И А Тарарычкин - Алгоритм оценки состояния трубопроводных систем при наличии повреждений от внешних воздействий - страница 1

Страницы:
1  2 

УДК 681.32:519

Тарарычкин И. А., Нечаев Г. И.

АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ ПРИ НАЛИЧИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ОТ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ

Предложен алгоритм и разработана компьютерная программа для описания поведения трубоп­роводных систем при наличии повреждений от внешних воздействий. Программа позволяет оце­нить живучесть системы при реализации различных сценариев повреждения. Приведены конкре­тные примеры и результаты графической интерпретации процесса. Ключевые слова: трубопровод, функциональность, система, повреждения.

Постановка проблемы. Системы трубопроводного транспорта представляют собой технически сложные и потенциально опасные объекты. Возникновение аварийных ситуаций приводит к прекращению подачи целевого продукта потребителям, экономи­ческому ущербу, а иногда сопровождается и загрязнением окружающей среды. Непос­редственные причины аварий могут быть связаны с такими внешними воздействиями, как оползни, подвижки грунта, землетрясения и т.п. [1 - 3].

С точки зрения потребителей результатом таких процессов является полное или частичное прекращение доставки продукта в течение времени, необходимого для прове­дения восстановительных работ.

Далее под повреждением понимается результат такого внешнего воздействия на систему, при котором как минимум один элемент (трубопровод) не может быть исполь­зован по назначению.

Для описания степени повреждения системы следует использовать критерий кп, равный отношению числа поврежденных трубопроводов к общему их количеству. Ре­зультат повреждения можно оценить долей отключенных потребителей от их общего числа кот или долей продукта, которую невозможно доставить потребителям из-за име­ющихся повреждений кф.

Поскольку промышленные транспортные системы могут быть достаточно раз -ветвленными с большим числом трубопроводов, то анализ последствий возможного по­вреждения целесообразно выполнять с использованием расчетного алгоритма и соответ­ствующей компьютерной программы.

Целью настоящей работы является разработка алгоритма и компьютерной программы, позволяющей рассчитать ожидаемый результат повреждения трубопровод­ной системы и оценить ее живучесть при развитии различных сценариев повреждения.

Рассмотрим трубопроводную систему, схема которой показана на рис. 1. Систе­ма состоит из источника, шести потребителей продукта и девяти трубопроводов, кото­рые рассматриваются как взаимосвязанные структурные элементы.

Источник продуктл

о

1

Потребители

Рис. 1. Расчетная схема трубопроводной транспортной системы

Связь между отдельными элементами системы можно описать при помощи таб­лицы связей, форма которой приведена в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Связь между структурными элементами транспортной системы

Номер трубопровода

Номер потребителя продукта

 

1

2

3

4

5

6

1

+

+

+

+

+

+

2

+

+

+

 

 

 

3

 

 

 

 

 

+

4

 

 

 

+

+

 

5

 

 

 

+

 

 

6

 

 

 

 

+

 

7

+

 

 

 

 

 

8

 

+

 

 

 

 

9

 

 

+

 

 

 

При ее заполнении следует, двигаясь на расчетной схеме (рис. 1) от /'-го потре­бителя к источнику продукта, отметить знаком (+) в /-м столбце все встречающиеся тру­бопроводы. Например, при заполнении первого столбца плюсы следует поставить в строках, соответствующих трубопроводам 7, 2 и 1, для второго столбца - соответствен­но в строках 8, 2 и 1 и т.д.

Оценка состояния поврежденной системы выполняется при помощи программы SCENARY, для чего необходимо ввести исходные данные, которые описывают состоя­ние неповрежденной системы.

С этой целью в вычислительном комплексе MathCAD [4] следует задать:

1. Число трубопроводов (N = 9).

2. Число потребителей продукта (n = 6).

3. Вектор-столбец ||ф|| с элементами, значения которых соответствуют доле

продукта, доставляемой каждому из потребителей в режиме номинальной эксплуатации.

Так, если потребителям с первого по шестой доставляется 10%, 20%, 30%, 5%, 5%, 30% продукта, то матрица IIФII задается следующим образом:

Ф

0,1

0,2

0,3

0,05

0,05

0,3

На следующем этапе формируются матрицы связей между элементами системы S11, IS21, ... || S91, которые строятся с использованием строк таблицы связей. Каждой

строке таблицы ставится в соответствие вектор-строка. Элемент вектора приравнивается единице, если в таблице связей имеется (+), или нулю, если в таблице связей плюс от­сутствует.

Фрагмент программы с исходными данными для рассматриваемой системы приведен на рис. 2.

Вісник СНУ ім. Володимира Даля - 2011 - № 6 (160)


 

 

 

 

 

 

 

 

•j Ф*йл    Пр»Ий    вид   Дс^ігіт»,    Фое*і»г    *Ч"СГр>-***"Тн    С «ЛОЛи-*    QmhO CrtpJHt

 

 

 

Q^y SQ"'                            1 1 ft t? =      їі> П|[лю*

31 Э l| bs « У © * И * * И РФ "

п I

 

*|ш                   *|н  -   в і п |*** і=1=|

 

 

 

Исходные данный для расчета

 

:

N - число трубопроводов а системе

п. число тютр*5ителей целевого продукта

*■»

ft

 

Матрицы связей между элементами системы:

(К0ЛИЧЄЄТ1Є МКГОр- СТрОИ рЗІНО ЧИСЛу ТрубОЛ ревйЛОИ системо.

количество эле ментов каждой матрице рнно числу потребителей)

Матирпца Ф(п.1) с элементами соответствующими доле целевого продукта доставляемой каждому ит потребителей

 

S1:^<1 1 1 1 1 1>                          S6 ={0 и 0 0 1 0\

»*.(. 110 0 0)                        S7 =(] , и , »>■(•■•■*•*« винном)

*><  0 0  110) I>(llll«l)

ф =

'0.1 1 0.1 0.3

им ом

i.MJ

 

 

Я :=(0 1 1 1 0 0)

 

 

 

 

н™......l»"T»".

 

 

Дита Стыиици!

Рис. 2. Листинг программы с исходными данными

Далее в программе должен быть задан сценарий возможного повреждения. Для этого в расчетной части следует указать число поврежденных трубопроводов nd и задать матрицу || SUM J], которая и описывает характер повреждения.

Предположим, в рассматриваемой системе поврежден трубопровод 2 (сечение I-I на рис. 1). Тогда в расчетной части программы следует указать: nd=1 и SUM || = 11S21.

Фрагмент расчетной части программы с указанными данными приведен на рис. 3. В результате расчетов программа возвращает значения коэффициентов кп, кот, кф и графические зависимости, позволяющие судить о влиянии степени повреждения систе­мы на ее функциональные возможности. Результаты расчетов для заданного сценария показаны на рис. 4.

 

 

 

 

hjl Фмйл   Пряны   Вру   ДсбрЕнгт,   Фермат   г^четруменгы   Снмпшшкг]   Окна   Сппдпкд                                                                                                                                 | - j|rf

п - сі Н S'AV         Є I       1 "■■ Ъ I А* В ш |    & п\\т% -1:    LSa/$4i|jt: Hi   Е:П ч„ ^ 1 iffi rf' пч    м м ь Щ

 

[нмн.                                     -|мз  *~]|

у її !Щ* *|!e !e .      BEER" Й <? Я *,

 

РАСЧЕТНАЯ ПРОГРАММА

 

 

Рассматриваемый сценарии-

 

Повреждениетрубопровода

г

 

Характеристики суммарного повр

ежденин:                        Число повревденнык трубопроводов применительно it рассматриваемому сценарию:

SI М  = 52

d = L

SUMM(t?-= |1 if SUMirJ>* 10 оЕЬегпізе

ко = ^                                  ї "= 1.2 d          ЪЩс) := -к          к2Ш := 2 к

Dl.,:=.S4MMffl          ^ = „„,

п

<w*lii-

d

 

 

Ннжмнте Г1 дпп спрдікм.

 

Рис. 3. Листинг расчетной части программы

j Файл  праці  внд  Aottt*ib  Формат  Инструменты  Симюпнм   Окно  (праш I

О'йН *й У I >     & I       I    Ь I М В I fct> П|[^ГТ]| 0   te       9 *И В Skin  ЕФ    ""' Й S3    »* ы ми-*

Страницы:
1  2 


Похожие статьи

И А Тарарычкин - Алгоритм оценки состояния трубопроводных систем при наличии повреждений от внешних воздействий