Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка методов расчета эффективности работы теплообменных аппаратов компрессорных станций Хамидов Александр Сайдаланович

Разработка методов расчета эффективности работы теплообменных аппаратов компрессорных станций
<
Разработка методов расчета эффективности работы теплообменных аппаратов компрессорных станций Разработка методов расчета эффективности работы теплообменных аппаратов компрессорных станций Разработка методов расчета эффективности работы теплообменных аппаратов компрессорных станций Разработка методов расчета эффективности работы теплообменных аппаратов компрессорных станций Разработка методов расчета эффективности работы теплообменных аппаратов компрессорных станций
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Хамидов Александр Сайдаланович. Разработка методов расчета эффективности работы теплообменных аппаратов компрессорных станций : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.13 / Хамидов Александр Сайдаланович; [Место защиты: Тюмен. гос. нефтегаз. ун-т].- Тюмень, 2009.- 153 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1542

Содержание к диссертации

Введение

РАЗДЕЛ 1. Анализ методов теплового расчета теплообменных аппаратов 10

1.1. Конструкции аппаратов воздушного охлаждения газа 10

1.2. Тепловой расчет аппаратов воздушного охлаждения газа 18

1.3. Конструкция регенератора 36

Выводы по разделу 1 46

РАЗДЕЛ 2. Аналитические исследования жизненного цикла и режимов работы теплообменных аппаратов 48

2.1. Жизненный цикл теплообменного аппарата 48

2.2. Особенности эксплуатации и переменные режимы работы теплообменных аппаратов 52

2.3. Обоснование достоверности новых формул теплового расчета 59

Выводы по разделу 2 77

РАЗДЕЛ 3. Разработка методики определения эффективности работы аппаратов 79

3.1. Погрешности измерений 79

3.2. Сбор информации по термогазодинамическому состоянию регенераторов 85

3.3. Разработка методики теплового расчета секции регенератора в эксплуатационных условиях 90

3.4. Методика исследования аппаратов, эксплуатирующихся на компрессорных станциях 101

3.5. Разработка методики расчета аппаратов воздушного охлаждения газа 109

Выводы по разделу 3 113

РАЗДЕЛ 4. Технико-экономическая эффективность при эксплуатации теплообменных аппаратов 115

4.1. Технико-экономическая эффективность при внедрении методов и средств контроля и диагностики теплообменных аппаратов 115

4.2. Технико-экономическая эффективность работы систем охлаждения газа 126

Выводы по разделу 4 134

Основные выводы и результаты 135

Список использованной литературы

Введение к работе

Актуальность проблемы. Современный транспорт газа развивается в направлении уменьшения энергозатрат с одновременной интенсификацией технологических процессов, связанных с увеличением объемов транспортируемого газа. В связи с этим при эксплуатации теплообменных аппаратов (ТА) происходит существенное увеличение перепадов давлений, градиентов температур, скоростей движения теплоносителей и т.п., что вызывает увеличение энергозатрат, особенно при неудовлетворительном состоянии ТА. При этом требования к эффективности функционирования аппаратов постоянно растут.

Отказы в работе аппаратов вызывают постоянное (во времени) снижение технико-экономических показателей работы газоперекачивающих агрегатов, не вызывая их аварийного останова. Вместе с тем массогабаритные характеристики теп-лообменного оборудования сопоставимы, а иногда и превосходят подобные показатели основного оборудования. В силу этого технико-экономический аспект проблемы оценки и повышения эффективности работы теплообменных аппаратов является актуальной задачей.

Объектом исследования являлись тешюобменные аппараты компрессорных станций (КС) магистральных газопроводов Западной Сибири.

Предмет исследования: АВО газа (2АВГ - 75 - С) и пластинчатые регенераторы агрегатов ГТК - 10-4, эксплуатирующиеся на КС.

Цель: оценка эффективности работы регенераторов и АВО газа в результате адаптации существующих и разработки новых методов для расчета параметров теплообменных процессов, происходящих в ТА.

Задачи исследований:

- провести анализ конструкций и методик теплового расчета аппаратов для оп
ределения их недостатков и причин увеличение энергозатрат на транспорт газа;

- выполнить аналитическое обоснование достоверности новых формул расчета показателей теплообменных процессов, происходящих в ТА;

- разработать методику расчета пластинчатого регенератора, которая содер
жит: экспериментальную схему с расходомерами воздуха и продуктов сгорания;
алгоритм с усовершенствованными и новыми формулами;

- адаптировать методику расчета пластинчатого регенератора для определе
ния показателей эффективности работы АВО газа, которая включает штатну]іо*\

4 схему измерений параметров: температур, давлений, расходов теплоносителей;

- обосновать повышение эффективности работы ТА: от промывки трубного
пучка АВО газа; от внедрения методов контроля и диагностики утечек воздуха в
регенераторе.

Обоснованность и достоверность исследований. Методологическими основами исследований являются известные законы и методы теории тепломассообмена, технической термодинамики и теплопередачи, экономико-математические методы. Достоверность обеспечивается сопоставлением полученных результатов с другими результатами, известными в научной и справочной литературе, использованием метрологически обеспеченной измерительной аппаратуры.

Связь с тематикой научно - исследовательских работ. Диссертационная работа выполнялась в рамках целевой комплексной программы «Нефть и газ Западной Сибири», программы «Энергетическая стратегия России», целевой комплексной программы по созданию отраслевой системы диагностического обслуживания газотранспортного оборудования КС РАО «Газпром» и Федеральной целевой программы «Энергосбережение России».

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- обоснована достоверность адаптированных и новых формул для теплового
расчета теплообменных аппаратов компрессорных станций;

- разработаны и адаптированы методики для расчета параметров теплообмен
ных процессов, происходящих: в длительно эксплуатируемых пластинчатых реге
нераторах; в АВО газа с учетом различных сезонов года;

- усовершенствованы методики расчета технико-экономической эффектив
ности ТА: от внедрения систем контроля и диагностики утечек воздуха в регене
раторе; от промывки трубного пучка АВО газа.

На защиту выносятся разработанные и усовершенствованные методики расчета режимов работы и эффективности теплообменных аппаратов по заводским и эксплуатационным данным.

Практическая ценность и реализация работы состоит в том, что разработанные алгоритмы контроля режимов работы ТА использованы для создания методик оценки технико-экономической эффективности эксплуатации ТА на КС. При внедрении методик эксплуатационный и ремонтный персонал имеет возможность отслеживать тренд (изменение) основных теплотехнических параметров в

5 зависимости от технического состояния ТА и своевременно может принимать меры для его восстановления.

Личный вклад автора. Разработаны и усовершенствованы алгоритмы расчета режимов работы регенераторов и АВО газа, позволяющие по изменениям параметров определять основные показатели аппаратов (коэффициент теплопередачи, поверхность теплообмена, коэффициент эффективности теплообмена и др.), а с учетом накопления банка данных прогнозировать предельные значения срока эксплуатации до ремонта.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на региональных научно - практических конференциях 2005г. - 2007г., на расширенных заседаниях кафедры «Сооружение и ремонт нефтегазовых объектов» 2007г. - 2008г., на технических совещаниях в ООО «Газпром трансгаз Сургут» 2005 - 2008гг. Опубликовано 5 печатных работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 153 страницах машинописного текста и, 16 рисунков, 20 таблиц и 2 приложения. Содержит введение, четыре раздела, общие выводы, список литературы из 86 наименований.

Тепловой расчет аппаратов воздушного охлаждения газа

Для поверхностей охлаждения АВО, имеющих сложную геометрию, наличие в воздушных каналах элементов, возмущающих поток, вызывает появление пульсационных составляющих скорости и приводит к такому обмену масс, что профиль скорости в потоке приобретает большие значения, чем при течении в гладких каналах.

Следовательно, предпосылкой повышения эффективности поверхностей охлаждения является увеличение коэффициента теплоотдачи путем разрушения пограничного слоя (изменение характера течения в пограничном слое) [4].

Для реализации высоких коэффициентов охлаждения воздушным потоком большое значение имеет рациональная конструкция оребрения. В общем случае сопротивление теплопроводности можно считать состоящим из термического сопротивления стенок каналов и термического сопротивления оребрения. Толщина стенок каналов для АВО всех типов обычно мала, а коэффициент теплопроводности материалов стенок велик. Поэтому их термическое сопротивление не превышает 0,1- -0,05% от общего сопротивления теплообмену.

В процессе эксплуатации агрегатов воздушного охлаждения газа происходит изменение состояния как наружной, так и внутренней поверхности теплообменных трубок и секций в общем.

Внешняя поверхность загрязняется за счет попадания в оребрение теплообменных трубок листвы, насекомых, пыли.

Следствием данного изменения состояния поверхности теплообменных трубок является ухудшение теплообмена, т.е. охлаждения газа. Это ведет к увеличению расхода энергоресурсов на поддержание заданного режима охлаждения газа. Для проверки эффективности теплообмена проводят исследования на КС.

Перед началом работ производится посекционное диагностическое обследование аппаратов воздушного охлаждения газа с помощью тепловизора. Регистрируются параметры работы цеха и АВО. Производится обследование внутренней поверхности теплообменных трубок с помощью видеоэндоскопа. Аналогичные обследование выполняются после завершения работ по увеличению эффективности работы АВО газа. Одним из путей увеличения эффективности является промывка трубного пучка. На основании полученных данных выполняется тепловой расчет до и после промывки.

Экономия ТЭР и соответствующий экономический эффект от проведения данного мероприятия определяются в целом следующими статьями: 1) снижение расхода электроэнергии на вентиляторах АВО за счёт возможности отключения части их из работы в результате улучшения теплоотдачи после промывки (прямой эффект); 2) снижение расхода топливного газа на агрегатах КЦ данной КС в результате снижения сопротивления трубных пучков АВО по газу (при условии прокачивания идентичного объёма газа); 3) уменьшение расхода топливного газа на агрегатах следующей КС из-за снижения температуры компримируемого газа, поступающего в газопровод после АВО данной КС, и соответствующего снижения температуры газа в конце линейного участка на входе в следующую КС (системный эффект) [2,3].

Расчёт возможной экономии топливного газа, расходуемого ГПА КЦ, включает последовательное определение текущего технического состояния проточных частей ГТУ и ЦБН, расхода коммерческого газа через КЦ, проведение сравнительных расчётов режима компримирования при условиях до и после промывки АВО. Все расчёты выполняются по программам на ЭВМ на основе замеров параметров работающих агрегатов.

Экономия топливного газа при компримировании природного газа, может быть получена (при условии постоянного объёма транспортируемого газа) за счёт снижения давления газа на нагнетании ЦБН, соответствующего уменьшению сопротивления трубных пучков АВО в результате промывки.

Обычно (при диспетчерских расчётах) падение давления газа после ЦБН до входа в линейный участок принимается (в среднем) до 1,1 кгс/см , при этом на АВО приходится до 0,9 кгс/см . В ходе эксплуатации перепад давлений газа на АВО до и после его промывки надо обязательно регистрировать

При проведении тепловых расчетов теплообменных аппаратов применяются два варианта расчетов: расчеты I рода (конструктивные) и расчеты II рода (поверочные). При проектировании аппаратов проводят расчеты I рода. При проведении этих расчетов исходными данными являются: расход теплоносителей, температура входа и выхода теплоносителей, тип теплообменного аппарата, его характеристика. Требуется определить необходимую поверхность охлаждения. Порядок расчета следующий: вначале определяется тепловой поток из уравнения теплового баланса, затем средняя разность температур, далее оценивается коэффициент теплопередачи К, вычисляется размер поверхности теплообмена и число теплообменных аппаратов. После этого проверяется принятое значение коэффициента теплопередачи по уравнениям теплообмена.

При проведении расчетов II рода исходными данными являются: расход теплоносителей и их температура на входе в теплообменный аппарат. Требуется определить температуру на выходе из теплообменного аппарата. Порядок расчета следующий: определяется тепловой поток, для чего задается значение температуры на выходе одного из теплоносителей и вычисляется средняя разность температур и поверхность теплообменного аппарата, которая сопоставляется с известной поверхностью, или используется метод вариантных расчетов [5, 18, 33].

Особенности эксплуатации и переменные режимы работы теплообменных аппаратов

В международных стандартах серии ISO 9004 (управление качеством продукции) введено понятие «жизненный цикл изделия» (петля качества). Жизненный і\икл изделия определяется как период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания изделия и заканчивается в момент его полного изъятия из эксплуатации [1, 19, 22].

В жизненный цикл любого изделия, в том числе и теплообменного аппарата, входят следующие этапы: разработка технических требований к создаваемому виду изделия; проектирование; подготовка и разработка технологических процессов; производство; контроль; монтаж; ввод в действие; эксплуатация; техническая помощь в обслуживании; проведение испытаний и обследований; снятие с эксплуатации; утилизация после завершения использования продукции.

Технические требования к теплообменному аппарату определяются его функциональным назначением и конкретно занимаемым местом в рабочем процессе. Именно этими факторами определяется вид теплоносителя (воздух, продукты сгорания топлива, природный газ и т.д.), а также выбор типа теплообменного аппарата (поверхностный, смешивающий и т. д.). Затем производится выбор типоразмера и определяется количество аппаратов в схеме либо выполняется проектирование нового аппарата.

Первым шагом в разработке конструкции нового теплообменника является задание входных и выходных температур для каждого из теплоносителей и их массовых расходов. Поскольку скорости газообразных теплоносителей обычно поддерживаются в пределах 10...50м/с, по величине массовых расходов можно рассчитать проходные сечения каналов для потоков теплоносителей, которые, в свою очередь, определяют объем аппарата. Иногда необходимо ограничить скорости теплоносителя, чтобы избежать таких нежелательных явлений, как эрозия или вибрация теплообменных элементов (ТЭ), трубок. Следует учитывать также возможность образования отложений на поверхности элементов, которые влияют на величину коэффициента теплопередачи и, следовательно, на величину поверхности теплообмена аппарата, габариты ТЭ и всего аппарата в целом. В конструкции аппарата следует предусмотреть возможность проведения периодической очистки поверхности теплообмена.

Часто важно ограничить длину, высоту, ширину, объем или вес теплообменника ввиду специфических требований, диктуемых условиями эксплуатации или компоновки турбоагрегата.

Стоимость материалов и производства аппаратов должна быть по возможности минимизирована так, чтобы сбалансировать эксплуатационные расходы и капитальные затраты.

Исходными данными для проектирования теплообменника являются расходы и рабочие параметры теплоносителей, известные из расчета тепловой схемы установки или соответствующей системы. При проектировании поверхностных теплообменников на основе этих данных определяется коэффициент теплопередачи, а затем площадь требуемой поверхности теплообмена, при которой будут обеспечены заданные параметры нагреваемой (охлаждаемой) среды.

Так как исследуемые теплообменные аппараты: регенераторы газотурбинных установок ГТК - 10 - 4 и АВО газа находятся в эксплуатации, то представляет интерес стадия эксплуатации, обслуживания и исследования режимов работы и технического состояния ТА, их ремонт и утилизация, по необходимости.

Непосредственное обслуэ/сивание теплообменных аппаратов осуществляется эксплуатационным персоналом цеха по инструкциям, утвержденным главным инженером предприятия. Во время эксплуатации теплообменного оборудования персонал должен обеспечить установленный режим его работы.

Техническое состояние теплообменных аппаратов кроме текущего контроля показателей их работы определяется в процессе регламентных испытаний, проводимых периодически в течение всего срока эксплуатации этого вида оборудования. Для контроля основных показателей работы, к которым относятся тепловая производительность, температуры и температурные напоры теплоносителей, расходы теплоносителей, давления первичного и вторичного теплоносителей, теплообменные аппараты оборудуются термометрами на входящих и выходящих трубопроводах первичного и вторичного теплоносителей, а также манометрами и расходомерами [16,26,52].

Сбор информации по термогазодинамическому состоянию регенераторов

Погрешности измерений Всякое измерение, с какой бы тщательностью оно ни производилось, связано с некоторыми погрешностями, классификация которых приведена в [56, 60, 64]. Субъективные погрешности зависят от наблюдателя, его качеств (зрение, слух, внимательность) и подготовки Объективные погрешности не зависят от наблюдателя. Величина их определяется применяемым методом измерений, условиями измерения и качеством измерительного прибора.

Промахи, систематические и случайные ошибки могут иметь как субъективный, так и объективный характер.

К промахам относят: неправильный отсчет или запись показания прибора; использование неисправного прибора или ошибки в схеме его включения; грубые ошибки, вызванные резким изменением условий измерения и т. п. Результат измерения следует считать промахом и исключить из дальнейшего рассмотрения, если он отличается от среднего арифметического на величину, большую, чем oz, где а - среднеквадратичная погрешность ряда измерений (ниже, когда речь идет о погрешностях, всюду имеются в виду среднеквадратичные погрешности), а величина z зависит от числа измерений [15]: Число измерений 10 15 20 25 40 60 100 150 Величина z 1,96 2,13 2,24 2,33 2,50 2,64 2,81 2,93

Случайными называются погрешности, причины которых при постановке измерения неизвестны. Оценка их величины может быть при достаточно большом числе измерений произведена статистическими методами.

Влияние на результат измерения систематических погрешностей, природа и величина которых известны [15], может быть исключено или учтено с помощью поправок.

К сожалению, при подготовке и проведении испытаний регенераторов практически невозможно строго определить погрешности измерений величин и надежно оценить долю тех или иных составляющих этих погрешностей. Поэтому приведенные ниже значения погрешностей являются ориентировочными. Они дают представление лишь о порядке соответствующих величин.

Для того чтобы на основании результатов испытания можно было судить об эффективности тех или иных решений, выбирать оптимальные режимы и контролировать эффективность теплообменных агрегатов в длительной эксплуатации - иными словами, чтобы испытания могли приносить практическую пользу, погрешности их результатов должны быть невелики.

Степень влияния ошибок измерения отдельных параметров на погрешности итоговых величин определяется значением частной производной К, итоговой величины УІ по соответствующему параметру X; [64, 78], Ay, -KjAXj, или в относительных изменениях 5У1«К;6х;, (3.1) где к ;К,= . (3.2) ох ох у Суммарные погрешности итоговых величин, определяющие надежность результатов испытания, можно оценить из выражений Ay = ± EAyf; 5y = ± I5yf. (3.3)

Непосредственное измерение средних значений полных давлений представляет известные трудности. Поэтому, хотя при расчетах характеристик используются, как правило, полные давления, измеряются обычно не они, а статические давления, к которым затем прибавляется динамический напор, подсчитанный по средней скорости. В тех случаях, когда требуется особо точное измерение полного давления, оно определяется по результатам траверсирования поля скоростей [61]. Статическое давление измеряется обычно у стенок трубопроводов. Отверстия для отбора давления должны выполняться диаметром 2-И- мм перпендикулярно к стенке, должны быть зачищены заподлицо со стенкой и не иметь в зоне R=15-f-20 мм от отверстия неровностей или заусенцев [15, 83]. Размеры и качество выполнения отверстий в ряде случаев существенно влияют на точность измерений. Вообще говоря, точность измерения давления тем выше, чем меньше диаметр отборного отверстия. Однако отверстия малого диаметра (менее 0,5-т-1,0 мм) быстро засоряются, при большой протяженности импульсных линий инерционность измерений резко возрастает, а небольшие неплотности в линиях и соединениях могут вызвать существенные искажения величины измеряемого давления. При диаметре отверстия 1,5 мм измеряемое давление отличается от действительного на 1,1% от динамического напора [98, 99]. Увеличение диаметра до 3 мм незначительно увеличивает эту погрешность. Наличие закруглений и фасок на кромках отверстий для отборов давления, а также отклонение их оси на угол до 45 от нормали к поверхности трубопроводов приводит к погрешностям, не превышающим по разным данным 1 -3% АРднн [101, 104]. Заусенцы, образующиеся при сверлении отверстий, вызывают отрицательные погрешности до 15- 20% динамического напора. Если эти заусенцы зачищены недостаточно тщательно, погрешность может составлять до 2% АРДИН [15].

Очевидно, что наиболее жесткие требования к качеству выполнения отборов следует предъявить при измерении небольших по абсолютной величине давлений при высоком уровне скоростей.

Чтобы избежать ошибок, связанных с неравномерностью статического давления по окружности трубопровода, которая возможна при наличии радиальных составляющих скорости, в каждом сечении следует выполнять несколько отборов давления (например, четыре по двум взаимно перпендикулярным диаметрам) и соединять их уравнительным кольцом. Сечение трубки, образующей кольцевой коллектор, должно выбираться так, чтобы выполнялось условие: 0,5TC-d" n-f, где d - внутренний диаметр трубки, п 82 число отверстий для отбора давления, f - площадь одного отверстия.

При измерении скоростей, а также местных значений полного и статического давления широкое применение находят трубки Прандтля, насадки, гребенки и зонды различных конструкций. Специальные датчики давления следует применять в тех случаях, когда конфигурации трубопроводов не позволяют выполнить надежный отбор давления со стенок. Такие датчики должны устанавливаться с учетом реально существующего в сечении поля скоростей, вне зоны со значительными градиентами давления.

Импульсные соединительные линии от места отбора давления до измерительного прибора прокладываются медной или стальной трубкой внутренним диаметром не менее 6 -8 мм. Диаметр трубок следует принимать тем больше, чем больше длина импульсных линий и чем ниже измеряемое давление. При этом не рекомендуется прокладывать импульсные линии длиной более 30-50 (м) [62].

Технико-экономическая эффективность работы систем охлаждения газа

Оценка экономической эффективности мероприятий для повышения надежности эксплуатации носила во времена директивной экономики второстепенный характер, поскольку по существу отсутствовал механизм экономического воздействия потребителя на отрасль изготовителя. Отсутствие в то время единой народнохозяйственной методики оценки эффективности хозяйственных мероприятий усугубила остроту проблемы.

Методика оценки экономической эффективности внедрения новой техники и мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса, состоит в следующем [85]: выбор из возможных вариантов мероприятий наилучшего с народнохо зяйственной точки зрения с помощью критерия эффективности (как правило, через критерий минимизации приведенных затрат); . при оценке эффективности мероприятий учет всех последствий их реализации производился во всех отраслях, где проявлялось его влияние, включая социальные, экономические и иные последствия, а оценка затраты эффектов осуществлялась за весь жизненный цикл изделия; оценка осуществимости (реализуемости) наилучшего варианта, с помощью народнохозяйственных критериев, должна производиться с учетом локальных хозрасчетных интересов отдельных звеньев;

У обязательный учет фактора времени (через значение, как правило, расчетного коэффициента экономической эффективности); необходимым условием народнохозяйственной эффективности мероприятий предполагало реализацию системного подхода.

В зависимости от располагаемой информации, постановки задачи и отведенных сроков ее решения различали два основных подхода к оценке эффек 116 тивности мероприятий по повышению надежности оборудования. Многие положения указанного методического подхода не потеряли актуальности и в условиях рыночных преобразований, хотя и носили явно выраженный декларативный характер.

Строго говоря, эффективность мероприятий может быть однозначно охарактеризована тремя показателями: величиной ожидаемого полезного эффекта (результата); вероятности его достижения (рыночный аспект эффективности), затратами ресурсов на достижения этого эффекта с заданной вероятностью. Эффективность мероприятия (решения, операции и т.д.) - степень достижения поставленных целей. При этом основной принцип количественной оценки (критерия) эффективности состоит в соизмерении результатов деятельности от внедрения мероприятий (функционирования, решения) и затрат на их получение (достижения). Критерий оптимальности - показатель, экстремальное значение которого характеризует предельно достижимую эффективность состояния хозяйствующего субъекта в результате внедрения мероприятий. Когда под критерием понимается сам показатель, характеризующий функционирование теплообменного оборудования, то говорят не о критерии оптимальности, а о величине критерия достижения им минимума или максимума. Значение величины критерия позволяет сравнивать альтернативные варианты, осуществлять выбор наилучшего и устанавливать порядок предпочтения вариантов. Выражение для критерия, записанное через варьируемые параметры функционирования оборудования, называют целевой функцией. Основной постулат исследования операций (применительно к категории эффективности) состоит в следующем. Оптимальным решением является такое, когда при заданных внешних условиях, достигается максимальное значение показателя критерия эффективности и соблюдаются заданные ограничения. Это - прямая постановка задачи исследования операции. Например, показателем эффективности функционирования теплообменных аппаратов могут служить сроки их реконструкции, а ограничениями -материальные ресурсы, финансирование, юридические аспекты и др.

Исходя из заданной цели мероприятия, формулируется математическое выражение эффективности, которое потом уточняется с помощью функции полезности (функция полезности устанавливает соотношение между экономическим результатом и «психологическим результатом»). В случае прямой постановки задачи исследования операции, результаты и будут критерием, который необходимо максимизировать или минимизировать (в зависимости от содержательного смысла критерия) в результате выбора соответствующего решения. Критерий должен отвечать следующим основным условиям: он должен быть представительным, т.е. отражать основную цель мероприятия; должен быть критичным к варьируемым параметрам, т.е. достаточно явно изменяться при изменении параметров принятия решения; и критерий должен быть единственным, ибо только тогда возможно строгое математическое решение задачи оптимизаций. В случае наличия нескольких показателей, характеризующих эффективность мероприятий, претендующих на роль критерия, имеет месте постановка так называемых многокритериальных задач. Критерий должен правильно учитывать неполноту информации, естественную в рыночных преобразованиях, которая может состоять в случайном характере используемых параметров (их стохастичности). Разработкой методов принятия решений в последнем случае занимается теория стохастических решений и теория игр. Возможно, и обратная постановка задач о выборе критерия: требуется принять такое оптимальное решение при заданных внешних условиях, при котором обеспечивается заданный уровень эффективности мероприятий и минимизируются затраты. В этом случае критерием будут затраты, выраженные а той или иной форме (чаще в форме стоимости), а показатели эффективности мероприятий превращаются в ограничения.

Третьей постановки быть не может, то есть нельзя достичь, например, максимум эффекта при минимуме затрат. В этом случае нарушается принцип предельной эффективности любой системы с ограниченными ресурсами.

Важнейшим классом задач являются так называемые многокритериальные задачи оценки эффективности, когда есть несколько показателей достижения целей мероприятий и трудно выбрать одно главное. В настоящее время не существует математически строгого решения многокритериальных задач оценки эффективности (или оптимизации), однако, в практической деятельности подобные задачи решаются, например; одним из следующих приемов.

Первый путь нахождения оптимального решения по- нескольким; критериям эффективности заключается в ранжировании критериев, то есть расположении, их в порядке значимости, важности. Проранжировав критерии, приступают к поиску решения, оптимального по наиболее важному из них. После этого, задавшись допустимой величиной изменения первого критерия (например, 5-10%) ищут решение по второму критерию - наилучшее в полученной таким образом области. Очевидно, что порядок значимости и допустимые диапазоны их изменения выбирают при этом произвольно.

Похожие диссертации на Разработка методов расчета эффективности работы теплообменных аппаратов компрессорных станций