相 对简单，针对多分输顺序输送成品油管道的运行管理及实现调控计划制定的软 件系统在我国管道行业内，尚处于空白。 在管道运行模拟方面，通常引进的模拟软件仅具有动态、瞬态模拟计算功 能。一般做法是输入确定的模型，给出动态的计算结果，其模型的输入过程均 比较烦琐。以美国s t o n e ra s s o c i a t e si n c 公司的s p s ( s t o n e rp i p e l i n es i m u l m o r ) 为例，它的最简单的模型确定也需要一个熟练用户半天的时间。显然无法适应 需要反复修改的输油调度计划的编制和模拟。另外，由于要指导管线的运行， 需要给出变化中的调度计划执行过程中的控制参数，现有的软件均不具备这样 的功能。因此发展自己的应用软件势在必行。 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第二章调度计划编制原则确定 调度计划是指导管道运行的依据。它的制定主要需解决两个问题：一是根 据给定时间内的来油品种、牌号、数量以及分输站的情况，确定出合理的输送 次序。输油次序是确定合理输油工艺的重要环节，对于一条特定的管线通常是 不变的，其主要确定依据是管线所输油品的物理性质。输送周期主要是根据管 线的实际状况、用户需求及混油的处理方案等因素确定的。通常不同管线的输 油次序是不同的。二是根据输油次序，在满足各种限制的条件下，确定出各分 输站的开、关时间及流量。计划编制需考虑的因素较多，最基本的要求是完成 输送任务，优秀的调度计划还要考虑经济性、科学性和可行性。 多分输、顺序输送管道调度计划编制原则应该具有一定的共性，但具体管 道有着特定的系统配备，也有着特殊的要求。这里给出针对兰成渝管道的一些 特殊工况分析结论以及据此确定的计划编制基本原则。 2 1 调度计划编制基本原则 2 1 1 控制方式 这里的控制方式指的是压力控制还是流量控制。计划编制首要的问题在于 准确地跟踪混油界面位置及混油段长度，从计划编制者的角度考虑，显然，采 用流量控制方式更容易实现这个目标。兰成渝管线设计上也因此采取了流量控 制为主，压力控制为辅的方式，也就是通过阀的调节，最终实现平均流量的稳 定。兰成渝管线的计划编制中采用流量控制方式。从已执行的调度运行计划看， 这种选择是正确的。 2 1 2 分输方式选择 分输方式的选择通过以下工况分析进行说明： ( 1 )以一个平均分输流量安排各站分输计划。 在兰成段内，各站均以平均分输流量分输。例如；年输3 0 0 万吨时，若以 年输3 5 0 天计算，兰州平均出站流量4 5 4 m 3 h ，如果分输总量为1 1 9 x 1 0 4 m 3 ，各 站按1 2 6m 3 h 的平均流量一个接一个站分输可以完成分输任务。 这种方式虽然可以完成输送任务，但是不适用于实际的管线情况，选择分 5 第= 章调度计划编制菲则 输流量应以管径、分输站距首站的距离作为主要依据，分输站距离首站越近， 分输流量应越小，这有利于保持全线压力的稳定。 ( 2 ) 以相临站分输时间的衔接为前提，寻求一个分输流量，保证分输结束 对，界面刚好到达下站。 图2 - 】是以年1 2 个批次为基础编制的兰成段调度( 输油) 计划。横坐标为时 间，兰色、红色线段为删柴油，9 0 # 汽油输送的起止叫间。纵坐标为距首站距离， 不同颜色线段表示管内不同品种的油品，油品界面旁的参数为界面在管线中的位 置。圈中分输站站位线上的彩条下的参数依次为分输开始时间、分输结束时间和 分输流量。斜线表示油品界面不同时麦啪具体位置。从图8 - 1 可以看出，由于广 元及上游3 个站站距长，且所需油品总量不大使得分输流量过小如陇西、成 县和广元站的分输流量分别为2 2 4 m h 、2 99 m 3 1 1 和2 0 4r 1 3 3 h ，占用周期内叮分 输的时问过长，当以此分输的方式满足7 个站对柴油的需求时，己用了近一个周 期的时间。不与其它油品同时分输，周期内无法保证各站对三种油品的需求。 i j d 匝露曩幽盆幽：二：二= _ 重瘟圈萱蜘盎i 簟豳j 围2 - 1 分输原则探讨 聊嚣2 1d i s c u s s i o no f d e l i v e r yr u l 髂 ( 3 ) 允许分输时间相重叠。 在图21 1 中，如果9 3 # 、9 0 # 汽油的分输方式与分输柴油的方式相同，界面 线到达即开始分输，则3 0 0 小时以后9 0 # 汽油进入临洮，兰成段将会有三个分 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 输作业同时进行，同一时间内分输工况多，且无规律，这将给调度和运行管理 增加难度。 根据上述分析认为：简单管线( 注卸油点较少，输送油品种类较少) 的调 度运行推荐采用方式3 ，即各站顺序分输；复杂管线采用方式3 会大大增加计 划编制难度，一般采用方式4 ，即各站重叠分输的方式进行计划编制。 2 1 3 分输流量选择对混油量的影响分析 调度计划制定中，分输站的分输流量大小的选择将影响下游干线流量，进而 影响混油量。调度计划编制时，应充分考虑这一因素，在满足其它限制条件的基 础上，尽量降低终点混油量。 下面通过一个算例，探讨调度计划的变化对混油量的影响。 假定兰成渝管道中，有一9 0 # 汽油推柴油的混油界面，该界面位于距首站 4 2 0 k m 处，其混油长度为1 8 0 0m ，约3 1 0m 3 ，首站注油流量为4 0 0m 3 h ，在其 它条件不变的情况下，比较陇西分输站的分输流量由5 0m 3 h 至1 5 0m 3 h ，以及 3 5 0m 3 h 的不同运行工况，最终重庆末站接收的汽柴油混油量见表2 1 。 表2 - 1 混油量比较 t a b l e 2 - 1c o m p a r eo fc o n t a m i n a t i o nv o l u m e 陇西分输量( m 3 h )陇西后干线流量( m 3 h )终点混油量( m 3 ) 5 03 5 04 6 0 5 3 7 53 2 5 4 6 2 0 2 1 0 03 0 04 6 3 6 6 1 5 02 5 04 6 7 4 7 3 5 05 06 1 7 7 3 可见，干线流量由3 5 0m 3 h 降至2 5 0m 3 h 时，混油量的变化只有7 m 3 ，而 干线流量为5 0m 3 h 时，混油量则高达6 17m 3 。混油变化趋势见图2 2 。 7 第二章调度计划编制原则 凿 誊 赛 诗 目 距罱k m 图2 2 不同分输量对混油的影响 f i 9 2 - 2t h ee f f e c to fd e l i v e r yf l o w r a t et oc o n t a m i n a t i o nv o l u m e 这是由于陇西分输造成了干线处于不同的混油扩展区域所致，具体分析如 下： 根据经验公式计算混油的运动粘度： l g - g ( v x l 0 6 + o 8 9 ) = 虿1 g g ( v ax 1 0 6 + 0 舶) + 丢- g g ( v bx 1 0 6 + 0 8 9 ) ( 2 - ) 式中各符号意义及在本例中的取值如下： y 一各5 0 的汽柴混油在输送温度下的粘度，m 2 s ； 一柴油在输送温度下的运动粘度，6 0 1 6 x1 0 击m 2 s ； y 口叫o “汽油在输送温度下的运动粘度，0 6 5 4 1 0 石m 2 s 。 d 一管道内径，0 4 9 4 m 。 经计算得v = 1 6 1 l o 石m 2 s 临界雷诺数尺p ，- - 1 0 0 0 0 e 2 7 2 打- - 6 7 6 x1 0 4 干线流量为3 5 0m 3 h 时，肌：鲁导= 1 5 5 6 1 0 4 r p j 平滑区 刀巧y 。 流量为2 5 0 m 3 h 时，r p ；墨：1 1 1 8 x1 0 4 r p ，平滑区 刀珂y 。 8 中国石油大学( 华东) 硕上学位论文 流量为5 0m 3 1 1 时，肌：黑_ 2 2 2 1 0 4 r e ，。 需要说明的是：要使该计划的制定具有较好的实用性，通常要针对具体的 管线，而且应具有良好的人工干预能力。若油源不足时，停输也可作为方案制 定中的一部分。但管线应带压停输，同时选择管线内混油界面较少的时间停输， 以减少混油量的增加。 1 5 第二章调度计划编制原则 2 3 计划自动编制原则 2 3 1 分输站分组原则 根据兰成渝管道各分输站的位置分布及油品需求情况，结合兰成渝管道的运 行情况，为简化计算机编程，将兰成渝管道沿线的分输站分成以下4 个组： 一a 组：临洮、陇西、成县； 一 b 组：广元、绵阳、德阳、彭卅i ； 一c 组：成都10 2 、成都1 0 4 、重庆； 一 d 组：简阳、资阳、内江、隆昌、永川。 2 3 2 分输作业优先原则 根据2 2 部分所述的各项分输原则，结合兰成渝管道各个调度计划的编制及 执行情况，确定了以下优先原则： 一 各组内分输时间连续，即上一站的分输结束时间为下一分输站的分输开 始时间； 一 先到先分原则，即一般情况下，同种油品先在上游站进行分输； 一a 、b 组内同时只有一个站场在进行分输； 一c 、d 组内可有几个站场同时进行分输。 计划自动编制过程中，优先满足但不受限于上述条件。 1 6 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第三章调度计划编制方式 根据管道系统的构成、输送能力、操作原则和客户需求的不同，目前有三种 常用的调度计划编制方式：即油品供应型计划编制方式、油品需求型编制方式和 共用库存型计划编制方式。 3 1 油品供应型计划编制方式 油品供应型计划编制方式是指油品供应或注入管道的批量和时间己知，根据 管道的运行情况确定该批油品到达目标分输点的时间。同时，货主或客户必须提 供后续油品，即下一批次油品，来推动该批油品到达目标分输点。该方法利于管 道公司统筹考虑管道的运行情况来安排油品分输，同时可使货主或客户全面跟踪 油品在管道内的运移情况，是多数管道公司采用的计划编制方法。 但是，油品到达目标分输点的时间受后续油品供应情况和管道输送能力的影 响较大，满足货主有定时分输要求的情况比较困难。 3 2 油品需求型计划编制方式 油品需求型计划编制方式是指货主或客户要求的油品到达目标分输点的批 量和时间已知，根据管道的运行情况确定该批油品的注入时间。该方式利于货主 或客户灵活的应对市场变化。 但对于管道公司来说，制定调度计划的难度大大增加，甚至某些情况下要 损失部分利益。比如，货主或客户的需求分输时间偏晚，管道只能降量输送或在 一段时间内停输。 3 3 共用库存型计划编制方式 该方式能够使货主或客户在管道上游的任意位置向管道公司提供油品，而 在下游任意位置从管道公司接收同种油品。但是，货主或客户接收的油品并不是 它向管道公司提供的那批油品。该方式能够给货主或客户提供很大的灵活性，也 利于管道的优化运行。 但是管道公司必须在多点建设库容很大的油库区，固定资产投资较大。 计划编制究竟采取那种方式，要结合管线的实际情况以及市场供求关系来 1 7 第三章调度计划编制方式 综合考虑，选择最适合的方式。兰成渝输油管道只有一个注入点，但分输点有 1 4 个，也就是说同一批油品将分输到沿线1 4 个不同的地点。这种情况下，调度 计划的编制更为复杂。因此，兰成渝管道宜采用油品供应型计划编制方法编制调 度计划。同时，由于兰成渝管道只顺序输送3 种不同的油品，每批次油品的批量 较大，占据管容较大，运移时间较长，可兼顾到有紧急需求的分输要求。 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第四章调度计划编制体系 结合兰成渝输油管道的具体情况，其货主只有一个，即中国石油西北销售 公司，根据双方之间的运输协议，西北销售公司提前提交下个月各油库的油品 需求量，兰成渝输油管道根据各油库油品需求量确定各油品的批次量。并根据 管道的年调度计划和管道的运行情况确定合理的输送流量，计算安排各分输点 的分输流量和分输时间。 4 1 月计划 管道兰成渝输油分公司得到西北销售公司确认的各油库的油品需求量后， 就可以以计划起始时间时的管道系统的初始状态为基准状态编制月计划。月计 划一般比较粗糙，其中有些信息可能并不是很明确。应包含以下主要信息：管 道输送流量，油品批量，油品种类，油品编号，油品批次顺序，油品注入地点、 注入时间和注入流量，油品分输地点、分输时间和分输流量。 4 21o 日计划或周计划 随着时间的推移，月计划中各项信息越来越明确和清晰或已发生较大变化。 为了增加计划的可操作性和科学性，以及满足管道运行操作的需求，兰成渝输 油分公司还应在月计划的基础上每天( 比如每天18 ：0 0 时) 制定更为详尽的后 续1 0 天或一周的1 0 日计划或周计划，如图4 1 。1 0 日计划或周计划中包含的 信息基本与月计划相同，只是有些信息更明确或已发生较大变化。 图4 - 11 0 日计划 f i 9 4 11 0 d a y ss c h e d u l e 1 9 第四章调度计划编制体系 4 3 日计划 对于管道运行来说，各项运行操作指令应很明确和准确，当然也就要求指 导管道运行的调度( 输油) 计划很明确和准确。为此，兰成渝输油分公司应在 每天制定第二天的日计划( 或称泵送方案) 。日计划中包含的信息要很详尽，具 有很强的操作性，除准确反映1 0 日计划或周计划中的信息外，还应包括开泵方 案、输油泵起停时间、油品切换时间、阀门操作时间、管道各主要控制点的控 制参数以及控制参数的设定时间和设定值等信息。 由于油品销售市场变化非常大，而且销售公司对市场需求的预测机制还不 完善，造成调度计划经常变更。为此，兰成渝管道应建立完善的调度计划编制 过程体系和调度计划执行体系( 图4 2 ) 。即在编制完成月计划的基础上，每天 编制细化的1 0 日计划或周计划和日计划；同时严格调度操作，严格执行调度计 划，并尽可能使管道运行平稳。 图4 2 调度计划编制过程及执行体系图 f i 9 4 。2p r o c e s sa n ds y s t e mo fs c h e d u li n g 2 0 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第五章调度计划编制模型 5 1 调度计划编制模型 根据第二章的分析，确定计划编制模型如下： ( 5 - 1 ) 约束条件为： r t l一 q i ( f ) = g d ，( ，) ，即，时刻各注油站注油流量总和等于各分输站分输流 量总和； k q d t , = q d o ，即第f 个分输站的分输总量等于该站各种油品需求总量之 j = l 和( 净l ，2 ，刀) ： k q 仍= ，即第f 个注油站的注油总量等于该站各种油品供应量之和 ，= l ( f = 1 ，2 ，聊) ： q ( x ，f ) q ，= 2 5 1 0 4 x d v e 27 2 拓，即流态应控制在紊流平滑区，尤其是包含 混油界面管段的流量不能低于临界流量； 玑曲 q i ，( ，) 弘一，即t 时刻第f 个分输站的分输流量受流量计计量范 围限制需控制在最大值g f 。一和最小值g f ，i i l i n 之间( 净1 ，2 ，刀) 。 其中： 7 调度批次总长h ； h u m 控制点个数。控制点包括泵站、减压站进出站位置、分输站、混 油界面所处位置； 只第f 个控制点位置压力m p a ； m 全线注油站个数； 2 1 办 一 _ 1 d 衍 b o 闰 nr几o | | 去蚴 一， a 证 中 m 其 第五章调度计划编制模型 ，2 i 全线分输站个数； 七全线输送油品种类； 以( ，) f 时刻第i 个注油站的注油流量m 3 h ； g d ，( f ) f 时刻第，个分输站的分输流量1 1 1 3 l l ： q i , m 第i 个分输站的流量计计量范围最小值m 3 l l ； g f ( ，) _ ，时刻第i 个分输站的分输流量1 1 1 3 1 1 ； q i ，懈第i 个分输站的流量计计量范围最大值n 1 3 l l ； q d z 第i 个分输站的批次分输总量m 3 ； 踢第i 个分输站第种油品的批次分输总量m 3 ； q z 第f 个注油站的批次注油总量m 3 ； g l ，第i 个注油站第种油品的批次注油总量m 3 ； q ( x ，f ) 1 时刻距首站x 位置的干线流量 1 1 1 3 h 。 5 2 调度计划自动编制 计划编制过程中部分参数的选取如下： 5 2 1 注油流量 注油流量的选取受控制方式的限制，这里的控制方式指的是压力控制还是流 量控制。计划编制首要的问题在于准确地跟踪混油界面位置及混油段长度，从计 划编制者的角度考虑，显然，采用流量控制方式更容易实现这个目标。对于以压 力控制方式运行的管道，编制计划时，注油站出站流量应取一定时间段内的平均 输量进行计算。 一 注油流量的确定需要考虑市场要求，根据用户对油品的需求总量和时间计算 得到。在通常情况下，可以按照批次总输量肘以及各种油品的需求比例计算。 q , - - 蒜靠 2 ， 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 m 批次总输量蚝； q 注油站的注油流量m 3 h ； 乃批次的工作日数d ； 瓦每日的工作时数h ； p 输送油品的平均密度k g m 3 ，根据不同油品的需求量进行加权平 旷毒 3 ) m ，p 各种油品的输送总量( 蚝) 及对应的密度( k g m 3 ) 。 根据注卸油总量平衡的原则 q ? = q _ 七q 簟 ( 5 - 4 ) 其中：q ”、q ，、q 捌分别表示第f 个分输站进站总量、出站总量和分输 m 且 思里。 则在长为丁的时间段内： r q i , d t = r 弘功一n k 乌( 5 - 5 ) 其中： g z 第f 个分输站的出站流量，1 1 1 3 h ： 驰第i 个分输站的进站流量，m 3 h ； q ，第f 站第种油品的分输量，r n 3 ； 刀全线分输站个数； k 全线输送油品种类； 所以，r 时间段内第f 站的平均出站流量： 第五章调度计划编制模型 万= 击一窆i ：l 圭j = lq 丁 6 ， 根据( 5 6 ) 式，可以计算该段作业的最佳出站流量。当然，由于分输作业 起止时间受混油界面位置的限制，而分输流量又受到时间、总量和其它限制条件 约束，所以，这里计算得到的分输流量只能在满足总分输量要求，且不超出混油 界面范围的情况下有效。 5 2 3 注卸油起止时间的选择 起止时间的确定考虑因素包括流量平衡关系、输送任务要求等，具体如下： 9 1 ，= 髟g 肋，即注油总量平衡关系； q d u = 髟g 或( ，) 衍，即分输总量平衡关系； ”； 一q 2ap 。 上式表明，方法二比方法一节省能量，而且第j 站的上游管段处于相对较低 的压力下运行，更有利于安全。所以，在满足压力限制条件的情况下，上游站 的出站压力越低越好。据此，在不考虑泵站节流的前提下，可以将式( 6 2 ) 的 优化问题表示成： 对于上游站为增压站时，本站的进站压力可由如下的优化模型确定： r a i n p ? p x _ 姗芝p ? + 龃x i + h l j 芝p s 友e ”“”哆一 ( 6 3 ) p 器= p ；+ f j + a h j j = 2 ， ；且上游站为增压站 式中：，一站的顺序号，首站为1 ； x j 一在第j 1 至第j 站问，距第j 1 站的距离； p 咖p 咄， 1 -、1 _ 一分别为管线在 处的允许最小压力和允许最大压力，p a ； 一为x ，至第j 站间摩擦阻力损失，p a ； 脯_ 为x ，与第j 站高差对应的压力，p a ； a h ，为第j 1 与第j 站间高差对应的压力，p a ： ，一为第j 1 站至第j 站间摩擦阻力损失，p a ； 2 9