Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Система автоматизированного обоснования оптимальных параметров каскаданасосных станций

Крупные водохозяйственные системы, включающие в себя каскады насосных станций, сложны в управлении и требуют значительных затрат на строительство и эксплуатацию. Повышение требований к проектированию данных систем создает предпосылки использования точных методов обоснования параметров их сооружений и оборудования.

Углубленная разработка и сокращение сроков выполнения проектов сложных водохозяйственных систем возможны только при автоматизации проектирования, т. е. при систематическом применении ЭВМ в процессе проектирования и научно обоснованном распределении функций между специалистом и ЭВМ. Человек должен решать задачи творческого характера, а ЭВМ — задачи, которые можно сформулировать в форме алгоритмов и решить более эффективно с помощью машин.

Такой подход позволяет снять упрощения и предположения, неизбежные при традиционных методах проектирования.

Формализация и алгоритмизация могут применяться на всех этапах проектирования объектов водохозяйственного строительства, начиная от разработки научных и инженерных основ проекта до выпуска проектно-конструкторской документации.

При автоматизации проектирования НС следует ори-ентироваться на комплексную разработку проекта каскада НС как единой сложной системы с привлечением методов анализа, синтеза и оптимизации параметров сооружений и оборудования.

В социальном и технико-экономическом аспекте САПР должна обеспечивать более высокий качественный или количественный эффект по сравнению с существующей практикой проектирования.

Уровень автоматизации характеризуется степенью формализации процесса проектирования в виде алгоритмов и программ для ЭВМ. По мере развития и совершенствования этой системы на ЭВМ будет перекладываться все большее количество операций. САПР должна быть развивающейся во времени и открытой, позволяющей легко включать в нее новые методы и средства.

Каскады НС являются сложными системами со многими параметрами и большим числом связей с водохозяйственными системами, потребителями, обслуживающими отраслями и с окружающей средой. Процесс определения параметров каскада НС можно представить в виде сложной многоуровневой иерархической системы.

На первом уровне оптимизируются состав и основные параметры водопроводящего тракта, определяется местоположение НС и всех водопроводящих сооружений, а также устанавливаются внешние параметры насосных станций. При работе НС на открытый канал такими параметрами являются расчетный расход и геометрический напор, при работе на напорную систему — напор в точке подключения водовода НС к напорной системе.

На втором уровне определяются основные функциональные параметры оборудования и сооружений НС с учетом всех взаимосвязей.

На третьем уровне оптимизируются параметры элементов оборудования и сооружений.

Нижний уровень предусматривает дальнейшую детализацию, а именно оптимизацию отдельных частей узлов; и деталей. На верхнем уровне используются наименее детализированные и углубленные математические модели, отображающие объект проектирования. На каждом нижерасположенном уровне степень детализации и точности математических моделей возрастает. При наиболее простой схеме водоподачи (при индивидуальных НС) количество уровней иерархии снижается.

Иерархия и структуре этих задач должны соответствовать иерархия и структура информации как исходной, так и обменной между уровнями оптимизации. Обоснование параметров начинается с верхнего уровня и ведется сверху вниз. Результаты решения задачи на каждом уровне, кроме их основного назначения — выбора оптимальных параметров элементов оборудования и сооружений каскада НС, выступают в качестве обратной внешней информации для решения задачи на следующем уровне, т. е. организуется итерационный процесс обоснования оптимальных параметров каскада НС.

Проектирование такой системы также рекомендуется вести с нарастающей сложностью, углублением и детализацией математических моделей, отображающих объект проектирования, уточняя исходную информации (рис. 18.3).

Процесс проектирования НС, как правило, состоит из трех этапов: технико-экономическое обоснование, проект, рабочие чертежи. Для каждого из этих этапов используются математические модели НС, различные по глубине и детальности проработки.

Достоинством иерархического принципа является возможность разложения сложной задачи большой размерности на задачи приемлемой сложности меньшей размерности, которые поддаются решению с помощью имеющихся методов и средств.


Иерархический подход к проектированию сложных водохозяйственных объектов и модульный принцип позволяют САПР развиваться во времени и включать в себя новые модули. САПР каскада НС следует рассматривать как подсистему (или элемент) САПР водохозяйственной дли энергетической системы, в свою очередь, являющихся подсистемами отраслевых автоматизированных систем «Вода» или «Энергия».

Внедрение GAITP каскада НС проводится поэтапно.

Организация внедрения должна обеспечивать свободный переход с одного этапа на другой.

Система автоматизированного обоснования параметров каскадов НС была проверена на практике при разработке проектов конкретных водохозяйственных систем. Например, в институте Ленгипроводхоз совместно с Ленинградским политехническим институтом им. М. И. Калинина при разработке проекта Бурлинской оросительной системы был реализован первый этап автоматизированного проектирования каскада НС. Этот проект предусматривает подпитку р. Бурлы из Новосибирского водохранилища. Для целей ирригации, пополнения и рассолонения озер, имеющих рыбопромысловое значение, и охраны природы по магистральному каналу в бассейн р. Бурлы необходимо перебросить воды 30—35 м3/с. Строительство намечено осуществлять в несколько очередей.

Задача первого этапа проектирования состояла в технико-экономическом обосновании трассы системы во- доподачи, местоположения водозабора, состава и основных параметров сооружений и оборудования каскада НС.

Техническая база (ЭВМ среднего быстродействия), а также малый лимит времени на проектирование потребовали использования эвристических принципов. Были учтены предварительные проработки к этому проекту, а также опыт проектирования аналогичных объектов. Число рассматриваемых вариантов зависело от количества варьируемых параметров и диапазона изменения каждого из них. Например, местоположение водозабора рассматривалось в пяти вариантах, в каждом из которых трасса канала соответственно изменяла свое положение (рис. 18.4,

Число НС в каскаде варьировалось от одной до шести. При детерминированном графике водоподачи Q—f(t) была рассмотрена возможность установки на НС вертикальных насосных агрегатов; осевых с расчетными напорами; осевых; центробежных.

Банк экономической информации был сформирован на основе тщательного анализа экономических данных с учетом действующих нормативных документов.


Результаты решения всех вариантов задачи выводились на ЭВМ в табличной форме.

В качестве примера на рис. 18.4, в показаны варианты трассы (Bril-1 и В-1-5) с нанесением местоположения зданий НС, водозаборов и ступеней МК.

В варианте B-II-1 каскад НС состоит из трех ступеней. Каждая станция оснащена шестью насосными агрегатами. На станциях № 1 и 3 установлены центробежные насосы 1200В-6,3/63, а на станции № 2 — осевые.

Вариант В-1-5 представляет собой каскад из четырех НС, каждая из которых оборудована шестью агрегатами. На НС № 1 установлены осевые насосы, осевые ОПВЗ-110.

Вариант В-1-5 по сравнению с вариантом B-II-1 обеспечивает расчетное снижение затрат на 12%.

Реализация первого этапа автоматизированного проектирования каскада НС позволила в сжатые сроки рассмотреть значительное число вариантов и выбрать наиболее экономичное решение и перейти ко второму этапу проектирования.

Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства: Учеб. для вузов. Д. С. Щавелев, М. Ф. Губин, В. Л. Куперман, М. П. Федоров; Под общ. ред. Д. С. Щавелева. — М.: Стройиздат, 1986. — 423 с.

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????