Оптимальне керування газоперекачувальними агрегатами компресорних станцій з урахуванням їх технічного стану

Abstract

Дисертація присвячена питанням розробки методу і алгоритмів оптимального керування процесом компримування природного газу. В дисертації комплексно вирішені задачі: побудови моделей нагнітачів природного газу на основі індуктивного методу моделювання; ранжирування нагнітачів за їх технічним станом на основі методу нечіткого висновку і визначення коефіцієнтів завантаження газоперекачувального обладнання; оптимізації роботи КС за вартісним критерієм, який враховує енергетичні витрати на компримування газу, обмеження на технологічні параметри та коефіцієнти завантаження нагнітачів; синтезу системи оптимального керування газоперекачувальними агрегатами. Розв’язок цих задач у сукупності забезпечує економію енергоресурсів на компримування природного газу у розмірі 0.19грн/1000 ст.м3. Програмне забезпечення задачі оптимального керування оформлене у вигляді прикладного програмного модуля, інтегрованого у Сitect НМI верхнього рівня системи керування на прикладі Долинского ЛВУМГ. Основні результати роботи пройшли промислову апробацию на КС УМГ "Прикарпаттрансгаз", а також впроваджені у навчальний процес.

Диссертация посвящена вопросам разработки метода и алгоритмов оптимального управления процессом компримирования природного газа. Выбрано и обосновано направление исследований с целью создания методов и алгоритмов оптимального функционирования КС. Изложена методика проведения экспериментальных исследований для получения материала с целью построения эмпирических моделей. Разработана методика ранжирования газоперекачивающих агрегатов по их техническому состоянию на основе метода нечеткого вывода, что позволит экономить эксплуатационные затраты по перекачке природного газа. Основными параметрами, которые определяют техническое состояние ГПА, выбрано: скорость накопления продуктов отработки в моторном масле, коэффициент технического состояния нагнетателя по политропному к.п.д., коэффициент технического состояния газотурбинного двигателя по мощности, виброскорость и виброперемещение. Для построения математических моделей процесса компримирования газа избран индуктивный метод моделирования, который основан на принципе самоорганизации моделей. Поставлена и решена задача оптимального управления процессом компримирования природного газа, исходя из реального технического состояния нагнетателей, минимальных расходов на процесс и ограничений на технологические параметры. Задача оптимального управления состоит из нескольких подзадач. На первом этапе решена подзадача определения коэффициентов технического состояния каждого из нагнетателей. На втором этапе решена подзадача выбора необходимого количества агрегатов. На третьем этапе рассчитаны коэффициенты загрузки каждого из нагнетателей и найдены режимы их работы, которые обеспечивают необходимую производительность станции, с учетом ограничений на технологические параметры и минимальные энергетические затраты на эксплуатацию агрегатов. Программное обеспечение задачи оптимального управления оформлено в виде прикладного программного модуля, интегрированного в Сitect НМI верхнего уровня компьютерной системы управления на примере Долинского ЛПУМГ. Основные результаты работы прошли промышленную апробацию на КС УМГ "Прикарпаттрансгаз", а также внедрены в учебный процесс.

The dissertation deals with the development of methods and algorithms for optimal control of natural gas compressing process. The following problems have been solved in the dissertation: - Mathematical models for natural gas compressors have been created on the basis of information gained in the process of the compressor’s normal operating by means of the objective method of modeling; - Ranging of compressors according to their technical condition has been made by means of fuzzy logic method and load factors have been calculated that make possible to decrease expenses on natural gas transporting; - Compression station operating has been optimized on the basis of cost criterion that make possible to take into account power expenses on gas compression, technological parameter limits and load factors; - The system of optimal control for natural gas compressor’s operating has been designed. Software of optimal control system has been designed as the applied program module integrated in Citect HMI SCADA-systcm of control of natural gas compression process.