CC BY
20УДК 66.078.9+66.078.5
А.Ю. Анисимов
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ СЕТИ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ, ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ
В статье рассматриваются актуальные вопросы качества, надёжности и устойчивости функционирования систем газоснабжения в современных условиях, анализируется газодинамический режим работы, излагаются основные тенденции автоматического регулирования давления газа в современных системах, исследуются влияние статические и динамические характеристики элементов системы. Значительное внимание уделяется способу подбора регуляторов, определению оптимальных параметров запорно-регулирующей арматуры и предохранительных устройств. Уделяется внимание перспективам развития систем газоснабжения.
Ключевые слова: газоснабжение, качество регулирования, гидравлические режимы систем газоснабжения, регуляторы давления газа, сети газоснабжения, сети газораспределения, регулирующая газовая арматура.
Согласно Федеральному закону № 69-ФЗ "О газоснабжении в Российской Федерации": система газоснабжения - имущественный производственный комплекс, состоящий из технологически, организационно и экономически взаимосвязанных и централизованно управляемых производственных и иных объектов, предназначенных для добычи, транспортировки, хранения, поставок газа; газораспределительная система - имущественный производственный комплекс, состоящий из организационно и экономически взаимосвязанных объектов, предназначенных для транспортировки и подачи газа непосредственно его потребителям;
Рис. 1. Структура системы газоснабжения
Перед газоснабжающими организации стоят задачи по обеспечению бесперебойного, надежного, а главное безопасного газоснабжения.
Сегодня сети газораспределения и газоснабжения населенных пунктов России по показателям надежности и безопасности при длительных сроках их эксплуатации не в полной мере соответствуют европейским нормам и требованиям безотказной работы. Внедрение современных схем и технологий ремонта, автоматизированных систем управления процессами газоснабжения и правильный выбор современного газорегулирующего оборудования позволит качественно улучшить не только безопасность, но эффективность газоснабжения.
Главным требованием, предъявляемым к системе газоснабжения, и, наиболее трудно выполняемым, является поддержание давления газа у газоиспользующего оборудования и приборов на заданном оптимальном значении при произвольных изменениях расхода в сети в широких пределах.
© Анисимов А.Ю., 2020.
Научный руководитель: Легких Борис Михайлович - кандидат технических наук, доцент кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики, Оренбургский государственный университет, Россия.
Так при повышении давления газа по отношению к номинальному нарушаются режимы работы га-зоиспользующих приборов, а при понижении давления уменьшаются их КПД и производительность. [1]
Надежное и устойчивое функционирование систем газоснабжения невозможно без надежной работы регулирующей и предохранительно-запорной арматуры и оборудования. Первым и основным условием устойчивой и безопасной работы системы газоснабжения является обеспечение постоянного давления; второе условие — предохранение от возможного повышения или понижения давления газа в контролируемой точке газопровода или перед газоиспользующего оборудования потребителя сверх допустимых значений. []
Для исследования влияния гидравлического режима сети газоснабжения на качество регулирования планируется разработать схему лабораторного стенда, которая представляет собой гидравлическую модель посёлка.
Современные системы газоснабжения природным газом городов, областей, поселков и промышленных предприятий представляют собой сложный взаимосвязанный комплекс газопроводов разных давлений, ГРС, ШРП, ГРП и ГРУ, оборудования сетей, систем очистки и одоризации газа, систем связи и телеуправления, приборов учета потребления природного газа (промышленных и бытовых газовых счетчиков).
Сети проектируются из полиэтиленовых труб диаметром 15-40, и SDR-11 которые имеют максимальное рабочее давление до 1,00 Мпа., что входит в диапазон высокого давления. Давление будет нагнетаться компрессоры GARAGE, они изготавливаются в нескольких модификациях, отличающихся друг от друга типом поршневого блока, мощностью электродвигателя и объёмом ресивера, их мощности хватает для моделирования газопроводов высокого давления II категории, газопроводы среднего и низкого давления. Для регулирования давления используется регулятор давления FRG/2MB.
Рис. 2. Регулятор давления FRG/2MB и вводной узел
Потребители будут смоделированы с помощью задвижек и кранов, для более плавного изменения расходов для изображения крупных промышленных и коммунально-бытовых предприятий и последовательно соединённых модульный расходомер (кранов Маевского), для распределённой нагрузки частного сектора. Для регистрации давления перед арматурой и после регуляторов давления устанавливаются расходомеры и манометры.
Рис. 3. Схема узла распределённой нагрузки
Кольцевые сети газоснабжения - это система замкнутых газопроводов, которые образовывают кольца (контуры). Основное преимущество таких газораспределительных сетей -повышенная надежность газоснабжения. Авария на любом участке сети не приводит к прекращению газоснабжения других потребителей.
Тупиковые (разветвленные) газораспределительные сети состоят из основной магистрали, от которой отходят отводы и ответвления для газоснабжения потребителей.
Надежность разветвленной схемы газоснабжения значительно ниже. При аварии на любом участке газопровода прекращается подача газа ко всем потребителям, размещенным после аварийного участка (по движению газа).
Рис. 4. Структура типовой системы регионального газоснабжения.
Обзор работ в данной области показывает, что усилия исследователей и разработчиков были направлены, в основном, на совершенствование контрольно-диагностического обеспечения (КДО) газопроводов и основного регулирующего оборудования. Анализ аварийных ситуаций в системе транспорта газа показывает, однако, функциональную важность и ответственность роли Запорно-регулирующей арматуры и в особой мере - регуляторов давления газа. Весьма актуальной и назревшей проблемой является переход от контроля отдельных параметров к построению систем комплексного диагностирования состояния гидравлического режима сети. Решение этой проблемы позволит перейти к эксплуатации и обслуживанию оборудования по фактическому техническому состоянию, что в настоящее время признано мировой практикой.
Анализ литературных источников показывает, что при изучении влияния гидравлического режима на качество регулирования в РД много внимания уделялось применению акустических корректирующих устройств (гасителей колебаний), изученные в работах Шорина В.П., Гимадиева А.Г., СвербиловаВ.Я.. Однако, применение таких устройств на ГРС с большими расходами газа было бы проблематично. Так же мало внимания уделяется изучению явления вибрации и колебания, с учетом влияния давления и температуры рабочей среды, скорости движения исполнительного клапана регулятора
Наиболее полно автоколебательный процесс при разных гидравлических режимах изучен в САР в работах Горячева Г.М., Малиованова М.В., Арзуманова Ю.Л., Петрова Р.А., Халатова Е.М., Голубева А.И., КондаковаЛ.А.. Однако, в указанных работах не дан анализ влияния соотношения сил трения покоя и движения в регуляторе на автоколебательные процессы в САР.
Проводя анализ влияния технических и эксплуатационных характеристик гидравлических режимов, могу отметить, что недостаточное внимание уделяется влиянию сил сухого трения в подвижных уплотнениях регулятора на статические и динамические характеристики САР с регулятором давления газа, строятся области устойчивости САР в плоскости параметров сил трения исполнительного клапана и сопротивления цепи обратной связи регулятора.
Появление современных технологий и оборудования для газоснабжения автоматизированных систем позволяет качественно улучшить системы газоснабжения в соответствии с современными требованиями.
В дальнейшем планируется рассмотреть типовые законы регулирования, теория потока в исполнительном органе регулятора, излагаются принципы действия и характеристики автоматических регуляторов давления и предохранительных устройств, применяемых в современных системах газоснабжения городов, поселков, промышленных и сельскохозяйственных потребителей. Значительное внимание уделяется новому типу комбинированных регуляторов, определению оптимальных параметров выбора и настройки га-зорегулирующих и предохранительных устройств, перспективам развития и совершенствования регулирующего и предохранительного оборудования городских и поселковых систем газоснабжения.
Библиографический список
1.Золотаревский С. А., Левандовский В. А., Санин А. В. Российский рынок газорегуляторного оборудования. Текущая ситуация и перспективы развития. / Трубопроводная арматура и оборудование, 2013. — № 1.
2.Золотаревский С. А. Регуляторы давления «Сигнал» нового поколения. / Газ России. Оборудование и технологии: журнал 2014— № 1.
З.Золотаревский С. А., Апарин Е. Л. Состояние и перспективы развития рынка домового газового оборудования. / Трубопроводная арматура и оборудование 2013. — № 4.
4. Арзуманов Ю.Л., Петров Р.А., Халатов Е.М. Системы газоснабжения и устройства пневмоавтоматики. М.: Машиностроение, 1997. 464 с.
5. Быстров Н.Д. Коррекция акустических частотных характеристик газовых волноводов систем контроля и управления: Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. М.: Машиностроение, 2004. С. 101-109.
6. Быстров Н.Д., Шорин В.П. Частотная коррекция акустического зонда для измерения пульсаций давления в воздушно-газовом тракте турбомашин / "Метрология", 1999. №2. С. 43-49.
7. Власов-Власюк О.Б. Экспериментальные методы в автоматике. М.: Машиностроение, 2008. - 410 с.
8. Ганиев Р.Ф., Низамов Х.Н., Дербуков Е.И. Волновая стабилизация и предупреждение аварий на трубопроводах. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1997. 260 с.
АНИСИМОВ АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ - магистрант, Оренбургский государственный университет, Россия.
