Методи підвищення ефективності функціонування систем трубопровідного транспорту газу

3. На основі аналізу існуючих методів розв'язання рівнянь газової динаміки запропоновано до використання та вперше детально досліджено метод кінцевих елементів стосовно нестаціонарних і усталених режимів роботи трубопроводів. Цей метод на відміну від найкращих існуючих (неявні кінцево-різницеві методи) одночасно забезпечує як абсолютну стійкість, так і необхідну точність обчислень. Досліджено два типи апроксимуючих симплекс-елементів - прямокутні і трикутні, і показано, що стосовно проблеми алгебраїзації рівнянь газової динаміки найбільш доцільною є апроксимація просторово-часової області прямокутними елементами, оскільки саме вони забезпечують високу точність і стійкість обчислень. Показано, що необхідна точність обчислень забезпечується шляхом використання спеціальних прямокутних симплекс-елементів. Для обох класів задач (нестаціонарні і усталені режими) на основі методу кінцевих елементів розроблено, досліджено та побудовано алгебраїчні системи рівнянь, які використовуються як для аналізу режимів трубопроводів, так і для аналізу режимів магістральних газопроводів і ГТС в цілому.

4. З усіх існуючих методів чисельного рішення систем нелінійних алгебраїчних рівнянь, якими після застосування методу кінцевих елементів описуються усталені й перехідні режими трубопроводів, а також систем рівнянь, що є моделями КС, для їх чисельного аналізу доцільно використовувати алгоритми із класу модифікованих методів Ньютона. При розв'язанні систем лінеаризованих алгебраїчних рівнянь за методом Ньютона стосовно режимів роботи СТТГ використані загальні методи факторизації з попередньою імітацією виключення. Ці методи дозволяють багатократно скорочувати машинний час та необхідні обсяги оперативної пам'яті.

5. На основі запропонованих і досліджених моделей, методів і алгоритмів в АТ “Укргазпром” були розроблені програмно-інформаційні комплекси, які на відміну від аналогічних відомих розробок дають можливість з використанням сучасних комп'ютерів розраховувати усталені і нестаціонарні режими складно-замкнутих, великих газотранспортних систем на дуже великих відрізках часу і з необхідною точністю. Розроблені ПІК систематично і багатократно використовуються в структурі програмно-інформаційних засобів АІС ОДУ для розв'язання сукупності задач, пов'язаних з плануванням, контролем, управлінням та оптимізацією усталених і нестаціонарних режимів складних систем трубопровідного транспорту газу. Розроблені ПІК дають можливість розраховувати усталені і нестаціонарні режими дуже складних, великих газотранспортних систем з кільцями та газопроводами-перемичками. При цьому забезпечується високий ступінь деталізації розрахункових схем, великі періоди аналізу нестаціонарних процесів (кілька діб), великі кроки за часом (до кількох годин), висока точність та адекватність отримуваних результатів.

6. На основі розроблених моделей, методів та алгоритмів можна також досліджувати складні задачі оперативного управління магістральними газопроводами з дуже великою кількістю збурюючих пусків-зупинок ГПА і іншого устаткування. Показано, що розроблені засоби можуть бути також з успіхом використані для вирішення дуже складних задач з оптимізації управління сучасних СТТГ. Наведені висновки ґрунтуються на результатах численних розрахунків нестаціонарних і усталених режимів роботи складних ГТС, частина з яких наведена в роботі, а саме:

- однонитковий газопровід (протяжність 647,4 км, 6 КС, 7 ЛД), збурення - відключення цеху на одній з КС, перехідний процес - 49 год, крок за часом - 30 хв.;

- двонитковий газопровід з такими ж геометрією і збуренням, перехідний процес - 49 год., крок за часом - 30 хв.;

- тринитковий газопровід з такими ж геометрією і збуренням, перехідний процес - 15 год., крок за часом - 30 хв.;

- тринитковий газопровід з такою ж геометрією, збурення - багатократні псевдовипадкові пуски та зупинки ГПА (загальна їх кількість - 76), перехідний процес - 72 год., крок за часом - 2 год.

За складністю ГТС та збурення, протяжністю перехідного процесу, величиною кроку за часом остання задача є унікальною.

7. Розроблена методологія енергоекономічного аналізу енергоефективності застосування енергозберігаючих заходів і технологій в економіці і соціальній сфері України. За безпосередньою участю автора була розроблена на основі цієї методології, розглянута і схвалена Кабінетом Міністрів України (1996 р.). Комплексна державна програма енергозбереження України, яка на сьогодні є основним документом в діяльності органів державної влади щодо підвищення енергоефективності вітчизняного виробництва.

8. На основі запропонованих методологічних положень підвищення енергоефективності виконано дослідження обсягів практичного (реального) потенціалу енергозбереження в магістральних газопроводах України. Показано, що обсяги реальної річної економії ПЕР в СТТГ складають 2,71 млн. т у. п., або 31,4% від обсягів енергоресурсів, що витрачаються щорічно на транспортування газу. Сумарні капіталовкладення, необхідні для реалізації цих заходів, становлять 965,6 млн. грн. Більш ніж 70% реального потенціалу енергозбереження в магістральних газопроводах (1962,3 тис. т. у. п.) може бути реалізовано до 2005 р., при загальних капіталовкладеннях за весь цей період в обсягах 854,2 млн. грн. Хороші показники з енергетичної та економічної ефективності мають роботи з аналізу та оптимізації нормальних режимів магістральних газопроводів. Підвищення енергетичної ефективності забезпечується в цих режимах за рахунок скорочення енерговитрат на компримування газу, підвищення продуктивності та надійності газопроводів. Врахування тільки першого фактора забезпечує річну економію природного газу в обсязі 253,6 тис. т. у. п., при сумарних капіталовкладеннях 18,3 млн. грн. Питомі капіталовкладення становлять 72,2 грн./т. у. п., термін окупності - близько одного року, що є дуже хорошим економічним показником. Високі показники ефективності мають також роботи з аналізу і управління режимами магістральних газопроводів в нештатних ситуаціях. Підвищення енергоефективності при цьому забезпечується завдяки зменшенню обсягів аварійних викидів газу, збільшенню продуктивності газопроводів в нештатних ситуаціях, забезпеченню нормативних показників режиму (тиск, видаток) у споживачів в таких умовах та інші. Врахування тільки фактора скорочення обсягів аварійних викидів газу забезпечує річну економію газу в обсязі 160 тис. т. у. п., при загальних витратах на впровадження за весь період 21,2 млн. грн. Питомі капіталовкладення дорівнюють 132,2 грн./т. у. п., термін окупності - близько двох років, що також є високим економічним показником.

9. Результати цієї роботи отримали впровадження в Об'єднаному диспетчерському управлінні АТ “Укргазпром”, управліннях магістральними газопроводами “Львівтрансгаз”, “Черкаситрансгаз”, “Київтрансгаз”, ВАТ “ІВП “ВНІПІТРАНСГАЗ” та КС ДП “Шебелинкагазпром” з щорічним загальним економічним ефектом понад 10 млн. грн.

Надалі планується суттєве збільшення обсягів впровадження програмно-інформаційних комплексів для аналізу і оптимізації режимів роботи СТТГ в нормальних і нештатних ситуаціях, розроблених на основі запропонованих в даній роботі моделей, методів і алгоритмів, в системах оперативно-диспетчерського управління магістральними газопроводами НАК “Нафтогаз України”. газопровід енергозбереження промисловість

Доцільним також є їх впровадження в проектних та науково-дослідних інститутах цієї акціонерної компанії, в інститутах Національної академії наук України та у відповідних вищих учбових закладах.

СПИСОК ОСНОВНИХ ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗДОБУВАЧА ПО ТЕМІ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ковалко М.П., Денисюк С.П. Енергозбереження - пріоритетний напрямок державної політики України. - К.: Українські енциклопедичні знання, 1998. - 506 с.

2. Ковалко М.П. Енергозбереження - досвід, проблеми, перспективи. - Київ: Ін-т електродинаміки НАНУ, 1997. - 152 с.

3. Україна на шляху до енергетичної ефективності / В.Ф. Беседін, М.В. Гнідой, Є.В. Гагурін, О.О. Єрохін, І.М. Карп, М.П. Ковалко, М.М. Кулик, Б.А. Костюковський, В.І. Мельник, Г.Г. Панченко, А.В. Праховник, М.В. Рапцун, Б.Д. Сизоненко, А.І. Сімборський, І.І. Стоянова, К.П. Чукаєв / За ред. М.П. Ковалка, М.В. Рапцуна, М.М. Кулика, О.О. Єрохіна. - К.: Агентство з раціонального використання енергії та екології, 1997. - 228 с.

4. Ковалко М.П., Денисюк С.П. Енергетична безпека - складова національної безпеки України. - Київ: Держкоменергозбереження, 1997. - 90 с.

5. Ковалко М.П., Денисюк С.П. Особливості формування енергозберігаючої політики в Україні. - Київ: Держкоменергозбереження України, 1996. - 72 с.

6. Ковалко М.П. Обчислювальні схеми для чисельного аналізу динаміки режимів магістральних газопроводів // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 1999. - №1. - С. 10-15.

7. Ковалко М.П. Дослідження рівнянь газової динаміки з використанням методу кінцевих елементів // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 1998. - №6. - С. 12-15.

8. Ковалко М.П. Принципи аналізу та оптимізації режимів магістральних газопроводів в Україні // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 1998. - №2. - С. 30-34.

9. Ковалко М.П. Сучасний стан енергоефективності в газовій промисловості // Нафтова і газова промисловість. - 1998. - №5. - С. 3-5.

10. Ковалко М.П. Результати роботи нафтогазового комплексу в 1997 році // Нафтова і газова промисловість. - 1998. - №2. - С. 3-6.

11. Ковалко М.П. Нафтогазовий комплекс України: здобутки та перспективи // Енергетична безпека України: чинники впливу, тенденції розвитку. - К.: Українські енциклопедичні знання, 1998. - С. 27-37.

12. Ковалко М.П. Аналіз та напрямки вдосконалення методів розрахунку режимів роботи магістральних газопроводів // Новини енергетики. - 1998. - №3. - С. 35-41.

13. Ковалко М.П. Загальні риси енергетичної кризи в Україні // Технічна електродинаміка. - 1997. - №4. - С. 72-75.

14. Ковалко М.П. Енергозбереження - шлях до якісних змін в економіці України // Матеріали конференції “Енергозбереження в Україні”. - Київ, 1997. - С. 5-6.

15. Ковалко М.П. Основи ефективного управління національною системою енергозбереження // Матеріали Міжнародної наук.-практ. конф. “Ефективність систем електроенергетики”. Ч. 1. - Київ, 1996. - С. 8.

16. Ковалко М.П., Карп І.М. Проблеми енергозбереження в Україні // Экотехнологии и ресурсосбережение. - 1995. - №6. - С. 3-8.

Размещено на Allbest.ru