Разработка методов диагностики и оперативного управления системами подачи и распределения воды (СПРВ) в аварийных состояниях

• Автор: Зайко, Василий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 172 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи управления системой подачи и

распределения воды в аварийных состояниях.

1.1. Методолог ические вопросы управления системами

подачи и распределения воды.

1.2. Процесс функционирования системы подачи и распределения

1.3. Существующие методы оперативною управления системами

подачи и распределения воды

1.4. Задача совершенствования оперативного управления системой

подачи и распределения воды

1.5. Выводы и постановка задачи исследования
Глава 2. Разработка методов диагностики аварийных состояний в СПРВ
2.1. Существующие методы обнаружения повреждений
в трубопроводных системах
2.2. Общая постановка задачи диагностики аварийных состояний
2.3. Методы диагностики аварийных состояний в СПРВ
2.3.1. Дискриминантная модель диагностики аварийного
состояния в СПРВ .
2.3.2. Диагностика аварийного состояния в СПРВ, основанная
на вычислении оценок
2.4. Выбор состава признаков для диагностики аварийных
состояний
2.5. Оптимизация процесса диагностики аварийных состояний
в СПРВ .,.
2.6. Реализация процедуры диагностики аварийных состояний
в СПРВ.Г.
2.7. Выводы
Глава 3. Моделирование аварийных состояний в СПРВ.
3.1. Методы изучения аварийных состояний в СПРВ
3.2. Математическая модель водопроводной сети
3.2.1. Описание моделируемой системы
3.2.2. Описание характеристик отдельных элементов моделируемой системы
3.2.3. Описание модели работы водопроводной сети с нефиксированными узловыми отборами
3.2.4. Способ моделирования утечек на участках водопроводной сети
3.3. Разработка метода упрощения расчетной схемы СПРВ
3.3.1. Анализ существующих методов упрощения расчетных
схем сложных технических систем
3.3.2. Метод эквивалентирования расчетной схемы СПРВ
3.4. Выводы.
Глава 4. Оперативное управление и способы повышения надежности работы
СПРВ в аварийных состояниях
4.1. Оперативное управление СПРВ в аварийных состояниях
4.2. Пути повышения надежности функционирования СПРВ.
4.3. Выводы.
Общие выводы.
Библиографический список
риложение 1. Таблицы признаков моделируемых аварийных состояний. 9 Приложение 2. Акты внедрений
ВВЕДЕНИЕ
Эффективная работа систем водоснабжения обеспечивает безопасность населения городов и населенных пунктов России. В последнее время появился ряд документов, в которых указывается на неудовлетворительное состояние систем водоснабжения в стране. К ним относятся концепция Федеральной целевой программы Обеспечение населения России питьевой водой, решения Совета Безопасности от июля г. 4 О проблемах техногенного зафязнения открытых и подземных источников водоснабжения и мерах по обеспечению населения России питьевой водой.
Современные системы водоснабжения, представляющие собой комплекс сооружений для подъема, очистки и подачи потребителям воды, с точки зрения их функционирования, можно представить в виде трех относительно независимых по характеру и критериям управления подсистем 1,
источники водоснабжения и водоприемные сооружения
очистные сооружения
системы подачи и распределения воды СПРВ потреби телям.
Наиболее дорогостоящей и сложной среди указанных подсистем, является
система подачи и распределения воды, которая включает насосные станции, водоводы, водопроводную сеть, регулирующие и запасные емкости. Удельный вес капитальных и эксплуатационных затрат, приходящихся на СПРВ, составляет стоимости всей системы водоснабжения , 1, а организация эффективного управления на практике вызывает наибольшие трудности. В настоящее время СПРВ в крупных городах превратилась в сложнейшую гидравлическую систему, экономичная и надежная работа которой возможна лишь при автоматизации процесса управления. . .
Актуальность


При этом, если изменяется техническое состояние какоголибо элемента участок сети отключен на ремонт или наоборот включен после ремонта, то СПРВ переходит из одного технического состояния в другое. Внутри каждого из указанных подмножеств находится целый ряд текущих состояний, отличающихся режимом водопоребления. Учитывая, что общее количество состояний СПРВ велико, то при управлении возникает необходимость правильной диагностики и оценки наблюдаемого состояния с целью выработки и принятия правильного решения. Данные понятия охватывают основные технические состояния СПРВ. Переход системы из одного технического состояния в другое обычно происходит вследствии повреждения или восстановления отдельных ее элементов. Исправной считается система, у которой все элементы находятся в исправном состоянии, в случае же повреждения одного или нескольких элементов система становится неисправной. Необходимо учитывать, что система может быть неисправной и в то же дремя полностью работоспособной, т. УКФ. УКФ ниже предельно допустимого, в этом случае наступает отказ системы. Между двумя техническими состояниями имеется переходный период, который определяется длительностью отключения аварийного элемента. В этот период может происходить снижение УКФ ниже предельнодопустимого. Продолжительность функционирования СПРВ в таком состоянии определяется нормативными требованиями. На рис. СПРВ. Рис. Состояние СПРВ достаточно полно можно описать вектором ,. I
1. СПРВ ш число параметров, описывающих режим функционирования СПРВ. О, если Кй элемент отказал. Параметры уДО. СПРВ 1т. Число элементов х1 и параметров уЬ определяется на стадии разработки системы диагностики и зависит от сложности и размерности системы. Точки пространства, между которыми перемещается вектор г, образуют траекторию движения состояний. Достаточно полно оценка отдельных точек пространства состояний СПРВ может быть проведена с помощью двух видов показателей мгновенных и интегральных. УКФ подмножество Л. Мгновенные показатели не позволяют определить время нахождения СГ1РВ в подмножествах Н. С и А, а следовательно и стабильность функционирования системы за определенный интервал времени. УКФ будет ниже допустимого предела Т . УКФ ниже допустимого
Периодическое снижение УКФ может происходить в результате отключения того или иного участка в разных местах водопроводной сети. Следовательно оценка УКФ в этих районах или точках в наибольшей степени будет характеризовать надежность подачи воды, а установленные для них интегральные показатели Тн, Тси Та могут приниматься определяющими в оценке УКФ данной системы ПРВ. Для конкретных СПРВ показатели УКФ устанавливаются в зависимости от характера обслуживаемого объекта. Перерыв в подаче воды или снижение ниже указанного предела допускается на время выключения поврежденных и включения резервных элементов системы оборудования, арматуры, сооружений, трубопроводов и др. II величина допускаемого снижения подачи воды га же, что при I категории длительность снижения подачи не должна превышать сут. III величина допускаемого снижения подачи воды та же, что при 1 категории длительность снижения подачи не должна превышать суток. Перерыв в подаче воды или снижение подачи ниже указанного предела допускается на время проведения ремонта, но не более чем на ч. Как видно, в существующих требованиях отсутствуют показатели и Тс и Т, что не позволяет полностью оценить УКФ системы за определенный период работы. Таким образом, процесс функционирования СГ1РВ может быть представлен в виде вектора , который описывает состояние системы в момент времени I и характеризуется УКФ. Оперативное управление СПРВ осуществляется в непрерывно изменяющихся условиях функционирования, вызванных изменением водоиотрсблсния , или техническим состоянием входящих в нее элементов. Эти изменения, как правило, носят случайный характер, поэтому перед системой управления встает задача выработки таких воздействий на СПРВ, чтобы она в максимальной степени удовлетворяла предъявляемым к ней требованиям при минимально возможных материальных и энергетических затратах.