Внедрение компьютерной системы управления в магистральные нефтепроводы
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ений которые будет приведены далее, для задачи требуется найти такие режимы хt, чтобы максимизировать функцию F:
(38)
где ?- коэффициент дисконтирования затрат во времени х0=0.
Таким образом, задача заключается в строительстве исходного варианте нефтепровода на режим х1 и проведение ежегодной реконструкции (при необходимости) трубопровода для того, чтобы обеспечить возможность его функционирования в режиме xt, .
Для выбора исходного варианта нефтепровода предлагается решить следующую задачу.
Задача проектирования трубопроводных систем по своей математической постановке является задачей многокритериальной оптимизации, решаемые на основе методов математического программирования. Вначале решается задача выбора оптимальных параметров, проектируемых нефтепроводов по критерию минимума приведенных затрат.
Перенумеруем на трассе нефтепровода возможные места сооружения насосно-перекачивающих станций (НПС) и станций подогрева нефти (СПН) числами 1,2,тАж,n и будем называть их дальнейшем вершинами.
Введем следующие обозначения: di - диаметр магистральной части на участке от вершин i до вершин i+1, Pi,i+1(di)- потери давления на магистрали на участке от вершины i до i+1 при диаметре di, ti,i+I - температура перекачиваемой нефти на участке от вершины i до i+ 1,
Пусть на выходе из вершины i имеется возможность выбора одного из si (si ? l) различных диаметров (di1, di2,..., dij,...,disi), т.е., dij - j-тый диаметр на выходе из вершины i, где .
Положим
Тогда на выходе из вершины i можно выбирать диаметр di такой, что
при условии
Это соотношение означает, что для каждой вершины можно выбирать только один диаметр из некоторого фиксированного набора.
Пусть
В вершине 1 полагается, что установлена Главная НПС, поэтому z1=1.
Обозначим - давление, развиваемые на нефтепроводной магистрали, на входе в вершину i, а - давление на выходе из вершины i. Пусть - давление, развиваемое на выходе из НПС, установленной на вершине i, - температура нефти на входе СПН, установленной на вершине i, R1i(ti) - температура на выходе СПН, установленной на вершине i, T(ti)- температура подогрева нефти СПН, установленной на вершине i, Ti,i+1(ti)- падение температуры на магистрали на участке от вершины i до i+1.
Тогда справедливы следующие рекуррентные соотношения:
(39)
(40)
(41)
(42)
(43)
Из соотношений (39) - (43) следует, что если заданы функции F1,тАж, , R0i(ti),T(ti), а также zi,di,vi, то можно определить все P1i(zi,тАж,z1,di,тАж,d1), P0i(zi-1,тАж,di-1,тАж,d1) и R1i(ti) для
Технологические ограничения процесса перекачки нефтей по трубопроводу имеют следующий вид:
(44)
Это ограничение означает, что давление на входе каждой вершины на магистрали нефтепровода должно быть не меньше некоторого заданного порогового значения H.
Температура перекачки нефти на выходе каждой СПН также ограничено (пороговым значением М):
2.5 Автоматизированные системы управления технологическим процессом магистральных нефтепроводов
До начала нефтяных операций и на весь их период Недропользователем должна быть создана система получения оперативной комплексной информации об изменениях, происходящих в природе, и характере влияния на нее проводимой хозяйственной деятельности - мониторинг, iелью применения мер по устранению и снижению негативного воздействия на окружающую природную среду и обеспечения экологической безопасности проведения нефтяных операций". Это значит, что необходимо применять такие системы управления трубопроводными системами, которые давали бы возможность собирать информацию о состоянии системы, контролировать состояние системы, управлять ее работой, прогнозировать работу системы в интересующих производственников ситуациях [5].
Особые сложности возникают при транспорте высоковязких и высокозастывающих нефти. Это связано с их физико-химическими особенностями, в частности с сильной зависимостью реологических характеристик от температурного режима эксплуатации.
Все работы, связанные с трубопроводным транспортом углеводородного, сырья делятся на две части: проектирование и эксплуатация. Пробелы, допущенные на стадии проектирования, на втором этапе, как правило, влекут за собой достаточно серьезные производственные и экологические проблемы. Попытаемся систематизировать работу, проведенную на каждом из двух этапов, и проследим взаимосвязи между ними. Начнем с этапа функционирования трубопроводной системы (см. рис. 4.) Это поможет сформулировать основные блоки работ, которые необходимо провести в разное время, и связь между этапом проектирования и этапом эксплуатации станет наглядной (рисунок 4).
Рисунок 4
Эксплуатация трубопровода сводится к следующему: управлению работой трубопровода и наблюдению за состоянием всех структур трубопровода и транспортируемого продукта, т. е. к мониторингу за состоянием всей системы.
Необходимо помнить, что управление работой трубопровода и наблюдение за состоянием структур системы находятся во взаимосвязи и выполнение каждой из них самостоятельно невозможно. Не имея информации о состоянии системы на интересующий момент времени, нельзя принимать решение о режимах работы трубопровода.
Мониторинг за состоянием трубопроводной системы включает в себя информацию о состоянии железа системы, резервуарных парков и транспортируемого продукта. Такая структура