考虑罐底油属性的原油调合双调合头协调优化方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑罐底油属性的原油调合双调合头协调优化方法。所述方法包括以下步骤：首先，进行调合任务参数初始化；其次，设置优化周期、目标函数权重以及设置各调合罐内的调合原油各属性指标上下限、各调合头所用各组分油储量、各参炼线组分油最大流量、公共组分最大流量和各组分油的单位质量成本；再次，根据优化周期获取各调合组分油以及各罐底油的属性数据，更新各罐底油尺、组分油储量、本批次的调合剩余时间；和最后，求取当前优化周期各调合组分的最优配方，并送至调合控制系统执行。

【技术实现步骤摘要】
考虑罐底油属性的原油调合双调合头协调优化方法
本专利技术属于原油调合领域，尤其涉及一种考虑罐底油属性的原油调合双调合头协调优化方法。
技术介绍
在实际的原油调合中，往往存在两个调合头共用一种组分油的情况，而共用组分油流量有限，有时无法同时满足两个调合头的需要，这时就需要对两个调合头进行协调，从而达到总体的经济指标最优以及满足各调合缓冲罐中调合所得原油的属性达到目标要求。对于协调问题的多约束以及非线性特性，传统方法由于算法性能的限制，难以对此类问题直接求解，往往采用对两个调合头分别进行优化求解，在公共组分实际使用量大于其总流量限制时，通过结合当前优化值来降低各调合头公共组分配方上界以满足要求，再分别对两调合头重新进行优化的方法进行协调。这种减小上界的方法实际上局限了算法的搜索范围，从而无法实现对整个的可行域的完全搜索，全局最优解也常被排除在新范围外，从而无法实现全局最优。并且由于需要对各调合头分别计算2次，总共需计算4次，导致求解时间过长，限制了调合过程的控制周期，不利于生产水平进一步提高。因此，本领域需要一种仅通过一次优化求解，即可在整个范围内实现对两个调合头的充分有效的协调，并减少求解时间的协调优化方法。
技术实现思路
本专利技术旨在直接对双调合头的情况进行求解，将智能进化算法应用到原油的双调合头协调问题中以助于原油调合水平的进一步提高。本专利技术提供一种考虑罐底油属性的原油调合双调合头协调优化方法，所述方法包括以下步骤：首先，进行调合任务参数初始化；其次，设置优化周期、目标函数权重以及设置各调合罐内的调合原油各属性指标上下限、各调合头所用各组分油储量、各参炼线组分油最大流量、公共组分最大流量和各组分油的单位质量成本；再次，根据优化周期获取各调合组分油以及各罐底油的属性数据，更新各罐底油尺、组分油储量、本批次的调合剩余时间；和最后，求取当前优化周期各调合组分的最优配方，并送至调合控制系统执行。在另一优选例中，所述调合任务参数包括各调合头对应的组分油相应储罐罐号以及调合罐罐号，并设置公共组分；各调合头中组分油配方的上限与下限、调合头流量、罐底油油尺、目标调合油尺、目标调合密度值以及本批次调合时间。在另一优选例中，优化的目标函数为其中，k(k＝1,2,…,n)表示调合头标号；i(i＝1,2,…,n)表示调合组分油品标号；ri,k表示待优化的第k个调合头的第i种组分油的配方；l(l＝1,2,…,n)表示原油属性指标；ci,k表示第k个调合头的第i种组分油的单位质量成本；wc，wg表示调合成本最低权值，调合后原油密度与目标密度偏差最小权值；Ρm,k表示第k个调合头调合的目标密度；Pρ,k表示第k个调合头中组分油的调合密度瞬时预测值；TPk(Pρ,k)表示第k个调合罐中的原油密度预测值；t表示本批次的剩余调合时间；Bci,k表示第k个调合头第i个组分参炼线的最大流量；Bk表示第k个调合头本批次的流量；Bcom_max表示公用组分的最大流量；rcomk表示公用组分在第k个调合头的配方；Vi,k表示第k个调合头第i个组分油的储量；ri,k_min，ri,k_max分别表示第k个调合头第i个组分油配方的上下限；sl,k_min，sl,k_max分别表示第k个调合罐属性值l的上下限；Pl,k表示第k个调合头组分油属性l的调合预测值；TPk(Pl,k)表示第k个调合罐中的原油属性l的预测值。在另一优选例中，采用式(2)与式(3)计算得到全罐原油属性指标要求各调合罐中的原油密度与其它属性的预测值TPk(Pρ,k)、TPk(Pl,k)：其中，TVOLk表示第k个调合罐的调合目标质量；HVOLk表示第k个调合罐的罐底油质量；Tρ,k表示第k个调合罐的罐底油密度值；Tl,k表示第k个调合罐的罐底油属性l的值。在另一优选例中，建立考虑罐底油属性的原油调合双调合头协调问题的数学模型，并采用混合差分进化(CoDE,CompositeDifferentialEvolution)优化方法求解该协调优化问题。在另一优选例中，所述混合差分进化优化方法包括步骤：(1)初始化种群，种群大小为NP；(2)循环开始，当算法终止条件尚未满足时，进行：(i)针对种群中的每一个个体xi，利用三种试验向量生成策略，并针对每种策略随机选择一组参数，生成xi对应的三种试验向量ui1，ui2和ui3；(ii)评估ui1，ui2和ui3的适应度函数值；(iii)选择ui1，ui2和ui3中适应度函数值最优的试验向量，记为ui；(iv)比较xi和ui的适应度函数值，若xi优于ui，则xi进入下一代种群；若ui优于xi，则ui替换xi进入下一代种群；(3)算法停止，得到最终种群NP，种群中适应度值最优的个体即为优化问题的解。在另一优选例中，采用式(4)、(5)与式(6)三种试验向量生成策略实施所述混合差分进化优化方法：(1)“rand/1/bin”方法(2)“rand/2/bin”方法(3)“current-to-rand/1”方法ui,G＝xi,G+rand·(xr1,G-xi,G)+F·(xr2,G-xr3,G)(6)其中，xr1,G，xr2,G，xr3,G，xr4,G，xr5,G是在G代中随机选择的5个互不相同的个体，它与当前个体xri,G也不相等。据此，本专利技术提供了一种仅通过一次优化求解，即可在整个范围内实现对两个调合头的充分有效的协调，并减少求解时间的协调优化方法。附图说明图1是具有双调合头及调合罐的原油调合过程工艺图。图2是双调合头智能协调优化方法流程图。图3是混合差分进化优化算法流程图。具体实施方式本专利技术针对炼油企业在原油调合生产中，对于双调合头协调问题采用的同时减少上限的传统方法所带来的无法进行全局优化以及计算效率低等问题，提出了一种考虑罐底油属性的原油调合双调合头智能协调优化方法。该方法以成本最低以及调合后原油密度与目标密度偏差最小作为优化目标。同时考虑各种原油质量指标约束(硫含量、酸值、石脑油收率、氮含量等)、各组分油的库存限制、各组分油的配方限制和流量限制等。引入混合差分进化优化算法，提高计算效率，仅通过一次优化求解即可实现双调合头的优化协调，在以上所述约束条件下，实现全局最优，最后将所得配方送至DCS控制系统执行，提高生产效益。本专利技术的技术方案是：考虑罐底油属性的原油调合双调合头智能协调优化方法，包括如下步骤：首先，进行调合任务参数初始化，选定各调合头对应的组分油品相应储罐罐号以及调合罐罐号，并设置公共组分。设置各调合头中组分油配方的上限与下限、各调合头流量、罐底油油尺、目标调合油尺、目标调合密度值以及本批次调合时间；其次，设置优化周期、目标函数权重，设置各调合罐内的调合原油各属性指标上下限、各调合头所用各组分油储量、各参炼线组分油最大流量、公共组分最大流量以及各组分油的单位质量成本；再次，根据优化周期获取各调合组分油以及各罐底油的属性数据，更新各罐底油尺、组分油储量、本批次的调合剩余时间；最后，在满足一定约束条件下，采用混合差分进化优化算法求取当前优化周期各调合组分的最优配方，并送至调合控制系统执行。本专利技术中，该方法以在满足一定约束条件下实现成本最低以及调合后原油密度与目标密度偏差最小为目标。对于单个优化周期内，通过对式(1)、(2)、(3)求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑罐底油属性的原油调合双调合头协调优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：首先，进行调合任务参数初始化；其次，设置优化周期、目标函数权重以及设置各调合罐内的调合原油各属性指标上下限、各调合头所用各组分油储量、各参炼线组分油最大流量、公共组分最大流量和各组分油的单位质量成本；再次，根据优化周期获取各调合组分油以及各罐底油的属性数据，更新各罐底油尺、组分油储量、本批次的调合剩余时间；和最后，求取当前优化周期各调合组分的最优配方，并送至调合控制系统执行。

【技术特征摘要】
1.一种考虑罐底油属性的原油调合双调合头协调优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：首先，进行调合任务参数初始化；其次，设置优化周期、目标函数权重以及设置各调合罐内的调合原油各属性指标上下限、各调合头所用各组分油储量、各参炼线组分油最大流量、公共组分最大流量和各组分油的单位质量成本；再次，根据优化周期获取各调合组分油以及各罐底油的属性数据，更新各罐底油尺、组分油储量、本批次的调合剩余时间；和最后，求取当前优化周期各调合组分的最优配方，并送至调合控制系统执行。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调合任务参数包括各调合头对应的组分油相应储罐罐号以及调合罐罐号，并设置公共组分；各调合头中组分油配方的上限与下限、调合头流量、罐底油油尺、目标调合油尺、目标调合密度值以及本批次调合时间。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，优化的目标函数为其中，k(k＝1,2,…,n)表示调合头标号；i(i＝1,2,…,n)表示调合组分油品标号；ri,k表示待优化的第k个调合头的第i种组分油的配方；l(l＝1,2,…,n)表示原油属性指标；ci,k表示第k个调合头的第i种组分油的单位质量成本；wc，wg表示调合成本最低权值，调合后原油密度与目标密度偏差最小权值；Ρm,k表示第k个调合头调合的目标密度；Pρ,k表示第k个调合头中组分油的调合密度瞬时预测值；TPk(Pρ,k)表示第k个调合罐中的原油密度预测值；t表示本批次的剩余调合时间；Bci,k表示第k个调合头第i个组分参炼线的最大流量；Bk表示第k个调合头本批次的流量；Bcom_max表示公用组分的最大流量；rcomk表示公用组分在第k个调合头的配方；Vi,k表示第k个调合头第i个组分油的储量；ri,k_min，ri,k_max分别表示第k个调合头第i个组分油配方的上下限；sl,k_min，sl,k_max分别表示第k个调合罐属性值l的上下限；Pl,k表示第k个调合头组分油属性l的调合预测值；TPk(Pl,k)表示第k...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锋，何仁初，钟伟民，杜文莉，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31