книги из ГПНТБ / Баясанов, Д. Б. Автоматизированные системы управления трубопроводными объектами коммунального хозяйства

прогресс в описываемой области. Все эти мероприятия яв­ ляются отражением важнейшей функции деятельности

высшего органа управления (ввиду опережающего развития

потребления газа в стране), заключающейся в миними­ зации выражения вида:

Рис. 30. Примерная структурная схема сложной системы газо­ снабжения

Ясно, что при выборе величины Q(1)(() должна быть уч­

тена ее взаимосвязь с решениями комплекса вышеперечис­

ленных задач. Рассмотрим задачу функционирования АСУ на уровне систем газоснабжения. Под сложной системой газоснабжения понимается комплекс объектов, структур­ ная схема одного из которых изображена на рис. 30. Пред­

полагается, что это будет группа газовых месторождений

с отводящими газопроводами и систем газораспределения,

объединенных по территориальному признаку. На этом

уровне управления должны решаться текущие задачи тех­ нико-экономического и оперативного планирования про­ изводства, административно-хозяйственной и финансовой деятельности, а также вопросы оптимизации функциониро­ вания всей системы в целом. В дальнейшем характер и количество задач, решаемых на том или ином уровне

управления, будут более детально уточнены, хотя из ана­ лиза формулы (3.135), с учетом гипотезы опережающего раз­

вития потребления газа в стране, видно, что повсеместно необходимо увеличивать текущую добычу газа, т. е. здесь

будет справедливо равенство:

где Qj (0 — величина газопотребления в г-й системе Газоснабжения; i = 1 , ....., п — число систем газоснабжения, или же уравнение

Если учесть, что добыча газа должна увеличиваться и

достигать максимума не только за счет интенсификации его

добычи из действующих газовых месторождений, но и за

счет ускорения ввода в строй разведанных газовых место­

рождений, то выражение (3.137) при этом примет вид:

Естественно, нельзя требовать для каждого месторож­

дения постоянного увеличения добычи газа, так как с те­ чением времени при интенсивной эксплуатации газовые пласты истощаются. Поэтому для некоторых месторождений можно поставить условие (дополнительное):

Qj(t)>QP (0.

где Q ja (t) — заданная величина добычи газа.

При вводе в эксплуатацию нового месторождения число

действующих предприятий по добыче газа станет равным / = m + 1 , а число разведанных месторождений умень­

шится, т. е. / = г — 1. Рассмотрим функционирование

сложной системы газоснабжения на основе однопродук-

тивой модели Л. В. Канторовича н А. Л. Вайнштейна и вы­

разим величину газопотребления в виде следующих функ­ циональных зависимостей:

степень эффективности использования газа М г (t). Добычу

201

газа можно представить в виде некоторой функции, зави* сящей от величины основных фондов и трудовых ресурсов:

где К (/* (t) и R {V (t) — величины, характеризующие соответственно количество основных фондов и трудовые ресурсы.

Так как потребление пропорционально приросту основ­

ных фондов, то при принятой гипотезе опережающего роста

газопотребления в стране будет справедливо следующее

равенство:

лк(')

— i— = F [К; (t), RiV), Li(t), M t ( i ) ] - F [ K \ l) (t), /?}*> (/)]. (3.141) dt

Если функции F n (/) и F 3i (t) определяются величиной добычи газа, то выражение (3.141) примет вид:

dK1 11 (t)

dt

Следовательно, общая величина прироста основных фондов

с учетом того, что часть фондов бK \l) (t) ввиду физического

или морального износа бывает равна:

т

Критерий функционирования сложной системы газо­

снабжения должен строиться на принципе оптимального

202

функционирования. В рассматриваемой системе АСУ

критерий должен не только отражать функционирование

локальных подсистем.

Так как теория оптимального функционирования пред­

полагает в своей основе введение иерархии, когда ее уров­

ню соответствуют задания лишь показателей потребления

внешних ресурсов и производимых продуктов, то в описы­

ваемом случае уравнения (3.138) и (3.145) не могут выра­

жать собой критерии функционирования сложной системы

газоснабжения, а отражают некоторые оценки самой си­

стемы. Поэтому в качестве критерия функционирования сложной системы газоснабжения может быть использова­ но выражение

т

гъ

где Д;г — продажная цена на газ z-му потребителю в i - й системе газоснабжения; C(V (t) — мгновенное значение затрат на добычу га­

за в г'-й системе газоснабжения на газовых промыслах; C l V ( f ) —мгно­ венное значение затрат на транспорт газа в I-й системе газоснабже­ ния; Ci — мгновенное значение затрат, принятых условно за по­ стоянные в г-й системе газоснабжения, к которым относятся затраты

на эксплуатацию газорегуляторных станций и газоподводящих сетей.

Формула (3.146) является стоимостным выражением прибыли, полученной от эксплуатации единицы основного фонда. Числитель показывает не только стоимостное выра­

жение затрат в сложной системе газоснабжения, но и от­

пускную цену на газ потребителю. В настоящее время очень

важно улучшение планирования отпускной цены на газ.

Здесь создается сложная ситуация, в которой поставщик заинтересован продать как можно больше газа, фактически

не интересуясь его дальнейшим использованием, а потре­ битель, ввиду невысокой отпускной цены на газ, использует

его не в достаточной степени эффективно. В связи с этим,

по-видимому, желательно устанавливать потребителю план

по расходу газа с небольшой «вилкой», не ущемляя, однако, интересов самого предприятий. Если же потребитель уве­ личит расход газа сверх плана, то плата за него должна

быть несколько повышена. Это позволит более эффективно использовать газ потребителем, лучше планировать его

203

подачу и запасы в системе, а также более четко выдерживать

график газопотребления. Кроме того, дифференциальные отпускные цены на газ помогут уменьшить возможность

появления такой ситуации, при которой в работе систем

газоснабжения будут иметь место отрицательные явления,

особенно в зимние периоды, когда газопотребление в ком­

мунальных хозяйствах городов достигает максимума.

Знаменатель уравнения (3.146) отражает плановую ди­

намику развития добычи газа и соответствующий ей при­

рост основных фондов. На величину добычи газа могут быть

наложены определенные ограничения в зависимости от те­

кущих потребностей газопотребителей. Научно-техниче­ ский прогресс будет отражаться в неявном виде на величи­

нах себестоимости и на основных фондах. Рассмотрим ве­

личину C il> (t)

системы газоснабжения.

Если система газоснабжения закольцована, то выраже­ ние (3.147) примет вид:

В соответствии с вышесказанным при незакольцованной системе газоснабжения формула (3.146) примет вид:

(3.149)

Если сложная система закольцована, то выражению (3.149) будет соответствовать равенство:

204

Так как объекты газоснабжения являются системами с рас­ пределенными параметрами, то здесь возникает еще про­ блема совмещения процессов по времени. Время интегриро­ вания

С учетом этого для закольцованной системы будет спра­

ведливо:

( 6 - 1 ) d t

Ri(t)\Qi (t) dt^K [\\t)

о

(3.152)

Если в уравнениях (3.150) и (3.151) учесть величину отчис­

лений от прибыли H it то получим следующее выражение для незакольцованной системы;

205

( б - i ) d t

(OjQi (0 dt+K[\\t)

(3.153)

а для закольцованной системы

(3.154)

Так, критерием функционирования сложной системы га­

зоснабжения будет являться максимизированное выраже­ ние вида:

т

о

Рассмотрим вопросы учета эффективности капиталовло­ жений при вводе в эксплуатацию новых источников газа. При этом будем предполагать, что в начале первого этапа уже произошел процесс освоения капиталовложений Я 0, и сами газовые месторождения подготовлены к эксплуатации.

Необходима прокладка магистрального газопровода с со­

ответствующими сооружениями и системами газораспреде­

ления. Процесс же подключения новых газовых месторож­

дений к уже существующему магистральному газопроводу находит свое отражение в формулах (3.149) — (3.155).

Примем, что капиталовложения реализуются за некоторый

Ъ длительностью tb. Капиталовложения П ь (tb) реализуют­ ся за время tb между этапами b и b + 1. Соответствующая

206

эксплуатация газопровода на запланированной пропускной способности совместно с газовыми промыслами начинается после реализации плановой величины капиталовложений П ь■ Согласно вышеизложенному можем записать:

где уь — коэффициент, зависящий от потребностей в газе народно­ го хозяйства.

tb_ !, Ть\1ь ) — трудовые ресурсы, используемые на этапе b длитель­

ностью времени tb; Rb — величина, определяющая способ исполь­ зования капиталовложений и трудовых ресурсов в зависимости от местных условий.

Пусть Wb (tb) — плановый объем, задания по капиталь­ ному строительству. Тогда для строящегося магистрального

газопровода можно записать:

Можно считать, что:

Поступая формально, имеем:

Подставляя выражение (3.161) в формулу (3.157), получимз

При этом общая величина капиталовложений за время Т х

равна:

в

ь= 1

Так как задания по капитальному строительству не зависят от предшествующего его развития, а зависят на данном

этапе от, размеров капитальных вложений, которые в свою

207

очередь, естественно, должны зависеть от капиталовложе­

ний на предыдущем этапе, из выражения (3.163) получим:

Разумеется, решение этой задачи не может быть удовлетво­

рительным, если в процессе строительства нет соответст­ вующего материально-технического снабжения, не учиты­

ваются климатические условия и другие факторы. Здесь

необходимо сочетать и другие меры: шире применять сете­ вые графики, ускорять внедрение в строительство методов научной организации труда и т. п.

Объекты трубопроводного транспорта газа в сложной системе газоснабжения являются одними из важнейших

составных звеньев, в которых вопросы оперативного управ­

ления должны найти свое конкретное отражение. Рассмот­

рим уравнения (3.150) — (3.155), в которых составной частью является себестоимость транспорта газа, равная:

в системе, то естественно принять их за локальные под­

системы. При этом для достижения общего минимума затрат на транспортирование газа отдельные подсистемы могут работать и не в оптимальном для себя режиме, т. е. не с лучшими технико-экономическими показателями. Кроме того, следует отметить, что раньше при выборе оптимальных

условий транспортирования газа использовали критерии

затрат, которые не учитыв’али влияние внешних условий на

управляемый процесс. Известно, что, например, колебания

температуры перекачиваемого газа вызывают значительные

изменения в режиме его перекачки, а следовательно, и

208

в технико-экономических показателях этих процессов. Опу­ ская обозначения в предыдущих уравнениях, рассмотрим

эту задачу с выходом на ЭВМ в АСУ системы газоснаб­ жения.

Мощность компрессорной станции определяют по фор­ муле

Мощность по компрессорной станции является основным

составляющим элементом в выражении затрат на перекач­

ку газа, определяемых в виде следующей суммы эксплуата­

ционных затрат:

расходуемой мощности компрессорных машин и не завися­

щих от мощности компрессорных машин в руб/с; а — вели­

чина амортизационных отчислений в руб/квт-с; а — коэф­

фициент резерва; 3 — общие эксплуатационные затраты по

компрессорной станции в руб/с.

Отнесем общие затраты к расходу газа на выходе ком­

прессорной станции:

За промежуток времени Т формула (3.168) будет выглядеть следующим образом:

тт

$3dt |[У (0 $1 +Э 2]<И

Подставив в выражение (3.169) функционала значение N, получим:

209