Дисертацію присвячено вирішенню проблеми підвищення ефективності функціонування систем управління магістральними газопроводами (МГ) та їх загальної ефективності шляхом використання новітніх досягнень науково-технічного прогресу. Стосовно до нестаціонарних і усталених режимів МГ розроблено нові чисельні методи та алгоритми, що грунтуються на загальному методі кінцевих елементів. Встановлено, що розроблені в дисертації методи, алгоритми та програмно-інформаційні комплекси на відміну від відомих дають можливість розраховувати та оптимізувати режими складних систем МГ (десятки компресорних станцій, сотні трубопроводів), на великих інтервалах часу (кілька діб), з великими кроками інтегрування (кілька годин), з необхідною точністю та складними збуреннями (десятки включень - відключень устаткування). Такими сукупними характеристиками не володіє жоден з відомих програмно-інформаційних комплексів аналогічного призначення. Розроблено методологію аналізу енергетичної ефективності, виконано дослідження основних напрямів енергозбереження в МГ країни.

  Скачати повний текст

Визначено енергоскладові експлуатаційних витрат для автомобільного, залізничного, трубопровідного і конвейєрного видів транспорту, на основі яких побудовано економіко-математичні моделі з мінімумів енергоскладової для означених видів промислового транспорту. Розроблено критерії подібності і масштаби моделювання для транспортних систем, узагальнюючих показників і окремих витрат, динамічну модель управління виробництвом з критерієм максимума прибутку, на основі якої визначено області прибутковості і збитковості, методику енергоекономічного аналізу транспортних систем, автоматизовану систему аналізу і вибору виду промислового транспорту, що включає до свого складу експертну систему.

  Скачати повний текст

Вперше відображено режими роботи енергопостачальних комплексів топологічними моделями, видозмінними залежно від режимів роботи трубопровідних систем, а також на базі зібраної інформації змодельовано координати місця витоку цільового продукту (ЦП). Запропоновано принципово нові засоби збору інформації за умов функціонування АСУ ТП, технічні засоби створення комфортних умов і захисту масового споживача з одночасною економією ЦП. Розроблено принципи, теоретичні основи та моделі прогнозування витрат ЦП з імовірнісним характером його споживання. Визначено методи моделювання та закони регулювання режимів роботи насосно-компресорних установок у разі надлишкового та недостатнього надходження ЦП за умов функціонування АСУ ТП. Наведено універсальний критерій оптимальності функціонування систем розподілу цільового продукту. Запропоновано алгоритми телемеханічного контролю і управління потокорозподілом ЦП. Окреслено основні вимоги до засобів збору інформації та регулюючих органів енергетичних трубопровідних систем.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено розробці аналітичних методів розрахунку елементів конструкцій з тріщинами. Сформульовано принципи двохкритеріального підходу до аналізу статичної міцності тіл з тріщинами, досліджено вплив розмірів тіла на крихко-вязкий перехід. Розроблено варіанти методу вагових функцій для розрахунку коефіцієнтів інтенсивності напружень у двовимірних і тривимірних тілах із тріщинами. Запропоновано новий точний метод теорії пружності для розрахунку еліптичної тріщини в нескінченному тілі, що знаходиться в поліноміальному полі напружень. Побудовано ряд моделей граничного пластичного стану трубопроводів з осьовими дефектами: поверхневими різної форми і місцезнаходження та скрізними тріщинами в прямій трубі, поверхневою тріщиною в патрубку, тримірними дефектами; проаналізовано взаємодію множинних дефектів. Проведено пружний аналіз згину труби півоберненим за методом Сен-Венана. Отримано формули для розрахунку просторової трубопровідної системи методом початкових параметрів і наведено приклади розрахунку реальної системи з тріщинами.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання забезпечення надійності роботи підводних трубопроводів шляхом розробки методів прогнозування їх довговічності. Визначено нестаціонарні навантаження на трубопровід, викликані дією морських хвиль. Створено технічні засоби контролю циклів змінних навантажень. Досліджено коливальні процеси ділянки трубопроводу, який провисає над западиною морського дна та внутрішні навантаження в його поперечних перерізах. Висвітлено умови відсутності резонансних коливань. Обгрунтовано вибір локальних моделей для оцінки характеристик втоми підводних трубопроводів під дією змінних навантажень. Розроблено методику та проведено експериментальні дослідження взірців трубопроводу на втому. Наведено схему запобігання впливу нафти з трубопроводу у випадку його пошкодження. Запропоновано конструкцію пристрою запобігання руйнуванням трубопроводів з індикаторами втоми.

  Скачати повний текст

На підставі узагальнення статистичних даних щодо аварійності магістральних трубопроводів у межах України визначено найтиповіші відмови та причини їх виникнення. Одержано математичний розв'язок за допомогою матриці основних показників екологічної небезпеки для прогнозування масштабів забруднення довкілля у разі відмов нафтопроводів. Вивчено проникність грунтів різного гранулометричного складу під час фільтрації сирої нафти та дизельного палива, формування нафтового забруднення у підземних водах і перекриваючих їх відкладах. Виконано розрахунки інтенсивності витоку газу метану у разі корозійних пошкоджень трубопроводу, користуючись рівняннями термодинаміки тіла зі змінною масою, а для прогнозування динамічних параметрів витоку газу у випадку відмови трубопроводу на повний переріз розроблено математичну модель на базі системи рівнянь руху, нерозривності та енергії. Запропоновано методи їх практичної реалізації. Під час проектування продуктопроводів визначено методичні основи кількісної оцінки ризику. Скореговано концепцію удосконалення технологічного проектування трубопровідного транспорту нафти і газу на енергозбереження.

  Скачати повний текст

Досліджено питання підвищення надійності та економічності систем трубопровідного пневматичного транспорту шляхом використання оригінальних вихрових і струминних елементів, які не містять рухливих механічних частин, що працюють в абразивному середовищі. Розроблено адекватні математичні моделі робочого процесу вихрового й ежекційного живильників та пакет прикладних програм розрахунку потокових частин цих елементів. Проведено розрахунок стійкості і визначено оптимальні параметри настроювання регулятора аналогової системи регулювання подачі цементу для системи пневмотранспорту. Показано, що використання розроблених пристроїв у системах пневмотранспорту тонкодисперсних вантажів дозволяє зменшити експлуатаційні витрати, підвищити їх надійність і економічність.

  Скачати повний текст

Удосконалено методи керування трубопровідними транспортними системами з метою вирішення проблеми підвищення надійності та ефективності їх функціонування на етапах експлуатації та розвитку. Розроблено новий підхід до імітаційного керування процесами експлуатації та розвитку трубопровідних транспортних систем, що враховує якість, ефективність і надійність їх функціонування. Розв'язано основні задачі диспетчерського керування трубопровідними транспортними системами: пряму задачу аналізу, ідентифікації станів та оптимізації режиму роботи активних елементів. Доведено існування та одиничність розв'язку прямої задачі аналізу, оцінено швидкість збіжності її розв'язку з методом Ньютона, сформульовано задачі математичного програмування, задачі оптимізації режиму роботи насосних станцій під час їх спільної роботи на трубопровідну транспортну мережу, а також задачі ідентифікації стану потокорозподілу у трубопровідних транспортних системах. Запропоновано способи зведення даних задач до розв'язку нелінійних рівнянь спеціального виду: перша зведена до розв'язку системи нелінійних рівнянь, що мають єдиний розв'язок і розрахунки за формулами, друга - до розв'язання спеціальної системи нелінійних рівнянь. Розроблено алгоритм розв'язку даної задачі, що дозволяє одержати необхідний результат.

  Скачати повний текст

Розроблено нову конструкцію водорозподільного вузла та дощувальної насадки секторної дії для використання на агрегаті ДДА-100МА. Досліджено основні показники якості поливу розробленої конструкції дощувальної насадки секторної дії діаметром отвору 9, 10, 11, 12, 13, 14 мм. Оптимізовано типорозміри дощувальних насадок і дюз та схеми їх розміщення вздовж трубопроводу ДДА-100МА з витратами води 60, 80, 100 і 130 л/c. Визначено оптимальний напір на вході в трубопровід, типорозміри насадок і дюз вздовж трубопроводу за оптимального співвідношення H/d структури крапель дощу в діапазоні 1700 - 2400 з відносною похибкою витрат води у межах 5 %. Проведено порівняльні дослідження серійного та удосконаленого агрегата ДДА-100МА з витратами води 60, 80 і 100 л/с. Визначено агротехнічні показники та параметри енерговитрат насосно-силового агрегата ДДА-100МА, які забезпечують захист грунту від ерозії, економію палива та води.

  Скачати повний текст

Досліджено питання виявлення деяких дефектів у підземних трубопроводів, а також визначено їх параметри за тепловими методами. Розроблено тривимірну теплофізичну модель трудобопроводу з локальними дефектами, що є джерелами тепла, в якій враховано зміну з часом зовнішніх чинників, які впливають на теплове поле на поверхні грунту над трудобопроводом. Розроблено математичний апарат з застосуванням числового методу скінченних різниць а числово-аналітичного методу потенціалів. Використання комбінації методів дозволяє розв'язувати більш різноманітні задачі теплової діагностики трубопроводів, а також підвищує її точність. Теплофізичні моделі та математичний апарат їх аналізу реалізовано в комп'ютерному комплексі обробки інформації "Трубопровід". На підставі аналізу моделей розроблено таблиці чутливості теплового методу для проведення контроля трубопроводів. Проаналізовано похибки, що виникають у процесі проведення теплового контролю, виявлено найбільш сприятливі умови для його проведення.

  Скачати повний текст

На підставі досліджень розглянуто головні теоретичні положення надійності, живучості та безпеки кабельних і трубопровідних систем суднових енергетичних установок. Розроблено оптимізовані алгоритми та програми обчислювальних експериментів. За результатами обчислювальних і лабораторних експериментів визначено домінуючі фактори, що впливають на надійність, живучість та безпеку технічних засобів. Наведено математичну модель вогнестійкості та вибору параметрів захисних пристроїв. Створено модульний ряд захисних пристроїв для кабельних і трубопровідних трас. Запропоновано узагальнену методику проектування захисних пристроїв. Розроблено та впроваджено у виробництво захисні пристрої для кабельних трас, що містять елементи комутації електричного струму та захисні пристрої для трубопровідних трас з елементами регулювання витрат плинного середовища.

  Скачати повний текст

На підставі комплексного аналізу стану виробничих потужностей нафтотранспортного комплексу та морського транспорту України, а також світових тенденцій розвитку транспортного флоту та видобутку нафти оцінено резерви пропускної спроможності нафтотранспортного комплексу та визначено його "вузькі місця". Запропоновано нові механізми фінансування та самофінансування альтернативних варіантів створення та розвитку нафтопаливного флоту України. Наведено принципово нову для умов України схему господарюючого суб'єкта - комплексного транспортного та нафтоперевантажувального підприємства, що об'єднує транспортування сирої нафти морем, її перевантаження та транспортування трубопровідним транспортом. Розроблено економіко-математичну модель механізму самофінансування нафтоперевантажувального комплексу. Розвинуто методичні засади оцінки економічної ефективності різних варіантів механізму фінансування з урахуванням нерівномірності фінансових потоків, а також теоретичні засади обгрунтування нового виду сполучення - прямого змішаного трубопровідно-водного, що відкриває шляхи для розробки наскрізної вантажної документації та відповідні єдині тарифи на перевезення у такому сполученні. Удосконалено економічний механізм залучення інвестицій у розвиток нафтопаливного флоту України за рахунок пільгового оподаткування та використання прискореної амортизації. Надано пропозиції щодо змін законодавчої бази з метою створення пільгового оподаткування підприємств морського нафторанспортного комплексу.

  Скачати повний текст

Здійснено класифікацію чинників антропогенного впливу на річки. Оцінено здатність річок реагувати на антропогенний вплив. Досліджено зміни метеореологічних величин, які найбільше впливають на стан річок. Показано вплив кліматичних змін на середній річний стік води та його внутрішньорічний розподіл. Подано характеристику галузей господарського комплексу України, що найбільше впливають на стан річок. Визначено вплив антропогенної діяльності на стік найбільших річок та визначено стік, який би спостерігався за відсутності господарської діяльності. Здійснено районування території України за особливостями використання річок. Визначено вплив зарегулювання стоку на режим річок і гідроекологічну ситуацію. Розроблено параметри екологічних попусків з Дністровського водосховища. Установлено закономірності стоку завислих і тягнених наносів, а також вплив антропогенного чинника. Оцінено зміни, які сталися в результаті антропогенного впливу на температуру води, льодовий режим і гідрохімічні характеристики. Визначено очікуваний та ймовірний вплив на річки споруджуваних енергетичних об'єктів. Уточнено метод розрахунку внутрішньорічного розподілу стоку. Здійснено оцінювання ймовірного нафтового забруднення водних об'єктів у разі аварії на трубопровідному транспорті.

  Скачати повний текст

Розроблено метод аналізу ефекту овалізації згину труби, який виникає за прикладання просторових згинальних моментів. Для згину труби одержано загальне оболонково-балочне аналітичне розв'язання з урахуванням впливу внутрішнього тиску на овалізацію перерізу та піддатливість згину. Запропоновано метод розрахунку згину труби з урахуванням крайового ефекту за навантаження згинальним моментом і внутрішнім тиском. Наведено аналічне розв'язання для згину, що описується через функції Крилова. Сформульовано процедуру застосування методу початкових параметрів з використанням значення тангенціального та поздовжнього переміщень, осьового та дотичного зусиль як межових умов. Одержано рівняння зв'язку цих параметрів наприкінці ділянки з їх початковими значеннями. Для згину труби як криволінійного стрижня одержано аналітичні рівняння для переміщень і кутів повороту лінії центрів поперечних перерізів з урахуванням дії розподілених і зосереджених сил і моментів, тиску та температури. Установлено, що в області спряження підземних прямих труб з криволінійними вставками виникають крайові ефекти, величини яких пропорційні різниці осьового зусилля в нескінченному прямому трубопроводі та в закритій з торців трубі. Для окремих випадків визначено величини додаткових напружень і межі зони впливу крайового ефекту.

  Скачати повний текст

Визначено, науково обгрунтовано та вирішено проблему підвищення техніко-економічної ефективності системи промислового трубопровідного транспорту на базі розробки принципово нової - струминної арматури, робочі органи якої не мають рухливих механічних частин, завдяки чому їй властиві високі показники надійності та довговічності. Розвинуто засади теорії та розрахунку трубопровідної струминної арматури промислового транспорту. Теоретичні дослідження щодо закономірностей течії у арматурі та її характеристик проведено з застосуванням гідродинамічних і гідравлічних підходів на математичних моделях різних рівнів - від одновимірних до просторових моделей течії в'язкої рідини. Експериментально досліджено параметри гідравлічного тертя у вихрових регулюючих органах, їх пропускні спроможності та робочі характеристики, установлено динамічні властивості мембранних виконавчих механізмів та пристроїв арматури у цілому. Розроблено принципи побудови та методи розрахунку струминної арматури та систем управління на її основі. Відзначено, що декомпозиція проточної частини вихрових регулюючих органів та подальший їх синтез дали змогу створити пристрої, які разом з виконавчими механізмами є основою системи струминної трубопровідної арматури промислового транспорту.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель процесу деформування трубопровідних обв'язків (ТО) газоперекачувальних агрегатів (ГПА) (на прикладі нагнітального патрубка), яка базується на гіпотезі про характер деформування його тороїдальної ділянки за умов зміни вібраційного стану ГПА, згідно з якою після деформування ділянка залишається тороподібною. За цього змінюється радіус кривизни осі та величини кута, під яким видно ділянку з центру кола, що визначає вісь ділянки, що дає змогу одержати значення механічних напружень (осьових і зсувних), що діють на ділянку, та їх розподіл за об'ємом нагнітального парубка за результатами оцінки вібраційного стану ГПА. Уперше за умов параметричного представлення деформованої осі нагнітального патрубка використано інтерполяційні многочлени Ерміта різних степенів, за цього вісь першої прямолінійної та прилеглої до неї конічної ділянки моделюється одним многочленом, що дає змогу установити значення максимальних напружень, які виникають у матеріалі конічної ділянки нагнітального патрубка. Розвинуто метод обробки вібраційних сигналів з контрольних точок ГПА на основі "wavelet"-перетворення, з використанням якого одержано оперативну та вірогідну інформацію про вібраційний стан ГПА. Розроблено метод оптимального розташування вібродавачів на корпусі ГПА, базуючись на вдосконаленні двовимірної кореляційної матриці, використання якого дає змогу без втрат інформації про вібраційний стан ГПА зменшити кількість вібродавачів, що вивільнює обчислювальні ресурси системи та прискорює процес обробки віброакустичної інформації у режимі реального часу.

  Скачати повний текст

Запропоновано метод розрахунку характеристик системи споруда - грунтове підгрунтя - водне середовище, побудований на базі принципу максимуму Мізеса у теорії пластичності течії для розрахунку берегоукріпних споруд. Одержано систему рівнянь у приростах в інваріантній формі, здійснено модифікацію функцій навантаження для пластичних деформацій, запропоновано процедуру усунення особливостей сингулярних ліній і точок поверхонь навантаження Кулона - Мора. Створено метод розв'язання хвильових задач, який базується на ідеї деформації простору. З використанням системи хвильових мультиполів уперше визначено характеристики силового впливу прогресивних хвиль кінцевої амплітуди на підводний трубопровід, розташований на дні. Уперше розв'язано гідродинамічну задачу про дифракцію хвиль кінцевої амплітуди на підводному хвилеломі з застосуванням методу межових інтегральних рівнянь, одержано гідродинамічні сили, що діють на хвилелом. Теоретичні результати розв'язання перевірено шляхом їх порівняння з даними спеціальних експериментів на моделях труби та підводного хвилелому у хвильовому лотку ЧМНДІП на дослідному басейні ОНМУ. Розроблено програмний комплекс, який дає змогу виконати розрахунок за двома межовими станами - міцністю та деформацією основних типів берегоукріпних споруд.

  Скачати повний текст

Розроблено нову логіко-математичну модель системи трубопровідного транспорту газу, в якій компресорна станція представлена рівнянням впливу. Запропоновано у разі моделювання роботи газоперекачувального агрегату враховувати технічний стан газотурбінної установки та відцентрового нагнітача. Для ідентифікації технічного стану обладнання компресорних станцій розроблено нові алгоритми, які базуються на оригінальних методах діагностики, що передбачають використання параметрів зі штатного вибору у нормальному експлуатаційному режимі агрегату. Створено програмно-інформаційний комплекс для аналізу режимів системи трудопровідного транспорту газу з урахуванням технічного стану основного обладнання та комплекс для оперативної діагностики зазначеного стану обладнання компресорних станцій.

  Скачати повний текст

Уперше узагальнено та систематизовано відмови на трубопровідних системах водопостачання за об'єктом дії, характером виявлення й факторами впливу на мінливість критеріїв надійності, зокрема, на параметр інтенсивності відмов, за ступенем складності відновлення працездатного стану складових елементів та масштабом і видом шкоди, яку вони завдають. Одержано аналітичні залежності для визначення параметра інтенсивності відмов трубопроводів від термінів їх експлуатації для трьох періодів роботи (пуско-наладки, нормальної експлуатації, інтенсивного старіння) та з урахуванням категорії складності відновлення елементів, які відмовили. Запропоновано методику для оцінки мінливості лінійної витрати на ділянці діючої або нової, запроектованої водопровідної мережі та встановлення межі довірчого інтервалу змінюваності та низку основних чинників, що впливають на числові значення величини математичного очікування лінійної витрати води. Наведено математичну модель для визначення величини економічного фактора спорудження й експлуатації для ділянок водопровідної мережі, яка враховує широкий діапазон вхідних параметрів, що характеризують економічні умови будівництва й експлуатації трубопровідної системи у цілому та гідравлічно пов'язаних з нею водопровідних споруд водопостачання. Установлено аналітичні залежності коефіцієнта нерівномірності споживання електроенергії як основного чинника економічної ефективності роботи даної мережі від загального коефіцієнта нерівномірності водоспоживання для трубопроводів з різних матеріалів.

  Скачати повний текст

Розглянуто питання підвищення точності дозування та рівномірності видачі порошкових матеріалів аераційним живильником, який використовується в інжекційних системах обробки металургійних розплавів. Одержано аналітичну залежність для визначення площі дозувального отвору, за якою забезпечується необхідна точність дозування порошку. Створено систему рівнянь для розрахунку витратної характеристики живильника. Удосконалено конструкцію пристрою за рахунок його обладнання камерою інжектування порошків у пневмотранспортний трубопровід. Обгрунтовано аналітичні залежності для розрахунку параметрів камери інжектування, за якими забезпечується рівномірна видача порошків у пневмотранспортний трубопровід. Експериментально встановлено, що діапазон регулювання продуктивності живильника складає 1 - 4 т, точність дозування порошків - 1 - 1,5 %, а рівномірність їх видачі підтримується на рівні 0,5 %. Розроблено конструкцію аераційного живильника для подачі гомогенної двокомпонентної суміші порошків до загального пневмотранспортного трубопроводу з регулюванням співвідношення компонентів під час видачі. Відзначено, що даний варіант приладу забезпечує необхідну точність дозування кожного компонента суміші та практично сталу витрату транспортуючого газу.

  Скачати повний текст