[发明专利]基于PSO算法的长输供热管线停泵水锤防护优化方法

权利要求书

1.基于PSO算法的长输供热管线停泵水锤防护优化方法，其特征在于，是利用PSO算法，以两阶段缓闭蝶阀的快关时间t₁、快关角度β₁、慢关时间t₂、慢关角度β₂，气体压力罐的初始气体体积V_a0、初始液面高度H_s0、横截面积A_s作为决策变量，以管线的最大压力水头最小压力水头最大离心泵倒转转速为目标函数，满足管道承压能力且不损害水泵机组性能的条件下，求解两阶段缓闭蝶阀以及气体压力罐的最优设备参数，以降低停泵水锤最大压力，消除管道负压状态。

2.根据权利要求1所述基于PSO算法的长输供热管线停泵水锤防护优化方法，其特征在于，将所述管线的最大压力水头最小压力水头最大离心泵倒转转速的多目标优化问题转化为单目标优化问题后，所述的目标函数如下：

min(F)＝f(t₁，β₁，t₂，β₂，V_a0，H_s0，A_s)

式中，分别表示管线的最大压力水头最小压力水头最大离心泵倒转转速对应的分目标函数基准值，分别表示对应的各个分目标函数的权重系数。

3.根据权利要求2所述基于PSO算法的长输供热管线停泵水锤防护优化方法，其特征在于，最大压力水头最小压力水头离心泵最大倒转转速对应的分目标函数如下：

式中，i为管道节点；NS为节点数，j为计算时刻；T_max为计算终时刻；

4.根据权利要求3所述基于PS0算法的长输供热管线停泵水锤防护优化方法，其特征在于，所述的目标函数的约束条件，包括：

(1)系统约束条件，包括两阶段缓闭蝶阀处边界条件与气体压力罐处边界条件：其中，两阶段缓闭蝶阀处边界条件如下：

ΔH_V＝C_VQ²

式中，ΔH_V为流体经过阀门的水头损失；C_V为阀门的特性参数；Q为流过阀门的流量；ξ为阀板处于某一关闭角α_g时的局部阻力系数；T_g为关阀总时间；A_V为阀板处于某一关闭角α_g时的有效过流面积；g为重力加速度；

其中，气体压力罐处边界条件如下：

PV^z＝C

Q_in＝Q_out+Q_s

其中，P为罐内气体的绝对压力；V为罐内气体的体积；z为气体发生变化时的多变指数；C为罐内气体变化的多变常数；Q_in、Q_out、Q_s分别表示流入、流出空气罐底部管道节点流量以及流入空气罐的流量；H_s为压力罐内液体高度；Δt为计算时间步长；Q_s0为初始流入空气罐的流量；σ为节流孔口阻力系数；v为通过节流孔口的流速；H_p为压力罐底部节点压力值；γ为水的容重；H_b为一个标准大气压值；H_a为水流经过气压罐节流口的阻力损失；H_t为安装空气罐处管道的几何高度。

(2).压力水头约束条件

式中，H_P为水泵额定工作压力，P_s为某一供热温度下水的饱和蒸汽压力，同时不允许出现负压，管道最小压力水头高于-2m水柱；

(3).离心泵倒转约束条件

t_re≤120

式中，N_n为离心泵额定转速；t_re为离心泵反转超过额定转速的时间；

(4).两阶段缓闭阀门约束条件

T_g≤T_g′

两阶段缓闭阀门关阀总时间不超过允许的最长时间T_g′，快关速度大于慢关速度。