ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ПіДХіД ДО ПИТАННЯ ВИЗНАЧЕННЯ ГіДРАВЛіЧНОї ЕФЕКТИВНОСТі ГАЗОПРОВОДіВ

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

13. Шалин, А. И. Надежность и диагностика релейной защиты энергосистем [Текст] / А. И. Шалин. — Новосибирск: НГТУ, 2002. — 384 с.
14. Abbarin, A. An extended component-based reliability model for protective systems to determine routine test schedule [Text] / A. Ab-barin, M. Fotuhi Firuzabad, A. Ozdemir // Turkish Journal of Electrical Engineering & amp- Computer Science. — 2011. — Vol. 19, Issue 2. -Р. 303−315.
15. Ridwan, M. I. Application of Life Data Analysis for the Reliability Assessment of Numerical Overcurrent Relays [Text] / M. I. Ridwan, K. L. Yen, A. Musa, B. Yunus // World Academy of Science, Engineering and Technology. — 2010. — Vol. 48. — P. 969−975.
16. Litvinov, V. V. Fuzzy-Statistical Modeling of Hydrogenerator for Its Reliability Appreciation [Text] / V. V. Litvinov, K. A. Manukian // The IJES. — 2014. — Vol. 3, Issue 1. -. — P. 85−95.
17. Костерев, М. В. Питання побудови неч^ких моделей оцшки техшчного стану об'-ек^в електричних систем [Текст] / М. В. Костерев, е. I. Бардик. — К.: НТУУ «КП1», 2011 — 148 с.
18. Костерев, М. В. Неч^ке моделювання ЛЕП для оцшки ризику зниження надшност електропостачання [Текст] / М. В. Костерев, е. I. Бардик, Р. В. Вожаков // Вюник ВП1. — 2011. — № 6. — С. 159−163.
19. Окин, А. А. Противоаварийная автоматика энергосистем [Текст] / А А. Окин. — М.: МЭИ, 1995. — 212 с.
20. Ванин, Б. В. Вопрос повышения надежности работы блочных трансформаторов [Текст] / Б. В. Ванин, Ю. Н. Львов, Б. Н. Неклепаев // Электрические станции. — 2003. — № 7. — С. 38−42.
21. Неклепаев, Б. Н. Вероятностные характеристики коротких замыканий в энергосистемах [Текст] / Б. Н. Неклепаев, А. А. Востросаблин // Электричество. — 1999. — № 8. — С. 15−23.
22. Абдурахманов, А. М. Влияние продолжительности эксплуатации на отказы выключателей в высоковольтных электрических сетях [Текст] / А. М. Абдурахманов, М. Ш. Мисриханов, А. В. Шунтов // Электрические станции. — 2007. — № 7. — С. 59−63.
-? ?-
Розглядаеться задача про дисипащю енерги пгд час маг^трального транспорту газу та гг подальший вплив в газопро-водi на зниження коефщента гiдравлiч-ног ефективностi. Подано результати аналтичних дослгджень процесу пере-творення потенщальног та ктетичног енерги у внутршню. Показано принцип реалiзацiг задачi i використання ггрезуль-татiв
Ключовi слова: гiдравлiчна ефектив-тсть та гг змта в чаЫ, дисипащя енерги, внутршня енергiя, коефщент ефек-
тивностi
?-?
Рассматривается задача о диссипации энергии при магистральном транспорте газа и ее последующее влияние в газопроводе на снижение коэффициента гидравлической эффективности. Представлены результаты аналитических исследований процесса преобразования потенциальной и кинетической энергии во внутреннюю энергию. Показан принцип реализации задачи и использования ее результатов
Ключевые слова: гидравлическая эффективность и ее изменение во времени, диссипация энергии, внутренняя энергия, коэффициент эффективности -? ?-
УДК 621. 64. 029
| DOI: 10. 15 587/1729−4061. 2014. 31 878]
ЕНЕРГЕТИЧНИЙ П1ДХ1Д ДО ПИТАННЯ ВИЗНАЧЕННЯ Г1ДРАВЛ1ЧНО1 ЕФЕКТИВНОСТ1 ГАЗОПРОВОДА
В. Я. Грудз
Доктор техшчних наук, професор, лауреат Державно!'- премп УкраТни в галузi науки i техшки, завщувач кафедри *
Я. В. Грудз Доктор техшчних наук, доцент* E-mail: public@nung. edu. ua М. М. Я к и м i в Заступник директора з зовнiшньоекономiчно!
та комерцтно! дiяльностi ТОВ «Д1ПРОГАЗ» вул. Напрна, 19, м. КиТв, УкраТна, 4 107 E-mail: m. iakymiv@diprogaz. com. ua *Кафедра спорудження та ремонту газонафтопроводiв i газонафтосховищ 1вано-Франмвський нацюнальний техшчний ушверситет нафти i газу вул. Карпатська, 15, м. 1вано-Франмвськ, УкраТна, 76 019
1. Вступ
Пдравл1чна ефектившсть газопровод1 В виражае характер старшня 1х в чаа, що супроводжуеться зни-женням пропускно! здатность Зниження пропускно!
здатност системи трансукрашських газопровод1 В лише на 1% призведе до недоподач1 газу споживачам в обсяз1 понад 1 млрд. куб. м за рж.
Тому до точност1 i коректност1 оцшки коефщ1ента пдравл1чно1 ефективност ставляться особливi вимо-
(c)
ги. Однак, розрахунковi математичт моделi базують-ся на спрощених закономiрностях течи газу в трубах, тому в самш постановщ задачi прихована певна похиб-ка, яка в кшцевому рахунку спотворюе результат.
2. Аналiз лiтературних даних i постановка проблеми
Вперше поняття гiдравлiчноi ефективностi було введене Ходановичем 6. I. [1] i трактувалося як зни-ження пропускноi здатностi газопроводу внаслiдок зростання гiдравлiчного опору, викликане процесами старшня. Для числовоi оцiнки введено коефвдент гiдравлiчноi ефективностi як вiдношення фактичшл пропускноi здатностi (вимiряноi) до и теоретичного значення, визначеного шляхом реалiзацii певних математичних моделей. В подальшому розрахунки [2, 3] показали, що величина коефiцieнта гiдравлiчноi ефективностi може суттево змiнюватися на протязi коротких промiжкiв часу (доби, години) що супе-речить уявленням про змшу технiчного стану газопроводу, викликану процесами старшня. Результати подальших дослщжень [4−6] показали, що причиною неадекватност слiд вважати спрощення математич-них моделей. Зокрема, в [4] доведено, що невраху-вання нестащонарност режиму роботи газопроводу при виборi параметрiв для розрахунку теоретичного значення пропускноi здатностi може призвести до сут-тевоi похибки, яка може перевищувати 50%. З метою зменшення похибки в [5] введено поняття критерж не стацiонарностi, за величиною якого вибирають режим вiдповiдно до застосованоi математичноi моделi.
В [7] запропоновано статистичш методи визначен-ня коеф^ента гiдравлiчноi ефективностi, застосу-вання яких дозволяе отримати результати, що пока-зують неадекватнiсть вихiдноi математичноi моделi. Занижен значення коефiцiента гiдравлiчноi ефектив-носп на 4−6%для нових газопроводiв дають пiдстави стверджувати, що вихщна система рiвнянь, якi опи-сують рух газу в трубах, не замкнута в плат закону збереження i перетворення енергii, оскiльки з розгляду виключено внутрiшню енергiю газу, нехтування якою призводить до похибки в кшцевому результат [12]. Енергетичний шдхщ до питання про гiдравлiчну ефек-тивнiсть газопроводiв дозволить вдосконалити методику прогнозування гiдравлiчноi ефективност!
розрахунку коефiцiента гiдравлiчноi ефективностi на цш основi-
— спiвставлення результапв розрахункiв коефь цiента гiдравлiчноi ефективност за запропонованою методикою з результатами, отриманими на основi ш-нуючих методiв.
4. Вдосконалення методики прогнозування riдравлiчно?
ефективностi газопроводу на основi енергетичного _пiдходу_
4.1. Дослщження енергетичних втрат в газових потоках
Для газових потоюв, що рухаються в мапстраль-них газопроводах, дисипащя енергii виражаеться в перетвореннi потенцiальноi енергii в кiнетичну i далi у внутрiшню енергiю газу, яка внаслщок взаемодii з довкiллям розаюеться в грунт у виглядi тепла.
У загальному випадку нестащонарний термога-зодинамiчний процес руху газу в трубопроводi може бути описаний системою диференцшних рiвнянь, на-ведених у векторнш формi [2, 4, 9, 10]:
-+ WgradW Эt
= 0,
(1)
) — gradP + -р
divw=о,
Эt
W -+gradT = - ±1-+1(ф + q), Эt р р Эt р —
де р — густина газу як функщя просторових координат i часу- Р — вектор тиску- W — вектор швидко-стей iз проекцiями на просторовi координати и, V, w- Т — вектор температурного поля^ - тепловий потж у навколишне середовище- Ф — дисипативна функщя Релея
Тад математична модель одномiрного руху газу в трубопроводi з урахуванням теплообмiну може бути представлена у виглядi системи рiвнянь [1, 4, 5, 11]
Эр «, Э (р№) dh Э (рW) А2 А
-+ -- +рg- +-- + --= 0,
Эх Эх dx Эt 2d
д (рЖ)+др=0 Эх Эt ,
(2)
3. Мета i задачi дослщження
д ср
Тр-р ¦
КЭ Т
ЭТ ЭТ 1
Метою дослiдження е вдосконален- - = -W--1
ня методики прогнозування гiдравлiчноi ^ дх
ефективностi газопроводiв на основi вста-
новлення закономiрностей енергетичних ^т поа
втрат в процесi руху реального газу в тру- =-^--^ ±-2
бах. рссс дх ссрД
Вказана мета досягаеться шляхом ре-
алiзацii наступних задач:
рср
ЭW
Эсп
срТ + рТ-^ р Н Эр
Эх
Э^ЭТ ЭР тсОа1
?Э2Т ЭТ (ЭТ|2 '- Эх2 + ЭtЭх J +
(Тюв — Тс)+
Э Р Эх Эх пОа
(Т — Т) — gWdh дТ
схЕ, с с dx й-
ссрД
(Т — Тс).
— aнaлiз впливу енерговитрат на транспортування газу по газопроводах на величину коефвдента гвдрав-лiчноi ефективностi-
— аналиичш дослiдження газових потокiв в трубах з врахуванням закону збереження i перетворення енергп та теплообмшу з довкiллям та розробка методу
Тут, крiм зазначених вище позначень, прийнято: ср, сс — iзобaрнa теплоемнiсть газу та теплоемного ма-терiaлу труб- Тнав, Тс, — температура навколишнього середовища i стшки трубопроводу- а1, а2 — коефвден-ти тепловiддaчi вiд газу до стшки i вiд стiнки в навколишне середовище- О, d — зовшшнш i внутрiшнiй дiaметри труби- ?, ?, с — коефiцiенти теплопровiдностi
газу i стiнки труби- F, Fc, — площа перерiзу трубопро-%
воду i стiнки- Х =-- Ь — геодезична позначка траси
Рср
газопроводу.
Останне рiвняння системи (2) називають рiвнян-ням енергп потоку газу. Воно вщображае закон збе-реження енергii стосовно руху реального газу в тру-бопроводi. При цьому лiва частина рiвняння мiстить члени, що враховують характер перетворення мехашч-ноi енергп газового потоку у внутршню енерпю газу, а права частина вщповщае розсiюванню внутрiшньоi енергii за рахунок теплообмшу з довкiллям. Вщно-шення останнього члена рiвняння, який характеризуе теплообмш з довкiллям, до першого члена, що характеризуе процес перетворення механiчноi енергii в те-плову, можна розглядати як основну характеристику термогазодинамiчного процесу. Тому таке вщношення може вважатися критерiем подiбностi процеав диси-пацii енергii. Як показано в [6, 12], дане ствввдношен-ня шляхом приведення диференщальних операторiв i нескладних перетворень може бути представлене у виглядi
л= к (Тгр T) W
РсрСрТср
(3)
Неважко бачити, що отриманий комплекс е без-розмiрним, отриманим на основi класичного рiвняння, яке вiдображае закон збереження i перетворення енер-гii, тому може вважатися критерiем подiбностi дисипа-цii енергii в газових потоках.
Визначення коефвдента гiдравлiчноi ефективностi i динамiки його змiни в часi проводилося в рамках довгострокового i довготривалого виробничого експе-рименту, що виконувався на протязi 1999−2010 рр. на дшянках газопроводiв „Братерство“, „Союз“, „Урен-гой-Помари-Ужгород“, „Прогрес“, якi експлуатуються УМГ „Прикарпаттрансгаз“. Для розрахунку коефщь енту гiдравлiчноi ефективностi використовувалася методика, заснована на математичних моделях стащо-нарноi течii газу в трубах.
Початковi данi вибиралися з картограм запису па-раметрiв газового потоку на компресорних станщях приладами, спещально встановленими з метою про-ведення експерименту. Клас точносп манометрiв на початку i кiнцi лiнiйноi дiлянки складав 1. 0, клас точ-носп дiафрагмових витратомiрiв складав 1.0 по тиску i 1.5 по перепаду.
Рахунки коефщенпв гiдравлiчноi ефективностi ви-конувались за вихiдними даними, як вiдповiдають ста-цiонарному режиму роботи газопроводу [5, 13].
Для визначення середньоi по трас температури грунту в непорушеному тепловому станi проводили-ся ii вимiрювання в рiзних точках траси i на рiзних глибинах. 1з цiею метою на рiзних вiдстанях вiд осi трубопроводу (5 м, 50 м) бурилися вимiрювальнi свердловини, в яких на рiзних глибинах (1.8 м i 3.6 м) постшно знаходилися шкальш ртутнi термометри з теплоiзольованим балоном. Покази термометрiв зш-малися впродовж трьох роюв. На основi одержаних даних побудоваш статистичнi графiчнi залежност температури грунту залежно вiд календарноi пори року. Результати у виглядi графiкiв приведенi на рис. 1, а, б.
1х аналiз показуе, що на глибинi закладення оа трубопроводу температура грунту в непорушеному тепловому станi протягом року змшюеться в межах вiд 2.9 оС до 13.5 оС. При цьому м^мум температури характерний для березня, а максимум для вересня. В порiвняннi з характером змши температур повiтря спостертеться запiзнювання приблизно на 60 дiб, яке пояснюеться теплопровiднiстю грунту i великою iнерцiйнiстю системи. Дiапазон змши температури грунту на глибиш залягання трубопровода складае вщ 8 до 14%. Це значить, що сезонш змiни температури слщ враховувати при розрахунках ефективностi роботи газопроводу. Не врахування сезонних змш температури грунту призведе до зб^ьшення випад-ковоi похибки у визначенш коефiцiента ефективностi згiдно з розрахунками на 1. 5−2%. Розрахунки для визначенням коеф^ента гiдравлiчноi ефективнос-т на газопроводах проводилися кожного мшяця -2001−2004 рр.
Рис. 1. Температури Грунту в зон проходження газопроводу: а — газопровщ „Союз" — б — газопровщ „Братство“
Результати розрахунюв усереднювалися для кожного мкяця. Таким чином були побудоваш статистич-нi залежностi коефiцiентiв гiдравлiчноi ефективностi газотранспортних систем вiд часу, яю поданi у виглядi графтв на рис. 2.
Як i слiд було очiкувати, коефiцiент гiдравлiчноi ефек-тивностi в часi знижуеться. Проте, залежно вщ умов ек-сплуатацii газопроводу або системи характер падшня може бути рiзним.
а
Розрахунки показують, що значення коефiцieнта гiдравлiчноi ефективностi може iстотно змiнитися (на величину до 50%) протягом декшькох годин. Окрiм того, для нового газопроводу або тсля ретельного очи-щення значення коефiцieнта гiдравлiчноi ефективностi не досягае 100%, навггь при вимiрюваннях в умовах стащонарного режиму. Це означае, що математична модель для визначення ефективност не враховуе в"х видiв енергетичних втрат. Тому, для оцшки ступеня впливу теплових енергетичних втрат проводилися ста-тистичш дослiдження на реальних режимах роботи газопроводiв „Братство“, „Союз“ i „Уренгой-Пома-ри-Ужгород“.
— газопровiд „Братство“ (? — 2000- о — 2001- Д — 2002)
— • - газопроввд „Союз“ (? — 2002- о — 2003- Д — 2004)
-газопроввд Уренгой — Помари — Ужгород (о — 2001-
? — 2002- Д — 2003)
Рис. 2. Залежжсть коефщieнтiв riдравлiчноT ефективносп вщ часу
при загальнш тенденцп до зниження його числового значення на протязi 2000−2004 рр. для газопроводiв „Братство“, „Союз“ та „Уренгой-Помари-Ужгород“ спостерiгаеться його зростання в линш перiод i зниження в зимовий. За своею природою гiдравлiчна ефектившсть е параметричною ознакою техшчного стану внутрiшньоi порожнини газопроводу, i тому коефiцiент гiдравлiчноi ефективностi не може прин-ципово зростати в чаа, якщо для цього не прий-малися спецiальнi заходи. Очевидно, що зростання коефвдента гiдравлiчноi ефективносп в лiтнiй перiод для вах вказаних газопроводiв i на протязi значного промiжку часу повинно мати свое фiзичне пояснення. Зауважимо, що максимальш значення коефiцiента гiдравлiчноi ефективносп спостержаються для мо-ментiв часу, в яких температура грунту в непоруше-ному тепловому сташ е максимальною (серпень-вере-сень), а найнижчi значення — вiдповiдають мiнiмуму температури Грунту (лютий-березень), причому дiа-пазон змши досягае 4−6%.
На рис. 3 приведено залежност змши критерж Л для умов траси газопроводiв „Братство“ i „Союз“ за 2002 рж експлуатацii. Як бачимо, максимум те-пловiддачi в довюлля спостерiгаеться для люто-го-березня, а м^мум — для серпня-вересня, причому дiапазон змiни внутрiшньоi енергп в часi складае приблизно 3−5%.
Це дозволяе стверджувати, що причиною зростан-ня коефвдента гiдравлiчноi ефективностi в лiтнiй перюд е зниження величини розсiювання внутрш-ньо'-Т енергп внаслiдок збiльшення температури дов-кiлля, що не враховують математичш моделi для розрахунку ефективность
Згiдно з законами класично'-Т газово'-Т ди-намiки, температура i тиск е мiрами енергп газового потоку. При цьому температура е кри-терiем внутрiшньоi енергii газового потоку, а тиск i швидкiсний напiр — критерiем мехашч-ноь Згвдно з законами збереження i перетво-рення енергii, дисипацiя будь-якого його виду призводить до втрати загально'-Т енергоемност замкнуто'-Т системи [3, 4, 7]
Коефвдент ефективностi роботи газопро-водiв вказуе на зниження енергоемносп зам-кнуто'-Т системи (газового потоку) в результат перетворення механiчноi енергп газового потоку в теплову, i подальших тепловтрат в навко-лишне середовище.
Таким чином, величина теплопередачi вiд газового потоку в навколишне середовище для магiстрального газопроводу повинна бути ткно пов'-я-зана з коефвдентом ефективностi роботи газопроводу. Неврахування характеру i ступеня змiни внутршньо'-Т енергп газу приводить до занижених значень коефь цiента гiдравлiчноi ефективносп i збiльшуе його дис-пераю навколо середнього значення. Отже, неврахування характеру та ступеня змши внутршньо'-Т енергп газу призводить до занижених значень коефвдента гiдравлiчноi ефективносп та збшьшуе його дисперсiю навколо середнього значення.
Аналiзуючи динамiку змiни коефiцiента гщрав-лiчноi ефективностi в часi, можна зауважити, що
Рис. 3. Динамка змши критер^ Л на протязi року
Таким чином, для достовiрностi визначення ко-ефiцiента гiдравлiчноi ефективностi газопроводiв не-обхiдно проводити його розрахунки за методиками, яю враховують не ильки змiну механiчноi енергii потоку газу в трубах, але й внутршньоп
4. 2. Енергетичний шдхщ до проблеми моделюван-ня riдравлiчно? ефективностi
Енергетичний баланс газового потоку в газопро-водi описуеться рiвнянням енергп, або узагальненим рiвнянням Бернулл^ яке для випадку стацiонарноi неiзотермiчноi течii газу мае вигляд [4, 10, 12]:
i. Pi wi2 г. P2 w22 gh + Ui + -1+ ^ = gh2 + U2 + + q +1, p 2 p 2
де iндекси „1“ i „2“ вiдносяться до початкового i кшце-вого nepepi3iB газового потоку- h — геодезична познач-ка nepepi3y над площиною порiвняння (питома потен-цiальна енергiя положення)-и — питома внутршня
P
енергiя- -
Р
питома потенщальна енергiя тиску-
— - питома кiнетична енерпя потоку- q — питома
величина теплообмшу- 1 — питома робота газового потоку.
Як ввдомо [1, 4, 14]:
u = cvT = (cp — R) T =
c“ — c V p v
— 1
RT
k -1 p
(5)
q = MDX (T_T) — P = zRT, 4 M V грУ p
де k — показник адiабати- km — повний коефiцieнт те-плопередачi вiд газу до Грунту- D — зовшшнш дiаметр вiдрiзка газопроводу довжиною х- М — масова витрата газу- R — газова стала- z — коефвдент стисливосп газу-
P
Т, Тр — температури газу i Грунту вщповщно —.
Р
В диференщальнш формi (4) з врахуванням (5) мае вигляд:
zRT dP — M 2(zRT)2 dP k-1 F2 ~PF
k» nD
+(gi —
M
(T — T))dx +
AM2(zRT)2 2F2P2d
dx = 0 ,
(6)
При штегруванш (8) врахуемо, що при змж лшш-ноi координати вiд 0 до х шукана фyнкцiя змшюеться в межах вщ u1 до ux. Тодi розв'-язок мае вигляд:
bu + c
bu1 + c
= exp
— b
ainUx
c U17
/I1+bC
(9)
В параметрах технологiчного процесу транспорту газу отримаемо:
.. Dk л"лг& gt- fMzRT)
(gl MF AT) P + d f ^)
.. Dk f MzRT)
(gl MT AT) P + df & quot-F-)
= exp
-2iLi)(gi_ nDkm AT) zRT M
x -in- A Ph
«2(k 1),. 1 +__(gi-
Dk d
(gi--AT) —
zRT M 7
Отримана залежшсть дозволяе визначити тиск Px в довшьному перерiзi газопроводу х при вщомш ви-тратi газу i початковому тиску PH. Якщо в одержанiй залежностi прийняти x=L, то отримаемо тиск в кшщ дiлянки газопроводу Px = PK. Тодi одержимо залежшсть для визначення масовоi витрати газу:
, • nDkm
(gl--m
V6 M
AT) PK + Af MfT
(giAT)PH
Af MzRT)
& quot-d r^ J
= exp
2(k-1). nDkm.™ (gl--TT^AT)
t d, Px2 L + - ln-^-A PH
zRT
M
1 + (gi-nDkm AT) d zRT M A
,(10)
де i=h/L — геометричний нахил дiлянки газопроводу
внутршшм дiаметром d- A — коефвдент гiдравлiчного
опору газопроводу- F — площа поперечного перерiзy
трубопроводу.
Для ггерування (6) роздiлимо на zR%, 2, зробимо 2P замiнy P =u та позначимо:
M2zRT, . a = ^ (k -1) —
b = 2(k-1)(gi-kmnD -Tp)) —
zRT M V тр& quot-
M2AzRT c = -(k -1).
dF2
Одержимо
du — a-+(bu + c) dx = 0. u
exp
(7)
де ДТ = Тгр — Т.
Трансцендентне рiвняння (10) не може предста-вити розв'-язок вщносно масовоi витрати М в явному виглядк Тому пропонуеться иерацшна процедура, яка може бути реалiзована графiчним методом. З цiею метою залежшсть (10) представляеться у виглядi двох функцш масовоi витрати газу:
(giat& gt-Pk+AV MFI)
Af MzRT)2
d [& quot-Г"- J
(gi-nDkm AT) PH V6 M '- H
= F[(M)
(11)
(gi-nDkm AT) zRT M
t d, Px2
L + - ln^-A P
. 2(k -1^. nDk d
1 + --- (gi--m AT) —
zRT M '-A
= F2(M).
Пiсля розд^ення змiнних отримаемо дифе-pенцiальне piвняння:
,, a) du a du
1 + b- h----+dx = 0.
c J (bu + c) c u
(8)
Алгоритм розрахунку представляе собою посль довшсть:
1. Задаеться масив значень об'-емноi продуктив-ност газопроводу при стандартних умовах Qi.
2. Для кожного з значень масиву визначаеться ма-сова витрата
w

М, = Ц. Рет,
(рст — густина газу при стандартних умовах)
3. Для кожного з значень масиву визначаеться число Рейнольдса та коефвдент гiдравлiчного опору газопроводу
Re = C
QA ,
dn
Х = 0, 671 158
2k
Re
1,8
1,6
1,4
1,2
1
LL* 1
J X 0,8
0,6
0,4
0,2
0
-F1(M) — 1=0. 02-
-F2(M) — =0,02
-F1(M) — i=0
-F2(M) — =0
Nt =
де SQ =
SQd, Xwx
Qmax — Qm
О^сер
на пром1жку часу т — w = -
4Qcep Тсе
nd2
Pc T
rLp 1ст
середня по
(12)
де С — коефвдент, що залежить вiд вибору системи одиниць вимiрювання- А, п — вiдносна густина i ди-намiчна в'-язкiсть газу- ке — еквiвалентна шорсткiсть внутрiшньоi поверхш стiнок труб.
4. За (11) будуються графiчнi залежностi F1(M) та F2(M). Точка перетину кривих вщповщае розрахун-ковiй витрат газу.
довжинi й усереднена в чаи швидюсть газу.
Технологiчний режим роботи газопроводу вва-жаеться квазктащонарним у тому випадку, якщо величина критерж нестацiонарностi складае N& lt-1,4 • 10−6. В iншому випадку режим руху газу вважаеться неста-цiонарним, i похибка в обчисленш коефiцiента ефек-тивностi перевищить 5%, тому результати дано'-Т серп вимiрювань слiд вiдкинути i перейти до наступно'-Т серii.
3. Визначаються за (12) число Рейнольдса i коефь цiент гiдравлiчного опору газопроводу.
4. Визначаеться середня температура i середнш тиск на дiлянцi газопроводу
T = T
J-cp L0
T — T
1H 1K
T — T T — T
1K 10
2 P2
P = 2(P + Pkj)
Pcp 3(Ph + P + P)'-
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Пропускна здатшсть, О, млн. куб. м/добу
Рис. 4. Визначення пропускноТ здатностi газопроводу
4. 3. Результати дослщжень та? х аналiз
Розраховаш таким чином значення пропускно'-Т здат-ностi складають 81,912 млн. м3/добу для умов розрахунку без врахування профшю траси i 80. 289 млн. м3/добу з вра-хуванням його впливу. Розрахована за класичною методикою пропускна здатшсть складае 85,3147 млн. м3/добу. Розбiжнiсть мiж результатами складае 3,99% в першому випадку i 5,89% в другому.
Результати проведених дослiджень покладено в основу методики розрахунку коефщента гiдравлiчноi ефек-тивностi газопроводiв з врахуванням змши внутршньо'-Т енергп газового потоку, суть яко'-Т полягае в наступному:
1. На дтчому магiстральному газопроводi в умовах квазiстацiонарного руху газу проводять iзохроннi вимiрювання
— тисюв газу на початку Рн i в кiнцi Рк дшянки-
— температур газу на початку Тн i в кiнцi Тк дiлянки-
— витрати газу Ц-
— температура Грунту в непорушеному тепловому станi, фiзичнi властивостi газу та геометричш характеристики газопроводу вважаються ввдомими.
2. З метою оцшки мiри нестацiонарностi газового потоку визначають критерш нестацiонарностi [ 4, 15 ]:
де Т0 — температура Грунту.
5. Визначають коефвдент стисливосп газу
PpA1 z = 1−5. 53^
T3/3
cp
6. З (10) методом ггерацш визначають масову ви-трату газу i переводять ii в пропускну здатшсть газопроводу при стандартних умовах, вважаючи ii значен-ня теоретичним.
7. Визначають коефвдент гiдравлiчноi ефектив-ностi газопроводу
E=v qJQt
За запропонованою методикою проведено розрахун-ки коефiцiента гiдравлiчноi ефективностi газопроводiв „Братство“ i „Союз“ за 12 мiсяцiв 2004 року. Результа-ти приведено на рис. 5, на якому показано результати розрахунку коефвдента гiдравлiчноi ефективносп для вказаних газопроводiв за класичною методикою, що не враховуе змшу внутршньо'-Т енергп газу.
Братерство-Союз-
Братерство+ Союз+
123 456 789 10 11 12 Час, мкяц 2004 року
вiдносна змiна продуктивносп
Рис. 5. Результати розрахунку коефщieнта riдравлiчноi ефективностi газопроводiв Братерство i Союз без врахування змши внутршньо!'- енерги (-) та з ii врахуванням (+)
Як видно з графшв, врахування змши внутршньоТ енергп газового потоку призводить до принципово вщмшшл тенденцп змши гiдравлiчноi ефективностi в часi, що ввдповвдае апрiорним уявленням про коефь цieнт ефективностi як дiагностичну ознаку.
5. Висновки
Максимальт значення коефвдента гiдравлiчноi ефективностi спостерiгаються для моменпв часу, в яких температура грунту в непорушеному тепловому станi е максимальною (серпень-вересень), а найнижчi значення — вщповщають мiнiмуму температури Грунту (лютий-березень), причому дiапазон змiни досягае 4−6%. Причиною зростання коефвдента гiдравлiчноi ефективностi в лiтнiй перюд е зниження величини розсiювання внутршньоТ енергii внаслiдок зб^ьшен-
ня температури довюлля, що не враховують матема-тичнi моделi для розрахунку ефективность
На основi аналiзу рiвняння енергп газового потоку з урахуванням теплообмшу з довюллям одержат аналiтичнi залежностi, що зв'-язують основш параметри руху газу в трубопроводi i на цiй основi запропоновано методику розрахунку теоретичного значення пропускноТ здатностi газопроводу i його гiдравлiчноi ефективностi.
Запропонована методика враховуе в» види гiдравлiчних втрат енергп в газовому потощ (в тому числi дисипацiю в довюлля), а результати проведе-них розрахунюв показують, що врахування змiни внутршньоТ енергii газового потоку призводить до принципово вщмшноТ тенденцii змiни гiдравлiчноi ефективностi в часi, що вщповщае апрiорним уявленням про коеф^ент ефективностi як дiагностич-ну ознаку.
Лиература
1. Ходанович, Е. И. Об изменении эффективности газопровода [Текст] / Е. И. Ходанович, Н. Ф. Нефелова // Труды ВНИИ-газа. — 1957. — Вып. 2. — C. 127−129
2. Бобровский, С. А. Трубопроводный транспорт газа [Текст] / С. А. Бобровский, С. Г. Щербаков, Е. И. Яковлев и др.- под. общ. ред. С. А. Бобровский. — М.: Наука, 1976. — 491 с.
3. Галиуллин, З. Т. Оценка влияния инерционных сил при нестационарном течении газа в магистральных газопроводах [Текст] / З. Т. Галиуллин, И. Е. Ходанович, В. В. Девичев и др.- под. общ. ред. З. Т. Галиуллин. — Магистральные газопроводы, 1975. -С. 132−139.
4. Грудз, В. Я. Обслуговування i ремонт газопровод1 В [Текст] / В. Я. Грудз, Д. Ф. Тимгав, В. Б. Михалгав та? н.- под. общ. ред. В. Я. Грудз. — 1вано-Франгавськ.: Лшея Н В, 2009. — 711 с.
5. Грудз, В. Я. Техшчна дiагностика трубопровщних систем [Текст] / В. Я. Грудз, Я. В. Грудз, В. В. Косив та? н. — 1вано-Фран-гавськ: Лшея-НВ, 2012. — 511 с.
6. Ковалко, М. П. Трубопровщний транспорт газу [Текст] / М. П. Ковалко, В. Я. Грудз, В. Б. Михалгав та? н.- под. общ. ред. М. П. Ковалко. — К.: АренаЕКО, 2002. — 600 с.
7. Ставровский, Е. Р. Статистические методы расчета коэффициента гидравлического сопротивления газопровода [Текст] / Е. Р. Ставровский, М. Г. Сухарев. — М.: ВНИИЭгазпром, 1970. — 78 с.
8. Чарный, И. А. Неустановившиеся движения реальной жидкости в трубах [Текст] / И. А. Чарный. — М.: Недра, 1975. — 224 с.
9. Ходанович, И. Е. Об эффективности продувки газопровода [Текст] / И. Е. Ходанович // Газовая промышленность. — 1958. -№ 3. — С. 24−25.
10. Яковлев, Е. И. Анализ неустановившихся процессов в нитках магистрального газопровода статистическими методами [Текст] / Е. И. Яковлев // Изв. вузов. Нефть и газ. — 1968. — № 2. — С. 72−76.
11. Eakin, В. Application of the BWR equation to hydrocarbon-carbon dioxide mixtures [Text] / В. Eakin. — Thermod. Transp. Prop. Gas and Liquids., Sympos. Lafaette, 1959. — P. 195−204.
12. Ellington, R. Thermodynamic properties of methane — nitrogen mixtures [Text] / R. Ellington. — Sympos. Lafaette, 1959. — P. 102−109.
13. Gonzalez, M. Graphical viscosity correlation for hydrocarbons [Text] / M. Gonzalez, A. L. Lee // AIChE Journal. — 1968. — Vol. 14, Issue 2. — P. 242−244. doi: 10. 1002/aic. 690 140 208
14. Kao, R. Thermodynamic properties of LNG [Text] / R. Kao // Cryogenics Ind. Gases. — 1970. — Vol. 5, Issue 5. — P. 24−31.
15. McCarty, R. A comparison of mathematical models for the prediction of LNG densities [Text] / R. McCarty. — Nat. Bur. Stand., USA, Internal Report 77−867, 1977. — 60 p.
16. Molenda, J. Gaz ziemny [Text] / J. Molenda. — Katowice: Slask, 1974. — 470 p.

Показать Свернуть
Заполнить форму текущей работой