Опыт ООО "Газпром трансгаз Нижний Новгород" по разработке программы "Загрузка ГРС" для автоматического определения оптимальных режимов работы и предела эксплуатационной производительности газораспределительных станций Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

GAS DISTRIBUTION STATIONS AND GAS SUPPLY SYSTEM

УДК 681.3:622.691.4

Р.А. Садртдинов1, e-mail: sadrtdinovra@vtg.gazprom.ru; С.А. Наволоцкий1, e-mail: S.Navolotsky@vtg.gazprom.ru; В.А. Наседкина1, e-mail: V.Nasedkina@vtg.gazprom.ru

1 ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород» (Нижний Новгород, Россия).

Опыт ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород» по разработке программы «Загрузка ГРС» для автоматического определения оптимальных режимов работы и предела эксплуатационной производительности газораспределительных станций

В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 30 декабря 2013 г. № 1314 «Об утверждении Правил подключения (технологического присоединения) объектов капитального строительства к сетям газораспределения, а также об изменении и признании утратившими силу некоторых актов Правительства Российской Федерации» газотранспортные общества подготавливают заключения о технической возможности подачи газа через газораспределительные станции (ГРС) по запросам потребителей с расходом газа свыше 300 м3/ч.

В соответствии с СТО Газпром 2-3.5-051-2006 «Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов» скорость газа в трубопроводах ГРС не должна превышать 25 м/с.

В целях автоматизации процесса расчета пропускной способности ГРС в Обществе разработана программа «Загрузка ГРС», которая позволяет: рассчитать возможный объем дополнительной подачи газа через коммуникации ГРС, с учетом существующих режимов работы газотранспортной системы (ГТС), выбирая из диспетчерской автоматической системы управления технологическими процессами (АСУТП) ГОФО-2 наихудшие за последние три года параметры, влияющие на производительность (температура газа, давление газа, максимальная производительность), при условии непревышения скорости газа в коммуникациях ГРС более 25 м/с; рассчитать оптимальный режим работы ГРС с учетом возможного повышения входного и выходного давления; определить предел эксплуатационной производительности ГРС с учетом фактического режима работы станции и условных диаметров трубопроводной обвязки; сократить и автоматизировать процесс расчета пропускной способности при подготовке заключения о технической возможности подачи газа через ГРС.

Ключевые слова: газораспределительные станции, загрузка газораспределительных станций, расчет предела эксплуатационной производительности газораспределительных станций, подбор оптимального режима работы газораспределительной станции.

R.A. Sadrtdinov1, e-mail: sadrtdinovra@vtg.gazprom.ru; S.A. Navolotskiy1, e-mail: S.Navolotsky@vtg.gazprom.ru; V.A. Nasedkina1, e-mail: V.Nasedkina@vtg.gazprom.ru

1 Gazprom transgaz Nizhny Novgorod LLC (Nizhny Novgorod, Russia).

The Experience Of OOO «Gazprom transgaz Nizhny Novgorod» In The Development Of The Program «GDS load» For Automatic Determination Of The Optimal Operation Mode And Limit Of The Operational Performance Of Gas Distribution Stations

In accordance with the RF Government Decree dated from 30 December 2013 No. 1314 «About the approval of Rules of connection (technological connection) of capital construction objects to gas distribution networks and also about a modification and a recognition that some acts of the Government of the Russian Federation became invalid» gas transmission companies prepare conclusions about the gas supply technical capability through the gas distribution station (GDS) on requests of consumers with gas consumption above 300 m3/h.

In accordance with the STO Gazprom 2-3.5-051-2006 «Norms for technological design of main gas pipelines» gas velocity in pipelines GDS should not exceed 25 m/s.

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 12 december 2016

39

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СТАНЦИИ И СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

The program «GDS load» was developed to automate the process of calculating capacity of GRS, which allows calculating the possible volume of additional gas supply through the GDS communications, taking into consideration existing operational modes of gas transportation system (GTS), choosing the worst parameters for the last three years, from the control room of automatic control system of technological processes (Automated control system of technological process - ACSTP) GOFO-2. These parameters influence on the performance (gas temperature, gas pressure, maximum performance), if the gas velocity in the GDS communications is not more than 25 m/s. The mentioned program also allows calculating a limit of operational GDS performance, taking into account the actual operation of the station and the nominal diameter of the piping arrangement; reducing and automating the process of calculating throughput capacity when preparing the conclusion of the technical feasibility of gas supply using GDS.

Keywords: gas distribution stations, load of GDS, the calculation of the limit of the operational performance of gas distribution stations, selection of optimum operation mode of the GDS.

Поручение отраслевого совещания ПАО «Газпром» 2015 г. по вопросам эксплуатации ГРС (п. 1.8) о «Проработке вопроса определения резервов пропускной способности ГРС для обоснования возможности безопасной эксплуатации действующих ГРС...» направлено на обеспечение качественного выполнения газотранспортными организациями целого ряда задач и функциональных обязанностей, возложенных на Общества научно-техническими документами, законами и постановлениями Российской Федерации, с заданным уровнем надежности, безопасности и эффективности.

Для чего это нужно на практике? Постановлением Правительства РФ от 30 декабря 2013 г. № 1314 (гл. V, п. 56-58) были утверждены Правила подключения (технологического присоединения) объектов капитального строительства к сетям газораспределения, в соответствии с которыми газотранспортные организации должны при поступлении обращения от потребителя с расходом газа свыше 300 м3/ч в течение 14 рабочих дней подготовить заключение о технической возможности подачи газа через эксплуатируемые объекты газотранспортной системы, в том числе и ГРС.

Количество выдаваемых заключений по Обществу составляет 360-609 в год, объ-

ем ежегодно подтверждаемого газа -1,7-2,1 млрд м3 (рис. 1). При этом очевидно, что объем дополнительной возможности подачи газа через ГРС определять разницей между проектной производительностью и фактическим расходом газа некорректно, поскольку проектная производительность, как правило, проектными организациями рассчитывается исходя из

условия, что скорость газа в коммуникациях ГРС не должна превышать 25 м/с (п. 9.1.7. СТО Газпром 2-3.5-051-2006 «Нормы технологического проектирования магистральных газопроводов»). Кроме того, в расчетах принимались идеальные показатели максимального рабочего давления ГТС (например, 55 или 75 кгс/см2) и максимального проектного выходного давления (еже-

Рис. 1. Количество выданных заключений о технической возможности подачи газа и подтвержденный объем газа в 2013-2016 гг. в границах деятельности ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород»

Fig. 1. The number of given conclusions on the technical feasibility of gas supply and the confirmed volume of gas in 2013-2016 within the limits of the operations of Gazprom transgaz Nizhny Novgorod

Ссылка для цитирования (for citation):

Садртдинов Р.А., Наволоцкий С.А., Наседкина В.А. Опыт ООО «Газпром трансгаз Нижний Новгород» по разработке программы «Загрузка ГРС» для автоматического определения оптимальных режимов работы и предела эксплуатационной производительности газораспределительных станций // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 12. С. 39-43.

Sadrtdinov R.A., Navolotskiy S.A., Nasedkina V.A. The Experience Of OOO «Gazprom transgaz Nizhny Novgorod» In The Development Of The Program «GDS load» For Automatic Determination Of The Optimal Operation Mode And Limit Of The Operational Performance Of Gas Distribution Stations (In Russ.). Territorija «NEFTEGAZ» = Oil and Gas Territory, 2016, No. 12, P. 39-43.

40

№ 12 декабрь 2016 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

GAS DISTRIBUTION STATIONS AND GAS SUPPLY SYSTEM

Интерактивный

АН0ГМ40

АРДАТОв

АРДАТОв(М)

АРДЬМСКИЙ

АРЗАМАС АМЗ

АРЗ»»«А

АРСАКИ

АТЬКОвО

АПОРЬЕВО

AT ЯШЕ ВО

Б СУНДЫРЬ

БАТМЕЮ1

6 БЕ РСЭ»*1КИ

ББОДОИНО

БИГМАТОвО

БКУЗЬМИНО

Б ПОЛЯНКА

БАЛАХНА

БАРАМЗЫ

БАРАШЕВО

БАТЬРЕВО

ИДИ ДЕМЬЯН

БЕ ЛАВКА

6€Р no» «iA

БЕРЕЗНЯКИ

БЕРЕЗОВСЮ*^

БЕРСЕНИХА-1

БЕ PCE НИМ?

БОГАТЫРЕВО

БОГОРОДСК

БОКОВАЯ

ПОИСК

СЕЧЕНОВСКОЕ

ПЕНЗЕНСКОЕ

АРЗАМАССКОЕ

ПОЧ№«ОвСКОЕ

ВЛАДИиИРСКОЕ

ЗАВОЛЖСКОЕ

ТОРБЕЕВСКОЕ

СЕЧЕНОВСКОЕ

ЧЕБОКСАРСКОЕ

ЧЕБОКСАРСКОЕ

почмсоескоЕ

СЕЧЕНОВСКОЕ

СЕЧЕНОВСКОЕ

СЕЧЕИОВСХОЕ

ТОРБЕЕВСКОЕ

СЕМЕНОВСКОЕ

КИРОВСКОЕ

ТОРБЕЕВСКОЕ

ЗАВОЛЖСКОЕ

ТОРБЕЕВСКОЕ

ПРИОКСКОЕ

ПРИОКСКОЕ

ВЛАДИМИРСКОЕ

ПРИОКСКОЕ

Пробный расчет

Выгрузка отчета

Обновление минимальных значений за последние 3 года из архива ЭДЖ

Рис. 2. Вид интерфейса программы «Загрузка ГРС» при поиске ГРС Fig. 2. The interface of the program «GDS load» when searching for GDS

годно подтверждаемого или кгс/см2), что на практике не всегда соответствует фактически установленному режиму работы ГТС и согласованному потребителем выходному давлению с ГРС.

В связи с этим эксплуатационная производительность ГРС может значительно отличаться от проектной. Для подготовки обоснованных документально заключений требовалось выпол-

нить значительное количество расчетов. С учетом ограниченного времени для подготовки ответов потребителям (14 рабочих дней) процесс необходимо было автоматизировать. Для обеспечения бесперебойной подача газа с заданным уровнем надежности оборудования в переделах эксплуатационной производительности ГРС, а также в целях автоматизации процесса расчета пропускной способности ГРС Обществом в 2013 г. разработана программа «Загрузка ГРС», позволившая:

• рассчитать возможный объем (дельту) дополнительной подачи газа через коммуникации ГРС с учетом существующих режимов работы ГТС;

• рассчитать оптимальный режим работы ГРС с учетом возможного повышения входного и выходного давления;

• определить предел эксплуатационной производительности ГРС с учетом фактического режима работы ГТС и диаметров трубопроводной обвязки ГРС;

• автоматизировать процесс и сократить время расчета пропускной способности при подготовке заключения о технической возможности подачи газа через ГРС.

Итогом стало наличие оперативной информации о резерве пропускной способности и режиме работы ГРС. Программа «Загрузка ГРС» разрабатывалась специалистами Службы автоматизации Общества на основании разработанных Отделом по эксплуатации ГРС технических требований и формы предоставления информации, в основе которых лежат следующие основные принципы:

1) скорости газа рассчитываются отдельно для участков «от входного крана до линии редуцирования» и «от линии редуцирования до выходного крана ГРС»;

2) максимальная эксплуатационная производительность ГРС рассчитывается с учетом существующих режимов работы ГТС на основе выбора из диспетчерской автоматической системы управления технологическими процессами (АСУТП) ГОФО-2 наихудших за последние три года параметров, влияющих на производительность (температура газа, давление газа, максимальная производи-

Рис. 3. Интерфейс программы с «автоматически» полученными оперативными данными при выборе ГРС

Fig. 3. The interface of the program with the «automatically» obtained operational data when choosing GRS

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 12 december 2016

41

ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ СТАНЦИИ И СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

прп разных у слов

Наи меновани е ГРС ДЗЕРЖИНСК-2

Год ввода в эксплуатацию 1998

Техиичежие характеристики ГРС :

Проектные Фактические

С|проек., Р вых., МПА Офакг., -Г1-

Общая 573,9 266,1

1-го выхода ТЭЦ ГАЗ 160 1.2 174 1

2-говыхода с/зДостко 7.2 0.3 7 0,3

3-го выхода ф Тепличный 107 1.2 11,3 0,6

4-го выхода Игумн.ТЭЦ 300 1.2 73,7 0.7

Проекта о; входное давление, J.ha Ркпроек 5,5

Минимальное факт. Еходное давление, Мпа 2,5

1емпература гая на коде ГРС, Т1 2

Температура rasi на выходе ГРС, °С 12 3;-15.0.-15.0;-12.0

Скорость газа в коммуникациях ГРС в пер под ма к сл.

Значение мооолшьнсго условного диаметра трубопро ТПА)ГРС веда (rani Скорость

на участке "от входного крана до линии редуцирования" 12,71

* 1-го выхода ТЭЦ ГАЗ 400 30,6

/ на участке от линии ред}цнровавиядо 2-го выхода с/зДоскино 500 2,1

выходного крана ГРС" 3-го выхода с.'з Тешшчньп 200 12J

4-го выхода Игумн. 1ЭЦ 700 5,8

Технически возможный объем увел пченпя подачи газа через ГРС

(с учетом существующего фактического максималшого режима гаэопотребления о скорости газа в коммуникациях ГРС не более 25 м/с):

йОдоп.возм,

206,4

1-го выхода ТЭЦ ГАЗ -31,8

од

3-го выхода с.'з Тешшчньп 11,7

4-го выхода Игуми. ТЭЦ 226,3

Рис. 4. Печать отчетной формы в программе «Загрузка ГРС» Fig. 4. Print of the reporting form in the app «GDS load»

тельность), при условии, что скорость газа в коммуникациях ГРС не превышает 25 м/с;

3) резерв пропускной способности ГРС рассчитывается из разницы максимальной эксплуатационной производительности ГРС и фактически достигнутой максимальной производительности станции.

Работа с программой осуществляется следующим образом. В интерактивном поиске (рис. 2) выбираем ГРС, по которой поступил запрос на подтверждение технической возможности подачи газа, и выполняем пробный расчет.

На рис. 3 мы видим интерфейс программы с полученными оперативными расчетами. На экране отражены:

• наименование ГРС;

• год ввода в эксплуатацию;

• проектные и фактические значения по производительности ГРС - отдельно по каждому выходу;

• проектное входное давление и минимально достигнутое фактическое входное давление на ГРС;

• минимальные температуры газа на входе и выходе с ГРС (при наличии двух и более выходов с ГРС - отдельно по каждому выходу);

• условные диаметры трубопроводной обвязки отдельно на участках «от входного крана до линии редуцирования» и «от линии редуцирования до выходного крана ГРС» отдельно по каждому выходу, при этом при наличии разных диаметров принимается минимальное значение.

Показан также результат расчета скорости газа на входном участке и отдельно по каждому выходу. В итоге рассчитан объем резерва пропускной способности ГРС.

Полученные результаты можно вывести в отчетную форму и распечатать (рис. 4).

Программу «Загрузка ГРС» также можно использовать для проработки вариантов оптимизации режима работы ГРС в целях увеличения объема резерва пропускной способности ГРС и обеспечения надежной и безопасной эксплуатации трубопроводной обвязки, исключающей превышение допустимого значения скорости газа в коммуникациях. В левой части рис. 5 показан пример, как на практике по ГРС «Горький-2» при фактическом минимально достигнутом входном давлении на ГРС 1,6 МПа скорость газа на участке «от входного крана до линии редуцирования» до-

стигала 36 м/с, что напрямую влияет на эрозионный износ трубопроводов. После внесения вручную значений в поле «Минимальное фактическое входное давление» (правая часть рис. 5) мы видим изменение скорости газа на входном участке.

Расчет показывает, что при входном давлении 2,6 МПа скорость газа не будет превышать 23 м/с. На рис. 6 показан пример использования программы для расчета влияния увеличения выходного давления на резерв пропускной способности. В левой части рис. 6 видно, что при фактическом выходном давлении 0,9 МПа по 1-му выходу с ГРС «Горь-кий-2» отсутствовал резерв эксплуатационной производительности по дополнительной подаче газа потребителям, т. е. ГРС по данному выходу работала на пределе.

Правая часть рис. 6 показывает, что при повышении фактического выходного давления до проектного значения в 1,2 МПа появляется резерв по пропускной способности ГРС в объеме 29 тыс. м3/ч без превышения допустимого значения по скорости газа, т. е. появляется дополнительный объем газа, который можно поставить потребителю с учетом

42

№ 12 декабрь 2016 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ

GAS DISTRIBUTION STATIONS AND GAS SUPPLY SYSTEM

Рис. 5. Пример расчета скорости газа в коммуникациях ГРС на участке «от входного крана до линии редуцирования» при изменении входного давления

Fig. 5. The example of calculation of the gas velocity in the GDS communications in the area «from the input tap to the reducing line» when changing the input pressure

допустимого режима работы, обеспечивающего надежную и безопасную эксплуатацию оборудования ГРС. Таким образом, программа «Загрузка ГРС» позволила без дополнительных финансовых затрат при подготовке заключения о технической возможности подачи газа через ГРС: • автоматизировать процесс и сократить время расчета эксплуатационной производительности станции с учетом

фактического режима работы ГТС при условии непревышения скорости газа в коммуникациях ГРС более 25 м/с;

• рассчитывать оптимальный режим работы ГРС для дальнейшей проработки вопроса с газораспределительными организациями по формированию совместных программ по повышению выходного давления;

• повысить уровень загрузки существующих мощностей ГРС;

• проводить предварительные расчеты по определению объектов для разработки обоснования безопасности опасных производственных объектов в целях подтверждения возможности безопасной работы ГРС свыше проектной производительности без проведения ее реконструкции;

• обеспечить «жизненный цикл» ГРС, заложенный при проектировании объекта.

Рис. 6. Пример расчета скорости газа в коммуникациях ГРС на участке «от линии редуцирования до выходного крана ГРС» при изменении выходного давления

Fig. 6. Example of calculation of the gas velocity in the GRS communications in the area «from reducing line to output GDS tap» when changing the output pressure

TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 12 december 2016

43