No abstract

Об'єктом дослідження є підземні сховища газу (ПСГ) та їх технологічні об'єкти, які задіяні в процеси нагнітання, зберігання та відбирання газу. Однією із найважливіших виявлених проблем є забезпечення надійної та економної експлуатації ПСГ у складі газотранспортної системи (ГТС) України. Один із шляхів рішення проблеми-розробити ефективне програмне забезпечення (ПЗ) як інструменти прийняття рішень, які, в ході проведених досліджень, виявилися відсутніми у диспетчерських служб із управління ГТС. Проведений аналіз існуючих ПЗ на ринку програмних продуктів показав їх невідповідність необхідним вимогам за функціональністю, набором та швидкістю розв'язування задач. В основному розроблене ПЗ було орієнтоване на експлуатацію вугледобувних підприємств і не могло бути адаптованим для експлуатації ПСГ, в яких процеси, особливо фільтраційні в пластах-колекторах, проходять на порядок швидше. Розроблення нового багатофункціонального програмного продукту було орієнтовано на забезпечення процесів моделювання газодинамічних та фільтраційних процесів в об'єктах ПСГ, ідентифікації їх технічного та технологічного стану та планування експлуатаційних параметрів об'єктів ПСГ. Розроблений програмний продукт забезпечив уточнення геофізичних параметрів пластів-колекторів більшості ПСГ України. Отримані оцінки величини ефекту від реконструкції ПСГ у випадках фізикохімічних обробок вибою свердловин, заміни компресорних станцій газоперекачуючих агрегатів на імпортні з кращим ККД, при переході зі шлейфово-колекторної системи збору газу на повністю шлейфову. Розроблене ПЗ використовується і для високоточного моделювання режимів роботи в екстремальних умовах експлуатації ПСГ. Системний ефект від експлуатації розробленого програмного забезпечення досягається за рахунок проведення досліджень для формування передпроектних рішень. А також числових експериментів на предмет вивчення та оцінки потенціалу оптимізації, та оптимального планування перспективних рішень і оперативної експлуатації. ключові слова: програмне забезпечення, підземне сховище газу, фільтрація газу, оперативне планування, компресорна станція.

The optimization problems of gas transmission for different optimality criteria are presented. The analysis of factors that influence both calculation of operating mode parameters and complexity of algorithms of search of their optimal values is carried out. In the course of conducting numerical experiments, some classes of problems being solved in an optimization statement are demonstrated.

Об'єктом дослідження є система управління газотранспортною системою (ГТС) України. Проведений аналіз показав, що ефективність ГТС стримується інформаційною гетерогенністю наявних засобів автоматизації та відсутністю автоматизованого обміну даними на вертикалі «керування технологічними процесами-стратегічне управління». У ході дослідження застосували методологію, яку пропонує стандарт ANSI/ISA-95, еталонну модель функціональної ієрархії управління виробничими підприємствами. У результаті проведених досліджень визначені функції процесів, які діють на оперативному рівні. Розроблено підхід до поетапної автоматизації управління ГТС. Він передбачає збереження та розвиток наявних засобів автоматизації технологічних процесів систем планування, оптимізації та керування магістральними газопроводами і підземними сховищами газу. За запропонованим підходом на основі існуючих комп'ютеризованих систем буде створена система автоматизації оперативного управління як MES система, яка задовольнятиме вимоги цього стандарту. Впровадження запропонованого підходу можна розглядати як сукупність двох процесів, кожен із яких реалізується у три етапи, що виконуються ітераційно. Перший процес: створення системи оперативного управління як MES системи, запровадження автоматичного моніторингу параметрів фізичних і технологічних процесів та формування інформаційної системи у частині забезпечення оперативного управління та керування технологічними процесами. Другий процес: формування інформаційної системи в частині забезпечення бізнес-процесів, впровадження автоматизованої системи корпоративного управління та впровадження автоматичного моніторингу бізнес-процесів. Взаємодія цих двох процесів може виникнути лише у завершальній фазі остаточного формування інформаційної системи. Тому їх можна реалізувати паралельно, що забезпечить зменшення тривалості реконструкції ГТС за запропонованим підходом. А це, у свою чергу, приведе до скорочення терміну окупності затрат на впровадження автоматизованої системи управління. Реалізація запропонованого підходу в цілому дозволить підвищити керованість та ефективність роботи ГТС і створить умови для запровадження сучасних моделей управління.

We consider the problem of operating mode control of compressor stations to ensure optimal operating mode of the main gas in a wide range of gas transmission volumes for the different options of initial and boundary conditions. We propose an adaptive algorithm of designing control actions, which ensures optimality criterion and does not violate existing technological limitations.

The object of this study is the underground gas storage facilities of Ukraine, with the aim of developing a systematic mathematical model to describe the flow of gas in complex underground gas storage systems. This model will enable to development of effective methods and algorithms for calculating the modes of operation of such systems. The proposed systematic mathematical model connects the model of the structure of underground gas storage in terms of graph theory with variable topology and various mathematical models of gas flows in facilities with concentrated and distributed parameters. We set the models of gas flows in UGS facilities in the form of analytical relations, differential equations and algorithmically described systems. In order to automate the process of model construction (for given boundary conditions), we developed a system of formation, analysis and synthesis of graphs for underground gas storage facilities, as well as a set of information and mathematical models of facilities.

The object of this study is underground gas storage facilities (UGSF) as part of the gas transmission system (GTS), in the process of joint operation of which a significant synergistic effect is achieved. The problem under consideration is to ensure the joint effective operation of the integrated UGSF and GTS complex as a single thermal-hydraulic one. A method of daily calculation of the maximum productivity of underground gas storage facilities has been devised. The optimization potential of UGSF operating modes has been studied. It is shown to range within 11‒20 %. The problems of planning the operation of UGSF have been stated and solved both under gas pumping modes and gas withdrawal modes. An algorithm for planning gas withdrawal modes at intervals of peak-free UGSF operation been developed. The achieved computational complexity of problem-solving algorithms is in the range of 2‒10 seconds. The problem of combining simultaneous operation of UGSF under an optimal mode for fuel gas and ensuring the necessary peak operation of UGSF at projected time intervals has also been considered. The joint UGSF performance was calculated at the projected time intervals according to the established criteria. At the same time, thermal-hydraulic coordination of UGSF operating modes with the operation of the GTS main gas pipeline system with which they are integrated was ensured. The problem was solved as a result of the implementation of a universal approach to the construction of functional models of complex systems – a single information support, the representation of the structure of the system in terms of graphs, the statement of proper mathematical problems, the development of methods for guaranteed convergence of systems with different mathematical representations of equations, the development of computational algorithms for combinatorial optimization of minimum complexity processes with discrete and irregular influences on  their behavior

No abstract