Optimization and reliability of the power supply systems of a compressor station

Abstract

As gas pipeline systems become larger and more complex, the importance of optimally operating and planning these facilities has increased. The capital costs and operating expenses of pipeline systems are so large thateven small improvements in the use ofthe system can involve large sums of money. Purpose. This article proposes a method to improve the reliability and optimization of power supply systems for compressor stations. The noveltyof the proposed work is the development of a new mathematical model that allows the choice of the most appropriate maintenance policies in the best way tosignificantly reduce costs as well as tooptimize useful key performance indicators – failure rate, averagetime between breakdowns, the average repair time for equipment in compressor station electrical supply systems. Applying graph theory to represent thismathematical model from the schematic diagram of the different energy sources with respect to the five compressor stations is adequate. Methods. The problem that arises for the future operator or operator is, among others, how to balance two main aspects: a technical aspect and an economic aspect. The proposed methodology introduces a research algorithm to calculate the optimal values of the operating parameters of the power supply systems of compressor stations bycombining technical and economic aspects in order to reduce costs and increase performance indicators. The proposed algorithm can be implemented in FORTRAN code. Results.The algorithm developed is an efficient tool for calculating maintenance costs and allows by means of programming to define the most appropriate maintenance policy. On the other hand, this technique could be used as an essential economic evaluation indicator for other equipment in order to choose among all the technically possible solutions the one which allow obtaining the best economic result. Practical value. The proposed algorithm has been examined in this third variant of the supply system with two turbogenerators. The result of the optimization shows a clear preference for selecting station C for the pipeline as this presents the minimum cost which is the definition of the algorithm optimizer. Then, it is important to adopt the most recommended maintenance policies and practices in order to ensure the availability of the power supply systems and to avoid unplanned outages with the resulting loss of production.У міру того як газопровідні системи стають дедалі більшими та складнішими, зростає значення оптимального функціонування та планування цих об’єктів. Капітальні витрати та експлуатаційні витрати трубопровідних систем настільки великі, що навіть незначні вдосконалення у використанні систем можуть залучити великі суми грошей. Мета. У статті пропонується метод підвищення надійності та оптимізації систем електропостачання компресорних станцій. Новизна запропонованої роботи полягає у розробці нової математичної моделі, яка дозволяє найкращим чином вибрати найбільш відповідні політики технічного обслуговування, щоб значно скоротити витрати, а також оптимізувати корисні ключові показники ефективності – рівень відмов, середній час між поломками, середній час ремонту обладнання в системах електропостачання компресорної станції. Застосування теорії графів для представлення цієї математичної моделі на принциповій схемі різних джерел енергії щодо п’яти компресорних станцій є достатнім. Методи. Задача, яка виникає у майбутнього або діючого оператора, полягає, серед іншого, у тому, як збалансувати два основні аспекти: технічний аспект та економічний аспект. Запропонована методологія вводить алгоритм дослідження для розрахунку оптимальних значень робочих параметрів систем електропостачання компресорних станцій шляхом поєднання технічних та економічних аспектів з метою зменшення витрат та збільшення показників ефективності. Запропонований алгоритм може бути реалізований у програмі на мові програмування FORTRAN. Результати. Розроблений алгоритм є ефективним інструментом для розрахунку витрат на технічне обслуговування та дозволяє за допомогою програмування визначити найбільш відповідну політику технічного обслуговування. З іншого боку, цю методику можна використовувати як важливий показник економічної оцінки для іншого обладнання, щоб вибрати серед усіх технічно можливих рішень те, яке дозволяє отримати найкращий економічний результат. Практичне значення. Запропонований алгоритм був перевірений у третьому варіанті системи живлення з двома турбогенераторами. Результат оптимізації показує чітку перевагу щодо вибору станції С для трубопроводу, оскільки це представляє мінімальну вартість, яка є визначенням оптимізатора алгоритму. Тоді важливо прийняти найбільш рекомендовані політики та практики технічного обслуговування, щоб забезпечити доступність систем електропостачання та уникнути незапланованих відключень із наслідком втрат виробництва.