CC BY
16
УДК: 519.681.5
АНАЛИТИКО - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ПОДХОД К АНАЛИЗУ И ОЦЕНКЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГАЗОСНАБЖАЮЩИХ СЕТЕЙ Гостев Николай Валерьевич
(e-mail: aeroport100@mail.ru) Самаркандский филиал Ташкентского университета информационных технологий, г.Самарканд, Узбекистан
В статье поставлена и решается задача аналитико - экспериментального подхода к анализу и оценке расчетных моделей технико-технологических показателей функционирования газоснабжающей сети. Результаты вычислительных экспериментов предопределяют варианты принятия эффективных решений по части регулирования потокораспре-деления газа в сети.
Ключевые слова: аналитико - экспериментальный подход, потери давления, узловые точки, распределение потоков газа, удельный расход, часовой расход, путевые расходы, транзитный расход, расчетный расход, эквивалентный расход, удельные потери, перепад давления, невязка, аксонометрическая схема, коэффициент одновременности, номинальный расход, расчетная длина, местные сопротивления.
Качественное функционирование газоснабжающих сетей является одним из существенных проблем газовых хозяйств любого региона. Это обусловлено практической необходимостью эффективного регулирования по-токораспределения газа и снабжения им установленных потребителей.
Следует отметить, что эти проблемы непосредственно затрагивают и проблемы совершенствования процессов управления топливно-энергетическим комплексом газодобывающих и газотранспортных хозяйств.
Следует отметить, что малая стоимость газа в сочетании с удобством его транспорта и отсутствием необходимости складского хранения обеспечивает высокий экономический эффект замены других видов топлива газовым [1].
В этом плане аналитико - экспериментальный подход к анализу и оценке показателей функционирования газоснабжающих сетей приобретает насущную практическую актуальность.
В работе, предлагаемый подход, на базе условий [3], использован при анализе и оценке показателей функционирования газоснабжающих сетей для определения диаметров труб на всех ее участках по расчетным расходам газа и допустимым потерям давления.
На начальном этапе вычислительного эксперимента определимся с функциональной структурой исследуемой газоснабжающей сети, качест-
венно отражающей формат реальной сети. Она представлена в форме тупиковой газоснабжающей сети (рис.1).
Магистральный трубопровод
0
ТТС ГРС
1
ШРП N
1
ГРП ГРП
1
О
6
о
Рис. 1. Тупиковая газоснабжающая сеть
Расчет тупиковой газоснабжающей сети выполняется в следующем порядке [3]:
1. Определяют основное направление распределительного газопровода (от источника питания до наиболее удаленного потребителя).
2. Нумеруют участки, проставляют их длину и определяют расход газа как сумму расходов газа всеми последующими за ними участками по ходу движения газа.
3. Определяют расчетную длину участков в км, учитывая местные сопротивления коэффициента:
/Р - 1,2 • /
4. Определяют среднеквадратичные удельные потери давления:
Р 2 - Р 2
А - н к
^ пи —
I 1Р
5. По расчетным расходам и величине АСР принимают диаметры участков сети и находят фактические значения перепадов давления А.
В работе, алгоритмическая схема вычислительного эксперимента включает следующую последовательность подлежащих выполнению действий:
1. Номеруются узловые точки отводов и подводов, где указывается предварительное распределение потока газа. Заметим, что согласно [3] газ от ГРП до наиболее удаленных точек должен идти по кратчайшему пути.
2.Наносятся длины участков и подсчитаем их приведенные длины /ПР. Следует отметить, что при двухстороннем питании потребителей газом, приведенная длина участков сети принимается равной фактической:
/р =0.57, м.
3. Далее, определим удельный расход газа на 1 м. длины сети (в примере принимается сеть низкого давления) м3/м^ч:
,, _ Vгрп 1 _ 7040 _ "УД _ X /РП ~ 3352 _ 2,1
где УГРП - часовой расход газа на ГРП, питающий расчетную сеть низкого давления, м3/час.
Участки, с которых газ расходится в обе стороны, учитываются дважды, но оба раза как односторонние.
4. Путевые расходы газа для участков сети в м /час:
УПУТ _ V УД • 1РП
5. Расчет транзитных расходов ведем УТ от концевых точек или точек встречи потоков против движения газа к ГРП. Транзитный расход газа на участке с равномерно распределенными нагрузками равен путевому расходу последующего за ним по ходу газа участка [2].
6.Расчетный расход газа на участке в м /час:
ур .УЧ = Ут + Уэкв
где УЭКВ =0,5 УПУТ - эквивалентный расход газа на участке, м /час.
Результаты расчетов заносим в таблицу 1.
7.Расчетную длину участков сети определяем по формуле [3]:
/р =1,1/
8.Средние удельные потери на единицу длины (мм вод.ст./м) также определяем по формуле [3]:
А Р„
А Р
СР " I /Р
где £/р - суммарная длина участков рассчитываемого направления от точки питания до наиболее удаленной концевой точки или точки встречи потоков газа.
9. Действительные потери давления на участках определяем по:
А Р уч _ А РР • 1Р
Суммарный перепад давления в газопроводах от ГРП до удаленных точек сети должен максимально приближаться к величине:
ДРР =120 мм. вод.ст.
Согласно [1-3] потери давления на подающих участках при расчете, повторно надо принимать как меньшее из двух значений, так как эти участки должны выполняться из труб большего диаметра.
10. Давление газа в узле определяем как разность давлений газа в начале
участка и потерь давления на участке:
Р _ Р - А Р
1 к 1 н уч
11. Процент невязки вычисляем для каждого элементарного кольца сети.
Невязку потерь давления по двум направлениям определяем по дующей формуле:
X А Л- X А рп
сле-
Д =
100 %
0.5( X Д Pi- Z Д Рп) где SAP - потеря давления по полукольцам.
При невязке давления более 10% необходимо сделать невязку сети за счет изменения первоначально принятых диаметров или за счет переброски первоначальных расходов из одного узла питания в другой. Результаты расчетных расходов газа приведены в таблице 1.
Таблица 1. Расчетные расходы газа
№ участка Длина, м Расход газа Расход газа Расход газа Расход газа Диаметр газопровода d*5 , мм л а R , Па/м
По плану ж м, > ж м tS > £ ^ И го > § СП S а т > > lo <о F + 3 ^ * > С и СМ >
с ^
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1-2 40 20 2,1 42 21 25,4 46,4 76*3 44 4
2-3 65 33 2,1 68,2 34,1 76,2 110,3 76*3 71,5 8
3-4 25 13 2,1 26,2 13,1 127,1 140,2 89*3 27,5 7
4-5 7,5 3,8 2,1 7,8 3,93 152,5 156,4 89*3 8,25 8
5-ввод 7,5 3,8 2,1 7,8 3,93 305 308,9 108*4 8,25 11
Далее предлагается расчет внутридомовой газоснабжающей сети.
Внутридомовая газоснабжающая сеть рассчитывается в следующем порядке [2,3]:
1.Выбирают тип газовых приборов, которые размещают в помещениях в соответствии с нормами - намечают ввод, стояки и схему прокладки внут-ридомовых газопроводов.
2. Вычерчивают аксонометрическую схему внутридомовой газовой сети, проставляют номера узловых точек и участков от самого верхнего прибора, определяют расходы газа в м3/ч по участкам домовой сети по формуле:
Ур = К о • Унам • п
Ко - коэффициент одновременности для однотипных приборов;
п - количество однотипных приборов (или квартир);
УНом - номинальный расход газа газовым прибором, м /ч.
_ Ч _ 1600 _ Уном - ^т^ - 4491. 0,57 " 0,625
где Q - номинальная тепловая нагрузка газового прибора, ккал/ч
3.Расчетный перепад давления для внутридомового газопровода принимают равным ДР = 35 кгс/м
4. Расчетную длину участков определяют в метрах по схеме, с учетом процентной надбавки на местные сопротивления:
/Р _ I • (1 + —)
Р 100
где а - надбавка к потерям на трение, учитывающая местные сопротивления, %, принимается по [3].
5. Определяют удельные потери давления при заданных расходах и диаметра участков сети, при этом диаметры газопроводов должны быть не меньше диаметров присоединительных патрубков приборов, например для газовой плиты ёУ =15 мм; для газовой колонки ёУ =20 мм и т.д.
а Р Р
а уч _ ^
i /р
6. Определяют потери давления на каждом участке сети.
7. Находят гидравлический напор для вертикальных участков в кгс/м2:
Н г • (Рв - Рг )
где Ъ - разность абсолютных отметок начала и конца участка газопровода, м; 3
рВ - плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м3;
рГ - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3.
При подъеме газопровода НГ будет положительным, при спуске отрицательным.
8. Определяют суммарную потерю давления с учетом гидростатического напора и потерь давления в трубках и арматуре газового прибора, кгс/м2:
А Рсум _1А Ру„ -(± Нг) + А РПр
где ДРПр - потери давления в трубках и арматуре газового прибора, для
22 газовой плиты равна 6 кгс/м , для водонагревателя равна 10 кгс/м .
Результаты расчетов вычислительного эксперимента приведены в интерфейсе программы расчета тупиковой газоснабжающей сети среднего давления (рис.2).
163,301662? О ' 127,0783847 0 " 136,57357210
76,60332541 258 81,6508313E27S 63,53313238 214 68,28378622230
Обязательные поля ввода*
Количество участков
F-^
Заполнить автоматически
Количество газа от ГРП мЗ/ч.
|750~
Начальное давление
|зооо
Конечное давление
Расчет тупиковых газопроводов
0,236312114 4,651162780 0,2863121144,36363636; 0,286312114 5,607476635 0,2368121145,217331304
Очистить таблицу
Расчет
300м з 350м
1 350м 2
Схема тупиковой газовой сети.
300н 5 --i
Условные обозначения:
','п - путевые расходы газа ','т - транзитные расходы газа ','р - расчетные расходы газа и - длина участков газопрвода
- цельный расход газа Т Удельные потери давления
Результаты расчета:
Удельный расход газа в сети мз/[чкм]. |0,533824228028504 Сумма путевых расходов газа
[750
Удельные потери давления отточки подключения к распределительному газопроводу до наиболее удаленного при Р 120 вод от
|0,086374431843526
Рис. 2. Интерфейс программы расчета тупиковых газопроводов.
Список литературы
1. Ионин А. А. Газоснабжение, М.: Стройиздат, 1982.
2. Стаскевич Н.Л., Северинец Г.К., Вигдорчик Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа - Л: «Недра», 1990-762с.
3. СНиП 42-01-2002. М: ЦИТП Госстроя России, 2003. - 54 с.
UDC: 519.681.5
Gostev Nikolay Valerevich
(e-mail: aeroport100@mail.ru)
Samarkand branch of the Tashkent University of Information Technologies Uzbekistan, Samarkand
ANALYTICS - EXPERIMENTAL APPROACH TO THE ANALYSIS AND EVALUATION OF INDICATORS OF THE GAS DISTRIBUTION NETWORKS
Abstract: This paper solves the problem posed and analytical - experimental approach studies models of hydraulic calculation of low pressure networks and assess their technical and technological parameters. The results of computational experiments determine options for effective decision-making on the part of the regulatory process gas flow distribution in the network.
Keywords: analytical - experimental approach, the pressure loss, nodal points, distribution of gas flows, the specific consumption, time consumption, transit costs, the estimated consumption of equivalent fuel consumption, specific losses, differential pressure, the residual, a perspective diagram of the coefficient of simultaneity, nominal flow rate, estimated length of local resistance, hydraulic pressure.
