Исследование задач и разработка алгоритмов планирования условий проведения активной идентификации трубопроводных систем

• Автор: Гребнева, Оксана Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Содержание

Основные определения

Введение
I. Анализ современного состояния в области идентификации трубопроводных систем и постановка задач исследования
1.1. Краткая характеристика современных трубопроводных систем, проблемы их моделирования и идентификации
1.2. Аналитический обзор литературы по методам планирования экспериментов для идентификации трубопроводных систем

1.3. Постановка вопросов и структуризация задач исследования.

И. Разработка математических моделей для планирования экспериментов

2.1. Критерии оптимальности

2.2. Модели потокораспределения и их связь с критериями оптимальности

2.3. Математическая постановка задачи планирования экспериментов.

III. Исследование и алгоритмизация задач планирования режимов
3.1. Исследование свойств целевой функции
3.2. Исследование эффективности проведения последовательного планирования.
3.3. Исследование эффективности применения генетических алгоритмов для задачи оптимального планирования режимов .
3.4. Алгоритмизация поиска оптимальных режимов с помощью генетических алгоритмов.
IV. Исследование и алгоритмизация задач расстановки измерений.
4.1. Математическая постановка задачи расстановки измерений
4.2. Соотношения между составом измерений и информационным критерием.
4.3. Исследование возможных способов алгоритмизации задачи оптимальной расстановки измерений.
4.4. Особенности применения алгоритмов расстановки измерений в общей схеме последовательного планирования.
V. Прикладные исследования
5.1. Краткая характеристика вычислительного инструмента для решения задач планирования экспериментальных условий.
5.2. Исследование эффективности применения предлагаемой методики при проведении совместных теплогидравлических испытаний
5.3. Методика практического применения методов планирования активных экспериментов для определения фактических характеристик систем теплоснабжения
5.4. Имитационные эксперименты
5.4.1. Эффективность применения разработанной методики планирования
активной идентификации
5.4.2. Решение задач идентификации параметров с использованием
разработанной в данной диссертационной работе
методики
Основные выводы и результаты работы заключение
Литература


Проведенный анализ возможности применения существующих подходов для решения задачи оптимальной расстановки измерений показал эффективность применения разработанной методики последовательного отсеивания измерений по информационному критерию, которая обеспечивает получение глобального решения за конечное число шагов. Кроме того, в работе предложен подход для минимизации изменений состава измерений при последовательной стратегии планирования испытаний. В пятой главе дана краткая характеристика выполненных программно-вычислительных блоков для планирования испытаний теплоснабжающих систем (ТСС). Приводится основные положения разработанной методики практического применения методов активной идентификации, а также примеры ее экспериментального использования. Впервые, применительно к тепловым сетям, сформулирована задача проведения совместных теплогидравлических испытаний, для которых показана эффективность применения разработанного методического аппарата. В приложениях приведены результаты численных экспериментов. Современные ТПС (тепло-, подо-, газо- и нефтеснабжения) играют существенную роль в энергетике, народном хозяйстве, промышленности, сельском хозяйстве, коммунально-бытовой сфере и других отраслях. Они представляют собой сложные, многосвязные, пространственно разнесенные, иерархические объекты, функционирующие в условиях переменности их структуры, параметров и режимов работы вследствие воздействия многочисленных внешних и внутренних факторов. Уникальными по своим масштабам и сложности являются системы магистрального транспорта нефти и газа. Традиционными и наиболее распространенными представителями трубопроводных систем коммунального назначения являются системы тепло-, водо- и газоснабжения населенных пунктов, городов, районов, промышленных предприятий. Данные системы характеризуются структурой разной степени сложности (разветвленная или многокоитурная). ТПС крупных городов могут включать в себя тысячи участков и большое число объектов. При этом системы одного города могут состоять из нескольких несвязанных между собой подсистем. Улучшение бытовых условий ведет к укрупнению и усложнению трубопроводных систем. При длительной эксплуатации происходит изменение структуры ТПС, режимов работы и параметров. Структура ТПС может меняться вследствие реконструкции, аварийного выхода из строя отдельных элементов, а также вследствие проведения плановых ремонтных работ, связанных с перекладкой некоторых старых участков трубопроводов и прокладкой новых. Изменение параметров происходит за счет естественного старения оборудования, обрастанием внутренней поверхности трубопроводов различного рода отложениями, появления засорений, накипеобразования, процессов коррозии и т. Как уже отмечалось выше, изменения параметров сети происходят по самым различным причинам и могут варьироваться в широком диапазоне. Например, для водопроводов в процессе эксплуатации их пропускная способность снижается до % (вследствие изменения коэффициента шероховатости поверхности труб). Скорость увеличения шероховатости в зависимости от срока службы, качества транспортируемой воды, средней скорости ее течения, материала труб и других факторов меняется в пределах 0,1 - 3,0 мм/год и выше [4]. Аналогичная ситуация имеет место и для систем теплоснабжения. Так, по данным гидравлических испытаний, проведенных в ряде крупных городов уже после нескольких лет эксплуатации (теплопроводы большого диаметра) коэффициенты эквивалентной шероховатости увеличиваются в 5 - 7 раз по отношению к нормативам, что соответствует увеличению гидравлического сопротивления в 2 раза и более []. Это объясняется наличием повышенных температур у транспортируемой среды, которые в еще большей степени активизируют процессы коррозии, появление отложений и накипеобразований на внутренний поверхности труб и оборудования, их засорение оксидами железа. Вследствие этого снижается пропускная способность сетей, а также КПД теплообменных аппаратов. Как показывает опыт эксплуатации магистральных газопроводов [4], пропускная способность снижается до - % вследствие появления в них продуктов коррозии, гидратных пробок, различного рода засорений и т.