Моделирование системы диагностики линейной части магистрального газопровода
В статье рассматривается вопрос о необходимости создания информационной системы, которая позволила бы вовремя реагировать на неполадки, возникающие в линейной части магистрального газопровода, и осуществляла поддержку принятия решения.
При эксплуатации газопроводов возникают аварии и чрезвычайные ситуации, которые связаны с взаимодействием технологических элементов и природной среды. Учитывая, что в нашей стране возраст более 20 % газопроводов составляет 30 и более лет, необходимо проявлять повышенное внимание к проблемам оценки состояния трасс газопроводов [3].
На сегодняшний день перед Газпромом стоит задача по совершенствованию системы управления состоянием и целостностью линейной части магистральных газопроводов [1].
Создание информационной системы, которая позволяла бы вовремя реагировать на возникающие неполадки в ходе работы газопровода, позволит сократить расходы и уменьшить риск возникновения чрезвычайных ситуаций.
Для создания подобной системы необходимо дать определение такому понятию как «надежность». Надежность — свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции. Кроме того, для управления состоянием газопровода нужно ввести понятие «ремонтопригодность». Ремонтопригодность — это свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта [2]. Ремонтопригодность газопровода зависит от отказов, возникающих в системе.
Для того чтобы разработать систему оценки надежности газопровода, необходимо рассмотреть все факторы, влияющие на его техническое состояние. Даже в простейшем случае состояние газопровода зависит от множества факторов: давления, радиуса и толщины трубы, на которую влияет коррозия, и другие факторы. Прогнозирование количественных параметров сложных систем является значимой проблемой как на этапе создания таких систем, так и на этапе их последующего функционирования. Задача усложняется, когда решение приходится принимать при использовании информации высокой степени гранулированности. Такая ситуация возникает, например, когда отсутствует возможность получения достаточного объема релевантной информации о прогнозируемых параметрах.
Поэтому было решено применить теорию нечетких множеств, которая позволяет задать значение цены в виде нечеткого числа. Понятия «нечеткое множество» и «нечеткое число» употребляются в соответствии с терминологией [4, с. 15].
Построим блок-схему информационной системы, основанную на теории нечетких множеств, позволяющую вовремя реагировать на возникающие изменения и осуществлять поддержку принятия решения.
Блок-схема системы диагностики линейной части магистрального газопровода
Рассмотрим блок-схему подробнее (см. рис.):
Исходная информация. В качестве входных данных выступают нормативные показатели и данные, полученные с помощью визуальной и приборной диагностики.
Фазификация. В блоке происходит преобразование четкого числа в нечеткое.
Выбор методики расчета . Основным критерием надежности газопровода является его напряженно-деформированное состояние. Расчету напряженного состояния газопроводов с учетом различных повреждений посвящено много исследований. На выбор методики расчета влияют механические характеристики материала труб, кинетика развития коррозии, влияние температуры и прочие параметры. Обозначим напряжение, рассчитанное на этапе проектирования , а напряжение, возникающее в результате эксплуатации, . Так как данные для расчета и заданы нечеткими числами, то вычисленные напряжения будут также нечеткими числами.
Расчет риска R. Риск аварии с позиции нечетких множеств — это, по аналогии с экономической системой, выявление степени риска как геометрической вероятности события попадания точки (,) в зону предельного напряженно-деформированного состояния газопровода и вычисление на ее основе итогового (интегрального) значения степени риска аварии. Для этого теоретически не требуется знать значения вероятности рискового события. Практически это означает, что в тех случаях, когда вероятность риска неизвестна, недостоверна или не может быть вычислена на основе статистики или свойств системы, то мера риска будет объективно (и достоверно) обозначать измеряемую опасность.
Принятие решения. На основе рассчитанного риска аварии газопровода R принимается решение о целесообразности проведения и масштаба ремонта (устранение неисправностей, капитальный ремонт, замена труб и т. д.).
Создание информационной системы диагностики и оценки надежности линейной части газопровода, основанной на теории нечетких множеств, позволит максимально оперативно реагировать на возникающие неполадки, принимать решение о целесообразности проведения ремонтных работ и «повысить контроль за надежностью и безопасностью работы газопроводов с одновременной оптимизацией затрат» [1].
Литература
1. Аксютин О. В ООО «Газпром ВНИИГАЗ» открылась III Международная конференция «Актуальные вопросы противокоррозионной защиты». URL: ссылка скрыта
2. Методические рекомендации по расчетам конструктивной надежности магистральных газопроводов. М., 1997. URL: ссылка скрыта
3. Павлов С. Г. Разработка технологии оценки геоэкологической безопасности газопроводов в условиях возникновения аварийных ситуаций: автореф. дис. … канд. тех. наук: 25.00.36. М., 2009. 24 с.
4. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление. М.: Лаборатория знаний, 2009. 798 с.
, а напряжение, возникающее в результате эксплуатации, 
. Так как данные для расчета