طراحی بهینه خطوط لوله با استفاده از الگوریتم بهینه سازی چند هدفه ازدحام ذرات (MOPSO)

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی کرمان

2 شرکت نفت ایران

چکیده

در بیشتر موارد تعیین همزمان مقدار بهینه پارامترهای موثر در طراحی خطوط لوله بسیار مشکل است. لذا یافتن راه حلی که بتواند بطور هم زمان چند تابع هدف مستقل را که به چند پارامتر مشترک وابسته اند را بهینه نماید، بسیار با اهمیت است. هدف این مقاله بهینه نمودن ضخامت، قطر و سرعت سیال دریک خط لوله با مشخصات معلوم می باشد که با تعریف دو تابع هدف هزینه و دبی عبوری سیال و با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی چند هدفه ازدحام ذرات به طور همزمان مورد ارزیابی قرار گرفته می گیرد. نتایج بدست آمده برای یکی از خطوط لوله موجود نشان می دهد که با استفاده ازمشخصات خط لوله بدست آمده از الگوریتم ازدحام ذرات وزن خط لوله بهینه به اندازه 34000000 تن نسبت به حالت پایه کاهش یافته در حالی که سرعت سیال عبوری دو برابر شده است .

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimum Design for Pipe Lines with Multi-Objective Particles Swarm

چکیده [English]

In more cases, determination of optimal values of the effective parameters on pipe lines design such as diameter, thickness and velocity is difficult. Therefore, finding of a solution that can be optimize multi objective functions simultaneously, is very useful. In this paper, with definition of two independent functions cost and volume flow rate in pipe, the optimum values of diameter, thickness and velocity are specified by MOPSO (MULTI-OBJECTIVE PARTICLES SWARM OPTIMIZATION) algorithm. The results for an existing pipe lines show that the weight of pipe line decreases 34000000 ton and fluid velocity increases 100%, for optimized design respect to base design.

کلیدواژه‌ها [English]

  • pipe lines design
  • Optimization
  • multi objective algorithm
  • particles swarm

 

1. دب،کالیانموی، الگوریتم‌های ژنتیک با رویکرد بهینه‌یابی چندهدفه، ترجمه جعفر رضایی و منصور داوودی منفرد، تهران: انتشارات پلک،1387.

2. قانعی، علی، قنبرزاده، افشین، نقره آبادی، امین رضا، بهینه‌سازی مبدل حرارتی پوسته لوله با استفاده از الگوریتم چندهدفه دسته گروهی ذرات، اولین همایش ملی شبیه‌سازی سیستم‌های مکانیکی اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، اسفند1390.

3. مقدم، علیرضا، علیزاده، امین، فرید حسینی، علیرضا، ضیایی، علی‌نقی، فلاح هروی، دانیال، کاربرد یک الگوریتم اصلاح شده بهینه‌سازی ازدحام ذرات در طراحی سیستم‌های توزیع آب، نشریه آبیاری و زهکشی ایران، شماره 3، جلد 7، پاییز 1392.

4. علی نیکنام، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی خط لوله انتقال گاز، دهمین کنگره ملی مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، پاییز 1384.

5. Afshar M.H., Rohani M., Optimal operation of pipeline systems using genetic algorithm, IEEE Congr. Evol. Comput. 2009, pp.1399– 1405.

6. Jiang Y., Chen C., Chen F., Application of improved genetic algorithm in optimal operation of long-distance natural gas pipeline, Oil Gas Stor. Transport. vol. 28 (7), 2009, pp.32–35.

7. Gao S., Wang Y., Xu P., Application of hybrid genetic algorithm in optimal operation of oil pipeline, Oil Gas Stor. Transport. Vol.23 (7), 2004, pp.34–37.

8. Cui Z., Tian D., Lu M., Optimization study on efficiency of Huachi-Quzi heated crude oil Pipeline, Oil Gas Stor. Transport. vol.27 (8), 2008, pp.11–15.

9. Li K., Application of PSO in optimal design of hot oil pipeline, J. Southwest Petrol. Univ. vol. 29 (3), 2007, pp.150–153.

10. Zhou M., Li M., Zhang Y., Li J., Jin S., A combined particle swarm optimization-simulated annealing algorithm for heated oil pipeline optimal operation, WIT Trans. Eng. Sci., vol. 87 , 2014, pp. 713–722.

11. Ilanko. S., Asymptotic modelling theorems for the static analysis of linear elastic structures, Royal Society Proceedings A (Mathematical, Physical and Engineering Sciences), vol. 461(13), 2005, pp. 3525–3542.

12. Schmitt L., Lothar M., Theory of Genetic Algorithms, Theoretical Computer Science, 2001, pp. 1–61.

13. مهدی قطعی، بهینه‌سازی خطی و بهینه‌سازی ترکیبیاتی، انتشارات ناقوس، 1392، تهران، ایران.

14. Kennedy J., Eberhart R., Particle Swarm Optimization, IEEE Transactions On Evolutionary Computation, vol. 8(3),1995, pp. 1942-1948,

15. Coello, C. A., Lechuga, M. S. MOPSO: A proposal for multiple objective particle swarm optimization. IEEE Congress on Evolutionary Computation, 2002 Honolulu, Hawaii USA.

16. The American Society of Mechanical Engineers, B36.10M Welded and Seamless Wrought Steel Pipe, 2015. ISBN 9780791870273. Retrieved 2015-10-02.

17. ASME (American Society of Mechanical Engineers) B31.4: Pipeline Transportation Systems for Liquids and Slurries. 2014. ISBN 9780791870242.

18. ASME (American Society of Mechanical Engineers) B31.8: Gas Transmission & Distribution Piping systems.2014. ISBN 9780791869499.

19. Api 5l, Api (American Petroleum Institute) Specification For Line Pipe, Forty-Third Edition, March 2004 Effective Date: October 2004 Errata December 2004. ISBN-13: 978-3639751987

20. Mohitpour, M., Pipeline Design and Construction: A Practical Approach. ASME Press. 2003.