Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Трубопроводный транспорт континуальных энергоносителей является значительным алементоы единой транспортной системы, важным фактором развития топливно-энергетического комплекса (ТЭК) как в масштабе страны, так и для ее локальных, региональных подоистем.
Антикоррозионная защита (АКЗ) систем трубопроводного транспорта ТЭК играет превалирующую роль в общем комплексе их технического обслуживания, являясь необходимым условием их безаварийной эксплуатации, предпосылкой существенной экономии материальных, трудовых и экологических ресурсов.
Наблюдаемое расхождение между темпами развития материально-технической базы ТЭК и производственно-экономическими показателями трубопроводного транспорта, в значительной мере, обусловлено недостаточным резервированием его надежности средствами электрохимической (катодной) АКЗ, причем наибольшее отставание (с учетом мировой практики эксплуатации трубопроводов) проявляется в области информационной технологии управления.
Создаваемая иерархия функциональных подсистем АСУ трубопроводного транспорта - от магистральных трубопроводов до локальных сетей городской инфраструктуры - предусматривает автоматизацию управления техническим обслуживанием, прежде всего АКЗ. Это предполагает, в свою очередь, разработку методологии технической, технологической и экономической оптимизации управления, создание и исследование соответствующих оптимизационных моделей.
Объективная потребность в разработке оптимальной информационной технологии АКЗ обусловливает актуальность темы диссертационного исследования.
Состояние изучаемой проблемы
В проблеме совершенствования АКЗ можно выделить два основных направления. Первое, "технологическое", связано с разработкой новых изолирующих покрытий, совершенствованием технических устройств и методов катодной защиты. Это направление исследований представлено работами Н.П.Глазова, А.М.Зиневича, А.А.Подгорного, В.В.Притулы, И.В.Стрижевского, В.Н.Остапенко, И.Н.Зранцевича и других ученых. Оно связано со значительными капитальными вложениями и ориентировано прежде всего на магистральные газо- и нефтепроводы.
Второе, "общесистемное", "управленченское" направление повышения эффективности АКЗ не связано напрямую с существенными затратами и предполагает распространение на действующею систему технического обслуживания теоретико-системных принципов организации управления и планирования на базе экономико-математических методов и средств вычислительной техники. Основополагающие в этой области результаты, имеющие общеметодологическоо значение, формировались в фундаментальных исследованиях В.ііі.Глушкова, А.Г.Гранберга, Л.Б.Канторовича, В.Л.Ійакарова, Г.С.Поспелова, И.ш.Сыроежина, Н.П.йедоренко, а также других ученых.
Применительно к проблемам 13К это направление конкретизировалось б работах А.А.Воронова, В.А.Веникова.
Различным аспектам оптимизации функциональных систем городской инфраструктуры посвящены работы А.П.Артынова, А.М.Зиневича, С.А.Пано-ва, И.В.Романовского. Общие вопросы управления транспортными системами, его технического обеспечения рассматривались в работах О.И.Авена, А.Л.Бакаева, А.С.Бутова, Д.В.Гаскарова, С.А.Попова, В.И.Савина, В.В.Сахарова.
Экономико-кибернетические проблемы трубопроводного транспорта изучались в работах А.А.Александрова, А.й.Комягина, Б.J1.Кучина, В.С.Панкратова, Н.З.Рубинова, И.Я.Оурмана, С.Г.Щербакова, В то ке
время последнее направление далеко от исчервывающего решения, поскольку применение математических методов и ЭВМ с целью оптимизации АКЗ сосредоточены, в основном, на электротехнических и электрохимических аспектах, почти не затрагивая информационную технологию управления, вопроеы его автоматизации. Это связано как с отсутствием методологии оптимального управления АКЗ в рамках екстремальних моделей, так и о недостаточным уровнем разработки их информационных аспектов.
Цель исследования заключается в разработке методических основ оптимизации и энтропийно-информационного анализа управления АКЗ в автоматизированном человеко-машинном контуре на базе использования математических методов и ЭВМ в концепции системного подхода.
Присущая трубопроводным системам пространственная рассредоточен-новть обусловливает распределенность управления АКЗ, стохастичность обслуживающих его материальных и информационных потоков, нестабильность экономических результатов. В соответствии со сформулированной целью исследования в диссертации решаются следующие основные задачи:
сисїємннй анализ службы АКЗ городского ТЭК, действующих структур и методов управления ею;
выбор направлений системной оптимизации и автоматизации управления АКЗ;
разработка методики синтеза структуры автоматизированной подсистемы контроля и диагностирования АКЗ;
исследование взаимодействия технических, технологических и экономических критериев эффективности АКЗ;
разработка методики энтропийной характеризации информационной технологии оптимального управления АКЗ;
разработка комплекса экономико-математических моделей оптимизации структуры (оснащения и размещения) системы АКЗ;
разработка методики оптимального управления ремонтом защищав-
логин управления; предложены формулы для оценки количества информации, содержащейся в управляющих решениях.
G. Разработан комплекс моделей оптимального оснащения и размещения системы АКЗ (станций катодной защиты); предложены соответствующие квазиоптимизирующие алгоритмі: решения.
-
Построена математическая модель и получено (методами теории оптимального управления с использованием принципа максимума) аналитическое решение для задачи управления коррозионным процессом; на этой основе предложена методика оптимизации межремонтного цикла.
-
Определена методика оценки экономической, технической и технологической э^ективности информационной технологии автоматизированного управления АКЗ.
Практическая ценность. В результате исследования обоснована целесообразность и эффективность организации управления АКЗ на базе АСКД; определены техническая, организационная и алгоритмическая структура последней.
Разработана методика оптимального оперативного и долгосрочного управления процессом АКЗ трубопроводного транспорта.
Реализация работы. Результаты, полученные в составе диссертации прошли апробации и получили практическое использование:
1. В проектном институте "Ленгипроинжпроект", в части математи
ческого моделирования и алгоритмизации задач оптимального размещения
и оснащения станций катодной защиты на городских трубопроводных сетях.
2. Во ВНИИ постоянного тока им.Курчатова, в части оптимального
управления защитны.) потенциалом (математическая модель в рамках тео
рии оптимального управления и ее аналитическое решение с использова
нием принципа максимума и содержательная интерпретация результатов).
3. На предприятии "Антикор" ТПО ЛенТЭК, в части:
-
Системного анализа управления антикоррозионной защитой г. Санкт-Петербурга.
-
Обоснования критериев эффективности автоматизированного-управления антикоррозионной защитой.
-
Моделирования и алгоритмизации задач оптимального размещения и оснащения станций антикоррозионной защиты.
Апробация работы. Основные результаты, представленные в диссертации, докладывались автором и были одобрены на межрес-пуоликанском семинаре "Защита подземных сооружений от коррозии" (II—12 октября 1990г. в г.Ленинграде) и научном семинаре Санкт-Петербургского Государственного университета экономики и финансов по итогам научно-исследовательских работ за 1992г., секция "Системы технологий" (апрель 1993г.).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 7 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 97 наименований и 4~х приложений. Содержит 162 страницы основного текста, включая 2 таблицы и 25 рисунков.