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

рогеологическими и топографическими условиями может быть множество вариантов маршрутов движения грузов. Выбрать лучшие из них бывает очень сложно, тем более, что многие из них включают сезонно эксплуатируемые участки, доставка грузов по которым носит неравномерный (навигационный) характер.

Остановимся сначала на принципах выбора транспортной схемы традиционными методами.

Основной предпосылкой при выборе транспортной схемы являются: расположение ближайпшх к трассе железнодорожных станций (разъездов), портов (пристаней), наличие и размещение автодорог в зоне строительства трубопровода, число и расстановка на трассе комплексных механизированных колонн (КМК), определяемые выбранным вариантом организации строительства трубопровода.

«Нормы продолжительности строительства промышленных предприятий, зданий, сооружений» (СН 440-72) позволяют учесть влияние естественных условий на продолжительность строительства трубопровода. Однако плановые сроки завершения строительства иногда устанавливаются директивно, учитывая народнохозяйственную необходимость ввода в строй данного трубопровода, что требует оперативного решения транспортных задач.

Число КМК и их расстановка по трассе выбираются исходя из намеченных сроков строительства. Комплексная механизированная колонна осуществляет полный цикл линейных работ: подготовительные, земляные, сварочно-монтажные, изоляционно-укладочные, транспортные, а также работы по испытанию и т. д. При этом темп строительства определяется производством изоляционно-укладочных и сварочно-монтажных работ. Поэтому число трубосварочных баз (ТСБ) и передвижных сварочно-монтажных бригад в условиях линейного комплексного потока часто принимают равным числу изоляционно-укладочных колонн. За каждой ТСБ, исходя из известной годовой производительности и предполагаемого срока ее работы на данном месте, закрепляют участок трассы определенной протяженности.

Расстановка КМК кроме организации внутреннего обеспечения строительства, во многом определяет организацию его внешнего обеспечения. При этом из числа близлежащих железнодорожных станций (разъездов), речных или морских портов (пристаней) закрепляют за каждой колонной опорные пункты строительства трубопровода (ОПСТ). Загем выбирают обычными методами экономического анализа стоимостных показателей перевозки труб и секций места размещения ТСБ, намечают необходимые мероприятия по устройству надежных подъездов к трассе и к ТСБ, вдоль трассовых дорог, переездов через ручьи и овраги н т. д.

После этого для каждого участка транспортной схемы опре-

деляют средневзвешенную величину дальности перевозки труб, па основании которой в сметах калькулируются транспортные расходы. Затраты на реализацию необходимых технических мероприятий, в том числе организацию разгрузочных площадок и устройство дополнительных путей на железнодорожных станциях, причалов в портах, складского хозяйства, устройство трубосварочных баз, оснащение техникой и механизмами комплексных колонн и т. д., включают в сметную стоимость соответствующих разделов проекта трубопровода.

«Узкие» места традиционной методики очевидны. При выборе размещения ТСБ принимают во внимание только наличие под.ходящей площадки, подъездов к трассе, связующей автодороги с пунктом выгрузки труб, близость к населенному пункту, чтобы обеспечить нормальные социально-бытовые условия персоналу. Но для решения задачи оптимального размещения ТСБ этого оказывается недостаточно.

Границы перевозки секций определяют приблизительно, без учета дорожно-транспортных условий участков трассы, а следовательно, и фактические стоимостные показатели перевозки труб, секций, пригрузов и т. п. получаются неточными. Между тем средневзвешенную дальность перевозки, которая является основой калькуляции транспортных расходов, определяют ее границы. Погрешность в определении границ перевозки влияет и а общую сметную стоимость объекта и ухудшает его экономические показатели, поскольку транспортные расходы составляют существенную долю затрат в общей стоимости строительства.

§ 14.2. ПОДХОД К ПРОБЛЕМЕ ОПТИМИЗАЦИИ ТРАНСПОРТНОЙ СХЕМЫ

Отличительной особенностью предлагаемой постановки задачи является комплексный подход к оптимизации транспортной схемы.

В математике достаточно хорошо изучены модели и методы решения широкого круга так называемых «задач транспортного типа» линейного и нелинейного программирования. К ним, в некоторой степени, может быть отнесена и проблема выбора оптимальной транспортной схемы.

Оптимизация транспортной схемы предполагает решение ряда задач. Помимо определения схемы грузопотоков, что может быть выполнено в рамках обычной многопродуктовой транспортной задачи, при оптимизации транспортной схемы необходимо найти оптимальное размещение опорных пунктов и ТСБ, установить целесообразность сооружения или реконструкции тех или иных транспортных коммуникаций.

В обычных транспортных задачах заранее известны объемы воз-можных поставок н потребления. Потребителями в таких

задачах являются объекты, потребность которых в тех или иных продуктах сконцентрирована в одной, иногда в нескольких точках. В случае трубопровода мы имеем дело с линейным объектом протяженностью в сотни и тысячи километров, потребность которого в материалах распределена вдоль трассы. Причем распределение неравномерное - имеются точки, в которых сосредоточены значительные объемы материалов (насосные или компрессорные станции и другие наземные объекты трубопровода).

И, наконец, методы решения ряда задач оптимизации транспортной схемы отличны от методов решения обычных транспортных задач.

Будем различать два уровня решения проблемы - верхний и нижний, соответственно им будем различать задачи верхнего и нижнего уровней.

В качестве критерия оптимальности примем мини.мум приведенных затрат. Под опорными пунктами строительства трубопровода (ОПСТ) условимся понимать не только узловые пункты транспортных коммуникаций - железнодорожные станции, разъезды, речные и морские порты, пристани, но и перевалочные базы, расположенные вблизи трассы.

На нижнем уровне рассматриваются задачи оптимизации внутренней транспортной схе.мы, т. е. задачи, возникающие при организации доставки материалов непосредственно в зоне строительства сооружаемого трубопровода:

определение оптимальных потоков и распределения по ОПСТ материалов, предназначенных для линейной части;

то же, материалов, предназначенных для наземных объектов трубопровода;

определение оптимального размещения ТСБ;

подтверждение целесообразности нового строительства или реконструкции внутренних транспортных коммуникаций.

Первые три задачи отражают специфические особенности внутренней транспортной схемы, состоящие в том, что основной груз - трубы - в зоне строительства проходит два этапа пути: опорные пункты - сварочные базы - трасса (места сварки неповоротных стыков), в то время как все остальные виды материалов- только один: опорные пункты - места использования на трассе (напри.мер, .места установки утяжеляющих пригрузов) .

На верхнем уровне оптимизируется транспортная схема доставки материалов на этапе: предприятия - поставщики--опорные пункты строительства трубопровода. Прн этом решаются задачи:

определение оптимального размещения опорных пунктов; определение оптимального плана внешних грузопотоков; подтверждение целесообразности сооружения (реконструкции) отдельных BHenjHHx транспортных коммуникаций.

Таким образом, полная оптимизация транспортной схемы при строительстве магистрального трубопровода .может быть выполнена в результате рен1ения семи задач.

Отметим важность решения задачи оптимального размеи1е-ния ТСБ. Подобно тому, как строительство здания начинается с фундамета, оптимизацию транспортной схемы следует начинать с решения первых двух задач нижнего уровня. Они позволяют определить оптимальное распределение материалов по ОПСТ и тем самым подготовить исходные данные (потребности в материалах каждого опорного пункта) для реп1ения первых двух задач верхнего уровня. Решение проблемы, полученное таким образом, могло бы быть удовлетворительным, если бы речь шла о выборе рационального, а не оптимального варианта транспортной схемы, так как фундамент этого решения заведомо непрочен.

Действительно, если размещать ТСБ так, как это принято в практике проектирования, т. е. в основном руководствуясь лишь наличием более или менее подходящих площадок и не имея возможности точно оценить с учетом транспортных затрат выбранный вариант, то пе может быть и речи о полной оптимизации транспортной схемы. Поэтому необходи.мо оптимизировать размеи1ение ТСБ и пунктов изготовления или сосредоточения пригрузов и других сопутствующих материалов.

§ 14.3. ОПТИМИЗАЦИЯ ВНУТРЕННЕЙ ТРАНСПОРТНОЙ СХЕМЫ

Рассмотрим оптимизацию транспортной схемы на примере размещения ТСБ.

Известна трасса проектируемого трубопровода. Пусть также известны возможные ОПСТ, места возможного раз.мещения ТСБ, дорожные условия автодорог, соединяющих ТСБ с трассой (в дальнейп1ем для сокращения такие дороги будем называть просто связями). Связи задаются следующими данными: отметками выхода на вдольтрассовые дороги, дорожными условиями, протяженностью. В зависимости от числа связен будем различать одно- и многомерные участки трассы. В частности, если ТСБ находится непосредственно на трассе, то такой участок условимся считать одномерным, длина связи при этом принимается равной нулю.

В задаче требуется найти такие грузопотоки и такое распределение материалов по опорным пунктам стронтельства, при которых транспортные и сопутствующие им затраты минп--Мальиы.

Одновременно должны быть определены оптимальные границы перевозки материалов на трассу, так как за каждым ОПСТ необходимо закрепить участок трубопровода такой длины, чтобы расходы, связанные с доставкой труб и других

П Заказ № 1690 3 21

материалов к местам использования на трассе, были минимальны.

С точки зрения транспорта переходы трубопровода подразделяются на две категории: к первой относятся переходы, которые плетевозы могут объехать; ко второй - переходы, которые плетевозы не могут объехать.

Непреодолимые для плетевозов препятствия (переходы трубопровода через крупные водные, горные преграды п болота) разбивают трассу на условные зоны, замкнутые в транспортном смысле (плетевозы не могут совершать рейсы по развозке секций нз одной зоны в другую). При числе непреодолимых для плетевозов препятствий р число замкнутых зон на трассе составит р+1.

Наличие таких зон позволяет решать задачу локально для каждой из них. Общее решение (для всей трассы) может быть получено в виде совокупности локальных результатов. Если непреодолимых для плетевозов препятствий нет, то в качестве условной зоны принимают всю трассу.

При решении задачи будем предполагать, что сварка труб в секции производится на ТСБ, размещение которых известно. Соответственно считаем известными дорожные условия и протяженность дорог, связывающих их с опорными пунктами. Причем будем полагать, что каждая ТСБ прикрепляется только к одному опорному пункту. Возможны случаи: Ло = «т; по<Пт\ ло>«т, где По и Лт -общее число опорных пунктов и трубосварочных баз на трассе.

Первый случай характеризуется взаимно-однозначным соответствием между ОПСТ и ТСБ.

Во втором случае хотя бы к одному ОПСТ прикрепляется несколько ТСБ "(или пунктов сосредоточения грузов). Этот случай может быть сведен к предыдущему.

Действительно, если к /-му ОПСТ прикреплены m ТСБ, то данный опорный пункт можно условно рассматривать как совокупность m ОПСТ, m - 1 из которых будем считать фиктив-ными. Вводя таким образом фиктивные опорные пункты там, где имеет место несоответствие числа ОПСТ и ТСБ, можно полностью свести задачу к предыдущему случаю.

В третьем случае из-за избытка ОПСТ появляется возможность варьировать опорными пунктами. Каждый раз оставляя только Лт опорных пунктов, можно путем многовариаптного решения задачи выбрать оптимальные, что и будет сделано при решении задачи оптимального размещения ОПСТ.

Таким образом, при любых Ло и Лт задача может быть сведена к первому случаю, поэтому достаточно уметь ее репгать

при Ло = Лт.

Примем допущепие, что за каждым ОПСТ «закрепляется» участок трубопровода, протяженность которого пропорциональна количеству труб, сосредоточенных на опорном пункте.

Это положение позволит получить в простом виде основные ко.мпоненты математической модели.

Необходимо отметить специфическую особенность задачи оптимизации грузопотоков и распределения материалов, заключающуюся в том, что прн строительстве трубопровода основным технологическим материалом являются трубы большого диаметра, многие другие материалы поступают на опорные пункты в количествах, пропорциональных трубам, т. е. выполняется условие

(14.1)

где aj*-количество материалов k-ro вида, сосредоточенных иа /-М ОПСТ; Xh - коэффициент, определяющий потребность в -м виде материала по отношению к трубам; Yj - количество труб иа ОПСТ.

Исключение из этого правила составляют пригрузы и анкеры для балластировки газопровода, потребность в которых определяют, исходя из гидрогеологических условий того или иного участка трассы. Распределение таких грузов, как и грузов, необходимых для переходов, осуществляется индивидуально.

Построим математическую .модель задачи определения оптимальной схемы потоков труб на трассе без переходов.

Пусть л - число возможных ОПСТ (ТСБ) в условной зоне; Rj - число связей /-й ТСБ при заданном ее расположении; 5 - протяженность условной зоны; Q - расчетная масса труб большого диаметра в зоне; Uj - абсолютная отметка (пикет) выхода Ц-п связи на трассу (под -й связью будем понимать /-Ю связь /-Й сварочной базы); Ьц - длина -й связи; с,-j - стоимость перевозки секции поJj-u связи; Xij - количество труб, перевозимых по Ц-п связи; Cj - стоимость перевозки секций по вдольтрассовым дорогам /-го участка трубопровода; К) - число секций, перевозимых плетевозом, обслуживающим /-й участок, за одну ездку, / - длина секции; q - масса секции; N - множество одномерных участков трассы; т. е. участков, на которых ТСБ имеет только одну связь с трассой, в отличие от многомерных, где их несколько.

Рассмотрим многомерный участок трассы (рнс. 14.1, а)

Плетевозы при развозке секций вдоль трассы совершают челночные рейсы. За рейс плстевоз проходит два отрезка пути: первый - от ТСБ до трассы, второй - вдоль трассы до мест укладки труб в траншею. Первый отрезок ие зависит от местоположения точек использования труб на трассе и является постоянной величиной, второй - переменной величиной. Он изменяется с каждым рейсом на величину загрузки плетевоза в метрическом выражении -/(j/. Чтобы найти общий пробег транс-