بهینه سازی وسائل حفاظت خطوط انتقال آب دربرابر جریان غیرماندگار با استفاده از الگوریتم CFO

محورهای موضوعی : منابع آب

سید محمود جزایری مقدس ¹ ( گروه عمران، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران )

تاریخ دریافت : 1399/07/06 تاریخ پذیرش : 1399/07/17 تاریخ انتشار : 1399/06/01

کلید واژه: بهینه سازی, جریان غیرماندگار, روش CFO, خطوط لوله انتقال آب,

چکیده مقاله :

یکی از مهمترین مباحث در طراحی خطوط لوله انتقال آب تحت فشار، حفاظت در برابر فشارهای ترانزینت ناشی از ضربه قوچ در خاموش شدن ناگهانی پمپ است. بهترین راه حل برای این منظور، استفاده از ایرچمبر برای کاهش فشارهای ترانزینت است که به تناسب حجم آن، هزینه قابل توجهی دارد. برای کاهش این حجم و کم کردن هزینه حفاظت، استفاده از شیرهای ورود هوا در نقاطی از خط لوله پیشنهاد می‌گردد. تعیین حجم مخزن ایرچمبر و نوع و نقاط مناسب برای قراردهی شیرهای هوا با هدف کاهش هزینه، یک مساله بهینه‌سازی است که در آن ضمن تلاش برای کاهش هزینه سیستم حفاظت، لازم است قرار گرفتن فشارهای ترانزینت سیستم در محدوده مجاز نیز کنترل گردد. لذا نتایج تحلیل ترانزینت سیستم بخشی از تابع هدف این بهینه‌سازی است. در این مقاله مدلی برای این بهینه‌سازی بر اساس روشCFO توسعه داده شده است. روشCFO یک روش قطعی است که برخلاف بسیاری از روشهای تکاملی مانند الگوریتم ژنتیک (GA)، در اجراهای مختلف جوابهای یکسانی می دهد. لذا با درجه اطمینان بالایی می‌تواند جواب بهینه‌سازی را ارائه نماید. در این مقاله یک مطالعه موردی مربوط به یک خط لوله، یک بار با استفاده از مدل پیشنهادی به روش CFO و بار دیگر با روش GA بهینه‌سازی شد. نتایج هر دو روش یکسان بدست آمد و باعث صرفجویی به میزان حدود 30 درصد در هزینه حفاظت سیستم شد. با مقایسه دو روش همچنین نشان داده شد که CFO با تعداد تکرار کمتر و سرعت بالاتر نسبت به GA کارایی بیشتری در مدل ارائه شده دارد.

چکیده انگلیسی:

One of the major challenges in designing under pressure water transmission pipeline is the system protection against water-hammer pressures due to a pump trip. The best strategy is to use air-chamber; which imposes considerable costs. To mitigate the air-chamber volume, the use of air-inlet valves is also suggested. Determination of air-chamber volume as well as the type and proper locations of air-inlet valves, aiming at the cost reduction, introduces an optimization problem. To solve this problem, this study exploits the central force optimization (CFO) method. Herein, a case study pipeline is optimized using the proposed model based on the CFO and is compared with results of a genetic algorithm (GA) based model. Both methods yielded almost the same results and led to about 30% saving in the system protection cost. However, a comparison between the methods showed that the CFO dramatically outperforms GA in both terms of computational efficiency and reliability of the results.