生产运行方案优化是输油管道节能减排的重要举措。目前输油管道优化模型主要是以能耗最小或者生产费用最低为目标函数,以温度、压力等为约束条件,优化加热炉和输油泵的开启方案和运行参数。在管道稳定运行工况下,该模型能够起到良好的节能降耗效果。当因泄漏等异常工况发生需要停输时,原有的生产运行优化模型难以保证有效的安全停输时间,容易造成冻堵恶性事故发生。针对此情况,以寒区某输油管道为例开展输油管道安全经济优化运行研究,主要成果如下:首先,对管道输送油品的密度、凝固点、比热容、粘温曲线、析蜡点及屈服应力等物性进行测试分析,应用最优化拟合技术建立输油管道热力总传热系数计算模型和水力摩阻系数修正计算模型,经与实际数据对比验证,平均温降计算误差为3.1%,平均压降计算误差为4.85%,精度较高。其次,以加热炉和输油泵的开启方案、加热炉的加热温度和输油泵的扬程为变量,以生产运行能耗总费用最低为目标函数,建立输油管道生产运行工艺方案动态优化模型,采用数值法转变为一系列静态优化模型,运用改进麻雀搜索算法高效求解。采用该模型优化了管道15000t/d和21000t/d输量下的全年各月份的设备开启方案,与实际运行方案相比,优化后的平均运行成本分别降低了52.2%和18.2%。再次,建立输油管道停输及再启动计算模型,给出管道最小启动输量及安全停输时间的计算方法,确定该输油管道不同季节、不同输油温度及不同输量下的管道停输温度变化规律及对安全停输时间的影响。在此基础上,考虑管道因泄漏需要抢修等问题,在原生产运行方案优化模型基础上,增加了管道安全停输时间大于管道维抢修时间约束条件,形成了输油管道安全经济优化运行模型。春夏秋冬四个季节下典型工况优化结果表明,安全经济优化模型与传统优化模型相比,生产运行能耗成本分别升高了77.2%、19.4%、5.6%、70.4%,安全停输时间分别延长了70%、15%、26.7%、96%,有助于管道的安全维抢修。最后,采用软件工程学方法,编制“输油管道优化运行辅助决策系统”。该软件系统包含基础数据管理、管道工艺特性、设备工艺特性、耗能设备效率计算、工艺仿真、优化运行等模块,可以实现输油管道的仿真计算和安全经济运行优化等功能。