這篇管道工程師論文發表了城市燃氣管網優化設計方法，燃氣管網對降低環境污染具有重要的作用，所以燃氣管網的優化設計師很重要的，那么在設計城市燃氣管網優化設計的過程中有哪些需要考慮的因素呢?論文探析了基于遺傳算法的城市燃氣管網優化設計方法。

　　摘要：文章針對城市燃氣管網優化設計需要考慮的因素進行了分析，并探析了基于遺傳算法的城市燃氣管網優化設計方法，旨在為城市燃氣管網設計人員提供一定的參考。

　　關鍵詞：管道工程師論文,城市燃氣管網,優化設計,方法

　　燃氣管網建設在優化城市能源結構、提高城市居民生活質量以及降低環境污染等方面發揮著至關重要的作用，即是一項非常重要的民生工作。傳統的城市燃氣管網通常依靠經驗進行設計，導致城市燃氣管網存在安全性、可靠性較低的問題，難以滿足燃氣用戶對用氣安全性、可靠新以及穩定性的要求，亟待采取有效的措施進行優化。基于遺傳算法的城市燃氣管網優化設計方法，能夠對城市燃氣管網優化設計需要考慮的所有因素進行優化，能夠顯著的提高城市燃氣管網設計的安全性、可靠性以及經濟性。因此，文章針對城市燃氣管網優化設計方法的研究具有非常重要的現實意義。

　　1城市燃氣管網優化設計需要考慮的因素分析

　　1.1城市燃氣管網結構優化

　　隨著城市燃氣管網的優化設計的不斷深入，對燃氣管網結構優化設計的要求不斷的提高，為了保證城市燃氣管網結構能夠滿足市場需求，則應該選擇性價比最高的材料，把管網結構優化轉化成抽象的數值進行規劃，不能僅僅的依靠傳統的施工經驗進行判斷，這樣能夠有效的提高城市燃氣管網結構優化水平。

　　1.2城市燃氣管網管徑的選擇

　　燃氣管網優化設計涉及的方面眾多，其中燃氣管網管徑的優化，是一個非常復雜的問題，如果一個管段需要采用若干種管徑，即使規模相對較小的管網工程，也需要處理復雜的幾何級數，并且難以采用比較經濟的方式選擇合適的管徑。傳統城市管網管道的直徑已經遠遠不能滿足實際需求，則應該根據城市對燃氣的實際需求，科學的選擇管徑，以便于更好的滿足城市對燃氣的需求。

　　1.3城市燃氣管網水力計算

　　城市燃氣管網水力計算的數學模型可以歸結為三個聯立方程組，即回路方程、壓降方程以及連續方程，回路方程指的是每一個基環的壓力損失代數綜合等于零;壓降方程指的是管段壓力損失和管段流量的關系;連續方程指的是流入階段的流量和流出節點的流量相等。上述聯立方程組的求解方法包括兩種，即解節點方程法和解環方程法，城市燃氣管網水利計算通常為多氣源點，解節點方程法的節點壓力計算結果更加準確，應用更加廣泛。

　　2基于遺傳算法的城市燃氣管網優化設計方法探析

　　2.1遺傳算法的概念

　　遺傳算法是模擬生物學進化和自然選擇的計算模型，通過模擬自然進化獲得最優解的方法。遺傳算法的原理表現為：假設一個能夠代表問題可能潛在的解集，并將該解集作為一個種群，該種群包括經過基因編碼的若干數目個體，遵循優勝劣汰、適者生存的原理，求解出更好的近似解，按照一定的目標函數與適配函數篩選適應程度高的個體，以此創建一個新種群，該種群包含了上代種群的所有特征信息，通過多次計算，能夠顯著的提高種群個體的適應度，最終選擇適應度最高的個體。

　　2.2基于遺傳算法的城市燃氣管網優化設計方法

　　2.2.1基于遺傳算法的城市燃氣管網結構優化。城市燃氣管網是根據氣源以及用戶地理位置決定的，以便于能夠更好的滿足燃氣用戶對燃氣的實際需求，通過對市政要求以及地理條件進行分析，從多種管網結構設計方案中選擇最佳的布局結構。傳統的布局方式主要依靠經驗進行，基于遺傳算法的燃氣管網結構設計，能夠創建以管線長度最短為優化目標的數學模型，并且充分的考慮以下優化目標函數——管段配氣功能、管網儲備狀況、管網造價等，通過創建該優化模型，能夠設計出綜合的優化模型，如壓力儲備能力低、造價低以及壓力儲備能力高、造價高的燃氣管網結構。2.2.2基于遺傳算法的城市燃氣管網管徑優化。遺傳算法在處理大批量問題方面具有一定的優勢，同時還能夠結合神經網絡模糊控制算法和遺傳算法，為城市燃氣管網管徑的選擇和優化提供了新的思路。在進行管材與管徑優化時，最合適的目標為方案的安全性和經濟性，遺傳算法對于管徑優化的過程表現為：初始化、選擇、交叉以及突然變異。選擇一種管道作為標準，并將其他管道轉化成標準化的編輯數字，按照一定的順序對上述編輯數字進行排序，采用隨機的方式抽取若干編碼數字，創建一個群體，并計算出上述群體的適應度，根據適應度的大小對各個群體進行排序，選擇適應度高的群體創建新的組群，通過多次計算能夠獲得最優的方案，基于遺傳算法的管材與管徑優化方法比傳統方法更加科學，根據實際狀況對遺傳算法進行優化，并設計合適的遺傳算子、進化策略以及適應度函數等。2.2.3基于遺傳算法的城市燃氣管網水力計算優化。上文所述的城市燃氣管網水力計算重點考慮經濟型，并不重視管網水力的可靠性。輸氣可靠性指的是燃氣管網的輸氣能力在某段由于燃氣泄漏導致輸氣停止的狀況下，燃氣管網依然能夠滿足用戶用氣需求的能力。在考慮城市燃氣管網水力可靠性時，需要考慮到燃氣管網的可靠性、風險性，而遺傳算法在計算可靠性和風險性分析方面具有天然的優勢，能夠考慮全局獲得最優解，這樣能夠有效的解決上述方法燃氣管網水力計算可靠性較低的問題。

　　3結語

　　總而言之，城市燃氣管網建設水平直接影響人民生活質量的提高以及社會的發展，在城市燃氣管網優化設計時，應用基于遺傳算法的優化設計方法，能夠根據當地的實際狀況，從安全、經濟、技術等方面對城市燃氣管網優化方案進行分析和比較，進而選擇出最優的燃氣管網優化設計方案。

　　參考文獻：

　　[1]張德久，王三石.淺談城市燃氣管網優化設計方法[J].企業技術開發，2015，34(2)：7-8.

　　[2]范君來，王敏，胡濤等.城鎮燃氣管網優化設計中的幾個問題[J].石油和化工設備，2013，(2)：69-70.

　　作者：唐平 單位：四川華油集團有限責任公司四川利能燃氣工程設計有限公司

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