Материал: Модели управления функционированием систем подачи и распределения воды. Панов М.Я., Петров Ю.Ф

Для системы водоснабжения (рис. 3.5) построены дроссельные характеристики по расходам воды, потребляемым от каждого энергоузла (рис.

3.11, 3.12).

Рис.3.11. Дроссельные характеристики системы водоснабжения с насосной станцией и водонапорной башней (рис.3.5):

1 - (2-21); 2 - (7-26); 3 - (5-24); 4 -(4-23); 5 - (3-22)

Дроссельные характеристики в данном случае построены в пределах заданного прогноза водопотребления (табл. 3.6) по результатам моделирования оперативного управления (3.34) – (3.39). Вместе с тем их пределы могут быть существенно расширены путем проведения специальных вариантных расчетов процесса управления другими режимами водопотребления. В этом плане дроссельные характеристики могут быть как локальными, синтезированными в окрестности определенного режима (режима максимального водопотребления, режима пожаротушения, режима транзита воды в башню и т.п.), так и тотальными, то есть охватывающими все возможные режимы. В последнем случае как раз и нужны специальные варианты расчета процесса управления системой.

156

Рис.3.12. Дроссельные характеристики системы водоснабжения с насосной станцией и водонапорной башней (рис.3.5):

1-(1-20); 2-(6-25); 3-(9-27); 4-(10-28); 5-(11-29)

Характеристики, представленные на рис. 3.11, 3.12, относятся скорее к локальным.

В итоге можно констатировать, что дроссельные характеристики, синтезированные по результатам моделирования процесса управления СПРВ второго подъема с системой ограничений ЦФ в форме балансовых уравнений относительно энергоузлов РФ, по конфигурации и дисперсии практически близки к теоретически однозначным зависимостям H = H(S), h = h1(S), Q =Q(S),

h= h2(Q).

3.9.Моделирование цикла мероприятий по реструктуризации и

восстановлению режима водопотребления системы водоснабжения

Кольцевая водопроводная сеть г. Губкина Белгородской области, оснащенная стальными трубами с водонапорной башней и насосной станцией (рис. 3.5) (исходная информация и начальное приближение см. табл. П.5, П.6), подвергается реструктуризации в результате отключения двух участков (2-11) и (4-11) для проведения работ по санации труб путем прочистки и нанесения противокоррозионного покрытия – цементного набрызга (рис. 1.9). Поскольку санационные работы подобного рода требуют довольно продолжительного времени, необходимо предусматривать возможность восстановления режима водопотребления, «потерянного» в результате реструктуризации. Это достигается с помощью дистанционно управляемых дросселей, установленных на фиктивных участках (либо на технологических трубопроводах). Отключение означенных участков с помощью запорной арматуры имитируется двумя

157

отключающими дросселями с переменными гидравлическими сопротивлениями, закон изменения которых задается в рамках алгоритма. Система управления включается после отключения участков.

Моделирование процесса реструктуризации производилось на основе модели возмущенного состояния (1.31) – (1.33), то есть решением прямой задачи анализа, путем внесения «глубоких» возмущений в систему, путем интенсивного (поитерационного) наращивания величин коэффициентов гидравлического сопротивления двух отключающих дросселей. Результаты моделирования этого процесса сведены в табл. 1.2.

Анализ результатов моделирования показывает, что произошел переход от 3-кольцевой к 1-кольцевой системе (рис. 1.8).

Врезультате перехода к новой кольцевой системе на определенном этапе перехода перестали выполняться контурные уравнения I – III контуров (рис. 1.9) при сохранении в силе второго закона Кирхгофа для реструктурированной системы (рис. 1.8) (см. табл. 1.2). Кроме того, произошло существенное изменение потокораспределения, то есть перераспределение расходов (скоростей) водопотоков на реальных участках РФ, а на участке (10-1) изменилось направление течения воды. В то же время расходы воды через фиктивные участки, исключая (11-29), изменились незначительно. Отметим, что расход через насосную станцию незначительно увеличился, а через водонапорную башню существенно уменьшился.

Вреструктурированной системе полностью выполняются все сетевые законы, выражаемые через контурные, цепные и узловые балансовые уравнения, что свидетельствует о работоспособности модели возмущенного состояния и ее потенциальных возможностях.

Для восстановления режима водопотребления от всех энергоузлов РФ используется множество управляемых дросселей, установленных на фиктивных линиях. Моделирование режима восстановления производим с помощью модели оперативного управления для II версии ЦФ с функциональными ограничениями в форме балансов водопотоков через отдельные энергоузлы РФ (3.34) – (3.39). В качестве исходного принят режим, полученный после реструктуризации.

Для иллюстрации возможностей модели управления зададим восстановленный режим водопотребления отличным от исходного до реструктуризации (табл. 3.12, 3.13), поскольку в результате последней произошло незначительное отклонение потребления от всех, кроме одного, энергоузлов. Прогноз является произвольным, в сторону более глубоких отклонений по ряду энергоузлов (табл. 3.13), однако этот «произвол» должен быть ограничен рабочим диапазоном дроссельных характеристик УД, причем ширина диапазона определяется предварительной нагруженностью дросселей.

Таблица 3.12 Прогноз восстановительного режима водопотребления

158

Таблица 3.13 Значения относительных отклонений задаваемых расходов воды,

согласно прогнозу водопотребления

159

Приведем наиболее существенные выдержки из алгоритма решения этой задачи.

Значения относительных отклонений задаваемых расходов воды, отнесенные к отдельной итерации:

Результаты расчета относительных отклонений сведены в табл. 3.13,для принятого числа итераций К = 104.

Для участков (НС – 8), (8 – 9), (9 – 10), (1 – 10), (2 – 1), (3 – 2), (3 – 4), (5 – 4), (6 – 5), (7 – 6), (8 – 7), (ВБ – 3), (9 – 11):

Результаты моделирования процесса восстановления режима водопотребления сведены в табл. 3.14. Сопоставляя значения расходов фиктивных участков фактические и прогнозируемые убеждаемся, что исполнение прогноза водопотребления составляет около 2 %. Означенная точность определяется исключительно алгоритмом. Она может быть повышена путем совершенствования алгоритма.

Таблица 3.14 Результаты моделирования процесса восстановления режима

водопотребления после реструктуризации

160