Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние и пути совершенствования системы диагностического обслуживания газопе рекачивающих агрегатов 8
1.1. Система обеспечения технического и эксплуатационного уровня агрегата по результатам его диагностирования 8
1.1.1. Организация системы диагностического обслуживания оборудования компрессорных станций 11
1 1 2 Анализ структуры существующей системыобеспечения технического и эксплуатационного уровня 14
1.2. Связь показателей эксплуатационной надежности и параметров диагностирования 17
1.3. Исследование математических моделей оценки фактического технического состояния газоперекачивающих агрегатов 26
1.3.1. Использование методов описания состояний агрегата в
реальных условиях его эксплуатации 26
1 3 2 Использование классификации узлов агрегатов в математических моделях 27
1.4. Совершенствование системы диагностического обслуживания газоперекачивающих агрегатов по его фактическому техническому состоянию 29
1.5. Постановка задач исследования 32
2. Разработка и исследование классификаторов поузловых конструктивов газоперекачивающих агрегатов с газотурбинным двигателем 34
2.1. Назначение и, структура классификаторов 34
2.2. Информационное обеспечение классификатора 39
2.3. Механическая часть классификатора 43
2.4. Комбинаторно-итерационная модель идентификации внутренних состояний объекта исследования , 51
3. Разработка и исследование модели оценки уровня фактического технического состояния , 57
3.1. Принципы построения моделей объекта исследования 57
3.2. Разработка рекуррентной модели 60
3.2.1. Обоснование рекуррентной структуры эксплуатационной модели 60
3.2.2. Расчетная часть модели оптимизации уровня фактического технического состояния 63
3.2.3. Формализация процедуры идентификации внутреннего состояния универсального конструктивного элемента 64
3.3. Разработка и исследование алгоритмов расчета показателя оценки уровня фактического технического состояния 68
3.3.1. Формализация переходных процессов объекта исследования 68
3.3.2. Анализ переходных процессов 71
3.3.3. Расчет показателя оценки уровня фактического технического состояния 75
4 Практическая оптимизация уровня фактического технического состояния агрегата по результатам его диагностирования 78
4.1. Построение затратной математической модели 78
4.2. Формирование затратных аппроксимирующих полиномов 85
4.3. Разработка рабочей формулы практической оптимизация 86
4.4. Оптимизация уровня фактического технического состояния агрегата по его индивидуальным характеристикам 88
4.5. Экспериментальная проверка показателя оценки уровня фактического технического состояния 95
4.6. Внедрение комплекса технических решений в составе автоматизированной системы диагностического обслуживания 10
Общие выводы 111
Литература 112
Приложение
- Связь показателей эксплуатационной надежности и параметров диагностирования
- Комбинаторно-итерационная модель идентификации внутренних состояний объекта исследования
- Расчетная часть модели оптимизации уровня фактического технического состояния
- Разработка рабочей формулы практической оптимизация
Введение к работе
В последние годы ситуация в газовой отрасли характеризуется тем, что наряду с отсутствием необходимых инвестиций для проведения реконструкции и технического перевооружения имеется физическое старение эксплуатируемого оборудования [35]. Особз^ тревогу специалистов вызывает тот факт, что с каждым годом компрессорные станции магистральных газопроводов (КС МГ) становятся все более опасным объектом, требующим действенного внимания [40], а их эксплуатация определяется возрастанием числа отказов [45]. Основная причина повышения аварийности обусловлена приближением предельных сроков службы компрессорных станций [3, 4]. Необходимо также отметить недостаточную на сегодняшний день эффективность проводимых мероприятий по развитию методов и средств диагностики оборудования КС МГ [17, 21, 40, 42, 44, 47, 108].
В связи с этим в отрасли развернута работа по интенсификации развития Целевой Комплексной Программы (ЦКП) [117], одним из основных направлений которой является совершенствование системы диагностического обслуживания оборудования компрессорных станций (ДООКС) [120]. При этом объектами диагностирования в составе системы являются основное и технологическое оборудование, а также трубопроводы обвязок промплощадки КС. Отсюда развитие системы ДООКС осуществляется по двум направлениям: «ДООКС - ТПО и ТО» (диагностическое обслуживание трубопроводов обвязок и технологического оборудования промплощадки КС); «ДООКС - ГПА» (диагностическое обслуживание основного оборудования КС - газоперекачивающих агрегатов.).
Проведенный автором анализ [4, 35] показывает, что система ДООКС на сегодняшний день имеет одностороннее развитие, направленное в основном на обеспечение уровня надежной и безопасной эксплуатации технологического оборудования и трубопроводов обвязок.
Развитию и совершенствованию системы диагностического обслуживания основного оборудования КС МГ не уделялось должного внимания по нескольким причинам. Это, прежде всего, сложность формализованного описания объекта исследования [23], значительная номенклатура типов ГПА и отсутствие принципов классификации поузловых конструктивов для различных., типов ГПА [24]. Кроме того, нет единого методологического подхода при описании внутренних состояний ГПА и его конструктивных узлов [21]. Отсутствует также формализация оценки исходного уровня фактического технического состояния ГПА [36] с использованием индивидуальных характеристик по результатам его диагностического обслуживания в реальных условиях эксплуатации [5].
Причина недостаточного развития и совершенствования системы «ДО-ОКС-ГПА» обусловлена также ошибочной позицией, что ГПА имеет больший запас по ресурсу и большую степень безопасности по сравнению с трубопроводами обвязок промплощадки КС. Однако, являясь одним из важнейших функциональных элементов газотранспортной системы [38], ГПА в тоже время представляет сегодня один из не менее опасных, но более дорогостоящих объектов в эксплуатации [39]. Кроме того, трубопроводы обвязок и ГПА находятся в едином технологическом цикле КС и уровень их фактического технического состояния должен быть взаимосвязан с результатами диагностирования через параметры функционирования комплексной системы обслуживания [22, 29, 33]. Для этого требуется разработка и создание единого модельного и информационного обеспечения системы «ДООКС-ГПА» на базе классификации конструктивных особенностей объектов обслуживания [24, 29].
Рассмотрение всех этих вопросов в такой постановке является актуальным для отрасли, так как определяет комплекс необходимых технических решений, направленных на развитие системного подхода при проведении ДООКС-ГПА на КС МГ [21, 30, 32]. Актуальность работы подтверждается еще и тем, что она проводилась в рамках Целевой комплексной программы отраслевой системы диагностического обслуживания (ОСДО) [117].
Диссертационная работа посвящена разработке системного подхода в развитии и совершенствовании диагностического обслуживания основного оборудования компрессорных станций на базе внедрения классификаторов поузло-вых конструктивов и получение на этой основе реальных оценок фактического технического состояния ГПА по результатам его диагностирования в конкретных условиях эксплуатации на компрессорных станциях газовой отрасли.
Связь показателей эксплуатационной надежности и параметров диагностирования
Связь показателей надежности с диагностическими параметрами исследуемого вида оборудования всегда объективно существует [103], но не всегда учитывается. Более того, субъективно эта связь не принимается во внимание из предположения независимости показателей надежности и диагностических параметров, что является существенным недостатком практически всех известных расчетных моделей ГПА. Однако, имеются и некоторые объективные причины. С одной стороны, при существующей стратегии технического обслуживания ГПА в учете такой связи не было необходимости. С другой стороны, степень развития комплексности методов и средств оценки технического состояния (т)) является недостаточной для адекватного отражения этой связи на функциональном уровне (только вибрация- Г1=0,36, только теплотехника-т]=0,21, только трибодиагностика - Г 1 = 0 , 2 5 и пр.).
Количественно связь показателей надежности и параметров диагностирования может быть проанализирована по данным, приведенным в табл. 1.2. Задача определения методологической связи показателей надежности и параметров диагностирования является более сложной и не такой очевидной. Из обзора существующих методов расчета показателей надежности [2, 3, 17, 59, 77, 93, 103, 129] следует, что имеется два основных подхода в решении этой задачи.
Путь первый (классический). Один из вариантов оценки надежности основан на статистических показателях [3]:
Недостатки комплексных показателей оценок надежности в виде (1.2) подробно изложены в публикациях автора на эту тему [25, 26, 34]. Суть их сводится к следующему. На сегодняшний день практика эксплуатации, судовых двигателей ГПУ-16 с приводом от ДЖ59 такова [3]: коэффициент готовности по О А О «Газпром» равен Кг==0,952, а на КС В я т к а 1, Моркинская1, Алмазная4, Добрянская и др. Кг=1,000. В тоже время по статистике 66% двигателей не дорабатывают назначенный ресурс. Следовательно, в данном случае коэффициент готовности является не показателем надежности, а некой статистической подоплекой волевых решений ЛПР, реализация которых выходит за рамки инженерной задачи. То есть, при существующей системе оценки надежности ГПА, используемые статистические показатели являются чисто номенклатурными показателями, не учитывают фактическое техническое состояние ГПА, не взаимоувязаны с результатами диагностики и не могут быть оптимизированы для конкретных условий эксплуатации ГПА на КС [45, 70, 85, 103].
Другой вариант данного пути основан на классическом подходе, при котором используется следующая информация: а) понятие «интенсивности потока отказов X» в предположении, что поток отказов в ГПА независимо от типа и условий эксплуатации подчиняется экспоненциальному закону распределения; б) «Многозвенная последовательностная модель». В общем случае ГПА представляется как совокупность последовательно соединенных узлов и блоков. Причем количество и способ соединения элементов такой модели определяется конструктивным составом конкретного типа ГПА и описывается его последова-тельностной моделью.
Для этого варианта расчет надежности ГПА неразрывно связан с уравнениями теории вероятности. При этом делается попытка решения задачи повышения надежности ГПА в эксплуатационных условиях. Как было указано выше решение этой задачи в условиях их серийной эксплуатации не имеет теоре тического обоснования [102]. Кроме того, описанные подходы в целом не учитывают, прежде всего, результатов диагностирования. В обоих вариантах задача определения методологической связи показателей надежности и параметров диагностирования для возможности определения текущего уровня ФТС ГПА не решена. Поэтому предлагаемые расчеты надежности ГПА представляют лишь теоретический интерес, а математическое описание ГПА последовательностной моделью имеет существенные недостатки [23].
Для устранения этих недостатков предлагается второй путь решения поставленной задачи.
Второй путь. Для аналитического расчета показателей эксплуатационной надежности в виде (1.1) используется следующая информация. 1 ".Понятие «технического состояния ГПА», определяющего качественную оценку состояния ГПА на базе определений ГОСТ Р ISO 7919-4-99 по зонам А, В, С, на которых техническое состояние ГПА характеризуется как «правильно функционирз щее» и зона D -на которой агрегат неправильно функционирует. 2. Понятие «интенсивности потока событий (к, ц)», переводящих ГПА из одного качественного технического состояния в другое в соответствии с направлением вектора состояний [81]. 3". Понятие «начального вектора состояний» (Rq), характериззтощего исходный уровень интенсивности потоков событий для различных условий эксплуатации ГПА и предопределяющего значение времени нормального функционирования (Тф) по результатам диагностирования г\ при конкретном варианте исполнения системы ДООКС-ГПА. 4. «Многозвенная рекуррентная модель», когда структура ГПА может быть представлена как комбинация его поузловых конструктивов, а способ соединения конструктивных элементов такой модели является комбинаторным.
Эффективность решения поставленной задачи при данном подходе определяется способом детализации ГПА на конструктивные элементы [38]. Значения интенсивностей потоков событий Л- и ц для поузловых конструктивов будут обусловлены переходами их «внутренних состояний». Такие переходы осуществляются в результате воздействий «управляющих параметров и внешней среды» на интервале времени правильного функционирования ГПА. В этом случае надежностные показатели рассчитываются как сумма вероятностей нахождения ГПА в соответствующих внутренних состояниях исследуемого агрегата. Эти состояния по принятой в работе концепции [25] должны соответствовать нормальному функционированию агрегата, то есть его техническое состояние соответствует зоне А или В или С. В связи с этим прогнозное время межремонтного периода от исходного (начального) состояния, в течение которого ГПА нормально функционирует до перехода в зону D будем считать временем правильного функционирования ГПА (Тф).
Отсюда, отличие предлагаемого понятия «уровня эксплуатационной надежности» (1.1) от классического понятия «надежности» (1.2) заключается в том, что ее оценка производится не на основе интенсивности потока отказов ГПА, а с учетом интенсивностей переходов внутренних состояний поузловых конструктивов ГПА, характеризующих его фактическое техническое состояние в текущий момент времени.
Для идентификации связи задач ДООКС с параметрами эксплуатационной надежности ГПА необходимо иметь формализованное описание внутренних состояний поузловых конструктивов ГПА в конкретных условиях его эксплуатации [48, 51, 60, 105]. Модельное отображение эксплуатационной системы является начальным пунктом процесса моделирования этой взаимосвязи. Наибольший практический интерес в этом плане представляет возможность построения причинно- следственных связей между показателями эксплуатационной надежности, параметрами диагностики и задачами системы ДООКС [92].
Комбинаторно-итерационная модель идентификации внутренних состояний объекта исследования
Согласно (2.1) - (2.9) для описания и идентификации внутренних состояний ГПА использованы известные положения теории комбинаторного исчисления [121], а также предложена комплексная оценка технического состояния ГПА в исходный момент времени с использованием информации 1-5. С учетом проведенных исследований расширим эти понятия для более корректного определения уровня ФТС ГПА:
На базе определений ГОСТ Р ISO 7919-4-99 и регламента ДООКС-ГПА (от 02.04.2001г.) по результатам диагностирования водится согласованная качественная оценка ФТС ГПА в виде четырехкомпонентных комплексных векторов на заданном интервале времени Тф по критерию «ФРИ» (табл. 2.1) и зон технического состояния А, В и С, на которых агрегат правильно функционирует и зона D, на которой агрегат характеризуется как неправильно функционирующий.
Введено понятие «внутреннего технического состояния». При этом обозначим через Hj, j=l,...,4 интегральное внутреннее состояние ГПА. Оно определяется множеством комбинаций элементарных внутренних состояний его поузловых конструктивов, каждое из которых (обозначим - Ьа а=1,...,4) оценивается по критерию «ФРИ».
Используется понятие интенсивности потоков событий (Я,а,а+Ь Ц а +1 , а )5 переводящих агрегат из одного внутреннего состояния в другое,. Принципиальная особенность использования «потоков событий» заключается в том, что переходы внутренних состояний УКЭ (например, из в Ьг) не будут определять поток отказов, так как в данном случае отказа с точки зрения теории надежности не происходит. Однако эти переходы легко отслеживаются методами диагностирования и, следовательно, такой подход предполагает удовлетворительную статистику в эксплуатационных условиях.
Расчет на основе статистики А . а , а + ь Ца+1,а вероятности Р(Ьа,к) нахождения к-го УКЭ в одном из внутренних состояний Ьа, при этом начальный вектор состояний (Ко) в определении (1.2) характеризует исходное значение этой вероятности.
В соответствии с информацией п.п. А)-П) каждый УКЭ (см. табл.2.1) в текущий момент, времени может находиться в одном из четырех внутренних состояниях Ьа (а=1,...,4). Отсюда количество рангов состояний К=4 (ранжированные состояния 0-3 обозначим через Ьа, см. табл.1). Важной процедурой далее является формализация функции идентификации внутреннего состояния УКЭ для конкретного ГПА в виде Ts=f(Hjeha). С этой целью впервые на основе свойств регулярности (повторяемости) структуры минимизированного графа УКЭ предложена комбинаторно-итерационная модель (КИ-модель). Согласно КИ-модели [23] формализация объединения интегральных состояний осуществляется на базе Кронекерова произведения векторов:
Например, при к = 2 (для двух УКЭ) получим ранжированную последовательность векторов внутренних состояний ГПА для двух УКЭ: А2=(0 1 2 3) (О 1 2 3 ) = ( 0 0 01 02 03 10 И 12 13 20 21 22 23 30 31 32 33).
В текущий момент времени внутреннее состояние ГПА характеризуется одним из ранжированных векторов. Данный вектор в обобщенном виде представляет собой строку состояний, состоящей из к элементов, а количество строк состояний будет равно 8=К . Тогда модельное отображение 8 строки состояний, идентифицирующей J-e интегральное внутреннее состояние ГПА, состоящего из к УКЭ, запишется комбинаторной функцией вида:
Определение 4. «Безусловно исправное состояние» - техническое состояние ГПА, при котором для всех к= 15 УКЭ элементы строки состояний функции идентификации (2.11) равны Ь1 =[0\...,0 ], а значение признака aej=l. Интерпретация состояния по критерию «ФРИ»: все УКЭ исправны, работоспособны и правильно функционируют; регламентируется безусловная необходимость эксплуатации ГПА.
Определение 5. «Состояние по фактическим параметрам» -техническое состояние ГПА, при котором хотя бы для одного УКЭ элемент строки состояний функции идентификации (2.11) равен ы- =1 или ьа,Л =2 при а -2,3, а значение признака ае; =1. Интерпретация состояния по критерию «ФРИ»: техническое состояние хотя бы одного УКЭ соответствует градации «неисправен» или «неработоспособен» и определяется подмножествами внутренних состояний 112 и Ьз, обуславливающих правильное функционирование всех УКЭ ГПА; регламентируется принцип эксплуатации «по состоянию»; вступает в приоритет детерминированная оценка степени тяжести отказа по параметрам отказавшего УКЭ, типа, причины, вины и последствий отказа и установления по результатам диагностического обслуживания целесообразности проведения ремонтно-восстановительных работ.
Определение 6. «Безусловно неисправное техническое состояние» - техническое состояние ГПА, при котором хотя бы для одного УКЭ элемент строки состояний функции идентификации (2.11) равен Ьа = 3, а значение признака =0. Интерпретация состояния по критерию «ФРИ»: хотя бы один из УКЭ неправильно функционирует, следовательно, неработоспособен и неисправен, внутреннее, состояние УКЭ соответствует области множества 114; вступает в приоритет детерминированная оценка степени тяжести отказа по араметрам вины и последствий отказа и установления безусловной необходимости проведения восстановительного ремонта.
Анализ табл.2.1 и выражения (2.11) показывает, что при п=1 (ГПА - как один функциональный блок) предлагаемая оценка технического состояния (ТС) по КИ-модели и известные оценки по зонам А, В и С полностью совпадают. При п 2 оценка ТС по КИ-модели имеет существенные преимущества. Функция 8 является комплексным, а не единичным критерием оценки технического состояния ГПА.
При оценке ТС по КИ-модели представляется возможным принять решение о дальнейшей эксплуатации ГПА на базе множества комбинаторных ситуаций технических состояний 15 УКЭ, каждый из которых может находиться в четырех элементарных внутренних состояниях. Так, например, при п=3 (система из трех УКЭ -ротора, опоры и лопатки) число таких ситуаций состояний, подлежащих комбинаторному анализу в зонах А, В и С равно 8=4 =64, а не четырем, как в прототипах. При п=15 8=1,1Е элементарных состояний подлежит анализу. Естественно, что анализ такого числа возможных состояний ГПА на физическом уровне с использованием классических математических методов выполнить невозможно. Кроме того, построение эксплуатационной модели на основе описания внутренних состояний ГПА также требует нетрадиционных подходов и будет рассмотрено в третьей главе. Однако, именно комбинаторное описание структуры ГПА на основе УКЭ позволяет устранить влияние границ переходов состояний на достоверность принятия решения. В работах автора [23, 25] достаточно полно исследованы возможности КИ-модели и алгоритмы идентификации внутренних состояний. Важным преимуществом комбинаторной модели ГПА является возможность ее использования для комплексной оценки показателей эксплуатационной надежности через параметры технического состояния, определяемые диагностическим путем.
Сравнительный анализ предложенной (2.11) и существующих моделей показал, что с точки зрения теории надежности множество возможных состояний ГПА разбивается на подмножества исправного ql я отказового - q2 состояний (рис.2.7а), при этом возможности оценки технического состояния по результатам диагностирования существенно ограничены.
Расчетная часть модели оптимизации уровня фактического технического состояния
Основные задачи, решаемые на основе эксплуатационной модели формулируются следующим образом: 1) получение вероятности Р(иа,к) = f [ а+ь М+ 1 ,о , Тф]ьана основе стати стик потоков событий, характеризующихся ранжированной по Ьа интенсив ностью переходов .а ,а + 1 и восстановления /7Л+70 внутренних состояний к-го УКЭ в текущий момент на интервале времени правильного функционирова ния; 2) формализация и расчет оценки исходного уровня ФТС ГПА по функциональной зависимости (1.2) в виде групп параметров К - =/[Р(Н]), Ко], где P(HJ)=2:P(ha,k) для всех к, Ко= [Р(Т 8)]к, при этом 2Р(Нз)= 1.0 является полной системой событий для всех }=!,...,4; 3) получение затратно-надежностных функций, позволяющих оценить материальные затраты, необходимые для поддержания оптимального уровня фактического технического состояния (К опт) агрегата в конкретных экс плуатационных условиях. Ниже приведена очерёдность этапов решения задачи 1) на основе универсального элемента моделирования (УЭМ). Э.1.Выбор и обоснование структуры и параметров универсального элемента моделирования для оптимизационной модели. 3.2. Представление эксплуатационной модели ГПА как совокупности из п (/?=1,2,3...) УЭМ. 3.3. Построение взвешенного ориентированного графа функционирования УЭМ. 3.4. Расчет внутренних состояний УЭМ (Ьа). 3.5. Построение взвешенного рекуррентного ориентированного графа функционирования системы (полного или усечённого). 3.6. Расчёт вероятности нахождения ГПА в одном из внутренних со стояний [P(Hj)] на основе составления и решения системы дифференци альных уравнений или на базе топологического, логико-вероятностного, логико-статистического и др. методов.
Очевидно, что в силу регулярности УЭМ, лежап];его в основе анализируемой рекуррентной модели при любом значении параметра п 1, функция (3.1) всегда будет иметь вариант своего представления с топологически выраженной регулярной структурой. Для конкретизации данного варианта требуется детализация этапов Э1,...,Э6, то есть решение задачи формализации задания исходного графа в виде, удобном для дальнейшего использования. Для формализации процедуры расчета вероятности нахождения УКЭ во внутренних состояниях на основе статистик переходов выберем УЭМ, приведенный на рис.3.2,а. Его структура является достаточно общей и характеризуется свойством регулярности в составе ГПА и обеспечивает рекуррентность эксплуатационной модели и возможность описания функционирования всего ГПА на основе описания его поузловых конструктивов. Будем последовательно представлять структуру ГПА в виде композиции одного, двух («=2), трёх {п=3) ... УЭМ, внутренние состояния которых комбинаторно связаны между собой. Рассмотрим случай, когда в состав ГПА входит только один УКЭ. Известны три эквивалентных способа задания графов [94]: аналитический, геометрический и матричный, В большей части литературы, относящейся к описанию расчётных моделей надёжности ГПА [11,56,68, 81, 89, 97, 100], последние представлены в виде соответствующих ориентированных весомозначных графов типа, приведенных на рис.3.2а.
При увеличении количества вершин (при п 1 ) теряется геометрическая нагляд ность, ЧТО затрудняет топологический анализ структуры графа. Поэтому в дальнейшем в качестве основной формы его задания используется обобщённая матрица смежности (стандартное задание графа, [95]), где каждый её ненулевой элемент равняется весу соответствующей дуги. Для /7=1 матрица смежности (М имеет вид, приведенный в табл.3.1. Очевидно, что для рассматриваемого случая внутренние состояния универсального элемента моделирования и интегральные состояния объекта исследования совпадают и, следовательно, граф на рис.3.2а и соответствующая ему матрица смежности описывают функционирование всей системы в целом. Следующим этапом является расчёт вероятностей нахождения ГПА в каждом из приведенных на рис.3.2а состояний. Расчёт вероятностей будем осуществлять на базе решения уравнений Колмогорова, порядок составления которых описан в литературе [97]. Для этого необходимо формализовать переход от исходного задания системы в виде матрицы смежности (МО, см. табл.3.1, к матрице (В системы дифференциальных уравнений. Пример выполнения указанного перехода представлен в виде табл. 3.2-табл. 3.5, Дальнейшая задача состоит в том, что бы формализовать переход (М - В) для случая п 1. Следовательно, возникает задача определения регулярности структуры и построения на базе исходной матрицы смежности для п УЭМ (Мп) матрицы смежности для п+1 (Мп+О и далее для всего объекта исследования. Для установления такой закономерности выполним сначала построение матрицы смежности для и=2 (например, для системы из двух УКЭ -ротор, лопатка) и на основе полученной регулярной структуры матрицы смежности далее для всех случаев при п 2. Согласно комбинаторной модели (2.11) количество внутренних состояний системы рассчитывают как К , где К -число рангов состояний, универсального элемента моделирования, а п - количество УЭМ в системе. При К = 4 размерность квадратных матриц образует ряд 8 = 4 , 16, 64, 256,..., строк, каждая из которых равна количеству внутренних состояний системы при заданном п . Поставим в соответствие рангу состояния Ь=0 элементарное состояние УЭМ Ьо , Ь=1 состояние и т.д., и обратимся к уже полученным ранее результатам на базе Кронекерова [94] произведения векторов (2.10) для п-2 в виде Аг = (00 01 ... 32 33) , что соответствует расположению интегральных состояний Ьоо,—,Ьзз, получаемых на пересече нии элементарных состояний 11оЬо,...,Ьз11з в табл.3.1-табл.3.5 и им соответст вуют матрицы и В1,2. С учётом выражения (2.10) окончательно блоч ную матрицу смежности анализируемой системы для любого п = 2,3,. запишем в следующем виде
Разработка рабочей формулы практической оптимизация
В общем виде выражение затрат на приращение А К является интегральной величиной (обозначим - Ек), определяемой индивидуально для каждого объекта и характеризующейся устоявшимися формами технического и диагностического обслуживания. В обобщенном виде интегральное значение затрат на единицу приращения коэффициента эксплуатационной надежности может быть выражено как Тогда в окончательном виде функция эксплуатационных затрат на единицу приращения уровня эксплуатационной надежности запишется в виде: где ZcTP - затраты, обусловленные одной из стратегий обслуживания. Как ранее отмечалось, предложенный показатель эксплуатационной надежности дает возможность сравнивать между собой два агрегата.
Однако с учетом затрат не является очевидным, что лучшим будет тот агрегат, который имеет больший уровень ФТС ГПА, но тот, который имеет наибольшую эффективность работы - на единицу затрат перекачивает больше газа. Тогда оптимизация уровня эксплуатационной надежности должна производится как расчет эффективности работы ГПА (ЭГПА) С учетом (4.6) в виде: Ээкс - Спг - гэкс = (Спг - Ек + ZCTP+ZHP) / ЛКАА (4.7) Тогда исходная формула для оптимизации Кфд с учетом стоимости Спг от объема перекачиваемого газа при увеличении К 7 для данного ГПА как прирап];ение дохода AD, а также с учетом (4.3) и (4.4), определяющих динамику затрат на единицу приращения оптимизируемого показателя в виде Z= 9iZ3Kc(AK A) /АКЛ,Л запишется относительно АК""Л в виде: Для получения рабочих формул продифференцируем ЭГПА относительно переменной КА\, AD и гэкс(АКфд). Рабочая формула для дальнейшей практической оптимизации уровня ФТС ГПА запишется в виде: В данном разделе рассматриваются вопросы практической оптимизации показателя зфовня ФТС ГПА с использованием ЗНФ для конкретных агрегатов. Предметом оптимизации является функциональная зависимость
На первом шаге оптимизации по описанной выше методике определяют К о с учетом затрат на построение базовых вариантов ДООКС-ГПА [107]. Затем в соответствии с К о определяются соответствуюш,ие затратные части. Далее производится расчет К опт по формуле (4.9) и графическая ин терпретация функциональной зависимости (4.10), после чего уточняются все необходимые значения оптимизируемых параметров. На этапе оптимизации К разрабатываются следующие вопросы: а) чему равен доход от эксплуата ции типового ГПА для данной группы, если ему соответствует на момент об следования текущее значение коэффициента КА\; б) как изменяется доход от эксплуатации ГПА, если показатель будет увеличен на величину АК" .; в) если имеется ограничение средств для реализации мероприятий по увеличению показателя оптимизации, то какое максимальное приращение К" может быть достигнуто при реализации указанных мероприятий. Полученные в п.а) начальное значение уровня ФТС ГПА позволяет проводить предварительный анализ о существующей в практике экономической целесообразности включения в текущий план вопросов о совершенствовании стратегии технического и диагностического обслуживания. Если выясняется, что имеющиеся на текущий момент средства развития достаточны для увеличения К , что в свою очередь приведет к приращению экономической эффективности ЭГПА (4.8), не менее, чем на нормативную величину (ЭГПА--30%), то из множества имеющихся в базе данных МИОС расчетных доходно/затратных номограммы выделяются только те, которые соответствуют типу ГПА и планируемому варианту его технического и диагностического обслуживания. С использованием исходной информации в рамках системы ДООКС-ГПА производится детализация затратно- надежностных функций для каждого конкретного ГПА с учетом классификатора стратегий обслуживания (табл. Б3.1 и табл. Б3.2, прилож.Б). Выбор оптимальной для данного ГПА стратегии обслуживания производится на основе проведения сравнительного анализа. Данная процедура представляет собой расчет, построение и анализ так называемых «индивидуальных характеристик агрегата». Такие расчеты были проведены для 32 агрегатов ГПА-Ц-6,3 (КС»Волхов», «Ржевская» ООО «Лентрансгаз« и КС «Кущевская» ООО «Кубаньгазпром»). Полученные ис ходные статистические данные приведены в табл.4.1. Данные в таблице заполнялись на основе рабочего документа, приведенного в табл. 4.2 для девяти классифицированных УКЭ (см. табл.4.1). Рассмотрим данную процедуру на примере натурных расчетов для двух ГПА: ГПУ-10 ст. №7 и ГПА-Ц-6,3, ст.№5 КС «Волхов» Соответствующие им графики для ГПУ-10 приведены на рис. 4.6-рис. 4.8 и для ГПА-Ц-6.3 на рис.4.9-П4.11. Результаты анализа динамики изменения ФТС ГПА в зоне оптимума даны в табл. П4.6. На рис.4.9 приведены сравнительные характеристики эффективности использования различных стратегий технического обслуживания в зоне оптимальных значений уровня ФТС ГПА для двух типов агрегатов. По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы: 1. Из анализа графиков КФД=(ЗНФ) следует, что как правило, существуют оптимальные значения К , превышение которого не приводит к увеличению эффективности при эксплуатации ГПА.
Причем значения К опт является величиной индивидуальной для каждого ГПА в конкретных условиях эксплуатации, а определение ФТС ГПА является результатом оптимизации расходов на поддержание его оптимального уровня.
