авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Рациональная эксплуатация систем гидравлически связанных магистральных нефтепроводов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПИРОГОВ АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

Рациональная эксплуатация систем

ГИДРАВЛИЧЕСКИ СВЯЗАННЫХ магиСТралЬных

нефтепроводов

Специальность 25.00.19 «Строительство и эксплуатация нефтепроводов, баз и хранилищ»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2008

Работа выполнена на кафедре «Транспорт и хранение нефти и газа»

Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Шаммазов Айрат Мингазович.

Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор

Байков Игорь Равильевич;

кандидат технических наук

Журавлев Герман Валентинович.

Ведущая организация филиал «Уфагипротрубопровод» ОАО «Гипротрубопровод».

Защита состоится « 25 » июня 2008 года в 14-00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан « 24 » мая 2008 года.

Ученый секретарь

совета Ямалиев В.У.

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Существующая нефтетранспортная сеть России представляет собой сложную энергоемкую систему, созданную за многие десятилетия. История создания и развития нефтетранспортной сети является результатом изменения экономических реалий в стране. Ввод новых месторождений, возникновение новых потребителей определяет новые объемы и направления транспорта, часто не совпадающие с возможностями существующих трубопроводных систем. Этапность развития нефтепроводных сетей, изменение технического состояния систем приводит к необходимости эксплуатации сложных нефтепроводных схем. Эффективность использования существующих нефтепроводных систем сложной конфигурации в зависимости от поставленных задач и текущей ситуации определяется оперативностью и обоснованностью принятия эксплуатационных решений.

Множество транспортных направлений нефтепроводной сети России составляют параллельно работающие нефтепроводы. Обычно используется вариант раздельной их эксплуатации. Возникновение нештатных ситуаций (например аварии технологического оборудования и линейной части), проведение ремонтных работ, этапность подключения строящегося параллельного нефтепровода, повышение производительности требует расчета новых вариантов эксплуатации с выбором не только работающего оборудования, но и новых гидравлических схем транспорта за счет включения перемычек, соединяющих участки параллельных нефтепроводов (как дополнительного элемента управления). Ручной перебор и расчет таких вариантов при значительном количестве имеющихся перемычек часто затруднителен, а иногда и невозможен. На практике выбор режима работы таких систем в организациях трубопроводного транспорта проводится на основе имеющегося опыта, что не может отразить всю полноту возможностей и претендовать на оптимальность (или количественную обоснованность) принимаемых решений.

В связи с этим важное значение приобретает исследование и разработка алгоритмов решения задач выбора рациональных режимов работы систем гидравлически связанных параллельных нефтепроводов.

Цель диссертационной работы

Целью настоящей работы является повышение эффективности использования систем магистральных нефтепроводов на основе развития теории и методов решения задач их рациональной эксплуатации.

Основные задачи исследований

  1. Разработка средств поиска рационального варианта реализации гидравлических связей участков параллельных нефтепроводов.
  2. Решение задачи выбора варианта рациональной эксплуатации оборудования нефтеперекачивающих станций системы магистральных нефтепроводов.
  3. Разработка математической модели и алгоритма выбора рациональной эксплуатации как оборудования нефтеперекачивающих станций, так и рабочей схемы сложной системы магистральных нефтепроводов.

Методы исследований

При решении задач, поставленных в диссертационной работе, для разработанных математических моделей использовался метод динамического программирования и метод «поиска кратчайшего пути». Расчеты по разработанным алгоритмам выполнялись с привлечением современной вычислительной техники.

Результаты, выносимые на защиту

Математические модели и методы решения задач рациональной эксплуатации систем гидравлически связанных магистральных нефтепроводов.

Научная новизна

  1. Впервые поставлена задача поиска рационального варианта реализации гидравлических связей участков параллельных нефтепроводов, предложена математическая модель задачи и метод ее решения.
  2. Впервые поставлена задача выбора как рациональной эксплуатации оборудования нефтеперекачивающих станций, так и реализации гидравлических связей систем магистральных нефтепроводов, предложена математическая модель и метод ее решения.

Практическая ценность

Полученные в работе результаты позволяют повысить эффективность принятия решений по управлению работой магистральных нефтепроводов. Разработанные алгоритмы и программные модули использованы УГНТУ для расширения возможностей программных комплексов решения режимно-технологических задач ОАО магистральных нефтепроводов, а также включены в учебный процесс по специальности «Проектирование и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ».

Апробация работы

Основные материалы диссертации доложены:

  • на 54-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Уфа, 2003;
  • 2-й Международной научно-технической конференции, г. Уфа, 2004;
  • Международной учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2006», г. Уфа, 2006.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ, в том числе 2 статьи - в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий в соответствии с требованиями ВАК Минобразования и науки РФ.

Структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Диссертация изложена на 135 с., включающих 18 рисунков, 4 приложения и список литературы из 96 наименований.

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы и определены задачи исследования.

В первой главе рассматривается ряд работ, посвященных проблеме оптимизации режимов работы нефтепроводов, систем нефтепроводов и эффективности использования их гидравлических связей, отмечаются их достоинства и недостатки. Работы сгруппированы по направлениям исследований: оптимизация режимов работы однониточного и разветвленного нефтепровода; эффективность использования гидравлических связей параллельных нефтепроводов; оптимизация режимов работы многоконтурных систем нефтепроводов.

Задаче выбора оптимальной комбинации включения насосов и положений регулирующих органов для однониточного нефтепровода посвящен ряд зарубежных и отечественных работ - Джефферсона (Jefferson J.T), Вязунова Е.В, Ретюнина Ю.П., Рыжевского О.Н., Стакуна А.В., Мороза П.А., Шилина Ю.И., Щепеткова Л.Г. и др., - они имеют большую общность как в критерии оптимизации, так и в методе ее достижения. Вопрос исследован достаточно полно, и разработки доведены до практического использования.

Вопросам эффективности использования гидравлических связей и особенностям влияния их применения посвящены работы Белоусова В.Д., Надь П., Голосовкера В.И., Меренкова А.П., Морева А.А., Хасилева В.Я., Сухарева М.Г., Ставровского Е.Р. Авторы приходят к выводу, что использование гидравлических связей на простых системах имеет далеко не однозначное значение и для принятия решения по использованию перемычек требуется предварительная оценка в каждом конкретном случае.

Исследованию в области оптимизации сложных многоконтурных трубопроводных систем следует отметить работы Меренкова А.П., Сенновой Е.В., Сумарокова С.В., предлагающих методику оптимизации режима работы многоконтурных трубопроводных систем, основанную на декомпозиции общей задачи на подзадачи оптимизации с условно фиксированным потокораспределением, с процедурой, повторяемой в едином итерационном процессе, а также работу Шаммазова А.М., в которой предлагается использовать один из методов случайного поиска - генетический алгоритм.

Во второй главе рассматривается задача выбора оптимального варианта реализации гидравлических связей на линейных участках параллельных нефтепроводов. Целью задачи является определение оптимальной комбинации включения перемычек на лупинге и количественная оценка эффективности найденного решения. Предложена математическая модель и алгоритм решения.

Пример графической схемы лупинга и основной трубы с возможными вариантами включения перемычек представлен на рисунке 1.

  Пример схемы системы подключения лупинга ронумерованы-0

Рисунок 1 – Пример схемы системы подключения лупинга

На рисунке 1 пронумерованы гидравлические связи по протяженности рассматриваемого линейного участка,

где, n общее количество гидравлических связей;
i,j номера i-й и j-й гидравлических связей соответственно.

Задача решена с использованием метода нахождения кратчайшего пути от одного узла в другой.

Схема возможных вариантов подключения лупинга и возможных путей представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема возможных вариантов включения перемычек

На рисунке 2 пронумерованы узлы сети.

Параметры объектов модели сети описываются следующими зависимостями:

(1)
для всех k1 или n; (2)
(3)
xij 0 для всех i и j,

где xij - величина потока между узлами i и j определяет, входит ли простой контур между перемычками i и j в рассматриваемый вариант включения перемычек.

Равенство (1) записано для узла 1, называемого источником, т.е. для такого узла, из которого поток только выходит.

Равенство (3) записано для узла n, называемого стоком, в который поток только входит.

Равенство (2) описывает промежуточные узлы k, для которых требует, чтобы сумма входящих и выходящих потоков была одинакова.

Критерием служит

(4)
где hij потери на объединенном участке трубопроводов между перемычками i и j, представляющего собой простой контур из пассивных дуг.

Для решения задачи (4) применен метод нахождения кратчайшего пути с учетом ограничений (1-3).

Алгоритм построен на основе процедуры рекурсивных вычислений и ведется по следующей формуле:


где кратчайшее расстояние до j-го узла;
расстояние между смежными узлами k и j (потери напора между перемычками k и j).

В третьей главе рассматривается задача выбора комбинации включения оборудования нефтеперекачивающих станций на параллельных участках нефтепроводов, соединенных перемычками и образующих простой контур. Целью задачи является нахождение оптимального варианта включения оборудования нефтеперекачивающих станций в контуре для реализации заданного расхода.

Участки нефтепроводов между двумя ближайшими перемычками образуют простой контур системы (ПКс) с активными дугами.

Пример простого контура с активными дугами представлен на рисунке 3.

HНач и HКон напор в начале и конце контура соответственно;
Q общий расход;
Q1 и Q2 расход по первому и второму участках нефтепровода соответственно

Рисунок 3 - Пример простого контура с активными дугами

Заданную производительность системы нефтепроводов Q можно реализовать путем включения различных комбинаций насосных агрегатов нефтеперекачивающей станции на каждом участке нефтепровода с различным распределением расходов по каждому из них. Оптимальным режимом перекачки при заданной производительности является такой режим, для которого стоимость электроэнергии, потребляемой всеми насосными агрегатами в единицу времени, принимает минимальное значение при выполнении всех технологических ограничений:


,
где стоимость затрат электроэнергии по первому участку нефтепровода при расходе Q1;
стоимость затрат электроэнергии по первому участку нефтепровода при расходе Q2

Производительность Qi участка i -го нефтепровода можно реализовать путем включения различных комбинаций насосных агрегатов нефтеперекачивающей станции ( uij ).

(5)
где mi число перекачивающих станций участка i–го нефтепровода;
Nij(uij) мощность, потребляемая насосами j-й станции при uij –й комбинации их включения на участке i – го нефтепровода;
cij стоимость электроэнергии на j-й нефтеперекачивающей станции участка i–го нефтепровода.

На рисунке 4 схематично изображен один из участков однониточного нефтепровода, входящий в состав ПКс.

НПС1i, НПС2i – нефтеперекачивающие станции i-го нефтепровода

Рисунок 4- Участок нефтепровода, входящий в ПКс

Основным режимом работы магистрального нефтепровода является стационарный режим. Поэтому параметры состояния объектов модели Hk, Hk+1 связаны уравнением статики:

(6)
(7)
, (8)
где uk управление k-м элементом;
hk(uk) напор, создаваемый k-й насосной станцией при uk - й комбинации включения насосных агрегатов;
потери напора на k-м линейном участке;
k потери напора, за перевальной точкой;
Аk минимальный напор перед k-м элементом;
Вk максимальный напор перед k-м элементом.


Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.