Розробка методів керування режимами газотранспортних систем з пересіченим профілем траси та їх оптимізації

Оптимізіція режимів роботи газотранспортних систем може проводитися з наступною метою:

- при заданих графіках газопостачання основними і супутними користувачами при умові зберігання всіх технологічних обмежень із області допустимих режимів вибрати експлуатаційний режим таким чином, щоб при цьому забезпечувалося мінімум сумарних витрат на транспорт газу; при заданих обмеженнях на сумарні енергетичні або експлуатаційні витрати максимізувати газопостачання на протязі визначеного відрізку часу;

- із області допустимих режимів роботи газотранспортної системи вибрати режим, який максимізує на протязі заданого проміжку часу газопостачання без обмежень на експлуатаційні та енергетичні затрати;

- із області допустимих режимів вибрати режим експлуатації газотранспортної системи, який мінімізує втрати при аварійних ситуаціях.

Задача побудови моделі газотранспортної системи пов'язана із задачею керування по моделі. Вибір критерію оптимізації визначається можливістю отримання оперативної інформації. Єдиною оперативною інформацією про режими роботи газотранспортної системи є диспетчерська інформація.

В основу побудови моделі для статистичної ідентифікації режимів газотранспортних систем взяті рівняння для гідравлічного розрахунку стаціонарного протікання газу в трубопроводах.

Основні результати і підсумкові висновки

1. Вирішено важливу наукову проблему, що має суттєве народногосподарське значення, яка пов'язана з вивченням характеру та встановлення закономірностей протікання нестаціонарних процесів в залежності від профілю траси газопроводів. Оціночним параметром, що визначає характер нестаціонарних процесів, є критерій нестаціонарності. Останній впливає на технологічні параметри газопроводів з пересіченим профілем траси і вносить поправку до 20% по тривалості процесу проходження газу в порівнянні з рівнинними газопроводами.

2. Для прогнозування режимів роботи газопроводів з пересіченим профілем траси розроблено математичну модель на базі рівняння руху, нерозривності, енергії та нестаціонарного теплообміну з грунтом газу та запропоновано методи її практичної реалізації в плоскій і лінійній інтерпретації в залежності від конкретних технологічних задач (прогнозування швидкостей газу в перерізі трубопроводу та розподілу їх по його довжині і в часі, параметрів перекачування; визначенню тривалостей перехідних процесів), а також адаптивні математичні моделі.

3. На основі теоретичних досліджень параметрів нестаціонарних процесів в газопроводах з пересіченим профілем траси шляхом реалізації побудованих моделей визначені граничні значення критерію нестаціонарності для різних форм профілю газопроводу, який, в свою чергу, дозволяє уточнити модель для прогнозування параметрів режиму в газопроводах, забезпечивши при цьому похибку прогнозу не більшу за 5%.

4. Запропоновано метод керування режимами роботи компресорних станцій в умовах нестаціонарного газопостачання. При цьому побудована математична модель, в котрій реалізовано ряд варіаційних задач (прогнозування зміни стаціонарних режимів, визначення моментів дії керуючих впливів, розрахунок параметрів режимів за критерієм мінімальної тривалості нестаціонарного процесу газопостачання).

5. Для оптимізації керування режимами газотранспортних систем в умовах багатокритеріальності запропонована методика побудови областей допустимих режимів та граничних областей енергозатрат, які дозволяють суттєво скоротити пошук оптимального керуючого рішення (виграш 50% часу, якщо система функціонує на границі зони допустимих режимів і до 20%, якщо експлуатація системи здійснюється всередині області).

6. Запропоновано адаптивну систему (тобто самопристосовану) ідентифікації керування режимами газотраспортних систем з використанням регресійних моделей, що забезпечують середні значення їх параметрів. Ідентифікація керування здійснюється на стратегічному та оперативному етапах. Перший етап пов'язаний з вибором класу моделі і її адекватності реальному процесу, на другому виконується поточна оцінка параметрів моделі.

7. Реалізовано методику оптимізації режимів роботи газотранспортних систем в умовах багатокритеріальності, що дозволило:

- вибрати для оптимізації режимів довільне число різних критеріїв оптимальності для побудови функцій мети;

- знайти глобальний екстремум функцій мети, який відповідає оптимальному режиму роботи;

при відсутності глобального екструмума фуекції мети знаходити її локальні екстремуми, які відповідають раціональним режимам перекачування.

В результаті впровадження методик в практику експлуатацій газопроводів АТ Укргазпром одержаного економічний ефект в розмірі близько 1 млрд. крб. в перерахунку на 1991 рік.

Основний зміст роботи викладено у наступних друкованих працях

Грудз В.Я. Михалків В.Б.Лінчевський М.П. Тимків Д.Ф., Керування режимами газотранспортних систем. - Київ.: 1996 р. 150 с.

Яковлєв Є.І., Казак О.С., Михалків В.Б., Тимків Д.Ф., Грудз В.Я. Режими газотранспортних систем - Львів.: Світоч, 1991. - 160 с.

Грудз В.Я., Тымкив Д.Ф., Яковлев Е.И. Обслуживание газотранспортных систем.-Киев.:УМКВО, 1991. - 159 с.

Тимків Д.Ф. Вплив профілю траси газопроводу на тривалість і характер нестаціонарних процесів у складних системах. // Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ. Республіканський міжвід. наук.-тех. збірник. Івано-Франківськ вип. 34, 1997 р. - С. 132-134.

Тимків Д.Ф. Вибір класу функцій для регресійних рівнянь режимів газотранспортних систем. // Розвідка і розробка нафтових і газових родовищ. Республіканський міжвід. наук.-тех. збірник. Івано-Франківськ вип. 34, 1997 р. - С. 67-70.

Тимків Д.Ф. Експериментальний аналіз нормального закону розподілу для диспетчерської інформації. // Нафтова і газова промисловість №3/99, 1999, С. 41-42.

Тимків Д.Ф. Дослідження впливу профілю траси для уточнення критерію нестаціонарності на тривалість перехідних процесів. // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. Республіканський міжвід. наук.-тех. збірник. Івано-Франківськ вип. 33, 1996 р. - С. 153-156.

Тимків Д.Ф. Оптимізація продуктивності компресорної станції за критерієм мінімуму тривалості нестаціонарного процесу. // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. Республіканський міжвід. наук.-тех. збірник. Івано-Франківськ вип. 33, 1996 р. - С. 157-160.

Тимків Д.Ф. Нестаціонарні процеси у складних системах газопроводів з пересіченим профілем траси. // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. Республіканський міжвід. наук.-тех. збірник. Івано-Франківськ вип. 33, 1996 р. - С. 149-152.

Тимків Д.Ф. Аналіз математичної моделі газопроводів з пересіченим профілем траси. // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. Республіканський міжвід. наук.-тех. збірник. Івано-Франківськ вип. 33, 1996 р. - С. 161-163.

Тимків Д.Ф. Керування газопроводами із використанням адаптивних систем з ідентифікатором. // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. Республіканський міжвід. наук.-тех. збірник. Івано-Франківськ вип. 34, 1997 р. - С. 23-26.