CC BY
49
5. Сазонова, С.А. Разработка модели анализа невозмущенного состояния системы теплоснабжения при установившемся потокораспределении / С.А. Сазонова // В сборнике: Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах Фролов В.Н. труды Всероссийской конференции. В.Н. Фролов - ответственный редактор. - 2006. - С. 57-58.
6. Сазонова, С.А. Разработка модели анализа потокораспределения возмущенного состояния системы теплоснабжения / С.А. Сазонова // В сборнике: Моделирование систем и информационные технологии Львович И.Я., Сербулов Ю.С. Сб. науч. трудов. Составители: И.Я. Львович, Ю.С. Сербулов. Воронеж, 2007. - С. 52-55.
7. Сазонова, С.А. Итоги разработок математических моделей анализа потокораспределения для систем теплоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2011. - Т. 7. -№ 5. - С. 68-71.
ПРОБЛЕМА НАДЕЖНОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ЗАДАЧАХ ОПТИМАЛЬНОГО СИНТЕЗА
С.А. Сазонова, доцент, к.т.н., доцент С.А. Колодяжный, профессор, к.т.н., доцент Е.А. Сушко заведующий кафедрой, к.т.н.
К.А. Скляров, доцент, к.т.н., доцент Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, г. Воронеж
Отметим два обстоятельства, играющих ключевую роль в методологии решения задач оптимального синтеза. Первое связано с проблемой формулировка целей расчета. Известно [1, 2], что достижение оптимума при решении экстремальных задач осуществляется за счет компромисса между противоположными тенденциями (в технико-экономических задачах между увеличением капиталовложений в объект и последующим снижением эксплуатационных расходов) или между стремлением максимально улучшить какой-либо обобщенный показатель и необходимостью удовлетворить заданным ограничениям. Для любых физико-технических систем, в том числе и гидравлических систем (ГС), как известно, имеют место два противоборствующих показателя: экономичность и надежность. Конфликт между ними имеет довольно очевидное проявление, заключающееся в том, что увеличение капиталовложений, для обеспечения надежности должно снижать ущерб от недоотпуска целевого продукта (ЦП) потребителям во время аварий. Теоретическое решение здесь должно отвечать общему минимуму денежных затрат, в сумму которых наряду с общепринятыми приведенными затратами включается и математическое ожидание величин ущерба от недоотпуска и
затрат на восстановление ГС (то есть объединение двух критериев в один). Возможны и другие пути непосредственного решения двухкритериальной задачи, например, посредством поиска экстремума их линейной комбинации, либо методами векторной оптимизации за счет нахождения множества Парето и принятия окончательного решения из эвристического анализа этого множества [3].
В настоящее время такие подходы пока являются информационно необеспеченными, соответствующими экономическими, статистическими и социологическими исследованиями. К тому же в первом случае ущерб не всегда может быть оценен в денежном выражении. Поэтому строгие теоретические модели носят пока довольно абстрактный характер [1, 2].
Для преодоления указанных вычислительных проблем обычно отказываются от категории ущербов и переходят к заданию уровней надежности, т.е. к ее нормированию [4, 5]. Этот прием позволяет использовать в оптимизационных моделях традиционные технико-экономические критерии, но при условии включения в них ограничений, согласующих вероятностные показатели надежности с требованиями потребителей. Естественно, что математически учесть эти ограничения можно через неопределенные множители Лагранжа. Однако на практике для систем с последовательно -параллельными структурами (например, магистральные газо- и нефтепроводы) применяются логико-вероятностные методы и методы, базирующиеся на теории марковских процессов, а для систем с иной конфигурацией (все виды распределительных ГС) используются подходы, основанные на понятиях минимальных путей снабжения; минимальных сечений и т.д. либо «имитационное» и «ситуационное» моделирование.
Таким образом, суть традиционных подходов сводится [1, 2] к: а) параметрическому заданию уровней надежности либо в виде интегральных показателей; либо в виде вектора узловых величин (норм), устанавливаемых для узлов схемы ГС с учетом категорийности присоединяемых потребителей; б) исключению из экономического критерия величины математического ожидания ущерба от недоотпуска ЦП; в) сочетанию вероятностных методов расчета надежности путей снабжения каждого из узлов и детерминированных методов гидравлического анализа режимов работы ГС в нормальных и аварийных ситуациях; г) рассмотрению двух уровней надежности: расчетного (номинального) и пониженного (аварийного).
Второе обстоятельство связано с выбором принципов резервирования [6,7] (как средства обеспечения надежности), которое может быть либо нагруженным, либо ненагруженным [1, 2] хотя и в том и в другом случае возникают специфические конфликты, требующие оптимального разрешения. В этом смысле для конкретных категорий ГС уже сложились определенные традиции. Например, в системах водо- и газоснабжения изначально превалирует нагруженное резервирование в виде формирования закольцованных схем снабжения потребителей, тогда как системы
теплоснабжения имеют, чаще всего, разветвленные сети [6, 7]. Нагруженное резервирование дает целый ряд очевидных экономических и «гидравлических» преимуществ: а) уменьшается общее гидравлическое сопротивление ГС и соответственно сокращаются эксплуатационные расходы; б) появляется возможность снизить затраты на мероприятия по резервированию за счет уменьшения диаметров труб на магистральных направлениях; в) повышается гидравлическая устойчивость и маневренность системы [1]. Вместе с тем появляются эксплуатационные проблемы, связанные со сложным характером управления режимами функционирования, трудностями в обнаружении и идентификацией аварийных ситуаций и т.д. Учитывая, что с совершенствованием средств и методов управления (развитием автоматизированных систем) эксплуатационные проблемы могут успешно преодолеваться, предпочтение обычно отдается нагруженному резервированию.
Для оценки показателя надежности проектируемых и функционирующих ГС традиционным является проведение обширного вычислительного эксперимента, включающего имитационные расчеты аварийных ситуаций в условиях ординарности отказов структурных элементов. В связи с этим актуальными становятся любые формы обобщения в критериальном виде результатов такого эксперимента, что позволит избавиться от необходимости этих расчетов (вне зависимости от конфигурации системы и характера задач управления) и тем самым создать альтернативный механизм определения уровня надежности.
Для обеспечения требуемых уровней надежности в настоящее время ведутся исследования по созданию на базе методов динамического программирования работоспособных алгоритмов формирования резерва пропускной способности системы для аварийных ситуаций. Представляет интерес разработка аналогичных алгоритмов, но в рамках аналитического подхода.
Реализация рассмотренной задачи требует комплексного решения целого ряда дополнительных задач, обеспечивающих надежность функционирования и безопасность таких сложных систем. Математические модели потокораспределения лежат в основе численной реализации задачи. При реализации задачи оценивания технического состояния комплексно рассматриваются так же математические модели задачи диагностики утечек.
Список использованной литературы
1. Абрамов Н.Н. Надежность систем водоснабжения / Н.Н. Абрамов. -М.: Стройиздат, 1984.- 216 с.
2. Сазонова С.А. Надежность технических систем и техногенный риск / С.А. Сазонова, С.А. Колодяжный, Е.А. Сушко. - Воронеж, 2013.
3. Бэр А.М. О некоторых задачах оптимизации. В кн.: Вычислительные методы и программирование / А.М. Бэр, Е.Н. Белов, Б.Т. Полак. - М.: МГУ, 1966. - Т. 5. - С. 115-123.
4. Жидко Е.А. Теоретические основы проектирования и конструкции жидкостных пылеулавливающих устройств / Е.А. Жидко, В.В. Колотушкин, Э.В. Соловьева // Безопасность труда в промышленности. 2004. - № 2. - С. 8-11.
5. Барковская С.В. Интегрированный менеджмент XXI века: парадигма безопасного и устойчивого (антикризисного) развития: монография / С.В. Барковская, Е.А. Жидко, В.П. Морозов, Л.Г. Попова. - Воронеж, 2011.
6. Сазонова С.А. Разработка модели транспортного резервирования для функционирующих систем теплоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник Воронежского института высоких технологий. - 2007. - Т.1.-№ 2-1. - С. 048-051.
7. Сазонова С.А. Разработка модели структурного резервирования для функционирующих систем теплоснабжения/ С.А. Сазонова // Вестник ВИВТ. -2008. - № 3. - С. 082-086.
ПРОБЛЕМА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
ПРИ ОБРАБОТКЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ О РЕЖИМЕ ИХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
С.А. Сазонова, доцент, к.т.н., доцент С.А. Колодяжный, профессор, к.т.н., доцент Е.А. Сушко заведующий кафедрой, к.т.н.
К.А. Скляров, доцент, к.т.н., доцент Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, г. Воронеж
Предметом исследования является система сбора данных (ССД), выполняющих роль источника экспериментальной информации о режиме функционирования городских энергетических сетей (тепло-, водо-, газоснабжения). Актуальность задачи проектирования ССД в научном плане обусловлена тем, что это сложный многокритериальный и поэтапный процесс, для многих стадий которого пока не просматривается возможность корректной математической формализации. Практическая значимость ССД для распределительных сетей также не вызывает сомнений, поскольку сами объекты управления есть все основания считать системами жизнеобеспечения.
В рамках задачи синтеза ССД принято выделять три основных вопроса: количественный состав средств измерения; размещение источников
