基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法技术方案

本发明专利技术涉及基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法。包括：获取冷却介质和换热设备属性参数，掌握被冷却介质系统参数，设定一次和二次换热温差的边界条件，并把这些参数输入到闭式循环冷却水系统优化模型中，通过穷举法生成符合约束条件的所有参数组合方案。进一步按照一次换热流量相同的组归类并进行降序排序，分别选择一、二次换热流量和总换热面积为不同决策目标进行分层择优筛选，以得到多参数组合的优化方案。进一步设定一次换热流量增值百分数

【技术实现步骤摘要】
基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法


[0001]本专利技术涉及海上闭式循环冷却水领域，具体地涉及一种基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法。

技术介绍

[0002]海上循环冷却水系统为大型压缩机和冷却器提供冷却换热，带走天然气压缩过程所产生的热量而使机械设备得以正常工作，为生产运行提供重要保障。海上闭式循环冷却水系统是海上油气田开发必不可少的系统之一。为节约宝贵的淡水资源，通常采用淡水冷却工艺物流作为一次冷却换热，再用海水冷却淡水作为二次冷却换热的型式。
[0003]海上循环冷却水系统涉及一次换热冷源和热源的进口和出口的4个温度、二次换热冷源和热源进口和出口的4个温度、一次换热冷流和热流之间的换热温差、二次换热冷流和热流之间的换热温差、一次换热设备对数平均温差、二次换热设备对数平均温差、一次换热流量、二次换热流量、一次换热面积、二次换热面积以及总面积等多个参数。一、二次换热中的直接温度参数的选择将影响多个间接温度参数以及相关系统参数的连锁变化，这些连锁变化对系统工程规模和工程节能效果起着决定性影响。
[0004]当一次换热采用顺流式换热型式时，会出现温差越大，系统流量越低，换热面积越大的特征。在实际条件允许的情况下，工程中通常以寻求一、二次换热较大换热温差以减小系统流量为首要决策目标，弱化了换热面积对温度选取的决策作用。另一方面，在一次换热与二次换热之间存在着温度平均分摊的因素，工程中一次热源与二次冷源之间的温差分摊得不均匀，方案往往偏离综合最优。因此，系统参数的优化选取是实现节能与工程规模综合效益的关键。此外，一次或二次换热温差在确定一个固定值时存在多种不同温度组合的情况，工程中快速而直观地选择符合条件的最优方案较为困难。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法，将换热中流量、温差、面积等多参数进行耦合并运用多目标决策法得出符合条件的最优方案。此方法借助计算机工具一方面能够快速判定、快速分析并给出多参数最优组合方案，另一方面能够兼顾实现工程降本增效和节能的双目标，进而实现减少投资的同时降低碳排放。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]一种基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法，以改进海上油气田海上循环冷却水系统参数选取方法和快速得出优化结论为目的，将换热多参数进行耦合，借助计算机工具快速判定和筛选符合条件的最优组合。
[0008]一种基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法包括：
[0009]获取属性参数，并将属性参数输入到海上循环冷却水系统优化模型中；
[0010]获取系统参数，并将系统参数输入到海上循环冷却水系统优化模型中；
[0011]通过设定一次换热温差和二次换热温差的边界条件区间参数以获取换热温差的边界参数，并将边界参数输入到海上循环冷却水系统优化模型中；和
[0012]根据属性参数、系统参数和边界参数，通过穷举法生成符合约束条件的所有参数组合方案，按照一次换热流量相同的组归类并进行降序排序，择优筛选步骤包括：从一次换热流量相同且二次换热流量相同的组中识别总换热面积值，提取小于该总换热面积的组；从一次换热流量相同且二次换热流量最小的组中识别总换热面积值，提取小于该总换热面积的组；从一次换热流量相同且总换热面积最小的组中识别二次换热流量值，提取小于该二次换热流量值的组；从二次换热流量相同且一次换热流量最小的组中识别总换热面积值，提取小于该总换热面积的组；从一次换热流量最小的组中的二次换热流量最小值的组中识别二次换热流量和总换热面积值，提取其他组中小于该二次换热流量或小于该总换热面积的组，以得到总换热面积最优区间的全部优化组合；设定一次换热流量增值百分数
⊿
Q
f
％和二次换热流量增值百分数
⊿
Q
s
％或一、二次换热温差，以得到多参数组合的最优方案。
[0013]获取属性参数包括：在预定换热条件下，获取冷却介质属性参数和换热设备属性参数，冷却介质属性参数和换热设备属性参数包括一次换热冷源介质比热、二次换热冷源介质比热、一次换热设备传热系数、二次换热设备传热系数、一次热效率系数、二次热效率系数、一次流量系数和二次流量系数。
[0014]获取系统参数包括：从工艺系统模拟结果中获取被冷却介质参数，被冷却介质参数包括一次换热热源入口温度和出口温度、一次换热冷却负荷和二次换热冷却负荷；参数组合包括：一次换热冷源入口温度、一次换热冷源出口温度、一次换热温差、二次换热温差、一次换热流量、二次换热流量、一次换热设备换热面积、二次换热设备换热面积和总换热面积。
[0015]当一次换热为顺流式时，判断T1‑
t1与T2‑
t2的高低，高者则为Δt
max
，否则为Δt
min
；当一次换热为逆流式时，判断T1‑
t2与T2‑
t1的高低，高者则为Δt
max
，否则为Δt
min
；二次换热设定为逆流式，判断t2‑
t
b
与t1‑
t
a
的高低，高者则为Δt
max
，否则为Δt
min
；
[0016]判断Δt
max
与Δt
min
的比值，
[0017]当时，则设定目标函数Δt
m
为：
[0018][0019]当时，则设定目标函数Δt
m
为：
[0020][0021]式中
[0022]T1为一次换热热源入口温度；
[0023]T2为一次换热热源出口温度；
[0024]t1为一次换热冷源入口温度；
[0025]t2为一次换热冷源出口温度；
[0026]t
a
为二次换热冷源入口温度；
[0027]t
b
为二次换热冷源出口温度；
[0028]目标函数Δt
m
为一次换热对数平均温差或二次换热对数平均温差；
[0029]Δt
mf
为一次换热对数平均温差；
[0030]Δt
ms
为二次换热对数平均温差；
[0031]将得出的Δt
m
结果用于输出一次换热设备换热面积或二次换热设备换热面积。
[0032]目标函数为：
[0033]min Q
f
(Q
f1
，Q
f2
，
…
Q
fn
)
[0034]min Q
s
(Q
s1
，Q
s2
，
…
Q
sn
)
[0035]maxΔt
m f
(Δt本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法，其特征在于，包括：获取属性参数，并将所述属性参数输入到海上循环冷却水系统优化模型中；获取系统参数，并将所述系统参数输入到所述海上循环冷却水系统优化模型中；通过设定一次换热温差和二次换热温差的边界条件区间参数以获取换热温差的边界参数，并将所述边界参数输入到所述海上循环冷却水系统优化模型中；和根据所述属性参数、所述系统参数和所述边界参数，通过穷举法生成符合约束条件的所有参数组合方案，按照一次换热流量相同的组归类并进行降序排序，择优筛选出多参数组合的最优方案，包括：从一次换热流量相同且二次换热流量相同的组中识别总换热面积值，提取小于该总换热面积的组；从一次换热流量相同且二次换热流量最小的组中识别总换热面积值，提取小于该总换热面积的组；从一次换热流量相同且总换热面积最小的组中识别二次换热流量值，提取小于该二次换热流量值的组；从二次换热流量相同且一次换热流量最小的组中识别总换热面积值，提取小于该总换热面积的组；从一次换热流量最小的组中的二次换热流量最小值的组中识别二次换热流量和总换热面积值，提取其他组中小于该二次换热流量或小于该总换热面积的组，以得到总换热面积最优区间的全部优化组合；设定一次换热流量增值百分数
⊿
Q
f
％和二次换热流量增值百分数
⊿
Q
s
％或一、二次换热温差，以得到多参数组合的最优方案。2.根据权利要求1所述的基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法，其特征在于，所述获取属性参数包括：在预定换热条件下，获取冷却介质属性参数和换热设备属性参数，所述冷却介质属性参数和换热设备属性参数包括一次换热冷源介质比热、二次换热冷源介质比热、一次换热设备传热系数、二次换热设备传热系数、一次热效率系数、二次热效率系数、一次流量系数和二次流量系数；所述获取系统参数包括：从工艺系统模拟结果中获取被冷却介质参数，所述被冷却介质参数包括一次换热热源入口温度和出口温度、一次换热冷却负荷和二次换热冷却负荷；所述参数组合包括：一次换热冷源入口温度、一次换热冷源出口温度、一次换热温差、二次换热温差、一次换热流量、二次换热流量、一次换热设备换热面积、二次换热设备换热面积和总换热面积。3.根据权利要求1所述的基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法，其特征在于，当一次换热为顺流式时，判断T1‑
t1与T2‑
t2的高低，高者则为Δt
max
，否则为Δt
min
；当一次换热为逆流式时，判断T1‑
t2与T2‑
t1的高低，高者则为Δt
max
，否则为Δt
min
；当二次换热设定为逆流式时，判断t2‑
t
b
与t1‑
t
a
的高低，高者则为Δt
max
，否则为Δt
min
；判断Δt
max
与Δt
min
的比值：当时，则设定目标函数Δt
m
为：当时，则设定目标函数Δt
m
为：
式中：T1为一次换热热源入口温度；T2为一次换热热源出口温度；t1为一次换热冷源入口温度；t2为一次换热冷源出口温度；t
a
为二次换热冷源入口温度；t
b
为二次换热冷源出口温度；目标函数Δt
m
为一次换热对数平均温差或二次换热对数平均温差；Δt
mf
为一次换热对数平均温差；Δt
ms
为二次换热对数平均温差；将得出的目标函数Δt
m
结果用于输出一次换热设备换热面积或二次换热设备换热面积。4.根据权利要求3所述的基于多目标决策的海上循环冷却水系统参数优化方法，其特征在于，目标函数为：min Q
f
(Q
f1
，Q
f2
，
…
Q
fn
)min Q
s

【专利技术属性】
技术研发人员：秦逸涵，朱海山，高鹏，魏澈，窦培举，陆心怡，陈邦敏，静玉晓，陈子婧，胡斌，王海燕，马晨波，
申请(专利权)人：中海油研究总院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：