一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型及方法技术

本发明专利技术公开了一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型及方法，其包括多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型构建和基于自适应动态规划的管道网最优运行控制策略求解，所述多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型构建包括两种模型的构建，所述两种模型的构建包括：在必须完成规定物料精矿输送计划的情况下，保证泵机组电耗最小的模型构建；在输送低粘度精矿管段处实现最佳压力调节的同时，保证一定时间以内的最大通过能力的模型构建。本发明专利技术能够综合考虑管道沿线上浆体运输的约束条件，基于压力和流量守恒定律，将多物料顺序输送浆体管道网优化管理任务分为两项具体任务进行建模，进而实现不同的输送计划下控制模型的最优匹配。控制模型的最优匹配。

【技术实现步骤摘要】
一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型及方法


[0001]本专利技术涉及浆体输送领域，尤其涉及一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型及方法。

技术介绍

[0002]浆体管道是将固体破碎成粉粒状，与适量的液体配制成浆液，将其进行长距离输送的管道。随着浆体管道在技术上逐渐成熟，浆体管道运输正在日益发展。浆体管道可按所输物质分为煤浆管道、铁矿浆管道等；按所用的载体，可分为液送管道、风送管道等。液送管道的载体一般用水，也正在发展用甲醇等其他液体作载体。风送管道用压缩空气作为载体。长距离、大输量的浆体管道一般都采用浆液输送工艺。
[0003]浆体管道的工艺主要包括三个过程。
①
制浆。将所要输送的固体破碎到要求的粒度范围，然后配制成符合管道输送要求质量的浆液。
②
管道输送。将管道中的固液二相的混合物安全、稳定地送至终点。在管道中流动的固液二相的混合物，其流态多变，必须在一定的流速下浆液才能稳定流动。在输量降低、流速减缓的情况下，会出现多种不均质流态，甚至产生固体沉积现象。为了保持浆液稳定流动，须确定合理的输送工艺。
[0004]然而，相比传统单一进、出口浆体管道，多物料顺序输送浆体管道网浆体变化特性更为复杂，控制参数更多，采用现有的优化控制手段无法进行很好的控制，为此我们需要一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型及方法。

技术实现思路

[0005](一)专利技术目的
[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型及方法，以实现多物料顺序输送浆体管道网的更好的控制。
[0007](二)技术方案
[0008]为达到上述技术目的，本专利技术提供了一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制方法：
[0009]其包括多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型构建和基于自适应动态规划的管道网最优运行控制策略求解，所述多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型构建包括两种模型的构建，所述两种模型的构建包括：
[0010]在必须完成规定物料精矿输送计划的情况下，保证泵机组电耗最小的模型构建；
[0011]在输送低粘度精矿管段处实现最佳压力调节的同时，保证一定时间以内的最大通过能力的模型构建。
[0012]优选的，所述在必须完成规定物料精矿输送计划的情况下，保证泵机组电耗最小的模型构建包括如下目标函数和约束条件：
[0013]目标函数：
[0014][0015]优选的，所述在输送低粘度精矿管段处实现最佳压力调节的同时，保证一定时间以内的最大通过能力的模型构建包括如下目标函数和约束条件：
[0016]目标函数：
[0017][0018]优选的，所述基于自适应动态规划的管道网最优运行控制策略求解包括：
[0019]将每一时刻管道网的实时容量作为系统状态量，把每一时刻管道网的泵组参数调节变化量视为系统控制量，以2种不同模型的目标函数建立效用函数，根据Bellman最优性原理，建立Bellman差分方程，采用迭代自适应动态规划推导，实现最优问题的快速求解。
[0020]从以上技术方案可以看出，本申请具有以下有益效果：
[0021]本专利技术能够综合考虑管道沿线上浆体运输的约束条件，基于压力和流量守恒定律，将多物料顺序输送浆体管道网优化管理任务分为两项具体任务进行建模，进而实现不同的输送计划下控制模型的最优匹配，并通过基于自适应动态规划方法求解最优运行控制策略，保障浆体管道网的安全高效运行。
具体实施方式
[0022]下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。
[0023]实施例一
[0024]一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制方法，包括多物料顺序输送浆体管
道网动态优化控制模型构建和基于自适应动态规划的管道网最优运行控制策略求解，多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型构建包括两种模型的构建，两种模型的构建包括：
[0025]在必须完成规定物料精矿输送计划的情况下，保证泵机组电耗最小的模型构建；具体的，该模型要求在满足泵站进、出口压力约束的条件下，选择合适的泵组合及尽可能小的节流量，以最大通过能力输送，保证各泵站电费之和最小。实际上，该模型实现了输送费用最低和完成给定输送量用时最短两个目标的统一。
[0026]在输送低粘度精矿管段处实现最佳压力调节的同时，保证一定时间以内的最大通过能力的模型构建。具体的，该模型要求在规定时间内，在满足泵进、出压力约束的条件下，选择合适的输送量、最佳的泵组合及尽可能小的节流量，使得在规定的时间内完成计划输量，并实现节能最大化。
[0027]需要说明的是，两种模型的建立均需要考虑约束条件，约束条件具体包括：(1)管道输送物料的基础特性参数：临界淤积流速、流量、比重、运行流速、压力等；(2)多物料同步顺序输送运行控制参数：输送次序、批次输送矿量、循环周期、混浆浓度、混浆量和混浆长度等；(3)浆体管道分流运行控制参数：分流处压力和流量变化量、各分流站的浆体需求上下限、各个管段允许流量的上下限等。
[0028]进一步的，在必须完成规定物料精矿输送计划的情况下，保证泵机组电耗最小的模型构建包括如下目标函数和约束条件：
[0029]目标函数：
[0030][0031]其中，式(1)和(2)中，Ψ是目标函数(元)，t是时间(s)，t
end
是输送定量浆体的最新结束时间(s)，η
di
是第i个泵站电驱动系统效率，η
ij
是第i个泵站第j号泵的效率，S
i
(t)第i个泵站实时电价(元/kW.h)，a
ij
和b
ij
是第i站第j号泵的特性方程系数，P
ij
是第i站第j号泵投运标识(P
ij
＝1，投运；P
ij
＝0，不投运)，q是瞬时流量(m3/s)，n是泵站总数，k
i
是第i泵站泵的总台数，q
max
是某时段最大通过能力(m3/s)，P
min
和P
max
是泵站最低允许进站压力和最高允许出站压力(Pa)，P
i
和P
o
管道起点和终点压力(Pa)，P
ti
是第i站节流压力(Pa)，P
Z
是管道起点和终点的位差(Pa)，m是管道中不同浆体及水塞的段数，a0是相对粗糙度，c＝0.88/(π2D2)是常数，β
r
＝1.7πdv
r
是一常数(m3/s)，ρ
i
和ρ
r
分别为第i、r段浆体或水塞密度(kg/m3)，l
r
是第r段浆体或水塞长度(m)，D是管道内径(m)，v
r
是流速(m/s)。
[0032]另外，在输送低粘度精矿管段处实现最佳压力调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制方法，包括多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型构建和基于自适应动态规划的管道网最优运行控制策略求解，其特征在于，所述多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制模型构建包括两种模型的构建，所述两种模型的构建包括：在必须完成规定物料精矿输送计划的情况下，保证泵机组电耗最小的模型构建；在输送低粘度精矿管段处实现最佳压力调节的同时，保证一定时间以内的最大通过能力的模型构建。2.根据权利要求1所述的一种多物料顺序输送浆体管道网动态优化控制方法，其特征在于，所述在必须完成规定物料精矿输送计划的情况下，保证泵机组电耗最小的模型构建包括如下目标函数和约束条件：目标函数：目标函数：3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建德，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：