摘要：在對長吉輸油管道系統分析的基礎上，建立了長吉輸油管道優化運行的數學模型，將這個數學模型看作二維資源分配問題，即把全線總壓頭和全線總熱負荷在各站間進行最優分配，運用動態規劃的方法求解。計算結果表明，該模型具有實際應用價值。
　　1.前言
　　長吉輸油管道西起長春市綠源區西新鄉，途經雙陽區、永吉縣至吉林市吉化煉廠，全長150.045km，正常管段采用323.9*6，材質16Mn螺旋焊縫鋼管，設計工作壓力6.0Mpa。全線分七座輸油站，其中四個熱泵站和三個泵站，按流程順序依次為長春輸油站、大南泵站、雙陽輸油站、岔路河泵站、永吉輸油站、九站泵站和吉林輸油站。該管道擔負著向吉化煉廠輸送大慶原油的任務，年輸量400萬噸，每年要消耗大量的熱能和電能，因此，運行管理的一項重要指標就是降低運行能耗，為了實現這一指標，在對長吉輸油管道系統分析的基礎上，建立了長吉輸油管道優化運行的數學模型，將這個數學模型看作二維資源分配問題，即把全線總壓頭和全線總熱負荷在各站間進行最優分配，運用動態規劃的方法求解，為實現優化運行提高企業經濟效益提供科學的決策依據。
　　
　　2.決策變量及數學模型
　　對于一條正在運行的熱油管線，影響輸油管道運行經濟性及分析結果的因素很多，大致可歸納如下。
　　（1）已知因素。如輸量、管徑、原油物性、管道及站間長度、各站泵爐配備及性能、沿線起伏高差等．
　　（2）條件已知因素。如全年沿線地溫變化、不同輸量、不同埋設地域的沿線溫降壓降．結蠟及對管道運行的影響等因素．可通過多年生產記錄、凋度經驗及某些實際測試獲得．通過分析這些因素對沿線土壤散熱進行估算，并以相應方式處理并存人數據庫以供調用。此外．站內摩阻、過泵油流溫升、管道附件摩阻等也歸人此類．此類因素對正確分析經濟運行有較大的影響。
　　（3）輸送工藝條件。如管道承壓、最大允許油溫、設備最大負荷、進站壓力和進站油溫要求等，此類因素以約束條件出現．合理與否直接影響最優方案的確定及可實施性。
　　（4）管道敷設及運行方式。管道敷設及運行方式為需要通過建立不同模型和相應處理方法加以解決的因素，如敷設單管道還是平行雙管道，分輸及合輸要求及位置，故障停泵所需對原輸送方案的優化調整等，模型及處理方法正確合理與否，將直接影響分析結果。
　　（5）直接與運行方案有關的因素。直接與運行方案有關且對經濟性有直接影響的因素，如泵爐開站位置及匹配方式，進出站油溫管壓控制參數，增壓泵、調速泵啟用位置及相應要求，此類因素與人為決策有關．可通過優化分析獲得。
　　2.2優化數學模型
　　根據動態規劃法的思想，從空間上把長吉輸油管道優化運行問題按照全線的泵站數劃分為6個階段，按照油流的方向，從首站開始油流每到達一站作為一個階段，直到某站為止。第k階段的狀態變量定義為該站的進站溫度和進站壓力，決策變量定義為該站給油流增加的溫度和有效壓頭，狀態變量和決策變量都是二維變量。
　　3.求解方法
　　用動態規劃法求解二維資源分配問題時，實際問題中通常采用逐次逼近法和粗格子點法，本文考慮熱油管道優化運行問題有其自身特點，即壓力優化是以溫度已知為前提的，溫度優化時又要滿足壓力限制，應用逐次逼近法求解時收斂速度很快，所以本文采用逐次逼近法求解這個二維資源分配問題，把二維資源分配問題轉化為一維問題求解。
　　（1）在進站溫度已知的前提下，對壓力優化，把總壓頭在全線各泵站之間進行最優分配，確定最優開泵方案。
　　（2）在開泵方案給定的前提下，對溫度優化，以期減小節流損失，把總熱負荷在全線各站之間進行最優分配，確定各站最優熱負荷。在確定各階段狀態時，對進站壓力和進站溫度在可行區間內按某一步長離散，這樣各階段的狀態數是限定的，從而避免了動態規劃法的致命弱點“維數災難”。以上模型和算法構成了長吉輸油管道優化運行計算的理論基礎。
　　4計算實例及對比分析
　　算例1在現有設備的基礎上，以2001年7月份為例，對長吉線實際運行費用與優化運行的結果進行比較。計算結果見表1。
　　表1實際運行費用與優化運行費用相比
　　輸量
　　噸/天 實際費用
　　萬元/天 優化費用
　　萬元/天 節省費用
　　萬元/天 單位能耗節省
　　元/（噸公里）
　　7671.989 5.01105 3.97258 1.03847 0.009024
　　11173.981 7.10478 6.93672 0.16806 0.001003
　　12032.466 8.76506 7.86806 0.897 0.00497
　　
　　算例2在現有設備的基礎上，在長春輸油站、雙陽輸油站和永吉輸油站在安裝一臺型號為8X13DA-B的進口泵，對長吉線實際運行費用與優化運行的結果進行比較。計算結果見表2。
　　
　　表2實際運行費用與考慮推薦優化運行費用相比
　　輸量
　　噸/天 實際費用
　　萬元/天 優化費用
　　萬元/天 節省費用
　　萬元/天 單位能耗節省
　　元/（噸公里）
　　7671.989 5.01105 3.97258 1.03847 0.009024
　　11173.981 7.10478 6.82347 0.28131 0.001678
　　12032.466 8.76506 7.64386 1.1212 0.006212
　　
　　5結論
　　1． 針對長吉輸油管道的特點，建立了長吉輸油管道優化運行的數學模型。
　　2． 采用動態規劃的方法求解長吉輸油管道的優化模型。
　　3． 對長吉輸油管道進行優化計算，計算結果表明優化運行能夠降低輸送油品的單位能耗。
　　4． 針對長吉輸油管道的現有設備，提出在在長春輸油站、雙陽輸油站和永吉輸油站在安裝一臺型號為8X13DA-B的進口泵，并進行優化計算，計算結果表明安裝進口泵后，能進一步降低輸送油品的單位能耗。