Search

Актуальность исследования обусловлена снижением металлоемкости прямолинейного участка надземного нефтепровода для транспортировки нагретой нефти и сокращением затрат на его эксплуатацию в зависимости от выбора конструкции компенсационного блока. Цель: определение оптимальной конструкции компенсатора прямолинейного участка надземного нефтепровода с учетом влияния температурных параметров перекачиваемой среды в условиях сбережения производственных ресурсов. Объекты: нефтепровод для перекачки горячей нефти, П-, S-образный, трапециевидный и дугообразный компенсационные блоки. Методы: математическое моделирование надземной части участка нефтепровода, расположенного в области распространения криолитозоны, при помощи метода конечных элементов, интегрированного в ANSYS Workbench, и сравнительный анализ полученных зависимостей для выбора оптимального технического решения. Результаты. Прочностной расчет разных конструкционных исполнений компенсационных блоков показал объемы максимальных напряжений и перемещений, возникающих вследствие изменения условий перекачки подогретой нефти по прямолинейному участку надземного нефтепровода. Результаты полученных данных положены в основу выбора оптимальных геометрических типоразмеров компенсаторов, рассматриваемых при сооружении надземной части участка заданной протяженности. Проведен расчет технологических параметров прямолинейного участка надземного нефтепровода с учетом занимаемой под конструкционным сооружением площади, которая непосредственно влияет на объемы землепользования выбранного объекта исследования. Для разных компенсационных блоков установлены разные уровни формируемых объемов гидравлических потерь, что связано с энергозатратами оператора перекачки нефти. Сравнительный анализ экономической эффективности позволяет рассматривать дугообразные компенсационные блоки в качестве перспективной конструкции с учетом стратегических задач в части энергоэффективности и защиты окружающей среды в арктической зоне. The relevance of the research is conditioned by a decrease in specific amount of metal of aboveground linear section of heated oil transportation pipeline and reduction of its operational cost depending on the choice of expansion joint design. Goal: to determine an optimal design of expansion joint of the pipeline aboveground linear section of oil pipeline taking into account the effect of temperature parameters of pumped medium under condition of saving productive resources. Objects: hot oil pipeline, U-, S-shaped, tapered, ring expansion joints. Methods: modelling of the aboveground pipeline section located in cryolitic zone using the method of finite element method integrated into ANSYS Workbench and comparative analysis of the functions obtained to choose the optimal engineering solution. Results. Strength analysis of different designs of expansion units has shown that the maximum stress and displacements take place due to the changes in condition of oil pumping. The results of the data obtained were taken as a basis for choice of optimal geometric sizes of expansion joints taken into consideration in construction of the aboveground pipeline section of a given length. The technological parameters of linear section of oil pipeline portion were calculated with respect to occupied area that directly influencing the square of the research object. For different expansion joints there are various rates of hydraulic losses explained by energy expenditure of oil pumping operator. Comparative analysis of cost effectiveness allowed considering arch-shaped expansion joints as a perspective construction taking into account the strategic tasks of energy efficiency and environmental protection in the Arctic zone.

Актуальность исследования заключается в предотвращении всплытия подводных участков морского газопровода и сохранении их в проектном положении. Цель: выявление на всплытие подводного участка газопровода длины размытой оголенной части, состояния грунта на прилегающих подземных частях, внутреннего давления и температурных напряжений, а также установление эффективной работы компенсаторов. Объекты: подводные участки газопровода, компенсаторы. Методы: совместное интегрирование системы дифференциальных уравнений, описывающих напряженно-деформированное состояние размытой оголенной части и примыкающих к ней подземных частей. Результаты. Изложена краткая информация о всплытии двух из четырех ниток Северного потока-2 на участке подводного перехода через Байдарацкую губу на Ямале. Рассмотрены следующие три постановки задачи о напряженно-деформированном состоянии рассчитываемого подводного участка газопровода: с учетом воздействия внутреннего давления и температурных напряжений на изгиб трубопровода, вызывающего дополнительный изгиб газопровода; с пренебрежением воздействия внутреннего давления и температурных напряжений на изгиб трубопровода; с компенсаторами, установленными в начале и конце рассчитываемого участка. Представленное решение для первой постановки задачи зависит от обычных тригонометрических функций, для второй постановки задачи - от многочленов, а в третьей постановке - от гиперболических и тригонометрических функций. Для этих трех постановок задач рассчитаны основные характеристики напряженнодеформированного состояния газопровода, построены эпюры его прогиба и изгибных напряжений, в таблицах приведены экстремальные величины этих характеристик для различных значений параметров эксплуатации газопровода для разной длины размытой оголенной части, и с учетом изменения состояния грунта на прилегающих подземных частях. Установлена эффективная работа компенсаторов, предназначенных для предотвращения всплытия подводных участков морского газопровода и сохранения их в проектном положении. The relevance of the study lies in preventing the surfacing of underwater sections of the offshore gas pipeline and keeping them in the design position. Purpose: identification of the length of the blurred exposed part, soil condition on the adjacent underground parts, internal pressure and temperature stresses for the ascent of the underwater section of the gas pipeline, as well as the establishment of effective operation of compensators. Objects: underwater sections of the gas pipeline, expansion joints. Methods: joint integration of a system of differential equations describing the stress-strain state of a blurred exposed part and adjacent underground parts. Results. The paper introduces brief information about the ascent of two of four threads of the Nord Stream-2 at the site of the underwater passage through the Baydaratskaya Bay in Yamal. The following three statements of the problem of the stress-strain state of the calculated underwater section of the gas pipeline are considered: taking into account the effect of internal pressure and temperature stresses on the bending of the pipeline, causing additional bending of the gas pipeline; neglecting the effect of internal pressure and temperature stresses on the bending of the pipeline; with compensators installed at the beginning and end of the calculated section. The presented solution for the first formulation of the problem depends on the usual trigonometric functions, for the second formulation of the problem - on polynomials, and in the third formulation - on hyperbolic and trigonometric functions. For these three problem statements, the main characteristics of the stress-strain state of the gas pipeline are calculated, diagrams of its deflection and bending stresses are constructed, the tables show the extreme values of these characteristics for different values of the parameters of the operation of the gas pipeline for different lengths of the blurred exposed part, and taking into account changes in soil state on adjacent underground parts. The effective operation of compensators designed to prevent the surfacing of underwater sections of the offshore gas pipeline and to keep them in the design position was established.

Актуальность. Разработана конструкция и принцип работы пневмокомпенсатора для плунжерного насоса с погружным магнитоэлектрическим двигателем, позволяющего снизить амплитуду колебаний давления на выкиде насоса путем выравнивания скорости потока жидкости в лифтовых трубах. При использовании в пневмокомпенсаторах диафрагмы, выполненной из резины с армированием, она становится устойчивой к разрушению, что в целом увеличивает эффективность работы и срок эксплуатации пневмокомпенсатора. Цель: разработать пневмокомпенсатор для плунжерного насоса с погружным магнитоэлектрическим двигателем. Провести прочностной анализ и оценку эффективности применения диафрагмы с армированием в пневмокомпенсаторах, применяемых для снижения пульсаций скорости и давления потока флюида в насосно-компрессорных трубах; обосновать выбор материала диафрагмы пневмокомпенсатора. Объекты: скважинные пневмокомпенсаторы, погружной бесштанговый плунжерный насос с линейным магнитоэлектрическим двигателем, колонна насосно-компрессорных труб. Методы: имитационное моделирование диафрагмы, закрепленной на перфорированной трубе, с применением программного комплекса «Компас 3D» модуль APMFEM; задание в граничных условиях расчетной модели технологических параметров при моделировании численных значений скорости, расхода, давления, температуры аналогичными действующей скважинной установке. Результаты. Установлено, что максимальные напряжения, возникающие в диафрагме в процессе работы пневмокомпенсатора, в 4 раза меньше предельно допускаемых, что показывает работоспособность пневмокомпенсатора в скважинных условиях. Показано положительное влияние армирования диафрагмы с точки зрения снижения максимальных напряжений в эластичной оболочке. Проанализировано влияние технологических параметров пневмокомпенсаторов (суммарного газового объема, начального давления в газовой камере) на эффективность их работы. Обосновано оптимальное давление зарядки пневмокомпенсаторов, которое не должно превышать минимально давление в насосно-компрессорных трубах в течение цикла откачки, чтобы исключить негативное влияние прижатия эластичной оболочки к перфорированной трубе (внутренней стенке пневмокомпенсатора). The relevance. The authors have developed the design and operation principle of a pneumatic compensator for a plunger pump with a submerged magnetoelectric motor, which allows reducing the amplitude of pressure fluctuations at the pump outlet by equalizing liquid flow rate in the lift pipes. It is shown that when using a diaphragm made of reinforced rubber in pneumatic compensators, it becomes resistant to destruction, which in general increases the efficiency and service life of the pneumatic compensator. The main aim of the research is to develop a pneumatic compensator for a plunger pump with a submerged magnetoelectric motor; conduct a strength analysis and evaluation of the effectiveness of the dіaphragm with reinforcement in pneumatic compensators, which used to reduce the pulsations of the speed and pressure of the fluid flow in the pump and compressor pipes; justify the choice of the diaphragm material of the pneumatic compensator. Objects: downhole pneumatic compensators, submerged rodless plunger pump with linear magnetoelectric motor, column of pump and compressor pipes. Methods: simulation of the diaphragm fixed on a perforated pipe using the software package «Compass 3D» module of the APMFEM; setting the design model of technological parameters in boundary conditions of the design model of technological parameters, at modeling numerical values of speed, flow rate, pressure, temperature similar to the existing well installation. Results. It is established that the maximum stresses that occur in the diaphragm during the operation of the pneumatic compensators are 4 times less than the maximum permissible ones, which shows the operability of the pneumatic compensator in downhole conditions. The positive effect of diaphragm reinforcement in terms of reducing the maximum stresses in the elastic shell is shown. The influence of technological parameters of pneumatic compensators (total gas volume, initial pressure in the gas chamber) on the efficiency of pneumatic compensators is analyzed. The optimal charging pressure of pneumatic compensators is justified, which should not exceed the minimum pressure in the tubing during the pumping cycle, in order to exclude the negative impact of pressing the elastic shell against the perforated pipe (the inner wall of the pneumatic compensator).

В статье рассмотрены проблемы синтеза инвариантной системы управлении. Решение вопросов построения надежных базисных систем управления позволяет в полной мере применить теоретические решения, которые разрабатывались в рамках теории автоматического управления. Решение вопросов усовершенствованного управления сейчас уделяется большое внимание. Однако непродуманная имплементация теоретических решений может приводить к разочарованию в возможностях повышения эффективности за счет усложнения систем управления.

Решение вопросов построения надежных базисных систем управления позволяет в полной мере применить теоретические решения, которые разрабатывались в рамках теории автоматического управления. Решение вопросов усовершенствованного управления сейчас уделяется большое внимание. Одним из таких решений является использование инвариантных или, как их иногда называют, комбинированных систем регулирования.

The effect of the static synchronous compensator (STATCOM) on distance protection of a high-voltage transmission line is studied in this article. To carry out the research stated in the topic of the paper, an experimental scheme was developed, equipment was selected, the operation settings of the 3 stages of distance protection were calculated and quad characteristics were built on their basis. All listed above, as well as further experiments, were carried out by the real time digital simulator. The STATCOM model was integrated in the scheme and set next. A series of experiments was carried out: two-phase and three-phase short circuits in various nodes of the scheme with and without the compensator and in various connection nodes. After all the experiments were carried out, appropriate conclusions were made about the impact of FACTS devices on the operation of distance protection. Possible ways to solve detected problems were also proposed.

Цель данной работы – разработка алгоритма автоматизированного поиска оптимальной конфигурации ребер. Предложенный алгоритм реализуется в два этапа: определение структуры ребер и определение оптимальных параметров. Для определения структуры ребер решается задача топологической оптимизации, после чего полученные данные обрабатываются с помощью методов кластеризации k-means и DBSCAN. На втором этапе происходит поиск оптимальных параметров с помощью метода Нелдера-Мида – метод безусловной оптимизации вещественной функции нескольких переменных нулевого порядка. В настоящей работе рассматривается поиск оптимальной конфигурации ребер на фланце сильфонного компенсатора с помощью предложенного метода. В результате получено улучшение по напряжениям и по массе.

В настоящей работе рассматривается разработка методологии оптимизации технологического процесса гидроформовки сильфонного компенсатора. В начале описывается конечно-элементная модель технологического процесса, граничные условия и уравнения материала. Описывается постановка задачи параметрической оптимизации. Рассматриваются критерии, которые необходимо улучшить в ходе оптимизации. Рассматриваются такие параметры гидроформовки, изменяя которые можно влиять на ход технологического процесса и в итоге получить наилучшую форму сильфонного компенсатора. Разбираются алгоритмы безусловной параметрической оптимизации. Рассматриваются модельные задачи и сравниваются алгоритмы. Разработанная методология применяется к процессу гидроформовки сильфонного компенсатора. Анализируются полученные результаты.

Adaptive pseudolinear gain and phase compensators of dynamic characteristics of automatic control systems are suggested. The automatic control system performance with adaptive compensators has been explored. The efficiency of pseudolinear adaptive compensators in the automatic control systems with time-varying parameters has been demonstrated.