Введение к работе
Актуальность проблемы. Магистральные газопроводы относятся к категории сложных энергонапряженных объектов, отказы на которых сопряжены со значительным материальным и экологическим ущербом Аварии на магистральных газопроводах, транспортирующих пожаро - взрывоопасные вещества, могут привести к загрязнению окружающей среды, создают повышенный риск с точки зрения безопасности персонала и населения. По данным статистики за период с 1993 по 1997 год на магистральных газопроводах России произошло 166 крупных аварий. Материальный ущерб составил около 200 млн рублей, имели место значительные человеческие жертвы. Однако анализ отказов и аварий показал, что расследуется всего не более 20%-30% от общего количества аварийных ситуаций.. В этой связи особую остроту и актуальность приобретает проблема обеспечения безопасности магистральных газопроводов. До настоящего времени эта проблема решалась лишь с точки зрения сравнения данных, полученных в результате эксперимента и нормативных данных. Но в такой методологической постановке безопасность газопроводов являлась категорией слабоуправляемой и в большей степени формальной, так как всего лишь давала представление о том, насколько конструктивные и технологические решения соответствуют требуемым показателям безопасности. Это обстоятельство привело к тому, что отраслевая наука по обеспечению эксплуатационной безопасности магистральных газопроводов достигла кажущегося насыщения, исчерпала свои методологические резервы и определила круг задач, неразрешимых в рамках классической теории и традиционных методов расчета.
Проведенный автором анализ существующих методов управления безопасностью магистральных газопроводов, показал, что задачи повышения уровня их эксплуатационной безопасности наиболее эффективно решаются с использованием интеллектуальных автоматизированных систем ситуационного управления (ИАССУ), построенных по мно-гоуровнерому функциональному принципу и увязанных в единый иерархический комплекс управления. Завершающим этапом такого подхода к решению проблемы управления безопасностью магистральных газопроводов является разработка комплекса мероприятий, снижающих вероятность возникновения аварии.
Целью исследования является разработка ИАССУ безопасностью магистральных газопроводов, обеспечивающей безаварийный режим эксплуатации объектов транспорта газа, выбор оптимальной стратегии управления в условиях возникновения нештатной ситуации и повышение оперативности реагирования ЛПР- диспетчера на ту или иную аварийную ситуацию.
Методы исследования. В настоящей работе использован системный подход к решению проблемы управления безопасностью магистральньк газопроводов. Для определения вероятности возникновения аварии на магистральном газопроводе использован метод построения и анализа дерева неполадок, а для разработки моделей элементов системы безопасности магистральных газопроводов - теория надежности, теория графов, теория вероятностей, математическая статистика и современная теория управления.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Разработана семантическая модель обеспечения безаварийной работы магистральных газопроводов, позволяющая по показателям безотказной работы конструктивных элементов определить показатель безотказной работы лшгейной части магистрального газопровода (ЛЧМГ).
-
Разработана кибернетическая модель управления безопасностью магистральных газопроводов.
-
Разработан граф аварийной разгерметизации магистрального газопровода, на основе которого исследователь получает четкое представление о взаимосвязях внутри системы, о том, по каким причинам возникают различные нежелательные события, которые могут повлиять на потерю герметичности магистральных газопроводов.
-
Разработаны авторегрессионные модели, позволяющие прогнозировать аварийные выбросы газа на магистральных газопроводах, эксплуатируемых Тульским управлением магистральных газопроводов (ТУМГ).
-
Разработаны продукционно - фреймовые модели, необходимые для формирования оптимальных управленческих решений с целью обеспечения безопасности ЛЧМГ.
-
Разработана интеллектуальная автоматизированная система ситуационного управления (ИАССУ) безопасностью магистральных газопроводов, использование которой позволит существенно уменьшить риск возникновения аварийных ситуаций.
Обоснованность и достоверность научных результатов обеспечиваются корректностью постановки теоретических задач, принятыми допущениями и использованием современного математического аппарата для их решения, проверкой результатов работы интеллектуальной автоматизированной системы управления безопасностью магистральных газопроводов на практике.
Практическая полезность работы. Разработанная интеллектуальная автоматизированная система ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов позволяет ЛПР -диспетчеру повысить качество и оперативность принятия управленческих решений по предотвращению аварийных ситуаций ЛЧМГ. Использование ИАССУ
5 безопасностью магистральных газопроводов дает возможность эксплуатационным службам более рационально планировать режимы эксплуатации и профилактические мероприятия на объекте, что подтверждается опытом использования ИАССУ на объектах Тульского управлении магистральных газопроводов.
Апробация результатов исследований. Важнейшие положения диссертации были доложены автором на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Информационные и кибернетические системы управления и их элементы»(г. Уфа, 1995 г.), на Всероссийской молодежной научной конференции «XXII Гагаринские чтения» ( г Москва, 1996 г.), на Международном научном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученътч «Молодежь и чгута - третье тысячелетие» (г. Москва, 1996 г.), на X Междугородной конференции «Математические методы в химии и химических технологиях» (г. Тула, 1996 г.), на Международном научном форуме «Экобалтика - XXI век» ( г. Санкт-Петербург, 1996 г.), на Всероссийской научной конференции «ХХШ Гагаринские чтения» (г. Москва, 1997 г.), на Международном научном семинаре «Новые информационные технологии» (Крым, г. Судак, 1997 г.), на XI Международной научной конференции «Математические методы в химии и химических технологиях» (Тульская обл., г.Новомосковск, 1997 г.), на Веероссігйской научной конференции «XIV Гагаринские чтения» (г. Москва, 1998 г ), на научных чтениях Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности «Белые ночи» ( г. Санкт- Петербург, 1998 г.) и на XTJ Международной научной конферегпши «Математические методы в химии и химических технологиях» (г. Владимир, 1998 г.).
Публикации. По теме исследования автором опубликовано четыре статьи и одна монография. Общий объем публикаций 10 условных печатных листов.
Объем и структура работы. Обший объем диссертации 184 страницы машинописного текста, включая 28 таблиц, 27 рисунков и библиографический список.
Автор выражает глубокую благодарность за ценные методологические советы при проведении научных исследований академику РАЕН, профессору В. И. Бушин-скому.
