Моделирование оценки надёжности диспетчерского управления газопроводом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Моделирование оценки надёжности диспетчерского управления газопроводом

Наряду с экономическими и экологическими критериями надежность становится одним из важнейших критериев функционирования систем и процессов, причем интерес представляет надежность не только отдельных элементов, но и всей системы в целом. Роль показателей надежности в стремительно развивающейся теории рисков является еще одним подтверждением необходимости качественно нового взгляда на решение проблемы оценки надежности [1].

Проблемы управления развитием автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) транспортом газа могут решаться только при условии работоспособности их технической части [2]. Следовательно, необходимо производить контроль технического состояния объекта управления и в первую очередь оценивать надежность функционирования газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и трубопроводной системы (ТС).

Оценка надежности в составе АСДУ газотранспортных предприятий носит фрагментарный характер и не позволяет диспетчеру создать целостное представление о надежности выполнения основных диспетчерских функций.

Предлагается создать и внедрить в составе АСДУ транспортом газа подсистему "Оценка и мониторинг надежности АСУТП (АСДУ)", которая должна представлять информационно-аналитическую систему, реализующую текущий контроль надежности выполнения ГТС базовых функциональных задач, обеспечивающую энергетическую безопасность и надежные поставки газа потребителям. Для этого в подсистеме: накапливается и консолидируется информация об отказах; по реальным данным оценивается интенсивность отказов и, в первую очередь, отказов активных технологических элементов, то есть ГПА и САУ ГПА. От оценок интенсивности отказов на базе актуальных статистических данных легко перейти к прогнозированию вероятности безотказной работы и планированию замены оборудования и проведению превентивных мероприятий в рамках управления состоянием технологического оборудования ГТС.

Основные цели создания подсистемы:

· сбор, ведение и представление характеристик надежности всех элементов, входящих в состав АСУТП (АСДУ) предприятия, включая уровни технологического оборудования, систем автоматики и телемеханики, ЧМИ (SCADA_система, прикладные программные средства и др.);

· сбор, ведение, архивирование и представление всей оперативной информации по отказам технологического оборудования, средств автоматического и автоматизированного управления;

· оценка надежности выполнения основных задач функционирования АСДУ ТП;

· прогнозирование характеристик надежности АСУТП с учетом надежности функционирования как технологического оборудования, так и систем автоматики и телемеханики;

· анализ и оценка влияния отказов отдельных элементов на надежность выполнения рассматриваемых функций, то есть оценка последствий отказов;

· статистическая оценка (на основе имитационного моделирования) границ временного интервала, на котором значение надежности рассматриваемых схем и систем, а также их элементов оказывается ниже заданного значения;

· формирование рекомендаций по замене оборудования, проведению планово-профилактических работ, резервированию отдельных элементов и др.

Для оценки надежности функционирования технологически активных элементов газотранспортных систем в подсистеме применяются классические математические модели.

Показатели надежности ГТС на всех этапах жизненного цикла подчиняются двухпараметрическому распределению Вейбулла Гнеденко.

При исследовании оценок надежности систем автоматики в транспортировании газа широко применяются следующие базовые показатели надежности [3]: вероятность P(t) безотказной работы системы за время t, плотность f(t) распределения времени работы до отказа, а также интенсивность отказов л(t).

В качестве исходного показателя надежности, оценка которого производится на основе обработки собираемых статистических данных, удобней всего принять интенсивность отказов, так как:

* по известной интенсивности л(t) несложно оценить остальные показатели надежности;

* функция л(t) наглядно описывает все этапы ЖЦ функционирования объекта;

* интенсивность отказов л(t) может быть легко определена экспериментальным путем.

Одним из ключевых распределений в теории надежности является распределение Вейбулла Гнеденко, позволяющее охватить весь ЖЦ исследуемых на надежность объектов. По результатам многих экспериментальных исследований кривая интенсивности отказов (согласно распределению Вейбулла Гнеденко) имеет U-образный вид, при этом выделяют три основных периода ЖЦ: приработки, нормальной работы и деградации. автоматизированный программа диспетчерский

Если распределение времени до отказа подчиняется двухпараметрическому (с параметрами б > 0, в > 0) распределению Вейбулла Гнеденко с плотностью

f(t;в,б)=

0, t?0

и функцией распределения

F(t;в,б)=

0, t?0

То показатели надежности работы системы - вероятность безотказной работы P(t) и интенсивность отказов л(t) определяются следующими выражениями:

P(t)= , л(t)=

Распределение Вейбулла Гнеденко позволяет аппроксимировать экспериментальную кривую интенсивности отказов на каждом из основных периодов функционирования системы [3]. В частности, период

приработки отвечает распределению Вейбулла Гнеденко с параметром в?(0;1); период нормальной эксплуатации - с параметром в ? 1 и период старения с параметром в > 2. Это следует из исследования функциональной зависимости от параметров б и в интенсивности отказов л(t).

Для расчётов показателей надёжности работы системы можно использовать следующий код программы, написанный на С++:

#include <iostream>

#include <cmath>

using namespace std;

int main()

{

double a,b,t,f,F,P,l;

a>0;b>0;

cout<<"Enter alpha:"<<endl;

cin>>a;

cout<<"Enter beta:"<<endl;

cin>>b;

cout<<"Enter time:"<<endl;

cin>>t;

cout<<"The calculation of the density:"<<endl;

cout<<endl;

if(t>0)

f=b/a* pow(t,b-1)*exp(-(pow(t,b)/a));

else

f=0;

cout<<"f="<<f<<endl;

cout<<endl;

cout<<endl;

cout<<"The calculation of the distribution function:"<<endl;

cout<<endl;

if(t>0)

F=1-exp(-(pow(t,b)/a));

else

F=0;

cout<<"F="<<F<<endl;

cout<<endl;

cout<<endl;

cout<<"The calculation of reliability indices: "<<endl;

cout<<endl;

if(f,F>=0)

P=exp(-(pow(t,b)/a));

l=b/a*pow(t,b-1);

cout<<"P="<<P<<endl;

cout<<"l="<<l<<endl;

system("pause");

return 0;

}

Эта программа позволяет вводить параметры и время, рассчитывать плотность и функцию распределения. Если распределение времени до отказа подчиняется двухпараметрическому закону, то вычисляются показатели работы системы.

Создание подсистемы "Оценка и мониторинг надежности АСУТП (АСДУ)" обеспечивает качественно новый уровень управления техническим состоянием технологических объектов, который определяется использованием как архивной, так и оперативной информации об отказах оборудования и систем автоматики для решения задач диспетчерского управления.

Список литературы

1. Григорьев Л.И., Кершенбаум В.Я., Костогрызов А.И. Системные основы управления конкурентоспособностью в нефтегазовом комплексе. М.: НИНГ. 2010.

2. Григорьев Л.И. Автоматизированное диспетчерское управление - магистральное направление развития АСУТП газовой отрасли // Газовая промышленность.2010. № 3.

3. Гнеденко Б. В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука. 1965.

Размещено на Allbest.ru