FLNG上部模块的设备布局方法、介质及电子设备与流程

本发明涉及天然气设备制造领域，尤其是涉及一种flng上部模块的设备布局方法、介质及电子设备。

背景技术：

1、浮式液化天然气装置(floating liquefied natural gas，flng)是一种用于海上气田开发的浮式天然气生产、储存和装卸装置，由船体和多个上部模块组成，可以在海上直接进行液化天然气的处理和储存，从而实现液化天然气生产和运输的高效化。

2、flng上部模块往往尺度庞大，重量可达数千吨，对上部模块中的各种油气处理设备进行合理布局是flng设计的难点问题。对flng上部模块中的设备进行设计布局具有描述复杂、计算复杂和工程复杂的三重难度，是典型的多约束多目标优化问题。

3、当前，对flng上部模块中的设备进行设计布局主要依赖现场人员的工程经验，往往存在设计效率低、设计周期长和设计方案的理论依据相对缺乏等问题。因此，需要提供一种对flng上部模块中的设备进行设计布局的优化技术方案。

技术实现思路

1、本技术的一个目的是提供一种flng上部模块的设备布局方法，用以解决现有技术下难以对flng上部模块的设备布局进行合理设计，人工设计效率低和设计周期长的问题。

2、为实现上述目的，本技术的一些实施例提供了一种flng上部模块的设备布局方法，用于电子设备，该方法包括：

3、获取包括多个上部模块设备对应设备参数的输入信息，上部模块设备包括关键设备和待布局设备，设备参数至少包括上部模块设备的工艺流程序号和维修空间系数；

4、获取预先在多层布局空间中设置的多个关键设备，多层布局空间根据甲板进行划分；

5、根据每层布局空间中的至少一个关键设备，确定每层中包含至少一个关键设备的包络立方体，包络立方体中包括多个用于设置待布局设备的可用内空间；

6、根据关键设备对应的工艺流程序号，从输入信息中确定第一待布局设备；

7、根据第一待布局设备对应的设备参数，在包络立方体的可用内空间中确定用于设置第一待布局设备的第一设置内空间，第一设置内空间为完全内空间、待扩张内空间和待增值内空间中的一种；

8、根据第一待布局设备与对应的关键设备的中心线吸引度，确定第一待布局设备在第一设置内空间中的位置和设置形态，中心线吸引度为第一待布局设备的几何中心与对应的关键设备的几何中心之间的距离；

9、将第一待布局设备设置在第一设置内空间，并对包络立方体的可用内空间进行更新；

10、根据第一待布局设备的工艺流程序号，从输入信息中确定未设置的第二待布局设备，并对第二待布局设备进行设置，如此重复至输入信息中的待布局设备都已经设置；

11、输出全部上部模块设备的位置和设置形态。

12、进一步地，设备参数还包括：

13、上部模块设备的尺寸、上部模块设备的所属上部模块、上部模块设备的数量、上部模块设备的穿甲板标识、上部模块设备的质量、上部模块设备的关键设备标记，上部模块设备的尺寸包括上部模块设备的长度、宽度和高度。

14、进一步地，工艺流程序号根据预设的工艺流程约束确定，工艺流程约束的公式表示如下：

15、

16、其中，distance(i,j)为应当邻近设置的两个上部模块设备obji、objj之间的许用间距，(xi,yi,zi)为上部模块设备obji在多层布局空间中的左下顶点坐标，(xj,yj,zj)为上部模块设备objj在多层布局空间中的左下顶点坐标，l′为xi、xj中较小者对应的上部模块设备的长度，w′为yi、yj中较小者对应的上部模块设备的宽度。

17、进一步地，维修空间系数根据预设的维修空间约束确定，维修空间约束的公式表示如下：

18、

19、其中，(xi,yi,zi)为上部模块设备obj在多层布局空间中的左下顶点坐标，(xj,yi,zj)为上部模块设备objj在多层布局空间中的左下顶点坐标，(li,wi,hi)分别为上部模块设备obji的长度、高度和宽度，(lj,wj,hj)分别为上部模块设备objj的长度、高度和宽度，(mroli,mrowi,mrohi)分别表示是否在长度、宽度和高度方向上为上部模块设备obji预留维修空间，(mrolj,mrowj,mrohj)分别表示是否在长度、宽度和高度方向上为上部模块设备objj预留维修空间，(λi,γi,μi)分别为上部模块设备obji在长度、宽度和高度方向上的维修空间系数，(λj,γj,μj)分别为上部模块设备objj在长度、宽度和高度方向上的维修空间系数。

20、进一步地，根据关键设备对应的工艺流程序号，从输入信息中确定第一待布局设备，包括：

21、根据关键设备对应的工艺流程序号，确定在工艺流程序号之后的第一工艺流程序号；

22、将输入信息中与关键设备对应的所属上部模块取值相同、且对应的工艺流程序号为第一工艺流程序号的待布局设备确定为第一待布局设备。

23、进一步地，根据第一待布局设备对应的设备参数，在包络立方体的可用内空间中确定用于设置第一待布局设备的第一设置内空间，包括：

24、根据第一待布局设备的尺寸，在包络立方体的至少一个可用内空间能够容纳第一待布局设备的情况下，将至少一个可用内空间确定为用于设置第一待布局设备的第一设置内空间，第一设置内空间为完全内空间；

25、在包络立方体的完全内空间无法容纳第一待布局设备的情况下，根据第一待布局设备的尺寸，在包络立方体的至少一个可用内空间能够在一个方向上扩张后容纳第一待布局设备的情况下，将至少一个可用内空间中包络立方体扩张效率最大的可用内空间确定为用于设置第一待布局设备的第一设置内空间，第一设置内空间为待扩张内空间；或

26、在包络立方体的待扩张内空间无法容纳第一待布局设备的情况下，根据第一待布局设备的尺寸，在包络立方体的至少一个可用内空间能够在至少两个方向上扩张后容纳第一待布局设备的情况下，将至少一个可用内空间中包络立方体增值体积填充率最大的可用内空间确定为用于设置第一待布局设备的第一设置内空间，第一设置内空间为待增值内空间。

27、进一步地，包络立方体扩张效率为包络立方体在一个方向上扩张前的体积与包络立方体在一个方向上扩张后的体积之比，公式表示如下：

28、

29、其中，eff为包络立方体扩张效率，ln为包络立方体扩张前的长度，wn为包络立方体扩张前的宽度，hn为包络立方体扩张前的高度，ln+1为包络立方体扩张后的长度，wn+1为包络立方体扩张后的宽度，hn+1为包络立方体扩张后的高度。

30、进一步地，包络立方体增值体积填充率为包络立方体在至少两个方向上扩张后的体积与包络立方体增加的体积之比，公式表示如下：

31、

32、其中，rio为包络立方体增值体积填充率，ln为包络立方体增值前的长度，wn为包络立方体增值前的宽度，hn为包络立方体增值前的高度，ln+1为包络立方体增值后的长度，wn+1为包络立方体增值后的宽度，hn+1为包络立方体增值后的高度。

33、进一步地，该方法还包括边界条件约束，公式表示如下：

34、

35、其中，(xi,yi,zi)为待布局设备obji在多层布局空间中的左下顶点坐标，(li,wi,hi)分别为待布局设备obji的长度、宽度和高度，(lk,wk,hk)分别为相应层的布局空间的长度、宽度和高度。

36、进一步地，该方法还包括设置完成的上部模块设备占用的甲板面积，公式表示如下：

37、

38、其中，max函数表示遍历设置完成的全部上部模块设备来找到横坐标差值最大或纵坐标差值最大的两个上部模块设备obji和objj，(xi,yi,zi)为obji的左下顶点坐标，(xj,yi,zj)为objj的左下顶点坐标，(li,wi,hi)分别为obji的长度、宽度和高度，(lj,wj,hj)分别为objj的长度、宽度和高度。

39、本技术的一些实施例还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现前述flng上部模块的设备布局方法。

40、本技术的一些实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行计算机程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，使该电子设备执行前述flng上部模块的设备布局方法。

41、与现有技术相比，本技术提供的方案能够获取包括多个上部模块设备对应设备参数的输入信息和预先在多层布局空间中设置的多个关键设备，并根据每层布局空间中的至少一个关键设备，确定每层中包含至少一个关键设备的包络立方体，再根据关键设备对应的工艺流程序号，从输入信息中确定第一待布局设备，根据第一待布局设备对应的设备参数，在包络立方体的可用内空间中确定用于设置第一待布局设备的第一设置内空间，再根据第一待布局设备与对应的关键设备的中心线吸引度，确定第一待布局设备在第一设置内空间中的位置和设置形态并将第一待布局设备设置在第一设置内空间，并对包络立方体的大小和可用内空间进行更新，再根据第一待布局设备的工艺流程序号，从输入信息中确定未设置的第二待布局设备，并对第二待布局设备进行设置，如此重复至输入信息中的待布局设备都已经设置，最终输出全部上部模块设备的位置和设置形态，从而能够实现包络立方体中可用空间的优先利用，有效改善在设备布局过程中由于布局空间选择不合理产生零碎空间造成甲板空间闲置的弊端，同时利于flng上部模块油气处理流向的进行，提高生产工艺的经济效益，还能够使得上部模块中的设备围绕关键设备紧密排列，让设备布局方案具备更大的甲板面积占有率，使得更为有效的利用甲板空间，节约甲板布局过程中的成本，进而能够大幅度缩短flng上部模块的设备布局设计周期，简化设备布局流程，降低设备设计成本，具有较高的工程价值，为flng上部模块的设备布局优化问题提供了良好的工程实践。