Алгоритмічне та програмне забезпечення комп`ютерної системи вибору оптимальної кількості паралельно працюючих нагнітачів природного газу

Abstract

У зв’язку зі зменшенням обсягів транспортування газу через газотранспортну систему України актуальною проблемою є раціональне завантаження компресорних станцій з врахуванням технічного стану газоперекачувальних агрегатів. У статті на засадах нечіткої логіки отримана математична модель, яка дала змогу визначити технічний стан паралельно працюючих газоперекачувальних агрегатів з врахуванням таких параметрів як продуктивність нагнітача, витрата паливного газу, тиск і температура на вході і на виході відцентрового нагнітача, температура продуктів згоряння на виході із турбіни низького тиску, частота обертання вала нагнітача, температура та тиск навколишнього середовища, віброшвидкість та віброприскорення, швидкість накопичення продуктів спрацювання в моторній оливі, концентрації оксидів азоту і вуглецю у вихлопних газах. Витрата паливного газу, яка вимірюється засобами штатної автоматики, залежить від багатьох чинників таких як атмосферний тиск, температура навколишнього середовища, фізико-хімічні властивості паливного газу, технічний стан та тип газотурбінного двигуна. Все це дає підстави вважати витрату паливного газу нечіткою величиною. Експериментальні дослідження в умовах Богородчанської компресорної станції показали, що нечітка величина «витрата паливного газу» має гаусовську функція належності. Тому задача вибору оптимальної кількості паралельно працюючих агрегатів формалізована як задача цілочислового лінійного програмування, критерієм оптимальності в якій є вартість паливного газу, який споживає компресорна станція з врахуванням технічного стану газоперекачувальних агрегатів і нечіткості витрати паливного газу. Ефективність розробленого методу підтверджена розрахунками, які ґрунтуються на промислових даних отриманих при експлуатації Богородчанської компресорної станції.

In connection with reduction of volumes of transporting of gas through the gas-transport system of Ukraine the issue of the day is the rational loading of the compressor stations taking into account the technical state of gascompressor units. The mathematical model was developed in the article on principles of fuzzy logic, that gave an opportunity to define the technical state of gascompressor units that are working in parallel taking into account such parameters as the productivity of supercharger, expense of fuel gas, pressure and temperature on an entrance, pressure and temperature on the exit of centrifugal supercharger, temperature of products of combustion on an exit from the turbine of LP, frequency of rotation of shaft of the supercharger, temperature and pressure of environment, vibrospeed and vibroacceleration, speed of accumulation product of triggering in agile olive, concentration oxide nitrogen and carbon in exhaust-gas. The expense of fuel gas, that is measured by facilities of regular automation, depends on many factors such as atmospheric pressure, ambient temperature, physical and chemical properties of fuel gas, technical state and type of turbo-engine. All that grounds to consider the expense of fuel gas an unclear value. Experimental researches on the base of Bohorodchany compressor station showed, that unclear value the "expense of fuel gas" has Gauss function of belonging. Therefore the task of choice of optimal amount of aggregates working in parallel is formalized as a task of integer of the linear programming, the criterion of optimality in that is a cost of fuel gas that consumes the compressor station taking into account the technical state of gascompressor units and unclearness of expense of fuel gas. Efficiency of the worked out method is confirmed by calculations that are based on industrial data received during exploitation of Bohorodchany compressor station.