автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.02, диссертация на тему:Разработка моделей и алгоритмов для систем автоматизации расчета оптимальныз параметров режимов работы и поэтапного развития магистральных газопроводов

#

Лг *иЗШ181П)И «ШГВиПЛИвтиП» £ШДЛ,ииПЛ

рмииваъ чгипг т-ичр*

' иизгипчизки чиаштпчъъръ истиьеъ м^иъъгп к оппиизм» яат8тл (ттгш. "ШГШЛЗБПЗГ^ дисчир^!1 ичвгшиБившо иииигчъгь *и1гиг штцмгти.!!. шллглршзгь исинпмг

li.13.02 - а4штГи>«1Шд|Г«Л| ^Гцlu\ln^q^^тги.р¿ииХр

тЬ^Ъ^шЦвЪ q(^lлnLpJnL\ll^bp[^ рЫ|1|иЬп1. сфтш1(ш\| шидфбнЛф а^д 1Г«аЪ ипИифпит.^шЪ

и И1П1Ч и Г

ЪрЬлаЪ - 1997р.

ГОСУДАРСТВШШЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ ШВЕРСЙТЗТ АРМЕНИИ

ЪЩАЕЖ грйгор дшщвич

РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ.И АЛГОРИТМОВ ДЛЯ СИСТЕМ АВТОМ/Ш-

ВАЦИИ РАСЧЕТА ОПШШЫШ ПАРАМЕТРОВ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

И ПОЭТАПНОГО РАЗБИТИЯ ШИСТРАЛЫШХ ГАЗОПРОВОДОВ

.АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на- соискание ученой степени кандидата технических наук: по спещалъности£|^13.02 - системы автоматизации

Ереван - 1997 г.

U2(и>иишЪgQ ЦитшрфиЬ t ЧшяЬ TIjm-^uigbpriL|3 quipquigJuAj L tk11" "ЪтГ^Цш j¡i шищшрЬцпчГ q^inwtjuAi "¡ biiiuiqnwni.ín<bpti /4UhMuiq/ tpb-

nhqjnnliuiL ^ИдпрпЪпч/! Ч^иш^шЪ nbljuitjwp q|iiiini.|3 jntlAibp|} qnl^mnp,

щрпфЬипр •t.Li.lTupiinu ju^J ^u^mnljiuliiuli [i\iq|iiíiu|unu^bp m.q.t^. ,црпфЬипр U. í. £uil{ng juiXi

ui.q.p. ,(.uip. iluPb¿ SciL.U.OpgbL jui^i Unw^tumuip l^iuqiTuil^bpmnip jnuV ' *2,ш jinpwliuquq" цЬишЦиЛ)

<5ЬгЛирЦп1.р jnL\j

ifiuuljuiqliinuil^uili [ипр 4р.цпиГ4 i^ldí.-f иииЛшгЬ^вЬ ЧшЪг^ишциЛ^бт.

/375009, g. ípkuili, ShpjuAi ф., 105

UuibXimfununtpjttiV[i 1(шрЬ[{| t ЬшЪпршЪш^ qpuiquipiutiniif:

UhrpfmqfipQ шпицэфиЬ t

" ¿3 >> %

Uuiu'liiuqfi шиЦшЪ (unpípr^fi q[iiíii¡il|_iu\i

m.q.g., qngMjm ^.U^^iUU^ t.ftoUfiblfjai*!]

Работа выполнена в Ереванском региональном центре Отдаления научных исследований в области экономики к прогнозов развития газовой промышленности (ВБЖГаз).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Матевоеян Паруйр Аветисович

Оуищшльные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Акопян СмОаг Райкович, кандидат технических наук, зав.лаб. Орбелян Юрий Артаваздович

Ведущая организация - Государственное предприятие "Армтранс:

Защита диссертации состоится ЪО с^гн^ръ Т997 г. в час<

на заседании специализированного совета 032 в актовом зале корпу< 17 ШУА по адресу: 375C0S, «реван-Э, ул.Теряна, 105.

С диссертацией могно ознакомиться в библиотеке Государственного инженерного университета Армении.

Автореферат разослан "¿3 " моЛ^рА Т997 г.

Ученый секретарь специализированного совета 032, к.т.н., доцент о л, t,A-4 Адаешн Э.Х.

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Усложнение технологических связей, увеличение объемов информации и необходимость взаимоувязки решения множества вопросов обуславливают новые требования к развитию объектов газовой промышленности. Из-за удаленности районов добычи газа от пунктов потребления вопросы оптимального развития газотранспортных систем (ГТС) и повышения эффективности их эксплуатации путем снижения энергетических затрат на транспортировку газа остаются в качестве приоритетных направлений научно-технического прогресса в газовой промышленности. Затраты на проектирование и эксплуатацию систем дальнего транспорта газа весьма значительны, поэтому применение современных методов оптимизации и средств вычислительной техники с целью обеспечения экономии' затрачиваемых материально-технических ресурсов представляется актуальным.

Для исследования слокных ГТС как в плане их проектирования, так и управления основными инструментами являются математические модели и средства вычислительной техники. Решение задач поэтапного развития проектируемых ГТС связано с совершенствованием известных методов и алгоритмов, а также с разработкой системы автоматизированного проектирования (САПР) ГСС, содержащей технологическую линию для выбора и обоснования направлений прокладки новых и расширения действующих газопроводов. Анализ практики проектирования и строительства ГТС показал необходимость реализации принципов комплексности и этапносги, охватывающих весь цикл технологического проектирования и конструктивных решений, вплоть до решений по вводу газопровода в-эксплуатацию, что может обеспечить снижение общей сметной стоимости строительства объектов до 10 %. С этой целью необходима разработка моделей и алгоритмов расчета оптимальных параметров поэтапного развития ГТС, удобных для реализации в рамках САПР и обеспечивающих требуемую детализацию и точность расчетов. Важность решения рассматриваемых вопросов для народного хозяйства заключается в интенсификации технологических процессов, направленных на снижение энергетических затрат в транспорте газа и капитальных вложений при поэтапном развитии сложной ГТС путем выполнения многовариантных оптимизационных расчетов.

Цель работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка математических моделей и алгоритмов, необходимых для автоматизированного проектирования поэтапного разви тия и оперативного управления режимом работы системы дальнего транспорта газа.

В соответствии с поставленной целью решаются следующие задач

- разработка математической модели для оптимизации энергетических затрат при оперативном управлении магистральным газопроводом с учетом влияния неустановившегося процесса газопередачи;

- анализ чувствительности модели путей исследования влияния исходной информации и инструментальной погрешности технических средств на точность расчета оптимальных параметров режима работы магистрального газопровода (МГ) и определения допусков для них;

- разработка взаимоувязанных моделей и. алгоритмов для расчет оптимальных параметров поэтапного развития сложной ГТС и их практическое применение;

- разработка математической модели и алгоритма для расчета оптимальных технико-экономических характеристик компрессорных станций.

На защиту выносятся:

1. Математические модели для расчета оптимального распределе ния нагрузок между компрессорными станциями и оптимальных парамет ров в узловых точках МГ.

2. Результаты исследования влияния исходной информации и инструментальной погрешности на точность расчета режимных параметров МГ.

3. Комплекс моделей, алгоритмов и результаты расчета оптимальных параметров поэтапного развития ГТС.

Методы исследования. Теоретической базой проведенных исследо ваний послужили: общая теория систем; теория автоматизированной диагностики, проектирования и управления; методы оптимизации и мо делирования, а танке теория вероятностей.

Научная новизна. Разработана математическая модель для оптимизации энергетических затрат МГ с учетом влияния неустановившего ся процесса газопередачи. Выполнен сравнительный анализ результатов реализации задачи оптимизации режимов работы МГ с помощью раз личных средств вычислительной техники. Впервые поставлены задачи определения допусков на погрешности исходной информации, решающих

блоков и оценки влияния этих погрешностей на точность результатов расчета оптимальных параметров режима работы 1£Г.

Разработаны и программно реализованы взаимоувязанные модели и алгоритмы расчета оптимальных параметров поэтапного развития проектируемых ГТС, предназначенные для создания САПР, включающей технологическую линию для выбора и обоснования направлений прокладки новых и расширения действующих газопроводов. Предложена методика определения оптимальных технико-экономических характеристик (ТЭК) компрессорных станций (КС), позволяющая повысить точность расчета потребности в газоперекачивающих агрегатах (ГПА) для проектного варианта развития сложной ГТС.

Практическая ценность и внедрение результатов работы. Разработка комплекса задач поэтапного развития ГТС проводилась в рамках выполнения плановой темы научно-исследовательских работ ВНМЭгаз-прома. Предложенные модели, алгоритмы и программы реализации комплекса задач позволяют для заданного варианта потокораспределения в газотранспортной сети установить наиболее целесообразные сроки сооружения iff, обеспечивают осуществление технических мероприятий поэтапного изменения пропускных способностей газопроводов. Разработанный комплекс математических моделей, основанный на использовании агрегированных ТЭХ КС, позволяет определять рациональный состав оборудования для вновь строяцихся и расширяемых КС и линейной части расчетных участков газопроводов (УГ). Результаты работы применены для расчета проектного варианта развития единой газотранспортной системы. Техническая документация комплекса задач и программный комплекс (ПК) сданы в 1985 году в рабочую эксплуатацию на главном вычислительном центре Ыингазпрома. Годовой эффект от внедрения составляет 600 ткс.рублей при долевом участии автора в разработке и внедрении данной работы в размере 25 % от экономической эффективности (или 150 тыс.руб. в ценах 1985 г.). Разработанный ПК использован для определения тарифной ставки за транзит туркменского природного газа через ГТС Грузии в Армению на основе расчета капвложений и эксплуатационных затрат газопровода Владикавказ-Са-гурамо-Айруы, а также при обосновании инвестиций в строительство нового газопровода из России в дальнее зарубежье через Грузию и Армению.

В настоящее время с целью совершенствования процесса проектирования разрабатывается экспертная система с блочной структурой,

- б -

которая, в частности, содержит блок вариантной проработки, где выполняются расчеты по обоснованию величин требуемых ресурсов и их размещение при различных вариантах строительной программы. ПК по выбору и обоснованию направлений прокладки новых и расширения действующих газопроводов может быть включен в блок вариантной проработки экспертной системы по формированию технико-экономического уровня проектов объектов газовой промышленности.

Разработанное модельное обеспечение для оптимизации энергетических затрат МГ с учетом влияния неустановившегося процесса газопередачи может быть включено в состав функциональных задач интегрированной системы управления ГТС, решаемых на базе комплекса ап-паратно-программируемых средств реального времени. Результаты исследования влияния исходной информации и инструментальной погрешно сти на точность расчета параметров ревоша работы МГ позволили сформулировать требования к точности исходных данных. Эти результаты предназначены для использования в автоматизированной системе управления МГ.

Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы доложены на У отраслевой научно-экономической конференции ВНИИБгазпрома (Ыосква-1977), на У, У1 и УП научно-эконошческих конференциях молодых ученых и специалистов ВНШЭгазпроиа (Москва -1981, Ереван-1984, 1986 гг.). Результаты разработок, вошедших в состав рабочих документация "Выбор и обоснование направлений прокладки новых и расширения действующих газопроводов, исходя из лимитов на трубы и ГПА" (fe Гос.регистрации 77072272) и "Расчет потоков газа и параметров развития газотранспортной сети с учетом лимитов капвложений, труб и ГПА" (№ Гос.регистрации 01830052626), были обсуждены на секциях НТС Мингазпроыа (1981, 1983 и 1985 гг.).

Публикации по теме диссертации. Материалы, содержащие основные научные результаты диссертации, опубликованы в 9 печатных работах.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 146 страницах машинописного текста, содержит 23 таблицы и 9 рисунков на 32 страницах, список литературы, включающий в себя 1X8 наименований на 13 страницах, и приложения на 18 страницах.

П. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматриваются вопросы актуальности темы исследований, сформулированы цель работы и круг решаемых задач.

Б первой главе изложены особенности оптимизации процессов управления и развития ГТС, основанные на применении математических методов и средств вычислительной техники. Выполнен аналитический обзор основных методов решения задач расчета нестационарных процессов в системах дальнего транспорта газа и оптимального развития объектов газовой промышленности, нацеленных на создание системы автоматизированного проектирования. Дана постановка задач исследования, обоснована их актуальность и практическая значимость.

Моделированию неустановившихся процессов и применению технических средств для оперативного управления МГ посвящены работы Александрова A.B., Акопяна С.Г., Баясанова Д.Б., Гинзбурга И.Е., Гутенмахера Л.И., Жидковой ¡i.A., Темпелн Ф.Г. и др. Для анализа неустановившихся процессов в газопроводе широко применяются специализированные устройства, но для задач оптимизации режимов МГ их применение затруднено сложностью и недостаточно разработанными вопросами использования методов аналогового моделирования.

Эффективность использования результатов расчета оптимальных параметров режима работы № снижается из-за погрешности исходной информации, и в этой связи практический интерес представляют исследование влияния исходной информации, инструментальной погрешности технических средств на точность результатов расчета режимных параметров МГ и определение допусков для них. Случайный характер погрешностей обуславливает выполнение подобных исследований с помощью методов теории вероятностей.

Выбор и обоснование прокладки новых и расширения действующих газопроводов включают: оптимизацию схемы потоков газа по участкам ГТС; выбор технического оснащения развиваемых газопроводов; определение временной взаимосвязи этапов развития газопроводов со схемой потоков газа. В связи со значительными трудностями непосредственной реализации математической модели единой системы газоснабжения (ЕСГ) в настоящее время развиты подходы, ориентированные на пространственную и временную декомпозиции, а также успешно исполь-

зуют на практике гибкие подходы, основанные на неформальной декомпозиции к ориентированные применительно к реальной иерархической структуре ЕСГ. В работах Акопяна С.Г., Брянских В.Е., Гарляускаса А.И., Кагановича й.З., Максимова Ю.И., Матевосяна H.A., Меренкова А.П., Смирнова В.А., Ставровского Е.Р., Сухарева М.Г., Унаняна Л.А., Фейгина В.И. и др. освещены проблемы разработки, практической реализации и промышленного внедрения математических моделей развития ГТС. В качестве основного недостатка существующей методики выполнения проектных расчетов при развитии ГТС указывают на разобщенность расчетов по моделям: объектов ГТС, отмечают необходимость увязки в единую систему математического обеспечения уже разработанных программ для расчета оптимальных параметров развития ГТС. Опыт создания и доведения до промышленного внедрения программных средств диктует необходимость перехода от исследования отдельных задач и методов их решения на создание автоматизированной технологической линии определения оптимальных параметров развиваемых МГ, что способствует обеспечению эффективного применения оптимизационных методов в практике проектирования систем дальнего транспорта газа. Повышение обоснованности решений при поэтапном развитии ГТС требует максимальной детализации моделей каждого иерархического уровня системы газоснабжения и учета большого числа факторов, влияющих на выбор наилучшего варианта развития. Используемые для расчета оптимальных параметров развития ГТС технико-экономические характеристики КС следует рассчитывать с учетом; потерь давления во входных и выходных шлейфах схемы обвязки цехов, так как их неучет приводит к значительной погрешности при расчете величины степени сжатия КС.

Во второй главе приведены разработанные математические модели для оптимизаций энергетических затрат при оперативном управлении МГ с учетом влияния неустановившегося процесса газопередачи. Рассмотрена задача перевода МГ из одного заданного состояния функционального фазового пространства в другое при условии минимизации суммарной потребляемой мощности за период времени, в течение которого осуществляется процесс перехода. Для решения применен метод последовательной смены стационарных состояний. С целью упрощения решения системы нелинейных уравнений в частных производных, описывающих нестационарный процесс газопередачи на отрезках МГ, осуще-

ствлена замена производной от искомой функции распределения давления по отрезку ее средним во времени значением, что позволило получить уравнение, пригодное для анализа нестационарного режима работы расчетного звена МГ. Модель газопровода включает: минимизируемую функцию суммарной потребляемой мощности на компримирование газа в течение времени С,, , на которые разделен период перехода МГ; линеаризированные уравнения линейных участков газопровода и' уравнения связи давлений газа на входах и выходах КС. Дополнительные уравнения для определения оптимальных величин степеней сжатия КС получены с помощью обобщения метода множителей Лагранжа, базирующегося на теореме Куна-Такнера. Полученные уравнения, преобразованные методом определяющих уравнений, имеют вид:

иг

оИ

(I)

при заданных начальных ?(?»)00~ , ¡с и граничных

Р(й)пт= Р^к условиях, где 6 - квадрат величины

степени сжатия I -ой КС; //¡&)£- суммарная мощность МГ за время ; - множители Лагранжа; квадрат величины

давления газа в у -ой точке МГ; 'Р&С] - квадрат величины давления газа на выходе I -ой КС; о^- комплексный параметр, учитывающий физическое состояние транспортируемого газа и топологию I].-ого отрезка газопровода; квадрат величины усреднен-

ного потока газа на Ц -ом отрезке; ¿- индекс участка газопровода; ^ - индекс отрезка на I -ои участке.

Модель для расчета оптимальных величин давлений газа в узловых точках МГ разработана применительно к газопроводу с лучевой структурой расположения КС. Оптимальные характеристики КС, с целью удобств моделирования, представлены в виде функции от производи-

тельности и давлений газа на входе и выходе КС. Задача сведена к минимизации целевой функции л/^г в пространстве переменных ^(^¿^ ' Удовлетворяющих уравнениям связи параметров линейных участков с учетом влияния неустановившегося процесса газопередачи и ограничениям на величины давлений газа в узловых точках МГ. Получены дополнительные уравнения для нахождения искомых переменных « в которых отсутствуют нелинейные слагаемые.

Далее описан комплекс задач поэтапного развития ГТС, решаемых при выборе и обосновании направлений прокладки новых и расширении действующих газопроводов. Оценка сравнительной эффективности вариантов поэтапного развития ГТС осуществляется для стационарного режима транспорта потоков газа в заданных направлениях и связана с расчетом совокупности вариантов развитая при различных значениях параметров состояния системы, определением типоразмеров труб и ГПА для развития УГ, выбором оптимального варианта по критерию минимума приведенных затрат и определением этапности развития линейной части и КС развиваемых газопроводов. Модель для выбора оптимальных технических характеристик участков ГТС в увязке со схемой потоков газа включает целевую функцию вида:

где - суммарные приведенные затраты з развитие и эксплуатацию ГТС по ¿ -ому варианту развития; - приведенные затраты, зависящие от параметров линейной части и КС ^ -ого УГ по 1-ому варианту развитая и рассчитываемые на основе нормативов стоимости строительства и эксплуатации газопровода, дифференцированных по месту, очередности строительства и типоразмерам линейной части и площадочных сооружений. К искомым параметрам относятся рабочее давление, диаметр трубы, число ГПА и др. В модели имеют место ограничения типа равенств, представляющие собой известные соотношения для гидравлического расчета газопровода, условия ограничения типа неравенств на параметры КС, учитываемые при построении оптимальных ТЭХ, а также условия ограничения на фазовые координаты. Полученные результаты расчета локальной оптимизации технических характеристик развиваемых УГ используются для установления этапности развития ГТС. Этапность развития ГТС характеризуется измененн-

ем во времени ее структуры и параметров в соответствии с динамикой потоков газа и соблюдением последовательности мероприятий по развитию. ^чет этапности сводится к структурно-параметрической оптимизации развиваемой ПС в промежуточных временных точках. В разработанной модели очередность последовательного рассмотрения этапов развития газопроводов связана с приростами потоков газа на УГ, входящих в состав данного газопровода. С формальной точки зрения установление этапности развития ГГС сводится к выполнению ряда логических операций.

Известны применения различных модификаций процедур динамического программирования для расчета оптимальных параметров ГТС, трудность реализации которых обусловлена разнотипностью КС (функциональные уравнения решаются для каждого типа КС, а число операций на каядом шаге динамического программирования определяется детализацией модели КС). Здесь показана целесообразность построения оптимальных ТЭХ КС, позволяющих значительно сократить число математических операций на каждом шаге расчета параметров УГ.

В разработанной модели для построения ТЭХ КС целевая функция включает приведенные затраты на развитие и эксплуатацию КС. Ограничения типа равенств представляют собой уравнение баланса производительности и уравнение связи степеней сжатия последовательно соединенных ГПА с учетом гидравлических потерь давления газа во входных шлейфах и коммуникациях между агрегатами. Кроме того, в модели имеют место ограничения типа неравенств на параметры ГПА и КС. Оптимальные ТЭХ КС строятся на основе режимных, технических и нормативных данных различных типов ГПА, рекомендуемых для развития КС. Для участков газопроводов с многониточной структурой определение набора компонент решений по развитию КС осуществляется с помощью ТЭХ, а дальнейшая дифференциация по отдельным ниткам производится на этапе выделения объектов газопроводов с учетом типовых схем компановок цехов КС.

В третьей главе рассмотрены вопросы применения различных средств вычислительной техники для реализации задачи оптимизации режимов работы ЫГ и дан сравнительный анализ. Исследовано влияние исходной информации и инструментальной погрешности на точность расчета оптимальных параметров МГ и определены величины допусков для них.

Степень влияния отдельных составляющих ошибок на точность ре-

шения исследована с помощью уравнений, полученных методами теории точности, которые составлены с учетом погрешностей исходных данных: давлений газа в начале и конце МГ; производительностей НС; коэффициентов моделируемых характеристик НС, непосредственно влияющих на исследуемые выходные параметры. Влияние погрешностей моделируемых характеристик КС на результаты расчета исследовано для случаев задания коэффициентов характеристик с погрешностями 5,8 и 10 причем остальные погрешности исходной информации принимались равными нулю. При этом погрешность расчета величин степеней сжатия КС достигала 13 %. Степень влияния погрешностей решающих блоков на результаты расчета была исследована для случаев задания коэффициентов передач соответствующих блоков с точностью I, 2 и 3 %. Анализ полученных результатов показал: на точность расчета оптимальных параметров режима работы МГ значительное влияние оказывают погрешности моделируемых характеристик КС; при учете точности исходных параметров НГ влияние инструментальной погрешности на точность расчета величин степеней сжатия КС составляет незначительную долю.

Уравнения для допусков составлены с помощью методов теории вероятностей и при условии, что распределение случайных первичных ошибок решающих блоков СБУ подчиняется симметрично расположенной кривой закона Гаусса. Результаты исследования показали, что с целью обеспечения заданной точности расчета оптимальных величин степеней сжатия КС МГ погрешность исходной информации не должна превышать 3 %.

В четвертой главе описана методика и приведены взаимоувязанные алгоритмы оптимизации параметров поэтапно развиваемых ГТС при выборе и обосновании направлений прокладки новых и расширения действующих газопроводов. Для определения потребности труб и ГПА основополагающей является схема потоков газа по участкам ГТС. Решение осуществляется двухэтапной процедурой: согласование заданной схемы потоков газа и технических решений по развиваемым газопроводам; определение сроков сооружения линейной части, КС развиваемых газопроводов и объемных показателей потребности труб и ГПА с учетом директивного списка переходящих строек.

На первом этапе решения производится выбор оптимальных технологических параметров участков ГТС при заданных потоках газа и проектных производительностях существующей системы. С этой целью ГТС представлена множеством УГ. Многониточные газопроводы на уча-

стке объединены в единый технологический коридор, производительность которого равна суммарной производительности многониточной системы. Параметры УГ определяются для максимальных величин потоков газа с учетом производительности существующих участков ГТС на начало базисного периода. Для установления структуры УГ в промежуточных временных точках предусмотрена возможность формирования приростов потоков газа по годам пятилетки, на основе которых для каждою временного интерзала осуществляются расчеты параметров развития УГ с типоразмерами труб и ГПА, полученными для финальной структуры этих участков. Стратегия поэтапного развития ГТС строится с учетом полученных решений на конец пятилетнего периода и отражает обратную связь ыенду решениями-, т.е. определяет направленность решений, принимаемых по годам пятилетки. Согласование схемы потоков газа и технических решений по развитию газопроводов осуществлено на основе разработанных взаимоувязанных моделей и алгоритмов для расчета оптимальных параметров ГТС.

На втором этапе решения рассматриваемого комплекса задач по результатам локальной оптимизации технических характеристик УГ экспертами строится схема развития ГТС на конец расчетного периода и составляется список развиваемых газопроводов с соответствующими им УГ, а также задаются списки директивных строек, наименований КС и типовые схемы компановок цехов различными ГПА. Результаты расчетов параметров развития УГ позволяют определять объемы ввода линейной части и КС развиваемых газопроводов, необходимые для обеспечения транспортировки заданных потоков газа по участкам ГТС. Здесь под объектом понимается одноннточная трубопроводная система, состоящая из физически последовательно расположенных и входящих в состав одного газопровода участков, которые имеют одинаковые характеристики, а именно: динамику потоков газа; вид строительства; диаметр трубы; рабочее давление. Автоматизация процесса формирования объекта сведена к сбору и обработке перечисленных характеристик с помощью ЗЕМ. Срок ввода в эксплуатацию автоматически сформированного объекта устанавливается по первому приросту потока газа на участках, входящих в его состав, в порядке возрастания годов пятилетки. Приросты потоков газа на УГ служат основой для определения на рассматриваемый год пятилетки производительности объекта в процентах по отношению к его проектной производительности в конце пятилетки. По этому показателю устанавливается порядок ввода

- и -

цехов КС по годам пятилетки согласно заданной таблице соотношений мекду числом вводимых цехов и производительностью (в % от проектной) объекта.

С целью автоматизации процесса расчета оптимальных параметре развития ГТС разработан алгоритм организующей программы, который отображает вышеизложенную последовательность выполнения процедур их взаимосвязь в процессе решения комплекса задач. Результаты решения выдаются на печать в виде таблиц, содержащих следующие данные: раскладка труб больших диаметров за пятилетку; размещение ГП по новым и расширяемым газопроводам; сроки ввода КС за пятилетку для газопроводов с различными рабочими давлениями; поставка и вво ГПА по типам для развития ГТС по годам пятилетки; предварительная потребность в ГПА по годам и за пятилетку в целом для развития ГТ

Пятая глава посвяцена практической реализации и внедрению ре зультатов исследования.

На примере газопровода Петровск-Новопсков производственного объединения Болгоградтрансгаз выполнены расчеты оптимальных параметров режима работы МГ с помощью разработанной модели и дан их анализ.

Описано применение разработанных взаимоувязанных моделей и а; горитмов для решения комплекса задач выбора и обоснования направл! ний прокладки новых и расширения действующих газопроводов и внедр ние программного комплекса в рабочую эксплуатацию на ГВЦ Мингазпр! ма. В период опытной эксплуатации программного комплекса выповнеш вариантные расчеты, б частности, для схемы развития ЕСГ "830". Ра< чет годовой эффективности, акт внедрения в рабочую эксплуатации комплекса программ к справка об использований результатов исследования приведены б приложении.

На современном этапе управление потоками природного газа вкл! чает новые требования к эксплуатации транзитных коридоров национальных ГГС, объединенных единой системой газоснабжения стран СНГ, Транспортировка и поставка природного газа б независимые государства ъ условиях рыночной экономики связаны с трудностями, возникающими из-за отсутствия научно обоснованных и приемлемых для стран СНГ тарифных ставок. В этой связи предлоаен методический подход и разработана модель расчета тарифных ставок на транспорт газа, учитывающая структуру тарифа и основанная на принципе возмещения инвестиций в строительство газопровода, эксплуатационных затрат, на-

логов и получения необходимой прибыли. Выполнен расчет тарифа на транспорт туркменского газа по маршруту Владикавназ-Сагурамо-Айрум.

Углубление интеграционных процессов и форм взаимовыгодного содружества стран СНГ в рыночных условиях диктует необходимость исследования проблемы и оценки экономической эффективности вхождения российского природного газа в рынки республик Закавказья. В этой связи исследованы возможности транзита газа через действующие ГТС Грузии и Армении и показана целесообразность подачи газа по маршруту Моздок-Сагурамо-Айрум-Гюмри-граница Армении. С целью научного обоснования данного предложения проведены маркетинговые исследования платежеспособного спроса республик-потребителей и дана оценка эффективности инвестиций в строительство нового газопровода из России в дальнее зарубежье методом расчета и анализа денежных потоков.

Для определения тарифной ставки за транзит туркменского природного газа через ГТС Грузии в Армению и при обосновании инвестиций в строительство нового газопровода из России в третьи страны через территории Грузии и Армении был применен разработанный программный комплекс при выполнении расчетов объемов капитальных вложений и эксплуатационных затрат.

Ш. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные научные и практические результаты диссертационной работы заключаются в следующем.

1. Разработана система автоматизированного проектирования поэтапного развития ГТС, предназначенная для решения комплекса задач выбора и обоснования направлений прокладки новых и расширения действующих газопроводов.

2. Разработана методика, включающая комплекс моделей и алгоритмов, поэтапного развития ГТС в увязке с динамикой потокораспре-деления в газотранспортной сети, позволяющая установить структуру, оптимальные параметры и сроки ввода линейной части и КС развиваемых газопроводов.

3. Предложен способ определения потребности в трубах и ГПА при поэтапном развитии ГТС путем выполнения многовариантных оптимизационных расчетов.

Разработана математическая модель для оптимизации режимов

работы МГ с учетом влияния неустановившегося процесса газопередачи, позволяющая снизить энергетические затраты на транспорт газа путем установления оптимальных параметров режима работы газопровода.

5. Установлены допустимые величины погрешностей исходной ин-формацмм и решающих блоков технических средств, влияющие на точность расчета режимных параметров МГ.

6. Разработаны методика, модель и алгоритм для построения оптимальных технико-экономических характеристик КС, учитывающие изменения потерь давления газа в трубопроводах.

7. Разработанный программный комплекс для расчета оптимальных параметров поэтапного развития ГТС внедрен в рабочую эксплуатацию на ГВЦ Мингазпроыа и использован для проведения вариантных расчетов развития сложной ГТС. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения составил 600 тыс.руб. при долевом участии автора в размере 150 тыс.руб. (в ценах 1985 года).

8. Экономические реформы и практическое внедрение рыночных отношений диктуют новые требования и научный подход при обосновании тарифных ставок на транспорт природного газа и инвестиционных проектов по газоснабжению потребителей. Разработанный программный комплекс применен для определения тарифной ставки за транзит туркменского природного газа через ГТС Грузии в Армению на основе расчета капиталовложений и эксплуатационных затрат газопровода Влади-кавказ-Сагурамо-Айрум, а также при обосновании инвестиций в строительство нового газопровода из России в дальнее зарубежье через территории Грузии и Армении.

1У. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Матевосян П.А., Беджанян Г.Д. Автоматизация расчета оптимальных давлений в узловых точках магистрального газопровода. -Труды ВНИИЭгазпрома, сер.: Управление и организация труда в газовой промышленности, М. 1976, вып.Г/4, стр.94-102.

2. Беджанян Г.Д. Исследование влияния исходной информации и инструментальной погрешности на точность расчета оптимальных режимных параметров магистрального газопровода. - Известия АН Арм. ССР (сер.ТК), т.ХХХП, 1979, № 5, стр.38-43.

3. Беджанян Г.Д., Матевосян ПЛ. Оптимизация энергетических затрат на магистральном газопроводе с учетом влияния нестационарности процесса газопередачи. - В кн.: Проблемы совершенствования и развития прогрессивных технико-экономических норм и нормативов в газовой промышленности, ЕНИИЭгазпроц, М., 1982, стр.28-34.

4. Беджанян Г.Д. Определение допусков на погрешности исходной информации и решающих блоков вычислительного устройства для расчета оптимальных параметров режима работы магистрального газопровода. - Реф.инф. ВНШЭгазпрома, сер.: Автоматизация, телемеханизация и связь в газовой промышленности, М., 1982, вып.4, стр.9-И.

5. Беджанян Г.Д. К вопросу определения оптимальных технико-экономических характеристик компрессорных станций. - Реф.сб., сер.: Экономика газовой промышленности, ВШИБгазпроы, М., 1983, вып.5, стр.7-П.

6. Беджанян Г.Д. Решение комплекса задач при среднесрочном планировании развития газотранспортной сети в рамках АСГ1Р-"Газовая промышленность". - Инф. листок, АрмНИИНТЙ, 1985, 3 с.

7. Казарян О.А., Беджанян Г.Д., Даулакян Г.В. Программный комплекс для расчета плановых показателей развития газотранспортной сети при среднесрочном планировании. - 1. Газовая промышленность, 1988, № 12, стрЛ2-45.

8. Беджанян Г.Д. К вопросу транзита российского природного газа в южном направлении. - Депонир. в АрмНИИНТИ, 31.07.97 г., К 207 - Ар.97.

9. Казарян Ю.А., Беджанян Г.Д., Арутюнов М.Р. Разработка методики и автоматизация расчета тарифных ставок за транзитные поставки природного газа. - 2. "Известия НАН Армении и ГИУА". - сер. ТН, 1997 г., т.50, № 2, стр.

Соискатель

Беджанян Г.Д.

BWiniSini ЧГМПГ T-li4Ph

» »ITu jpriL qw jjili ququiifnLqlihp£> ui2fmitrns«\sgjp nbd^iHjbpti U.

qitipqiugifutlj ощифЦш^ ици(1Ш1ГЬюрЬр[1 'iai2ЧШР4.{> uii|«"1ü'uwuigj'u\i íut-iíujl(uipqb(iji Suitfup Jnr^b^llbpji к ui(_qnpt'PiTVbpji if ¿иЦпшХ ' ' шЬ(u\ifiI^ujЬ«1X1 q|iinni.|í!jni.'ii\jbp|i ц^шш^шЪ mumji6ai\i{i íuijgiTuili utrnb-ljui[ununLp JUJII

ti lí Ф O « Ül í Г

4utq|i u pq jnL^luipbpni ¡3 jurtj JJnm^Q^piugfi ljui[u|iUmpfi

rn.i\|V\jbp b\i luAiqjnuuAinnT ilui jpru qui j[ili qutquiiini. qlibpfi /U1/ 2Ш Suiqnp htfuili uipq jrn.\iiui[bmnt.[3 juAi pwpdpuigiTurti U ощю^и^ qupqmgiTui\i Iwpgbpp, npnljç [¡líqqpl^ni.if b\i inhjuUninqfrnljuAi i¡jpngbu\jbp¡n ¡гЪтЬ^и^ЗфЦшдпиГ pwprt qiuqui-трш^ицприии j{iti /^Sí/ »^пица j|i\j qiupquigiíiu^) ÇmiTuip Цшифим^

\ibpqpm.injbpji k. quqji тршЧшщпрюпи! t^bpqbuijil^ bu|uuhp|i Vi|uqbgiTui\i if[i-¿ngnq:

U2¡uu"nw"lig|i t (Гш^Ь^шш^ш^шЪ iTnqb^líhpti, qop^piAibp ji nt.

bpiuqpbpti iT^iul^nLiT L l^[ipuianLif, npnljg uiliípiiidbjio ЬЪ fff ÍÜ2(у"*ила"Цnb-cfjiifti ou|bpuiui|iL( t|unujL{mpifu!\i II фт.ци j[l'V qmpqugifuilj lutiTtup:

ОТ u^tiMiiniu'lj j;¡n ribJjii/uij£i\i u(iupmirbuiphp[i ^Ш24ШРЦ.Ь u,ilu"ll^ui ~

uiuíg 1Гш*и íutiíiup d^uil^ijub t iTiu ^ИнГшвф^шЦиЛг iTnrjb^, npp íu^iJb t urnTirtiT qu¡quiiJin|uu\igtruiV ujpngbuji isAjI^uj j ntliru. ¡3 jm.\j|i : £,ui2ЦJ? ¿ uih¡u1i|il^m j|i иииррЬр u|i¿ng^bp(i oqTjni|? juJiTp Ipuuuipijwb t ÍTI-Ji ai 2 uiojIj gft rib d {iiJfi ощи-фи'^ид-Jui\j |u\iqp[i ^p<JiqnpbJ"mli utprj j rnüglibpfi íoí ifhiTuiíiuil^jilj i{bpi nubnL ¡? jntVi :

ипшДЛд uí^quif qpijuib hti [Лг^рЪЬр b[guj¡n\i mi[ jiu[íibp{i, inb¡uTjJil{¡uljw\i í ai 24Ъ¿ pln4bpb ut^j¿Aihpp ¡? r\L ji_uiip.pb(_ ифрщ. J¡3^¡bp[i ripn-

¿ifuih II u¿ jq иVjun_iulig"ljbpji uiqqbgni. ¡o jm.\jp 1ГЧ nbdfiiTu jцирилГЬтрЬ^ф ítu-

1ГЧ фпц ut jJiVi qiupquigiTuili ш^ютТшишд^шЬ \iui¡uuiqbifiiAi "iuijail^mpqli Imifup оРгшЦ_фиЬ b\i 1Гпг\Ь^\1Ьр( qnpjijlinibp II bputqpbp , пргЛр 4S2, Inuçuijutj -

{unujjwli imjjuL irmipgbpiul^fi 1ш1Гшр fni. j|_ b\i шш^и прп2Ь)_ 1Г9 Цыппи giíuAj duif^hmljbpQ, ¡ppiuqnphb¡_ iT|i^пдшппмГЪЬр Inuguj^

Pjntlj^jbpfi i^ni.LUij¡ilj iJnifmfuiJiu'U íuiímp L uj^^1' ЬpщqpШJj^\^ ЧинГш^рс u>2_ [uuiuiu\jgui jjili 2a1 StuqlpbtfuiV t Ijbpupijiub qfqj} jnc^iupbpnt p Jшl^ q^juuijnp ím2 4nrLa<li.u^J кЬ1илрп^пиГ, oqmiuqnpbiiub t iTjiMuliul^uli qшpqшgJ'шlJ Ъш-

[иш qbui j|i\i iniupphpujl|fi '»tu 2 Ч'Т'к.Ь íuiTiup, ¡}Xi¿mbu WIl Чр^ишшЪ[1 4SÍ-jni| Íujuuinu\i pnLpgiTb\jul[iuli qiuqtl irn«pui\igi.rmlj uiul(iiiq\jbp|i qpOL j^bpfi

npn2Ü'iu\i íuiTwp 4t«q(il^nijl{uu-UwqnLpiu J"r-¿tu jpntiT quiquiiiriLriJi 2Ш hl t{Hiu(fiimuL bu|uubp(i ш2PЧ_Ь cfutiTiuliu^ Il 4puummli[i riL jmuinuTifi >лш-pub^bpnt] OnL иши1пшЪ[)д ^bn.uii¡np lupimuuuiíiTuli linp quiqutiTnLqfi [^uinnLgtCuJlj TjbpripnLiAibpla í[nAjui^npifutlj ímiTup: