CC BY
25
УДК 532.542; 519.876.5: 656.56:004
А.С. Куликов, A.S. Kuhkov, e-mail: kidikoY_ai1yom@maiJ.ru
*М. О. Мызников, МО. Mysnikov, e-mail: MysmkovMCXWoms. timtsnefi.ru
Омский государственный технический университет, г. Омск. Россия
Omsk State Technical University, Omsk. Russia
*OAO «Трансенбнефть», г. Омск Россия
PC «Transsiboeft», Omsk. Russia
ОЦЕНКА ОПТИМАЛЬНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ OPTIMALITY EVALUATION OF TECHNOLOGICAL REGIMES
Оптимизация технологических режимов играет не последнюю роль при планировании транспортировки нефти по магистральным нефтепроводам. Основными критериями оптимизации являются энергопотребление и стоимость. В статье рассмотрен метод оптимизации технологических режимов. Вводится коэффициент оптимальности к. представляющий собой отношение энергопотребления (стоимости) оптимального режима для заданной производительности к энергопотреблению (стоимости) исследуемого режима. Даны формулы для расчета энергопотребления н стоимости перекачки для предприятия в целом.
Optimization of technological regimes is important in planning of pumping oil by pipeline network. Main optimization criterion? are energy consumption and cost. The article describes the method of optimization of technological
regimes. Optnnality coefficient k represents the ratio of the optimum mode energy consumption (cost) for energy consumption (cost) of the test mode for the same performance. There are formulas for calculating energy consumption and cost of pumping oil for the whole enterprise.
Ключевые слова: магистральный нефтепровод, режим перекачки, коэффициент оптимальности, энергосбережение, энергоэффективность
Keywords: ttinik pipeline, pumping mode, coefficient of optimahty, energy saving, energy efficiency
Работа на неоптимальных режимах приводит к нзлншнем затратам электроэнергии, что делает транспортировку нвфш по нефтепроводам значительно дороже.
Целью данной работы является получение оценки оптимальности технологических режимов работы магистрального нефтепровода.
Задачами, решаемыми в работе, являются:
- выбор условия оптимизации:
- определение поверхности оптимальных технологических режимов:
- сравнение технологических режимов с точки зрения оптимальности.
Оценка оптимальности технологического режима показывает насколько рассматриваемый технологический режим или комбинация режимов перекачки отличается от режима или комбинации режимов, дающих наилучший эффект в сравнимых условиях.
Оценка оптимальности производится с помощью следующих параметров: производительность. энергопотребление, стоимость перекачки. При этом также учитываются физические свойства нефти (плотность, вязкость), геометрические характеристики трубопроводов, технические характеристики и время работы насосного оборудования,
Наиболее важными параметрами для оптимизации технологических режимов являются энергопотребление и стоимость перекачки,
Для определения мощности, электроэнергии и удельных энергозатрат, требуемых для перекачки нефти, используются формулы, полученные на основе уравнения Бернуллн для простого технологического участка. Применен закон трения, соответствующий области гидравлически гладких труб, наиболее часто применяемый в практике расчетов магистральных нефтепроводов. Учитываются также характеристики насосного оборудования и дополнительные затраты энергии на поддержание насосной станции в рабочем состоянии:
8 ■ 0.3164 Р}. ■ i" v
D,
Qy
(1)
э = У
г-1
У
и
v v
& 0,3164 ру 1-у
я-1'75--Л п и.
у "у
э _ э
Гу Ру Qy L >
М- ¡¡-I
(2) (3)
где 1к - технологические режимы: п, - насосные агрегаты: nsj - потребители энергии на «собственные нужды»: Оу - требуемая производительность насоса: р} - нтотиость нефти: г]у - коэффициент полезного действия насосного агрегата: - коэффициент кинематической вязкости: в. - диаметр трубопровода; г. - время работы режимом: Ьу - длина участка: Г - грузооборот.
После расчета параметров по данным формулам несложно построить точки технологических режимов. Кривая, соединяющая нижние точки определяет линию оптимальных режимов.
1 си аг.э п . и. ■:,
Рнс. 1. Линия огттнмллъньк технологических режимов
Следует заметить, что задача многомерна по входящим в формулы (1) н (2) параметрам. Например, когда мы имеем различные данные по свойствам нефти для перекачки с заданной производительностью, линия оптимальных режимов при этом превратится в поверхность оптимальных режимов.
N."61 - ■
Рнс. 2. Поверхность оптимальных режимов
Аналогичные поверхности можно построить для потребляемой электроэнергии и стоимости перекачки за заданный период (сутки, месяц, год) и определить удельные энергетические и стоимостные показатели режимов или комбинации режимов за этот период.
Точка (А) над поверхностью оптимальных режимов, характеризует исследуемый режим по производительности, вязкости, энергопотреблению. Проекция этой точки на поверхность оптимальных режимов определяет параметры соответствующего исследуемому режиму оптимального режима. Отношение мощности исследуемого режима к оптимальной мощности. определяемой поверхностью, определяется как коэффициент оптимальности технологического режима к:
к = — ■ 100%, (4)
I
Для оценки оптимальности необходимо также учесть экономическую составляющую. Для этого, результат, полученный в формуле (2), перемножается на тариф электроэнергии.
при этом учитывается, какие именно тарифы применяются на каждой перекачивающей станции. После этого получаются данные по стоимости каждого режима, строятся точки режимов и пиния оптимальней стоимости перекачки.
Ст.
=£2
8 0,3164 Ру ' 1%
■42
ПуСт
О,.
Ь-1
- Тэ.
Стп
(5)
(б)
ису =
Г у Л&Л
Если в качестве анализируемого параметра использовать энергозатраты на транспортировку за заданный период и стоимость перекачки исследуемым режимом или комбинацией режимов, то эффективность решения можно определить, применяя коэффициенты оптимальности по энергопотреблению и стоимости перекачки, подобные коэффициенту оптимальности технологического режима к (4).
Э„
100% = -
ил
100%,
100% -
(7)
(8)
э и
** Стг ис
Анализируя вышеприведенные зависимости, следует отметить, что оптимальное решение с точки зрения энергопотребления в силу большой разницы тарифов на энергию в различных регионах не обязательно будет оптимальным с точки зрения затрат на покупку энергии. Это хорошо видно на рис. 3 и 4.
«
5 15АМ
еа га 1 ее
производительность, тыс. мЛ
Рнс.З. Линия оптимальных режимов
2 000 ОВД СО 1 80С 0ЗД00
1 600 о-иоо
с 1^00 00^00
Ч, 1 200 0И00 I 1 000 овдоо | аоо 000,00 ® воо оиоо ¿оо оиоо
200 ООО, ОО
цоо
ж
К-
40 ез ао юо 120
Пр с и: Е с пи "ель н с сть. ты с. тJв/^
Рис.4. Линия оптимальной стоимости перекачки
Применение для оптимизации выбора технологических режимов коэффициентов оптимальности позволяет не только определить лучшую комбинацию режимов, выполнить оценку оптимальности, но и показывает скрытые резервы эффективности использования
электроэнергии, С помощью коэффициентов оптимальности становится возможным более рационально планировать режимы работы магистрального нефтепровода.
Библиографический список
1. Мызников М.О. Сравнительный анализ удельных показателен транспортировки нефти на технологических участках / М.О. Мызников. Е.В. Исакова. A.C. Куликов // Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов. - 2013. - № 4. - С. 36-41
