WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |

«Проблемы трубопроводного транспорта газа Западной Сибири» (Тюмень,1987), «Новоселовские чтения» (Уфа, 1998), «Методы кибернетики химико-технологических процессов - «КХТП-V-99» (Москва, Уфа, Казань, 1999), IV международной конференции РАН «Химия нефти и газа» (Томск, 2000), “Проблемы нефтегазовой отрасли” (Уфа, 2000), 54, 55-ой Межвузовских научных конференциях «Нефть и газ» (Москва, РГУ, 2000, 2001), II и III конгрессе нефтепромышленников России «Проблемы нефти и газа» (г.Уфа, 2000-2001 гг.), 24th International Petroleum Conference and Exhibition "Oil and Gas Transportation" (Tihany, Hungary 18-20 Oct. 1999), European, Middle Eastern and Africa User Conference “GIS for the New Millennium” (Istanbul, Turkey, 2000).

Публикации Основное содержание работы

изложено в 73 работах, в том числе монографии и учебно-методическом руководстве, 43 статьях, 24 докладах и тезисах, 4 авторских свидетельствах и патентах. Данный труд основан на результатах исследований автора за более чем 20-летний период работы.

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, заключения и библиографического списка. Она изложена на 365 страницах машинописного текста, содержит 87 рисунков, 32 таблицы. Библиографический список включает 322 наименования.

Автор выражает признательность за помощь и полезные советы в работе научному консультанту проф. А.М.Шаммазову; а также за научные консультации и ценные рекомендации проф. Р.Н.Бахтизину, проф. Г.К.Аязяну, доц. В.А.Шабанову; зам. директора НИИБЖД МЧС РБ проф. С.В.Павлову за предоставленные материалы по геоинформационным системам.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и важность проблемы совершенствования системы управления технологическими режимами нефтепродуктопроводов и создания эффективных средств оперативной диагностики осложнений, возникающих в процессе эксплуатации линейных объектов магистрального транспорта нефти и нефтепродуктов, а также сформулированы научная новизна, основные положения, выносимые на защиту, практическая ценность работы и ее реализация.

Первая глава посвящена разработке и обоснованию системного подхода к анализу эффективности функционирования, классификации причин снижения пропускной способности, изучению возможностей существующих информационных систем и формулировке задач функциональной диагностики магистральных нефтепроводов. Показано, что специфические принципы хозяйствования за почти вековой период эволюции системы магистрального транспорта России мобилизацией ресурсов всей страны за достаточно короткий срок позволили, с одной стороны, создать уникальную по своей протяженности и пропускной способности сеть магистральных нефте- и продуктопроводов, а с другой - не выработали адекватных механизмов реновации основных средств и воспроизводства имеющихся ресурсов. В итоге, прогрессирующее старение и снижение несущей способности линейной части заставляет пересматривать регламенты эксплуатации в сторону снижения эксплуатационных давлений, перехода на более «щадящие» режимы, снижающие пропускную способность эксплуатационных участков трубопроводов. Анализ укрупненных показателей темпов реконструкции и ремонтов линейной части по отчётам АК «Транснефть» позволил сделать вывод, что в исторически сложившихся условиях система магистральных трубопроводов России в ближайшие 20…лет неизбежно будет эксплуатироваться в недогруженных режимах.

Актуальность вопроса о безопасной и эффективной эксплуатации изношенных недогруженных трубопроводов со временем будет только расти.

На современном этапе реализации рыночных отношений перед отраслью стоят две проблемы: 1) где можно высвободить средства для вложения в капитальный ремонт и реконструкцию объектов магистрального транспорта и 2) как эффективно, безопасно с технологической и экологической точке зрения эксплуатировать изношенные транспортные сети. Обе проблемы решаются внедрением системы автоматизированного управления технологическими режимами магистральных нефтепродуктопроводов принципиально иного уровня, зарекомендовавших себя как в современных оборонных, так и промышленных проектах.

Для экономии энергетических ресурсов и оценки эффективности технологического процесса перекачки предложена методика «Анализ энергопотребления на перекачку нефти по магистральным нефтепроводам», основанная на сопоставлении расчётных (каталожных) эксплуатационных показателей и фактических данных АСУ, диспетчерской, журналов энергопотребления и лаборатории качества. Необходимо отметить многолетний опыт работ в области анализа эффективности эксплуатации магистральных насосов Л.Г. Колпакова, А.Г. Гумерова, А.М. Акбердина, С.Г. Бажайкина;

аналогичные работы для линейной части и резервуарных парков П.И.Тугунова, В.Ф.Новоселова, Ф.Ф.Абузовой, В.И.Голосовкера, А.Ш.Ахатова, К.Р.Ахмадуллина.

Представленная в работе методика отличается системным подходом к 100 % 110 kV проблеме энергоаудита и включает анализ всех составW ляющих технологической СТОРОННИЕ ПОТРЕБИТЕЛИ цепочки магистрального 0-25 % ПОДВОДЯЩАЯ транспорта нефти от точки СЕТЬ 1-2 % W W СОБСТВЕННЫЕ подключения к энергосетям НУЖДЫ 5-25% до конечного пункта эксплуатационного участка ЭХЗ И ПРОЧИЕ 0-4 % нефтепровода с точки зрения ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ энергопотребления. Возмож- 4 – 10% ности по дискретизации энергетической цепочки НАСОСЫ определены только наличием 25-40% Pн контрольно-измерительных ДРОССЕЛЬ 0-5% приборов на насосных P1 Pстанциях и трассе, а также существующим регламентом ГИДРОДИНАМИих опроса и регистрации ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ЧЕСКИЙ НАПОР НАПОР НА ВХОДЕ ПОТЕРИ 40-60 % НА ВЫХОДЕ показаний (рисунок 1).

Рисунок 1 – Энергопотребление НПС с напорным участком трубопровода Сделано обобщение энергопотерь по двум категориям:

• системная составляющая потерь, которая характеризует потребление энергии установленным оборудованием в оптимальном режиме его эксплуатации и может быть изменена только сменой собственно оборудования;

• динамическая составляющая потерь, которая возникает за счет отклонений режимов эксплуатации от оптимального или во время нестационарного (неустановившегося) режима движения в трубопроводе. Эти потери можно минимизировать, улучшая регламент эксплуатации системы без замены основного оборудования.

Основное аналитическое средство - сведение балансов энергопотребления как для всего эксплуатационного участка нефтепровода, так и для отдельной насосной станции с напорным участком трубопровода по выборке данных фактических параметров эксплуатации, кратной двухчасовому периоду. В качестве критерия сравнения предложено отношение расчётных затрат энергии (кВтч.) на выполнение транспортной работы к фактическим и регламентным.

Апробация методики и программного продукта «Энергопотребление» проведена на нефтепроводах «Куйбышев-Лисичанск» 1220 мм и «КуйбышевТихорецк» 720 мм на участке «Куйбышев – Красноармейск».

Проанализированы балансы энергопотребления с 01 октября 2000 по сентября 2001 г. по двухчасовым выборкам данных (рисунок 2).

фактическое потребление на транспорт нефти Дата расчётные потери в насосах + в двигателях +потери на гидравлическое сопротивление потребление по регламенту Рисунок 2 - Сравнение энергопотребления магистрального нефтепровода в фактических, регламентированных и расчетных значениях Потребление, кВт ч / ч Рассмотрение детализированного баланса энергопотребления дает оценку эффективности мероприятий экономии энергоресурсов в каждом звене технологической цепочки. По данным энергопотребления трубопроводов различного назначения (нефте-, продукто- и кондесатопроводов) показана возможность повышения эффективности перекачки на 7…22% за счет внедрения превентивных мер, устраняющих причины осложнений технологических режимов, снижающих пропускную способность нефтепроводов. Оценка эффективности традиционных средств очистки нефтепроводов привела к пониманию необходимости разрабатывать дополнительные технические и организационные мероприятия по удалению подвижных внутритрубных образований – водяных и газовых скоплений.

Изучение возможностей современных систем телемеханики (SCADA) на примере её реализации в Каспийском трубопроводном консорциуме позволило сделать заключение, что внедрение современных технологий SCADA, телемеханики и АСУ подготовило основу для системы функциональной диагностики осложнений технологических режимов нефте- и продуктопроводов, которая способна повысить оперативность принятия решений, расширить аналитические возможности служб, эксплуатирующих разветвленные сети, и снизить энергопотребление системы магистрального транспорта нефти до 1/3 затрат энергии на линейной части.

В заключении главы приведена классификация причин снижения пропускной способности и эффективности, технологической и экологической безопасности функционирования участка магистрального нефтепродуктопровода, объединенных общим термином «осложнения» технологических режимов. Поставлены задачи и определены этапы разработки системы функциональной диагностики нефте- и продуктопроводов, реализуемой строго в рамках мониторинга эксплуатационных параметров, регистрируемых системами SCADA (давление, расход, температура и время) без специфических диагностических воздействий. Определены терминология и методология построения диагностических алгоритмов. Обоснована необходимость учёта человеческого фактора в управлении объектами магистрального транспорта. Сформулированы классические вопросы, на которые система функциональной диагностики должна предельно чётко давать ответы: - какие осложнения характерны для диагностируемого объекта - где по трассе они локализованы - их количественная оценка Вторая глава посвящена разработке аналитического аппарата системы функциональной диагностики осложнений технологических режимов магистральных трубопроводов, способного совмещать конкурирующие оценки осложнений, полученные по частным диагностическим алгоритмам.

Классические решения обратных задач тепло- и массопереноса в технологических расчётах трубопроводного транспорта нефти не обладают достаточной устойчивостью по входным данным, весьма чувствительны к качеству используемых моделей и полноте описания физического процесса, однако позволяют получить интервальную оценку диагностируемого параметра, разброс значений которых можно значительно сократить, сопоставив подобные оценки по нескольким независимым параметрам координатного пространства диагностических признаков. В условиях технических ограничений доступной в традиционных системах телемеханики и АСУ информации как по количеству, так и по качеству, с одной стороны, и достаточно обширного списка осложнений технологических режимов, подлежащих идентификации, – с другой, решение задач функциональной диагностики лежит на стыке новейших методов математической логики, многокритериальных оценок и «мягких» вычислений.

В методологическую основу системы функциональной диагностики положены генетические алгоритмы многопараметрического поиска решений, адекватно описывающих зарегистрированные значения технологических параметров в координатном пространстве диагностических признаков и логических конструкций свода правил диагностирования, которые дают возможность находить альтернативы на всём множестве возможных решений без излишних вычислительных затрат «комбинаторного взрыва» с ростом размерности задачи. Количество же независимых переменных достигает 140200 при идентификации 5-7 осложнений на эксплуатационном участке нефтепровода протяженностью 400-500 км.

История применения генетических алгоритмов начинается с работ Р.Холстиена, Де Джонга, Дж. Холланда и Д. Гольдберга 1970-75 гг., в которых впервые были продемонстрированы возможности метода для решения задач многопараметрической оптимизации, хотя изначальная идеология «нечёткой» логики разработана Л. Заде на десятилетие ранее. Но только в последние 5-лет появились работы Savic D.A., Walters G.A. (Великобритания), Vitkovsky J.P., Simpson A.R., Murthy L.J. (Австралия), Tang K.W., Zhang F. (Канада), предложивших использовать генетические алгоритмы в проектировании водопроводных сетей решением обратных задач гидравлики.

В соответствии с наиболее общим определением генетические алгоритмы - это методы случайного глобального поиска, копирующие механизмы естественной биологической эволюции. Терминология, принятая в данной области математики, заимствована из генетики. Генетические алгоритмы оперируют с популяцией оценок потенциальных решений (индивидуумов), используя принцип "выживает наиболее приспособленный". На каждом шаге алгоритма образуется новое множество приближений, создаваемое посредством процесса отбора индивидуумов согласно их уровню пригодности. Операндом генетического алгоритма является ген G – закодированная оценка того или @ иного осложнения технологического режима, объединенный в «хромосому» S (chromosome, string) - n-мерный вектор.

На предварительном этапе выявляются осложнения, подлежащие оценке, из которых формируется структура хромосомы. Учитывая естественное ограничение, что дискретность пространства диагностического поиска не может превышать физического, обусловленного наличием датчиков по длине нефтепровода, каждому участку трассы между замерными пунктами поставлен в соответствии геном{@W, @D, @U, @A, @L}, состоящий из пяти генов:

W – скопления воды; U – неподвижные объекты;

@ @ A – газовые скопления; L – утечки;

@ @ D – смолопарафиновые отложения.

@ Область значений всех генов G унифицирована - [0…7], что @ обеспечивает возможность применения операторов генетических алгоритмов между ними. Размерность кода зависит от требуемой точности оценки диагностируемых параметров. Значение кода G определяет количественную @ оценку осложнения, которая может быть пропорциональной или прогрессивной. Пропорциональное кодирование целесообразно применять для водных и газовоздушных скоплений. Прогрессивное - более предпочтительно для фаззификации утечек, смоло-парафиновых отложений, скоплений грата, деформаций труб и пр.

Алгоритм диагностирования осложнений технологических режимов на трассе нефтепродуктопровода включает три стадии нахождения решения.

На начальном этапе по конструктивным особенностям диагностируемого объекта и глобальным признакам существования осложнений формируется S структура хромосомы. После чего для каждого участка трассы между замерными пунктами производится оценка максимально возможного уровня осложнения, которому ставится в соответствии максимальное значение кода -7:

- для газовых скоплений – это длина всех нисходящих участков трассы;

- для водных скоплений – это длина всех восходящих участков трассы;

- для смолопарафиновых отложений рекомендовано принять предельную оценку толщины слоя - max = D/4;

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»