Введение к работе
Актуальность работы. Одними из важнейших проблем в системе коммунального хозяйства в настоящее время являются повышение качества и эффективности производства, ресурсосбережение и использование внутренних резервов. В свете этих задач большое значение имеет интенсификация работы городских водопроводов, обеспечивающих водой наведение и различные предприятия промышленности.
Вода - основа жизни на Земле. Однако запасы воды ограничены и неравномерно распределены по ее поверхности. Рост городов, развитие промышленности и строительства обусловили непрерывное увеличение, и усложнение систем подачи и распределения воды (ШРВ), вследствие чего традиционные способы управления режимами их функционирования перестали быть эффективными.. Сложившаяся практика, эксплуатации СПРВ в условиях их непрерывного развития, вред-
пределила наличие а них больших избыточных свободных напоров,
которые приводят к повышенному потребление электроэнергии, зна
чительным потерям воды за счет утечек и авариям, число которых
резко возрастает с увеличением напора в трубопроводах. Кроме того,
работающие в ряде городов АСУ.ТП водоснабжения являются сугубо
информационными. Необходимо подключать в систему сбора информа
ции большее число измеряемых по давлешго. точек сети, а действую
щие АСУ.ТП пер вводить .к режим оптимального .управления.
. В связи с этим особо актуальной является разработка новых и.совершенствование, существующих принципов управления системами водоснабжения и.их проектирования с учетом.управляемости, осно- . вывающихся- на использовании современных.математических методов и средств, вычислительной техники и позволяющих, повысить качества.-и-эффективность функционирования СПРВ. При.этом основной ж - 1»« лее сложной задачей в проблеме оперативного управления ре-
жимами функционирования систем водоснабжения является задача рационального планирования потокораспрецеления в СПРВ.
Цель работы заключается в совершенствовании структуры СПРВ и разработке методов и алгоритмов рационального планирования ло-токораспределения в СПРВ, позволяющих обеспечить повышение качества и эффективности их функционирования.
Научная новизна работы заключается в следующем:
показано, что дальнейшее, повышение качества и эффективности функционирования СПРВ возможно за счет перехода к новым многоуровневым иерархическим структурам, включающим регулирующие емкости между отдельными уровнями СПРВ в качестве элементов развязки и позволяющим обеспечивать управляемость СПРВ по потокораспределению;
предложена Новая структура СПРВ, отличающаяся от известных тем, что она включает использование регулирующих емкостей между зонами водопроводной сети в качестве элементов развязки, и показана эффективность ее использования методом имитационного моделирования;
проведен сравнительный анализ эффективности использования различных методов для решения задачи оптимизации распределения нагрузки между насосными станциями (НС) СПРВ, показавший, что при большом числе совместно работающих на водопроводную сеть НС (3 — & 10) наиболее эффективным по критериям быстродействия и занимаемого объема памяти ЭВМ является метод прямого поиска Хука и Дяивса.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Иссле-
цования автора выполнялись в рамках комплексной целевой научно-технической программы Министерства образования Украины "АСУ-Реги-
он", а также госбюджетной научно-исследовательской темы № 53/2-91.
Основные практические результаты диссертационной работы заключаются в разработке комплексов программ моделирования и оптимизации режимов функционирования насосных станций и анализа установившегося потокораспределения в водопроводной сети совместно с активными источниками и регулирующими емкостями. Результаты диссертационной работы внедрены в 1990 г. в институте "Белкоммунпроект" (г.Минск) « виде диалоговой системы гидравлического расчета и анализа установившегося потокораспределения в водопроводных сетях при проектировании новых и реконструкции существующих водопроводных сетей городов Беларуси с реальным экономическимэффектом 60,0 тыс. рублей в год. Экономическая эффективность результатов внедрения материалов диссертации подтверждена документами, приведенными в приложении.
Вопросы, выносимые на защиту:
структура СПРВ, включающая использование регулирующих емкостей между зонами водопроводной сети в качестве элементов развязки;
многоуровневая иерархическая структура СПРВ при их проектировании, использующая элементы развязки в виде регулирующих емкостей между отдельными уровнями и зонами СПРВ и позволяющая обеспечивать управляемость СПРВ по потокораспределению;
результаты сравнительного анализа эффективности использования различных методов для решения задачи оптимизации распределения нагрузки между НС СПРВ при большом числе работающих на водопроводную сеть активных источников;
алгоритмы решения задачи выбора оптимальных комбинаций агрегатов НС при регулировании их подачи изменением степени от-
крытия задвижки, изменением числа оборотов регулируемого.привода и комбинированном способе регулирования;
- результаты сравнительного анализа качества и эффективности функционирования СПРВ на заданном интервале времени при наличии различных видов регулирующих емкостей и без них.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: ІУ Всесоюзной и Международной школах "Проектирование автоматизированных систем контроля и управления сложными объектами" (Туапсе, 1990 и 1992); Всесоюзном научно-техническом совещании "Теоретические и прикладные проблемы создания систем управления технологическими процессами" (Челябинск, 1990); Всесоюзной научно-технической конференции "Разработка и внедрение АСУ водоснабжением и водоотведением в городах" (Краснодар, 1990); ІУ Всесоюзной конференции "Перспективные методы планирования и анализа экспериментов при исследовании случайных полей и процессов" (Петрозаводск, 1991); научно-практическом семинаре "Моделирование, идентификация, синтез систем управления в химическом и химико-металлургическом производстве" (Донецк, 1991); Международной школе "Новые информационные, энергосберегающие и экологически безопасные технологии управления развитием и функционированием трубопроводных систем энергетики" (Туапсе, 1992); семинарах "Автоматизированное управление городским хозяйством" Харьковской секции Совета по проблеме "Кибернетика" АН Украины (1989-1993 г.г.); ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников и аспирантов Харьковского института инженеров городского хозяйства в период с 1969 по 1993 г.г Г
Публикации. По теме диссертации опубликовано семь научных
работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Работа содержит 145 страниц машинописного текста, 8 рисунков и 14 таблиц. .