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东营市城区燃气管网综合优化

作　者: 刘骁
导　师: 李自力
学　校: 中国石油大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 管网优化遗传算法数学模型
分类号: TU996.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

城市燃气管网系统是城市公用设施的重要组成部分,是城市建设现代化的标志之一,关系着千家万户的日常生活。东营市城区的天然气管网经过几十年运行,部分管网管线老化、腐蚀穿孔现象频繁;部分管网管线偷盗气现象严重,供气损耗率高,保障用户用气困难,非法用户区域漏气严重,存在严重安全隐患;部分管网布局不合理,管线运行压力不均衡,无法满足居民生活用气要求。且随着居民人口数量增长、住宅小区建设及城市的发展,目前的天然气管网系统无法满足居民日益增长的生活用气要求。因此,为保障东营市生产和居民日常生活的需要,需要对东营城区天然气管网进行改造,优化管网结构,增大管网利用率,提高管网建设和运行的经济效益,节约投资的同时确保油田居民能够安全平稳的使用天然气。本文通过建立东营市燃气管网的数学模型,确定优化目标函数,比较算法的性能选择合适的优化方法,确定使用遗传算法进行管网优化。本文在结合前人使用遗传算法进行管网优化的经验上提出了使用遗传算法进行管网布局和管径的综合优化方法,并将此方法应用于东营市燃气管网优化中,最后结合实例分析了使用遗传算法进行管网优化的性能和收敛性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪言  8-17
  1.1 课题的来源和意义  8
  1.2 燃气管网优化的内容及研究现状  8-10
  1.3 东营市城区天然气管网现状  10-11
    1.3.1 天然气输配站场现状  10
    1.3.2 城区天然气管网现状  10
    1.3.3 天然气输配计量、调压系统  10-11
  1.4 东营城区天然气输配系统存在问题  11-16
    1.4.1 天然气输配站场  11
    1.4.2 天然气主干管网存在问题  11-16
    1.4.3 东营城区天然气管网优化的必要性  16
  1.5 主要研究的内容和创新点  16-17
第二章燃气管网模型建立及模拟分析  17-26
  2.1 燃气管网布局的数学模型  17-19
  2.2 克希荷夫定律  19-21
    2.2.1 管网节点方程  19-21
    2.2.2 管网环路方程  21
  2.3 管网数学模型  21-22
  2.4 管网压力选择和水力计算公式  22-24
  2.5 混合气体参数的确定  24-25
  2.6 算例分析  25-26
第三章管网优化方法的确定  26-42
  3.1 管网综合优化数学模型  26-28
    3.1.1 目标函数的确定  26
    3.1.2 约束条件的确定  26-28
  3.2 管网优化计算复杂度分析  28-31
    3.2.1 管网布局优化的图论模型  28
    3.2.2 回溯法和动态规划法求解的基本思想  28-30
    3.2.3 回溯法、动态规划法和遗传算法计算时间比较  30-31
  3.3 使用遗传算法优化管网布局和管径  31-35
    3.3.1 对管网布局和管径编码并产生初始群体  31-32
    3.3.2 适应度函数  32-33
    3.3.3 遗传算法中的复制  33
    3.3.4 遗传算法中的交换与交叉  33-34
    3.3.5 遗传算法中的倒序与变异  34
    3.3.6 遗传算法优化步骤  34-35
  3.4 遗传算法的性能分析  35-38
    3.4.1 进化代数对最优解的影响  35-36
    3.4.2 交叉概率对最优解的影响  36
    3.4.3 变异概率对最优解的影响  36-37
    3.4.4 种群规模对最优解的影响  37-38
  3.5 算例分析  38-42
第四章东营城区燃气管网优化设计  42-66
  4.1 东营城区燃气管网的基础数据  42-43
    4.1.1 自然条件  42
    4.1.2 民用天然气质量  42
    4.1.3 天然气气源及物性  42-43
  4.2 东营城区天然气用气负荷  43-54
    4.2.1 供气对象描述  43-45
    4.2.2 各类用户的用气量指标  45-46
    4.2.3 用户高峰系数  46-49
    4.2.4 年燃气最大负荷利用小时数  49
    4.2.5 用气负荷  49-54
  4.3 东营城区燃气管网优化方案  54-66
    4.3.1 优化方案一  55-62
    4.3.2 优化方案二  62-63
    4.3.3 方案的投资估算  63-64
    4.3.4 方案比选及推荐方案  64
    4.3.5 管网优化的经济效益和社会效益分析  64-66
第五章结论及展望  66-68
参考文献  68-70
附录  70-92
致谢  92

东营市城区燃气管网综合优化

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