Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [ 44 ] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

Рис. 11.10. Граф иершинпых соединений подграфов

ентировочпо определенными областями их подключения к основной магистрали трассы (рис. 11.9).

Сетка представляет собой неориентированный граф G(V, N). Разобьем его на подграфы G(Vh, N), а множество вершин на независимые подмножества Vh {k=l, 2, 3, . . ., п), где п -число отводов. При этом необходимо выполнение условия

т. е. подмножества графа не должны пересекаться. Кроме того, в каждом из подграфов Gk{Vh, N) должно находиться не более одного разветвления. Числом вершинного соединения l(Vh) подмножества Vk назовем число соединяюших вершин с подмножеством Vk+i; будем считать, что подмножества Vh и Vk+i вер-шин!!о соединены. Аналогичные понятия существуют и для реберного соединения подграфов.

Следовательно, к условию разбиения графа добавим еще одно:

т. е. отсутствие реберного соединения подмножеств. Такой граф называется сепарабельным.

Таким образом, в результате разбиения графа на подграфы имеем некоторую конфигурацию системы, состоящую из вершинных соединений подмножеств (рис. 11.10). Очевидно, что каждая пара сочетаний Nnu, Nnk+i вершинных соединений, относящихся к одному подмножеству, представляет собой расчетный

вариант, для которого возможно отыскание оптимальной точки разветвления либо оптимальной трассы между двумя точками. Напомним, что по условию разбиения в подграфе GuiVh, N) должно находиться не более одного разветвления системы. Это обусловлено тем, что разработанный математический и программный аппарат позволяет оптимизировать именно такой вариант. В случае, если разветвление для подмножества Vh отсутствует, то кратчайший путь находится между двумя точками

Nnk, Nn+kk [k-\,2.....l{Vh)],

где l{Vh) -число вершинных разбиений.

После выполнения расчетов для каждого из подмножеств строится граф вершинных соединений G(Vh, Nnh), поиск кратчайшего- пути между двумя точками которого не представляет особого труда.

Благодаря простоте алгоритма и наличию математического и программного аппаратов поиска оптимальной трассы и оптимальной точки разветвления оптимизациия трассы трубопровода с отводами при заданной конфигурации системы выполняется путем последовательной реализации предложенных этапов поиска. Следует отметить, что этот путь наиболее надежный и реализуемый при оптимизации сложных систем трубопроводов, поскольку в случае появления ошибок исходной информации их локализация злачптель!Ю упрощаегся, что повышает надежность работы программ.

Для поиска оптимальных трасс сложных систем трубопроводов с выбором конфигурации системы разработан итерационный метод, предусматривающий оптимальное уточнение первоначально заданной конфигурации системы и выбор оптимальных участков основной трассы и отводов.

Сетка представляет собой помеченный неориентированный граф G{V, N).

Зададим ориентировочную конфигурацию системы на сетке. Исходной информацией будут номера узлов начала Nn п конца Ni2 основной магистрали, конечные точки отводов или притоков на сетке Nth {к = 3, 4, . .., п), где п -число отводов диаметры трубопроводов на участках. Кроме того, произвольно зададим узлы подключения отводов (притоков) к магистрали, т. е. точки разветвления системы Nk (==1, 2, ..., п).

Выбор оптимальной конфигурации системы осуществляется по следующему алгоритму.

На графе G{V, N) отыскивается вершима Nsi оптимального разветвления системы относительно конечных вершин Лп, .V,2, Nt3 по уже описанному методу поиска оптимального разветвления трассы с отводом (рис. 11.11,а). Естественно, что первоначально заданный узел разветвления получит некоторое смещение и перейдет в вершину Ns\. После этого можно приступить

Рис. 11.11. Схема поиска оптимального разветвления

К рассмотрению следующей предполагаемой точки разветвления, рещив систему конечных точек Nsi, Nti, Nss относительно точки Ns2 (рис. 11.11,6). Следующим этаном рещается система N, Nt5, Nt2 относительно точки разветвления Мз (рис. 11.11,в). Откорректированная таким образом система разветвлений становится исходной (базовой) для следующего цикла последовательных рещений (рис. 11.11,г). Процесс продолжается до момента сходимости, т. е. до тех пор, пока итерации решений поиска разветвлений системы не приведут к постоянным координатам узлов разветвления.

Несколько усложним предлагаемый алгоритм.

Предположим, что все диаметры системы магистрального трубопровода NtiNsi, N1212 и отводов NsiNt3, NNu

Рис. 11.12. Конфигурация системы в процессе оптимизации:

а - предварительно заданная; б - оптимальная

(рис. 11.12, а) одинаковы. При поиске оптимального разветвления системы NtiNs2 относительно точки Nsi строим дерево не только для конечной точки отвода Nts, но и для ближайшего узла. Таким образом, с искомой точкой разветвления Ngi может соединиться не предварительно заданная вершина Nts, а более целесообразная с точки зрения данного алгоритма вершина Л*4 (рис. 11.12,6). Безусловно, на следующих итерациях процесса ситуация может измениться и «ближайшей» окажется опять-таки вершина Nts- Таким образом, на каждом шаге итерационного процесса осуществляется не только выбор оптимальных на данной итерации точек разветвления системы, а и наиболее целесообразная ее конфигурация. Предлагаемый алгоритм реализован и для систем трубопроводов различных диаметров.

§ U.6. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД к ПРОБЛЕМЕ ВЫБОРА ТРАССЫ И ОПТИМАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

При проектировании магистрального трубопровода необходимо решать комплекс проблем, функционально объединенных в системы взаимосвязанных и взаимозависимых объектов. Устоявшиеся традиционные методы проектирования не обеспечивают учета этих взаимосвязей должным образом, что в значительной мере позволяло сводить проектирование к набору различного рода необходимых, но недостаточных действий для получения действительно лучших решений как по отдельным элементам, так и по трубопроводу в целом.

Разработка методов оптимального проектирования, основанных на получении оптимальных решений, совмещение задач строительного* и технологического проектирования уже на стадии выбора трассы, если еще пе полностью, то в значительной мере преобразовали процесс проектирования. Это потребовало реорганизации сложившихся процессов, четкого и последовательного определения функций подразделений проектной организации. Проектирование трубопровода оптимизационными методами характеризуется использованием огромного объема исходной информации и выполнением вычислительных работ на

ЭВМ, что, в свою очередь, ставит проблемы реализуемости задач и достоверности результатов.

Все это требует при организации оптимального проектирования рассмотрения системы, содержащей большое число подсистем и объектов как логически организованного процесса последовательности операций. Рассмотрим проблему проектирования трубопровода как систему оптимизации основных ево параметров- выбора оптимальной трассы, конструктивных решений, технологических параметров, составления смет и рабочих чертежей, т. е. иа круг учитываемых объектов в системе оптимального проектирования наложены определенные ограничения.

На геометрическое положение трубопровода в пространстве (трасса и профиль) оказывает влияние комплекс технико-экономических, гидрогеологических, климатических, социальных и других факторов при ограничениях воздействий на окружающую среду. Виды и объемы работ по строительству линейной части и перекачивающих станций, а также по транспортировке продукта определяются конкретными условиями местности. Для представления всего этого многообразия факторов в виде, удобном для введения в ЭВМ, необходима разработка моделей местности, позволяющих просто и с высокой достоверностью отображения получать необходимую информацию.

Рассмотрим основные этапы поиска оптимальной трассы как взаимосвязь объектов (рис. 11.13).

Входом в систему является задание на проведение расчетов, согласно которому определяются основные исходные данные, обеспечивающие систему материалами, поступающими в процесс обработки. Эти данные являются результатом работы систем высших иерархий. На основании их принимаются решения п составляется схема транспортировки продукта (нефти, газа и т. п.), позволяющая конкретизировать объект оптимизации. Далее определяются параметры трубопровода, а также конструктивные решения по технологии транспортировки и способам прокладки трубопровода. Совместная проработка технико-экономических задач технологами, конструкторами,сметчиками и математиками позволяет определить дискретные типы категорий местности и перейти к обработке картографического материала для выбора сетки возможного проложепия линейных участков газопровода п мест установки компрессорных станций.

Расчет смет на прокладку линейной части в различных условиях строительства опирается па категории местности, формирующие виды и объемы работ. Кроме того, оценивается экономическое влияние перекачивающих станций и сопутствуюши.ч инженерных сооружений иа критерий оптимальности.

Информация о дугах сетки возможного проложения трубопровода и экономические показатели по районам переносятся

. 3- я с ...

I- о 5 §

о о га

. ж к =Г =

У X га о S

S щ о, S

а Н о с н

a Р-Н

* I Is

•Ь» Э E