Оптимізація усталених режимів роботи електроприводних насосних агрегатів за критеріями режимної надійності

Abstract

За результатами досліджень синтезовано цільові функції задачі оптимізації усталених режимів роботи електроприводних насосних агрегатів нафтоперекачувальної станції за критеріями режимної надійності у залежності від витрати робочої рідини, що дало можливість дослідити вплив режиму на надійність електричної та гідравлічної підсистем насосного агрегата. Визначено екстремальні значення локальних цільових функцій режимної надійності електродвигуна та відцентрового насосу в різних (зокрема маловитратних) режимах роботи. Запропоновано оптимізацію усталених режимів роботи насосного агрегата здійснювати з одночасним використанням критеріїв надійності електроприводу та насоса. Встановлено, що максимальних значень показники надійності електродвигуна та відцентрового насоса досягають при різних значеннях витратного навантаження, що вимагає залучення методології багатокритеріальної оптимізації. Формалізовано задачу оптимізації усталених режимів електроприводного насосного агрегата нафтоперекачувальної станції в багатокритеріальній постановці з врахуванням технологічних обмежень роботи його підсистем. Проведено аналіз сучасних методів розв’язання задачі багатокритеріальної оптимізації усталених режимів роботи насосних агрегатів. Обґрунтовано метод вирішення задачі багатокритеріальної оптимізації, який в повній мірі враховує вплив режиму на надійність роботи підсистем насосного агрегата. З'ясовано, що найбільш доцільним методом розв’язку даної задачі є метод наближення до ідеальної (утопічної) точки в просторі критеріїв. Встановлене за допомогою даного методу співвідношення критеріїв в точці оптимуму є найкращим. Визначено значення «узгодженого оптимуму» витрати рідини з метою вибору оптимального за надійністю режиму роботи електроприводного насосного агрегата нафтоперекачувальної станції.

According to the research results, the target functions of the task of optimizing the functioning of the units according to the criteria of the regime reliability, depending on the flow of the working fluid were synthesized, which made it possible to research the influence of the regime on the reliability of operation of electric and hydraulic subsystems of the pump unit. The extreme weight of local target functions of regime reliability of electric motor and the centrifugal pump in various (especially low-flow rate) operating modes are determined. It is proposed to optimize the operating modes of pumping units of oil pumping station with the simultaneous use of the reliability criteria of electric drive and centrifugal pump. . It was established that the maximum values of reliability of electric drive and centrifugal pump are achieved at different values of the load, which requires the involvement of multi-criteria optimization methods. The problem of optimization of the established modes of the pump unit in the multicriteria setting, taking into account the technological limitations of its subsystems was formalized. The analysis of modern methods of solving the problem of multicriteria optimization of the steady modes of operation of pump units is carried out. The method of solving the multicriterion optimization problem is substantiated, which fully takes into account the influence of operation mode on the reliability of electric and hydraulic subsystems of pumping unit. It is revealed that the most appropriate method for solving this problem is the method of approaching an ideal (utopian) point in the criteria space. With this method, the desired ratio of criteria at the optimum point is the best. The value of the "agreed optimum" of liquid flow has been determined in order to choose the optimum for the reliability of operation mode of the pumping unit of oil pumping station.