CC BY
7УДК 66.078.9+66.078.5
А.Ю. Анисимов
СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РЕЖИМА СЕТИ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ
На современном этапе развития системы газоснабжения актуальны вопросы надежного и устойчивого функционирования систем газоснабжения в современных условиях. анализируется газодинамический режим работы, излагаются основные положения автоматического регулирования давления газа, исследуются статические и динамические характеристики элементов системы. Значительное внимание уделяется выбору регуляторов, определению оптимальных параметров выбора и настройки газорегулирующих и предохранительных устройств, для благоприятных прогнозов и перспектив развития систем газоснабжения. Основной задачей проведения научно-исследовательской работы является разработать стенд для изучения влияния гидравлического режима сети газоснабжения на качество регулирования, анализ и выявление параметров, оказывающих наибольшее влияние на оптимальную работу современных регуляторов давления газа.
Ключевые слова: лабораторный стенд, газоснабжение, качество регулирования, гидравлические режимы систем газоснабжения, регуляторы давления газа, сети газоснабжения, сети газораспределения, регулирующая газовая арматура
Регуляторы давления газа являются одними из основных агрегатов в системе автоматического регулирования (САР) давления газа газораспределительных станций (ГРС). Регуляторы служат для редуцирования потока газа, поддержания давления за собой с требуемой точностью и, в основном, определяют динамические процессы в сетях газопотребления, поэтому в вопросах изучения влияния гидравлического режима на качество регулирования им уделяется особое место.
Системы газоснабжения работают круглосуточно с переменными режимами, зависящими от характера газопотребления. Наибольшая неравномерность потребления газа присуща мелким бытовым потребителям, однако колебания расхода газа для бытовых нужд имеют определенную закономерность.
В литературе подробно освещены вопросы часовых колебаний расхода газа от суточного расхода на коммунально-бытовые нужды в городах и поселках в различные времена года, недели, дни. Эти часовые колебания подтверждают отсутствие полной повторяемости суточных графиков даже в обычные дни одной и той же недели и значительное изменение характера неравномерности газопотребления по сезонам, в предпраздничные дни. Обычно суточный график потребления характеризуется утренними и вечерними пиками, причем ночью потребление газа снижается в несколько десятков раз. Неравномерность расхода газа обусловливается большим числом факторов, главными из которых являются:
1. климатические условия, уклад жизни населения той или иной местности
2. время работы предприятий и учреждений
3. состояние жилого фонда
4. степень газификации разных категорий потребителей.
Неравномерность газопотребления и определяет режимы давлений в городских газовых сетях. Непрерывные периодические отклонения газопотребления по часам суток от среднесуточной величины оказывают основное воздействие на режимы работы газового оборудования и приборы автоматического регулирования. Характер среднесуточного газопотребления коммунальных и бытовых потребителей можно рассматривать как непрерывную периодическую функцию с периодом 24 ч (1 сутки) в годовом разрезе (рис. 1), представленную рядом Фурье. Сумма рядов Фурье с учетом числовых значений коэффициента для среднего суточного газопотребления будет иметь вид.
Все гармонические составляющие ряда Фурье выражения оказывают вполне определенное воздействие на основной регулируемый параметр давления.
© Анисимов А.Ю., 2020.
Научный руководитель: Легких Борис Михайлович - кандидат технических наук, доцент кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики, Оренбургский государственный университет, Россия.
Время су/т*
Рис. 1. График среднесуточного газопотребления с бытовой нагрузкой
Рис. 2. График среднесуточного газопотребления предприятий: 1 - с неизменяющейся нагрузкой; 2 - с резко меняющейся нагрузкой
Анализ характера изменения расходов в городских сетях высокого и среднего давления показал наличие плавных изменений нагрузки с суточным периодом повторения, характеризующихся убывающим спектром синусоид с верхней границей в пределах шести колебаний в сутки, пикообразными колебаниями с периодом повторения не менее 3-5 мин, скачкообразными колебаниями, которые описываются единичной функцией. Этот характер изменения определяется промышленными предприятиями, которые можно выделить в три основные группы: предприятия с постоянным газопотреблением; предприятия, у которых газопотребление меняется резко в значительных пределах через интервалы времени, исчисляемые минутами; предприятия, у которых газопотребление меняется в значительных пределах с интервалом в несколько часов.
Таким образом, в системах распределения газа имеют место колебания давлений, но величина и частота этих изменений различна. По амплитуде и частоте наблюдаемые течения давления можно разделить на три вида.
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.
Фитнг полипропилвноОыи -с переходом на внутреннюю резьбу (V Тр. 702.0)
/ Кран Маебского для спуска
/ -- воздуха (Радиаторный
s игольчатый воздушный
■ = клапан}
/ kd I I ^ I I Полипропиленовая тру5а VAL TEC PPR PN 20
Рис. 3. Схема узла распределённой нагрузки
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.
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).
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.
Плита строительная 05В-3 Kronospan шлифованная 1500x1250x9мм
Рис. 4. Схема лабораторного стенда
Библиографический список
1 .Золотаревский С. А. Регуляторы давления «Сигнал» нового поколения. / Газ России. Оборудование и технологии: журнал 2014— № 1.
2.Золотаревский С. А., Апарин Е. Л. Состояние и перспективы развития рынка домового газового оборудования. / Трубопроводная арматура и оборудование 2013. — № 4.
3. Арзуманов Ю.Л., Петров Р.А., Халатов Е.М. Системы газоснабжения и устройства пневмоавтоматики. М.: Машиностроение, 1997. 464 с.
4. 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.
АНИСИМОВ АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ - магистрант, Оренбургский государственный университет, Россия.
