CC BY
17Вестник магистратуры. 2020. № 1-3 (100) 2223-4047
УДК 62
О.В. Пенькова
ОПТИМИЗАЦИЯ ГАЗОВЫХ СЕТЕЙ
Стоимость строительства газораспределительных сетей зависит от множества таких параметров, как: стоимость трубопровода, тип разрабатываемого грунта, ширина и глубина траншеи, материал трубопроводов и т.д. В статье рассмотрены ключевые моменты в строительстве сетей газоснабжения.
Ключевые слова: газоснабжение, строительство сетей газораспределения, ГРП, капиталовложения.
Стоимость строительства газораспределительных сетей зависит от множества таких параметров, как: стоимость трубопровода, тип разрабатываемого грунта, ширина и глубина траншеи, материал трубопроводов и т.д. Наиболее ярко зависимость капитальных затрат на строительство сети прослеживается от ее диаметра. Для городских газопроводов толщина стенки трубы всегда бывает больше величины, необходимой по условию прочности, поэтому стоимость городских газопроводов практически не зависит от давления газа. Стоимость земляных работ в меньшей степени зависит от диаметра труб, чем стоимость газопровода, а глубина его укладки вообще очень слабо зависит от диаметра.
Для определения зависимости стоимости газопровода от диаметра труб составляют сметы на строительство газопроводов разных диаметров при различных условиях прокладки. Эксплуатационные издержки для городских систем газоснабжения складываются из следующих основных частей: 1) амортизационных отчислений, включая расходы на капитальный ремонт; 2) расходов на текущий ремонт и обслуживание. Амортизационные отчисления, расходы на текущий ремонт и обслуживание определяют, как долю от капиталовложений. Расходы по текущему ремонту и обслуживанию городских газовых сетей в основном зависят от протяженности газопроводов и в незначительной степени от их диаметра.
ГРП (газорегуляторный пункт)-комплекс технологического оборудования и устройств, предназначенный для понижения входного давления газа до заданного уровня и поддержания его на выходе постоянным независимо от расхода газа.
Число ГРП для питания газом сетей низкого давления значительно влияет на размер капиталовложений на газификацию города. При увеличении числа ГРП уменьшаются расчетные диаметры газопроводов низкого давления и в связи с этим уменьшаются металловложения и стоимость сетей низкого давления. Одновременно с ростом числа ГРП повышается стоимость самих ГРП, а также сети среднего или высокого давления, которая питает эти пункты, так как увеличивается ее протяженность. Оптимальное число ГРП соответствует минимуму суммарных капиталовложений и эксплуатационных расходов в систему газоснабжения, т.е. минимуму приведенных затрат.
В работах П.М. Гофмана-Захарова [5], С.А. Маркова [4], А.А. Ионина [6] для выбора оптимального числа ГРП предлагается расчетно-аналитический метод. В основу этого метода заложена теоретическая модель газовой сети с правильными квадратными кварталами одинакового размера, с равномерной плотностью газопотребления на всех участках газопроводов. П.М. Гофман-Захаров рекомендует определять оптимальное число ГРП по радиусу их действия в зависимости от удельной нагрузки в сетях низкого давления. Для схематической симметричной газовой сети можно допустить с некоторой погрешностью, что между средним расходом газа и диаметром сети низкого давления существует следующая связь:
В дальнейшем расчет ведется по минимуму суммарной стоимости строительства ГРП и газопрово-
дов:
© Пенькова О.В., 2020.
Научный руководитель: Мельников Владимир Михайлович - кандидат технических наук, доцент, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.
ISSN 2223-4047
Вестник магистратуры. 2020. № 1-3 (100)
К
где ^^ -стоимость строительства, тыс. руб., всех ГРП, газопроводов низкого давления и одного
ГРП;
(с +- Ьс^,) - стоимость сооружения^ тыс. руб., 1м газопровода вместе с укладкой.
Недостатком данного метода оптимального числа ГРП на газовых сетях низкого давления, является то, что не учитываются изменения средней длины участка сети низкого давления, которая практически изменяется в немалом диапазоне (приблизительно от 50 до 150-300м), а также средней стоимости участков газопроводов среднего или высокого давления, подводящих газ к ГРП.
В 1957 г. В. М. Калиной [4] был предложен способ расчета оптимального числа ГРП по оптимальной нагрузке на один ГРП, позволяющий определить также конструкцию ГРП и стоимость строительства:
, - искомый экономический радиус охвата (дейстпин) ГРП, м.
где'
Л'ррп - стоимость строительства ГРП с учетом подводящего газопровода, тыс.руб.;
В — разница стоимости сооружения газопроводов диаметром 200 и 100 мм на 1 км, тыс.руб.; Др - принятый расчетный перепад давлепия.мм .вод. ст.; с| _ удельный расход газа на 1 м газопровода низкого давления, м3/ч; 1ср — средняя длина участка сети, м, определяемая путем деления общей длины газопроводов на число участков.
Для определения оптимальной нагрузки Фиш1 — ^^опт/^ср
' на один ГРП формула имеет вид:
Данный способ приемлем для идеализированной схемы, где ГРП размещают в шахматном порядке, а ответвления от ГРП-правильными рядами.
Вывод: из изложенного видно, что расчетно-аналитический метод позволяет выбрать оптимальное число ГРП без вариантных гидравлических расчетов сетей. Трудоемкость расчета при этом минимальная. Но, с другой стороны, расчетно-аналитический метод в силу целого ряда положенных в его основу допущений и упрощений может давать значительные погрешности. Во всяком случае этот метод совершенно не учитывает ни местных особенностей каждого города (его планировки), ни особенностей распределения нагрузок газопотребления в каждом конкретном случае, не говоря уже о существующей погрешности исходной информации в стадии проектного решения.
А.М. Левин [3] и В.А. Смирнов [1] для определения оптимального числа ГРП на газовых сетях низкого давления применяют метод предварительного расчета одного варианта газопровода. В отличие от ранее описанных способов, при использовании метода предварительного расчета, во-первых, средний расход
On
газа при любом радиусе действия определяется через заранее подсчитанный средний расход при про-
R
извольно выбранном радиусе действия '"" и, во-вторых, металловложения в газопроводы также рассчиты
N,
ваются через известное J для радиуса действия ГРП Я.
В работе А. М. Левина оптимальное число ГРП определяется по минимуму суммарных капиталовложений в газопроводы и ГРП:
jV0 = NjTi j [здесь N J - мсталлоадпжснин к газопроводы низкого давления
где "и 1 1 1 ---------------------------------------------- рассчитанное для неко-
торого числа ГРП iT 1;г-условная стоимость единицы массы металла.)
Разработанный А.М. Левиным метод определения оптимального числа ГРП с предварительным расчетом одного варианта газовой сети позволяет в какой-то мере учесть местные особенности схемы газоснабжения города (так как требует предварительного просчета газовой сети при некотором числе ГРП, равном n1), конфигурацию и планировку жилых кварталов, характер распределения нагрузок и т.п. Однако, в данном способе не учитываются годовые эксплуатационные расходы на обслуживание ГРП и сети, а также стоимость строительства газопроводов среднего или высокого давления, подводящего газ к ГРП.
Все описанные методы определения оптимального числа ГРП на газовых сетях низкого давления игнорируют фактически существующую погрешность исходной информации, которая вносит существенные поправки в принимаемые решения. Вследствие этого приведенные детерминированные расчеты являются мнимо точными.
Вестник магистратуры. 2020. № 1-3 (100)
ISSN 2223-4047
Таким образом, задача оптимизации газовых сетей сводится к оптимальной трассировке газопроводов и выбору оптимального положения и количества ГРП. Необходимо разработать инженерную методику выбора количества и расположения сетевых ГРП, лишенную выше перечисленных недостатков.
Библиографический список
¡.Смирнов В. А. Технико-экономическое обоснование схем газоснабжения, М., Стройиздат, 1964, 187 с.
2.Ляуконис А. Ю. Оптимизация городского газоснабжения. - Л.: Недра, 1989, 302 с.
3. Левин А. М. Определение оптимального количества газорегуляторных пунктов на газовых сетях низкого давления, сб. «Новое в эксплуатации и проектировании газового хозяйства городов», Гостех-издат, УССР, 1956, с.99-109.
4.Гофман-Захаров П. М. О технико-экономических предпосылках построения городских газоразводящих систем низкого давления. «Газовая промышленность», 1956, № II, с22-24.
5.Ионин А. А. Газоснабжение. М., Стройиздат, 1981, 414 с.
ПЕНЬКОВА ОЛЬГА ВАЛЕРЬЕВНА - магистрант, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.
