Постановка задачи структурно-параметрической оптимизации перекачки нефти по нефтепроводам при частотно-регулируемом электроприводе

В. А. Шабанов, С. Ф. Шарипова, Л. А. Рябишина

Аннотация


В последние годы большое внимание уделяется разработке частотно-регулируемого электропривода (ЧРЭП) для магистральных насосов трубопроводного транспорта нефти. Одной из наиболее важных проблем, которую необходимо решить, при оптимизации технологического процесса перекачки с использованием ЧРЭП, является выбор числа насосов, преобразователей частоты и скорости вращения электродвигателей. В статье рассматриваются задачи и критерии оптимизации перекачки нефти по нефтепроводам при частотно-регулируемом электроприводе магистральных насосов. Для привода магистральных насосов на нефтеперекачивающих станциях используются высоковольтные электродвигатели. Каждый из электродвигателей вместе с насосом может быть включен или выключен, причем каждый электродвигатель может получать питание от сети напрямую или от преобразователя частоты. При этом возможно множество структур как каждой из нефтеперекачивающих станций, так и технологического участка в целом, отличающихся числом и сочетанием включенных насосов, электродвигателей и преобразователей частоты. При современной системе перекачки «из насоса в насос» режимы работы всех насосов технологического участка взаимосвязаны. Изменение режима одного из магистральных насосов изменяет режим перекачки всего технологического участка, а, следовательно, и режимы всех других насосов. При этом режимы работы всех насосов, электродвигателей и преобразователей частоты всех нефтеперекачивающих станций технологического участка взаимосвязаны. Поэтому при оптимизации процесса перекачки электродвигатели, преобразователи частоты и магистральные насосы технологического участка следует рассматривать как компоненты единого технологического процесса. Таким образом, взаимосвязанными являются как состав компонент технологического участка, так и режимы их работы. Поэтому для оптимизации перекачки нефти целесообразно использовать структурно-параметрическую оптимизацию, которая представляет собой комбинацию структурной и параметрической оптимизаций. Структурная оптимизация при использовании ЧРЭП – это определение оптимального числа и сочетания включенных регулируемых и нерегулируемых насосов. Параметрическая оптимизация при использовании частотного регулирования заключается в выборе оптимальных скоростей вращения каждого из магистральных насосов. Все критерии оптимизации режимов работы трубопровода при использовании ЧРЭП предложено разделить на три группы: - энергетические критерии, назначение которых – снижение энергозатрат на перекачку; - технологические критерии, назначение которых оптимизация технологических параметров; - эксплуатационные критерии, назначение которых – снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт объектов магистрального трубопровода. Предложена блок-схема структурно-параметрической оптимизации технологического процесса перекачки с двумя контурами оптимизации. В контурах структурной и параметрической оптимизаций могут использоваться как одинаковые, так и разные критерии оптимизации. Предложены принципы выбора критериев оптимизации.


Ключевые слова


criteria for optimizing;frequency-adjustable electric drive;main pump;oil pumping station;structural and parametric optimization;критерии оптимизации;магистральный насос;нефтеперекачивающая станция;структурно-параметрическая оптимизация;частотно-регулируемый электропривод

Полный текст:

PDF

Литература


1. Гумеров А.Г., Гумеров Р.М., Акбердин А.С. Эксплуатация оборудования нефтеперекачивающих станций. М.: ООО «Недра – Бизнесцентр», 2001. 475 с.

2. Сокол Е.И., Бару А.Ю., Лукпанов Ш.К. Опыт разработки и внедрения преобразователей частоты для регулируемого электропривода насосных агрегатов МН // Электротехника. 2004. №7. С. 52-57.

3. Шабанов В.А., Кабаргина О.В. Достоинства и перспективы использования частотно-регулируемого электропривода магистральных насосов на НПС // Управление качеством в нефтегазовом комплексе. 2011. Т. 2. С. 63-66.

4. Туманский А.П. Оптимизация режимов перекачки по магистральным трубопроводам с перекачивающими станциями, оборудованными частотно-регулируемым приводом // Транспорт и хранение нефтепродуктов. 2005. №8. С. 11-14.

5. Шабанов В.А., Кабаргина О.В., Павлова З.Х. Оценка эффективности частотного регулирования магистральных насосов по эквивалентному коэффициенту полезного действия//Нефтегазовое дело: Электрон. науч. журн. 2011. №.6. С.24-29. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Shabanov/Shabanov_8.pdf

6. Зайцев Л.А., Ясинский Г.С. Регулирование режимов магистральных нефтепроводов. М.: Недра, 1980. 187 с.

7. Нечваль А.М. Основные задачи при проектировании и эксплуатации магистральных нефтепроводов. Уфа: изд-во УГНТУ, 2005. C. 81.

8. Акимов С.В. Компьютерные модели для автоматизированного структурно-параметрического синтеза //Компьютерное моделирование 2004: Тр. 5-й междунар. конф. СПб.: «Нестор», 2004. Ч. 1 С. 191-197.

9. Реклейтис Г., Рейвиндран, А., Рэгсдел, К. Оптимизация в технике. М.: Мир, 1986. С. 49 – 58, 109 – 132.

10. Шабанов В.А., Бондаренко О.В. Целевые функции и критерии оптимизации перекачки нефти по нефтепроводам при частотно-регулируемом электроприводе магистральных насосов // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн., 2012. №4. С.10-17. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Shabanov/Shabanov_12.pdf.

11. Шилин Ю.И., Мороз П.А. К постановке задачи об оптимальном управлении магистральным нефтепроводом, работающем в режиме "из насоса в насос" // "Нефтяное хозяйство" М.: Недра, 1966. №1. С. 63-66.

12. Бобровский С.А. Оценка эффективности регулирования работы насосных станций трубопроводов // НТС. Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. М.: ВНИИОЭНГ, 1965. №6.

С. 19-22.

13. Об основных факторах эффективности применения на магистральных нефтепроводах насосного агрегата с регулируемым электроприводом/ Русов Е.В. и др. // РНТС Транспорт и хранение нефти и нефтепродуктов. М.: ВНИИОЭНГ, 1978. №10. С. 23-26.

14. Шабанов В.А., Кабаргина О.В., Павлова З.Х. Оценка эффективности частотного регулирования магистральных насосов по эквивалентному коэффициенту полезного действия // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2011. №.6. С. 24-29. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Shabanov/Shabanov_8.pdf

15. Гумеров А.Г., Борисов К.А., Козловский А.Ю. Внедрение энергосберегающих технологий в трубопроводном транспорте нефти и нефтепродуктов// Нефтяное хозяйство. 2007. № 3. С. 85-88.

16. Щербань А.И., Борисов К.А., Ахияртдинов Э.М. К вопросу разработки технологии транспорта нефтепродуктов на основе регулирования частоты вращения перекачивающих насосных агрегатов//Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 2007. № 6. С. 7-10.

17. Шабанов В.А., Хакимов Э.Ф., Шарипова С.Ф. Анализ коэффициента полезного действия магистральных насосов эксплуатируемых нефтепроводов при использовании частотно регулируемого электропривода в функции регуляторов давления // Нефтегазовое дело: электрон. науч. журн. 2013. №1. С. 324-333. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Shabanov/Shabanov_16.pdf




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2013-6-1-24

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.