Зменшення енерговитрат газотранспортних систем з урахуванням сезонних чинників - Автореферат

Системи трубопровідного транспорту газу належать до надскладних технічних систем і включають значну кількість елементів, які газодинамічно повязані між собою. На кільканиткових та розгалужених газопроводах можуть бути реалізовані сотні варіантів їх експлуатації, що різняться як схемами роботи лінійної частини, так і схемами роботи ГПА на КС. Кожному варіанту експлуатації складної ГТС відповідає певний розподіл потоків газу між нитками газопроводів та певні енергетичні витрати на транспортування газу. Виникає задача знаходження режимів роботи складних ГТС, яким відповідають мінімальні енерговитрати на транспортування заданого обсягу газу. Дисертаційна робота виконувалась у рамках програми «Нафта і газ України до 2010 року», госпдоговірної НДР № 11-102-2(12-2-03) «Розробка методології та алгоритмів оптимізації розподілу потоків газу і режимів роботи газотранспортних систем» (2005-2006 рр.), госпдоговірної НДР № 1-01/2008-2009 «Розробка та виготовлення трансформатора перетворювання енергії потоку газу в теплову енергію», у виконанні якої автор приймав безпосередню участь.Аналіз призначення та геометричної структури ГТС України дав змогу виділити газопроводи, при функціонуванні яких переважає транзитна функція, та газопроводи, при функціонуванні яких переважає розподільна функція. На сьогодні відсутні методи, які враховують специфіку їх геометричної структури і дають змогу достовірно прогнозувати пропускну здатність, розподіл потоків газу по нитках, режимні та енергетичні параметри роботи з урахуванням сезонних чинників. Вибір економічних режимів роботи газопроводів передбачає оптимальний розподіл потоків газу у кільканиткових та розгалужених газопроводах за критерієм мінімальних енерговитрат на транспортування заданого обсягу газу. Далі, розпочинаючи з певного значення часу, що залежить від величини шляхового відбору чи підкачування газу, параметри термогазодинамічного режиму газопроводу стабілізуються, наближаючись до значень, що відповідають новому квазістаціонарному режиму роботи газопроводу зі зміненою масовою витратою газу після точки підєднання відводу. Результати досліджень засвідчили, що для кільканиткових та розгалужених газопроводів у випадках зміни схем їх роботи або завантаження через 30-90 хвилин процес перекачування газу практично стабілізується, і параметри його руху можна визначати за рівняннями стаціонарного руху газу.На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень вирішена наукова задача встановлення взаємозвязку між особливостями геометричної структури газопроводів, закономірностями термогазодинамічних процесів перекачування газу, особливостями впливу сезонних чинників та витратами енергії на транспортування; запропонований комплекс методів і пристроїв для зменшення енеговитратності трубопровідного транспорту газу, а саме: 1 Методом математичного моделювання встановлений взаємозвязок між величиною шляхових відборів і підкачувань газу та тривалістю стабілізації нестаціонарного процесу і величиною амплітуди змін режимних параметрів. Виявлено, що при змінах витрати газу у магістралі до 20 % час стабілізації режиму роботи не перевищує 90 хв. 2 Шляхом реалізації математичної моделі розподілу потоків газу в кільканиткових газопроводах з урахуванням газодинамічної взаємодії ниток, сезонних чинників та енергетичних можливостей ГПА КС одержано, що для міжниткових перемичок максимальний час стабілізації режимних параметрів не перевищує 30 хв. Одержані аналітичні залежності обсягів споживання газу, тиску і температури газу у кінці відводів від температури навколишнього середовища, які дають можливість достовірно прогнозувати режими роботи розподільних газопроводів.Визначення пропускної здатності кільканиткового газопроводу при роботі з відкритими перемичками на ділянках / М.Д. Фик // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. Фик //Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. Андріїшин // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу. Середюк // Науковий вісник Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИОсновний зміст роботи опубліковано у таких працях

На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень вирішена наукова задача встановлення взаємозвязку між особливостями геометричної структури газопроводів, закономірностями термогазодинамічних процесів перекачування газу, особливостями впливу сезонних чинників та витратами енергії на транспортування; запропонований комплекс методів і пристроїв для зменшення енеговитратності трубопровідного транспорту газу, а саме: 1 Методом математичного моделювання встановлений взаємозвязок між величиною шляхових відборів і підкачувань газу та тривалістю стабілізації нестаціонарного процесу і величиною амплітуди змін режимних параметрів. Виявлено, що при змінах витрати газу у магістралі до 20 % час стабілізації режиму роботи не перевищує 90 хв.

2 Шляхом реалізації математичної моделі розподілу потоків газу в кільканиткових газопроводах з урахуванням газодинамічної взаємодії ниток, сезонних чинників та енергетичних можливостей ГПА КС одержано, що для міжниткових перемичок максимальний час стабілізації режимних параметрів не перевищує 30 хв.

3 Експериментальним шляхом виявлено, що для шляхових споживачів (ГРС) основним чинником, що визначає обсяги споживання газу, є середньодобова температура повітря. Одержані аналітичні залежності обсягів споживання газу, тиску і температури газу у кінці відводів від температури навколишнього середовища, які дають можливість достовірно прогнозувати режими роботи розподільних газопроводів. Виявлено, що у кінці відводів величина надлишкового, з точки зору транспортування, тиску газу становить 2-5 МПА.

4 Доведений значний вплив міжниткових перемичок на режим роботи та енерговитратність експлуатації кільканиткових газопроводів. Виявлено, що більш ефективним заходом збільшення пропускної здатності та зменшення енерговитратності ГТС є робота з відкритими перемичками на вході і виході КС. Максимальне зростання пропускної здатності системи при цьому досягає 10 % .

5 На базі запропонованої стратегії переоснащення ГТС розроблений комплекс методів і заходів зменшення енероговитратності транспортування газу. Встановлено, що при заміні старих труб із підвищеною шорсткістю =0,1 мм на труби з внутрішнім покриттям шорсткістю =0,005 мм втрати тиску від тертя зменшуються на 80 %. Застосування на ГРС запропонованих автором нових конструкцій регулятора тиску і теплообмінника, захищених патентами, дають змогу ефективно використати надлишкові ресурси тиску у кінці відводів, що призводить до помітного зменшення енерговитратності газопостачання.