成品油管道计算机管理批量输送计划研究

舒 导

上海弘特自动化电气仪表有限公司，上海 200233

批量输送是指将油品按照不同的油品种类和用户的需求量，编排成顺序在长输管道中输送。本文制定一个顺序输送 4种油品的配送计划，油品排列顺序为0#-90#-93#-0#。以金嘉湖成品油管道结构为例，q1、q2、q3、q4分别为七星、双桥、湖州、苏州的进站流量，v1、v2、v3、v4为成山-七星、七星-双桥、双桥-湖州、七星-苏州各管段的流量，油品排列顺序编号为 1、2、3、4；设 Gi为管道各段的体积，i=1、2、3、4，分别代表成山-七星、七星-双桥、双桥-湖州、七星-苏州段。定义 G0= G1+ G2+ G3+ G4（管道内总体积量）。结构示意如图1所示:

图1 金嘉湖成品油管道结构示意

可以将一条管道中有分支管道的站点视为一个节点，金嘉湖管道有两个分支节点，一个是七星站，另一个是双桥站。

首先确定0#油品从七星节点开始到达双桥节点的时间。设tx为某油品到达双桥站点的时刻，tx肯定大于某油品到达七星站点的时刻。对0#油品，在t4时刻油品到达七星站点，从t4时刻开始，到tx 0#油品到达双桥站，流经双桥节点0#油品的总量就是七星-双桥管段内的量G2，即七星-双桥管段的体积量，参照图3-1可以看出，tx大于t4的某个i-1和i点之间，据此可以列出:

此方程的解tx即是0#油品到达双桥站的时间。

同样的方法可以计算得到其它油品到达双桥站的时间，也可以用同样的方法得到油品到达湖州、苏州站点的时间。陈山首站油品出发时刻也可以按照此方法解算出。

重新计算出新的Δt[1]、Δt[2]、Δt[3]、Δt[4]，将此时间序列插入到需要替换的时间序列中，得到新的时间序列和数组参数。如何在新的计算中实现间断性，连续性，减量和增量调整呢？

四个时段内L[i,j]下载工况组合为1111、1011、0011、0010。如果要将双桥站下载工况向右移动成如图3-4的样子，新的工况排列为1011、0011、0111、0110。

间断性调整一般用于躲避混油段，连续性调整一般是为了压缩整个运行时间。有时也可能是在间断性调整不能达到目的的情况下，要改变某个站的下载量。改变下载量的调整要七星节点计算开始，即从头开始。需要提及的是，在调整过程中选择段落必须是在时间运行图上相邻的站点间，从前向后进行。每做一次调整，都必须更新数组参数，删除旧参数，存入新参数，并重新排列时间顺序，保证前后时间对应的参数是一致的。

管道运行的最佳运行工况是指能够使泵机组的综合效率最高，管道节流能耗损失最小，完成一次批量配送耗时最短的运行工况。从经济角度考虑使得管道在一次顺序输送中运营成本最低的那个运行工况就是最佳运行工况。

成山首站有3台全级泵，1台半级泵，4个分输站场。按照L[i,j]逻辑组合排列，每个站场有2种状态（0、1）,金嘉湖管道4个分输站共有15个可用的运行工况状态组合。在每一个时间段内，运行工况的组合对应着一组与之适应的泵机组组合，如果将该时间段内的工况调整到最佳，即各站的下载流量调整到能够使泵机组的综合效率最高，管道节流能耗损失最小，这组工况就达到了最佳运行工况状态。如果将每一个时间段内的工况都这样调整，就实现了整个输送过程就达到了高效率配送。

确定工况组合达到最佳效率，可以有两种方法，一是在管道运行中人工调节，记录每次调节状况，摸索出最佳的运行工况。二是采用理论计算模拟的方式，利用PLC+PC自动调节实现。本文探讨的是PLC+PC的方式。

管道水利计算模型采用达西公式H =λ×Qn；其中:

H:扬程m

Q:流量m/s

λ:综合阻力系数（包含了油品性质、管道直径、管道长度、紊流状态摩阻系数等）

按照金嘉湖管道的结构可以列出静态水力方程组:

式中:γ 表示进站的综合阻力系数，包含了调节阀的阻力系数；δ 表示管道的综合阻力系数；q，v 表示对应的流量。

将上述方程可以表示为:

由调节阀的特性曲线，采用插值法制作一个流量系数与开度的关系表，给定一个开度，对应一个流量系数K值。

式2-3确定4个下载站调节阀流量系数与首站进站流量的函数关系，间接地说明调节阀开度与首站进站流量的函数关系。每当调节阀处于某个开度，对应地就有q0，相应地确定了H0，从而在离心泵特性曲线对应的效率曲线就找到对应的效率点。通过这种方法反复对q1、q2、q3、q4进行调节，最终可以确定15种工况组合的流量数值。

通过以上方法可以编制计算机程序，利用PLC+PC实现人机交互，其结果即直观又快捷。