Учебное пособие 2200

Инженерные 2 системы централизован-

ся подход к таким системам как к транс-

ного теплоснабжения в составе топливно-

портным. Способствует унификации и одно-

энергетического комплекса в настоящее

родность их структурного состава, обычно

время представлены весьма широким спек-

включающего источники (устройства подачи

тром объектов различного назначения, мас-

целевого продукта (ЦП) в систему); абонент-

штабности, принципов построения, физиче-

ские подсистемы (АП), отождествляемые с

ской сущности процессов функционирова-

потребителями, а так же распределительные

ния. Отправной точкой создания универ-

сети, предназначенные для транспортировки

сальных подходов к исследованию рассмат-

среды.

риваемых объектов теплоэнергетики являет-

Особое место среди систем централи-

зованного теплоснабжения занимают гид-

равлические трубопроводные системы (ГС),

© Сазонова С.А., Кораблин С.Н., Звягинцева А.В., 2020

ВЫПУСК № 2 (20), 2020

ISSN 2618-7167

что обусловлено динамикой их развития, ис-

изменений, например в случае аварии, утеч-

ключительным многообразием, значитель-

ки или не санкционированного отбора ЦП.

ной капиталоемкостью и т. д. Собиратель-

При этом программный комплекс точно

ный термин "гидравлическая система" будет

укажет координату на ГС с указанными

использоваться для обозначения прежде все-

неполадками, что существенно сэкономит

го городских и промышленных систем теп-

время и деньги для обнаружения аварий. В

ло-, водо-, газоснабжения, а также систем

случае аварий на ГС, особенно на системах

пожаротушения и промышленных техноло-

газоснабжения, требуется оперативность при

гических трубопроводов. При выполнении

их устранении, так как от этого зависит ко-

работы были использованы материалы ис-

личество жертв при ликвидации аварии и

следований [1-20].

размер экономического ущерба.

Для ГС на основе применения функци-

Дополнительно можно отметить, что

онального эквивалентирования АП решен

применение эквивалентирования АП позво-

целый ряд инженерных задач. Эквиваленти-

лят не использовать расходомеры при вы-

рование АП, в отличие от ранее существую-

полнении диагностики ГС, так как при таком

щих научных подходов, дает существенное

подходе для восполнения полной информа-

преимущество в силу того, что с эго помо-

ции о состоянии системы достаточно ис-

щью можно решить любые прикладные за-

пользовать только датчики давления. При-

дачи моделирования трубопроводных ГС.

чем разработаны методы для восполнения

Это необходимо при реализации программ-

псевдоизмерений в узлах подключения по-

ного обеспечения для систем автоматизиро-

требителей, с помощью которых можно

ванного проектирования и

оперативного

уменьшить требуемое количество датчиков

управления с помощью автоматизированных

давления на реальном объекте, то есть нет

систем управления (АСУ). Не смотря на то,

необходимости оснащать все такие узлы

что современные компьютеры имеют высо-

датчиками. Таким образом достигается су-

кое быстродействие, все равно остается про-

щественная экономия средств за счет

блема их быстродействия при выполнении

уменьшения количества дорогостоящих при-

технической диагностики при мониторинге

боров учета на ГС.

текущего состояния в силу больших разме-

При разработке методов решения зада-

ров и сложной конфигурации ГС. Для осу-

чи диагностики утечек (или несанкциониро-

ществления мониторинга технического со-

ванных отборов ЦП) были решены подзада-

стояния ГС в диспетчерских пунктах должно

чи: определение местоположения утечки;

быть установлено соответствующее про-

определение ее размера (объема); определе-

граммное обеспечение АСУ. На исследуемой

ние факта ее существования или отсутствия

ГС должны быть установлены датчики дав-

в промежуток времени между двумя опроса-

ления в соответствии с разработанными

ми датчиков давления на системе.

научными рекомендациями, показания с ко-

На основе имитационного моделирова-

торых с помощью телеизмерений при их од-

ния аварийных ситуаций разработаны мето-

новременном опросе должны поступать в

ды и алгоритмы резервирования транспорт-

диспетчерский пункт. По программе на ком-

ного (определение мест в системе для уста-

пьютере полностью восполняется информа-

новки дополнительных перемычек или ли-

ция по всем параметрам системы в данный

ний с расчетом всех требуемых параметров)

момент времени. Следующий опрос датчи-

и параметрического (изменение диаметров,

ков можно выполнять только после выпол-

параметров насосов и т.д.).

нения обработки результатов

предыдущего

Для реализации в составе АСУ задач

опроса. При сопоставлении результатов двух

диагностики утечек и резервирования разра-

соседних опросов датчиков можно сделать

ботаны методы и алгоритмы статического

заключение о причинах возможных резких

оценивания состояния ГС. Термин "статиче-

ское" применяется в силу того, что с помо-

стемы могут быть открытого (например, си-

щью датчиков давления выполняется "мгно-

стемы водо-,

газо-

снабжения),

закрытого

венный снимок" (опрос) ГС в расчетных уз-

(например, системы теплоснабжения без от-

лах. Так как мгновенность предполагает за-

бора ЦП) или смешанного типа (например

стывшее состояние в пределах очень ма-

системы теплоснабжения с отбором ЦП), в

ленького промежутка времени, то движение

них могут транспортироваться ЦП различ-

ЦП в такой момент не учитывается, а систе-

ной температуры. Теоретические исследова-

му рассматривают как статичную. Именно в

ния, а так же разработку методов, моделей и

таком состоянии выполняется полный расчет

алгоритмов необходимо продолжить с целью

параметров системы. Для другого такого

совершенствования разработанных научных

опроса в другой момент времени они будут

подходов, с учетом целого спектра сопут-

уже другими, но тоже статичными. По ре-

ствующих инженерных задач, решение кото-

зультатам многократного статического оце-

рых позволит проводить техническую диа-

нивая ГС можно решать задачи диагностики

гностику с большей достоверностью полу-

утечек, резервирования

функционирующих

ченных результатов.

систем и целый ряд сопутствующих инже-

Апробация разрабатываемых методов и

нерных задач.

алгоритмов для инженерных задач выполне-

При разработке методов и алгоритмов

на с помощью пакета прикладных программ

технической диагностики ГС для обеспече-

HYDROGRAPH, позволяющего

выполнять

ния

безопасности

их

функционирования

расчеты для городских и промышленных

необходимо учесть специфику функциони-

распределительных систем газо-, тепло-, во-

рования различных ГС. Для систем водо-

доснабжения.

снабжения дополнительно можно рассмат-

В качестве объектов исследований,

ривать присоединенные системы пожароту-

например, рассматривались система газо-

шения, для которых весьма существенной

снабжения низкой ступени давления, схема

задачей является обеспечение требуемого

которой представлена на рис. 1. Схема

расхода воды в случае возникновения пожа-

включает 94 участка, 73 узла и 21 контур.

ра. Если заранее предусмотреть места присо-

Узлы, в которых необходимо установить

единения участков для пожаротушения в ГС,

датчики давления, заштрихованы: 2 источ-

то с помощью разработанных моделей ре-

ника питания и 27 узлов подключения по-

зервирования можно рассчитать такие участ-

требителей - АП.

ки с возможными повышенными расходами

82

воды, после чего лицо принимающее реше-

12

10

36

34

27

ние

может сформулировать обоснованные

13

33

35

8

37

рекомендации

для

реконструкции суще-

29

28

32

9

38

ствующей системы водоснабжения с учетом

31

83

39

14

30

40

норм для участков пожаротушения. С помо-

26

2

44

11

43

16

81

щью же разработанных моделей статическо-

42

15

41

50

49

45

го оценивания можно провести расчеты для

48

47

46

54

18

51

53

существующей системы и сделать рекомен-

17

80

56

52

59

55

60

дации о конкретных предпочтительных ме-

57

58

62

61

63

25

67

стах

присоединения

участков пожаротуше-

64

19

21

65

ния для случая,

если не предполагается ре-

66

20

74

72

22

конструкция системы с введением резервных

1

69

74

70

76

23

73

участков.

24

68

При разработке методов технической

75

диагностики необходимо учитывать функци-

Рис. 1. Расчетная схема гидравлической

ональные особенности

различных ГС. Си-

системы

ВЫПУСК № 2 (20), 2020

ISSN 2618-7167

В качестве другого примера рассмот-

поддержания в узле 704 избыточного напора

рим

расчетную

схему

распределительной

30 м и в узле 607 напора 17 м. В качестве уз-

сети теплоснабжения, представленную на

ла с фиксированным давлением выбран об-

рис. 2. Сеть включает 130 узлов 243 участка

ратный коллектор одной из ТЭЦ (узел 501),

114 контуров. Источниками питания являют-

напор в этом узле 22 м. Для узлов 704 и 607

ся две ТЭЦ между узлами 501 –1 и 601-101 с

геодезические уровни составляют 15 м и 2 м

действующими напорами 150 м и 130 м со-

соответственно.

ответственно. В объекте функционируют три

Проведенные вычислительные экспе-

насосные подстанции на участках 607-504,

рименты подтвердили работоспособность

704-628 и 607-606 с располагаемыми напо-

разработанных математических моделей. Ре-

рами 40 м каждая. В узле 118 есть приток

зультаты экспериментов подробно изложены

535 т/ч, а в узле 619 такой же сток. На участ-

в монографиях и авторских научных разра-

ках 704-628, 607-606 и 607-504 установлены

ботках.

три

регулятора

давления

«после себя» для

На научные исследования имеются ак-

8. Николенко, С.Д. Математическое моде-

ты внедрения. В рамках рассмотренных за-

лирование

дисперсного

армирования

бетона

дач защищены докторская и кандидатская

/ С.Д. Николенко, С.А.

Сазонова, В.Ф.

Асми-

диссертации, а так же проведены дальней-

нин // Моделирование

систем и

процессов. -

2019. - Т. 12. - № 1. - С. 74-79.

шие исследования, опубликованы научные

9. Asminin, V. Development and application

статьи и монографии. Исследования необхо-

of a portable lightweight sound suppression panel to

димо продолжить, выполнить большую де-

reduce noise at permanent and temporary workplac-

тализацию по расчетным схемам объектов,

es in the manufacturing and repair workshops / V.

решить сопутствующие инженерные задачи

Asminin, E. Druzhinina, S. Sazonova, D. Osmolov-

с целью получения более достоверных ре-

sky // Akustika. - 2019. - Т. 34. - С. 18-21.

зультатов при проведении технической диа-

10. Sazonova, S.A. Simulation of a transport

гностики для всех видов перечисленных ГС.

standby for ensuring safe heat supply systems opera-

Библиографический список

tion / S.A. Sazonova, S.D. Nikolenko, A.A. Osipov

// В сборнике: IOP Conference Series: Materials

1. Квасов, И.С. Анализ и параметрический

Science And Engineering

International science and

синтез трубопроводных гидравлических систем

technology conference "FarEastСon-2019". - 2020. -

на основе функционального эквивалентирования:

Sci. Анг. 753. - С. 052004.

автореф. дис. доктора технических наук: 05.13.16

11. Андреев, Е.С. Моделирование дефек-

/ И.С. Квасов. - Воронеж, 1998. - 30 c.

тов при ультразвуковом контроле сварных со-

2. Сазонова С.А. Разработка методов и ал-

единений / Е.С. Андреев, С.Д. Николенко, С.А.

горитмов технической диагностики систем газо-

Сазонова // Моделирование систем и процессов. -

снабжения: автореф. дис. канд. техн. наук / С.А.

2020. - Т. 13. - № 1. - С. 4-9.

Сазонова - Воронеж, 2000. - 15 c.

12. Кораблин, С.Н., Николенко С.Д., Сазо-

3. Сазонова, С.А. Итоги разработок мате-

нова С.А. Моделирование температурных

матических моделей анализа потокораспределе-

напряжений в фундаментных плитах здания /

ния для систем теплоснабжения / С.А. Сазонова

С.Н. Кораблин, С.Д. Николенко, С.А. Сазонова //

// Вестник Воронежского государственного тех-

Моделирование систем и процессов. - 2020. - Т.

нического университета. - 2011. - Т. 7. - № 5. - С.

13. - № 1. - С. 54-60.

68-71.

13. Пантелеев, А.И., Николенко С.Д., Са-

4. Zvyagintseva, A.V., Sazonova, S.A., Kul-

зонова С.А. Процесс обследования несущих кон-

neva, V.V. Measures to Improve Working Condi-

струкций технологических эстакад / А.И. Панте-

tions and Reduce Dust and Gas Emissions in the

леев, С.Д. Николенко, С.А. Сазонова // Модели-

Quarries of the Mining and Processing Plant. В

рование систем и процессов. - 2020. - Т. 13. - №

сборнике: IOP Conference Series: Earth and Envi-

1. - С. 61-68.

ronmental Science International science and tech-

14. Кульнева, В.В. Синергизм при загряз-

nology conference "FarEastСon - 2019". - 2020. -

нении воздуха городской среды на фоне небла-

Sci. 459 - С. 052047.

гоприятных

метеорологических

условий

/ В.В.

5. Жидко, Е.А. Логико - лингвистическая

Кульнева, А.В. Звягинцева // Современные тен-

модель интегрированного менеджмента органи-

денции развития гидрометеорологии в России:

зации в ХХI век / Е.А. Жидко // Вестник Воро-

материалы II Всерос. науч.-практ. конференции.

нежского института высоких технологий. - 2016.

- Иркутск: Из-во ИГУ, 2019. - C. 587-591.

- № 1 (16). - С. 91-93.

15. Звягинцева, А.В. Экологический мони-

6. Жидко, Е.А. Принципы системного мате-

торинг опасных гидрологических явлений / А.В.

матического моделирования информационной без-

Звягинцева, В.В. Кульнев, В.В. Кульнева //

опасности / Е.А. Жидко, Л.Г. Попова // Науковеде-

International academy of ecology, man and nature

ние. - 2014. - № 2 (21). - С. 34-39.

protection sciences Ecology and development of

7. Жидко, Е.А. Парадигма информацион-

Society. - 2018. - № 3(26). - С. 6266.

ной безопасности компании / Е.А. Жидко, Л.Г.

16. Звягинцева, А.В. Математическая мо-

Попова // Вестник Иркутского государственного

дель водородной проницаемости металлов с

технического университета. - 2016. - № 1 (108). -

примесными ловушками при наличии внутрен-

С. 25-35.

них напряжений различной физической природы

/ А.В. Звягинцева //

Международный научный

ВЫПУСК № 2 (20), 2020

ISSN 2618-7167

журнал Альтернативная энергетика и экология. -

19. Звягинцева, А.В. Современные накопи-

2019. - № 19-21 (303-305). - С. 29-44.

тели водорода на основе гибридных функцио-

17. Звягинцева, А.В. Взаимосвязь структу-

нальных материалов/ А.В. Звягинцева, А.О. Ар-

ры и свойств гальванических никелевых покры-

темьева // Вестник Воронежского государствен-

тий, легированных бором, в изделиях электрон-

ного технического университета. - 2017. - Т. 13. -

ной

техники

/

А.В.

Звягинце-

№ 5. - С. 133-138.

ва // Гальванотехника и обработка поверхности. -

20.Звягинцева, А.В. Современные накопи-

2007. - Т. 15. - № 1. - С. 16-22.

тели водорода на основе гибридных функцио-

18. Звягинцева,

А.В. Влияние

бора на

нальных материалов / А.В. Звягинцева, А.О. Ар-

наводороживание никелевых пленок / А.В. Звя-

темьева // Вестник Воронежского государствен-

гинцева // Международный научный

журнал

ного технического университета. - 2017. - Т. 13. -

Альтернативная энергетика и экология. - 2006. -

№ 5. - С. 133-138.

№ 5 (37). - С. 85-86.

Анализ 3 взаимодействия двух систем

рывно в реальном времени.

(системы защиты информации (СЗИ) при

Формально

представим

описание

выбранной политике безопасности и систе-

системы тройкой ИС ={ИС, G, R}, ИС

мы «злоумышленник» СЗЛ)) выявляет, что

X(t) Y(t), X(t) =

{X(t)}m – входной объект

их взаимодействие осуществляется непре-

системы Y(t) =

{Y(t)}p - выходной объект

системы (t T = [0, T] – время, - символ

ВЫПУСК № 2 (20), 2020

ISSN 2618-7167

ВЫПУСК № 2 (20), 2020

ISSN 2618-7167