Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу повышения пропускной способности сетей газораспределения населённых пунктов

Костуганов А.Б.

Косарев И.А.

По официальным данным ПАО "Газпром" уровень газификации природным газом в России к 31 декабря 2017 года достиг 68,1% (в городах - 71,4%, в сельской местности - 58,7 %) [1]. Широкий охват территории нашей страны сетями газоснабжения различного назначения и продолжающийся процесс газификации регионов России свидетельствует о важности бесперебойного функционирования и сложности устройства единой системы газоснабжения. Единая система газоснабжения, состоящая из газовых промыслов, магистральных трубопроводов, газоперерабатывающих заводов, газораспределительных станций, сетей газораспределения и систем газопотребления, предназначена для бесперебойного обеспечения газовым топливом конечных потребителей. Подобная задача является крайне сложной в различных аспектах (техническом, технологическом, правовом, экономическом) и многофакторной, поэтому на различных этапах её решения встречаются самые разнообразные проблемы, требующие порой скорейшего, но в то же время хорошо обдуманного решения.

Одной из насущных проблем сетей газораспределения является слабая изученность, особенно в теоретическом плане, переменных режимов газопотребления. Дело в том, что на современном этапе развития науки и техники вопросы проектирования распределительных сетей газоснабжения решаются для режимов максимального газопотребления и, как правило, без анализа гидравлического режима всей сети в целом. Так, например, при проектировании нового района населённого пункта в качестве исходных данных принимается расчётный расход газа и рабочее давление в точке врезки в газопровод. Однако, расчётные расходы газа определяются либо по укрупнённым показателям, либо по нормативам потребления теплоты и коэффициентам часовой неравномерности (СП 42-101-2003), которые определялись ещё во времена существования Советского Союза. Также не учитывается сложная топология сети, предшествующая точке подключения новых абонентов (например, закольцовки сетей, перемычки и т.п.). В результате этих и ещё целого ряда причин на практике происходит то, что реальные расходы газа начинают существенно отличаться от проектных. При этом в расчётных (максимальных) условиях газопотребления у различных потребителей происходит понижение давления газа до или даже ниже минимального значения давления, обеспечивающего безаварийную эксплуатацию газоиспользующего оборудования. Подобная ситуация изображена на рисунке 1. газификация трубопровод магистральный

Рис.1 - Схема части сети газораспределения пригородного посёлка г. Оренбурга

На рисунке 1 изображена ситуация, имеющая место на практике эксплуатации сети газораспределения одного из пригородных посёлков г. Оренбурга. При температуре наружного воздуха минус 22 0С давление газа на вводе у диктующих потребителей составило критическую величину 1200 … 1400 Па. Здесь же заметим, что расчётная температура наружного воздуха для г. Оренбурга составляет минус 32 0С. В то же время, если ещё на этапе проектирования сети иметь прогнозные значения реальных расходов газа, то подобных предаварийных ситуаций можно избежать.

Исходя из статистики [2], [3] роста уровня газификации на примере Оренбургской области можно выделить три периода:

1. С 1960-х по 1990-е годы уровень газификации региона достиг 60%;

2. С 1990-х по 2000-е годы уровень газификации региона достиг 70 %;

3. С 2000 года уровень газификации региона достиг 99,2%;

Как видно из хронологии развития системы газоснабжения Оренбургской области в первый и во второй период газифицировано 70 % промышленных предприятий и населённых пунктов.

За последнее десятилетие резко возрос объем строительства жилых многоквартирных и индивидуальных домов. Соответственно увеличилось количество потребителей газа и отапливаемых площадей. Как следствие, существующие газораспределительные сети низкого давления населённых пунктов, запроектированные и построенные до 1995 г. не обеспечивают нормального эксплуатационного режима, т.е. ощущается нехватка расхода газа необходимого для нормальной работы газоиспользующего оборудования при заданном давлении. Генеральная схема газоснабжения перспективно развивающихся поселков разработана более 15 лет назад. Замеры, проводимые комплексно-эксплуатационными службами АО "Газпром газораспределение Оренбург" в часы максимального расхода газа на газопроводах, показывают, что давление на входе в газоиспользующее оборудование у некоторых конечных потребителей ниже 1200 Па. Таким образом, одной из актуальных задач, решаемых газораспределительными организациями в процессе эксплуатации газовых сетей, является задача повышения рабочего давления у конечных потребителей, наиболее удалённых от источников газоснабжения.

На сегодняшний день существующая практика восстановления давления в системах газораспределения согласно [4] - [6], осуществляется по трём вариантам:

1. Перекладка газопроводов на большие диаметры с заменой пунктов редуцирования газа;

2. Прокладка лупинговых (спутниковых) газопроводов;

3. Закольцовка существующих распределительных газопроводов.

Можно сделать вывод, что газораспределительные организации решают проблему восстановления давления в существующих газораспределительных системах путём строительства новых газопроводов, и как следствие получения разрешения на строительство. Заметим, что процедура получения разрешения на строительство, к примеру, распределительного газопровода протяжённостью от 500 м до 1000 м обременяется:

- сроками от 1,5 до 2,5 лет;

- ориентировочной стоимостью в 1 миллион рублей (см. таблицу 1).

Таблица 1 - Основные затраты процедуру получения разрешения на строительство

Все выше обозначенные пути решения данной проблемы предполагают строительство новых газопроводов. Однако, возможно проведение мероприятий по повышению пропускной способности газораспределительных систем, выполнение которых не требует организации нового строительства, а именно повышение пропускной способности газопроводов и давления газа на входе в газоиспользующее оборудование у концевых потребителей:

- путём повышения рабочего давления в распределительных газопроводах низкого давления с 3000 Па до 5000 Па;

- путём перевода существующих газопроводов низкого давления в категорию газопроводов среднего давления;

- улучшением качества регулирования газорегуляторных пунктов с целью создания рекомендаций для разработки мероприятий по модернизации газораспределительных систем.

Все эти мероприятия теснейшим образом связаны с задачей анализа реального распределения потоков газа. Кафедрой ТГВ и ГМ совместно с ООО "Газпром межрегионгаз Оренбург" было разработано техническое задание и принципиальная схема исследовательского стенда, позволяющего исследовать в лабораторных условиях способы повышения гидравлической устойчивости систем газораспределения и газопотребления.

Рис.2 - Принципиальная схема лабораторного стенда

Эту разработку можно использовать в качестве исследовательского стенда, позволяющего изучить и отработать в лабораторных условиях способы повышение гидравлической устойчивости систем газораспределения и газопотребления, эксплуатируемых в нормальном режиме путём:

- дросселирования распределительных газопроводов, средствами телемеханизации;

- применения накопительных ресиверов на распределительных газопроводах в узлах наименьшего давления и наибольшей скорости потока;

- применения накопительных ресиверов в системах газопотребления, для сглаживания резкого увеличения разбора газа при розжиге котлов;

- параллельного включения в работу регуляторов давления грубой и тонкой настройки;

- в качестве исследовательского стенда, позволяющего изучить и отработать в лабораторных условиях способы повышение гидравлической устойчивости систем газораспределения, эксплуатируемых в аварийном режиме.

2. В качестве учебно-тренировочного стенда для отработки навыков:

- настройки регуляторов давления;

- гидравлической увязки закольцованных сетей;

- определения пропускной способности регуляторов давления в зависимости от входного давления;

3. В качестве наглядно моделируемого стенда для:

- тестирования инерционности регуляторов давления, с малой пропускной способностью;

- моделирования уже существующих систем газораспределения населённых пунктов с целью определения наиболее оптимальных количеств и радиусов действия газорегуляторных пунктов для разработки мероприятий по повышению их надёжности.

В качестве основных выводов по работе следует отметить следующее:

1. Задача анализа реального распределения потоков газа в распределительных сетях является крайне актуальной, многофакторной и технически сложной. Решение данной задачи тесно сопряжено с решением задачи повышения пропускной способности сетей газораспределения и обеспечения безопасности эксплуатации систем газопотребления.

2. Решение данной задачи не лежит сугубо в плоскости теоретических исследований, а требует качественной экспериментальной базы и широкой апробации, как в натурных, так и в лабораторных условиях.

Список литературы

1. Официальный сайт ПАО "Газпром" [Электронный ресурс]. URL: http://www.gazprom.ru/about/production/gasification/

2. Официальный сайт ООО "Газпром межрегионгаз Оренбург". [Электронный ресурс]. URL: http://www.orenburgregiongaz.ru - - 30.04.2014.

3. Официальный сайт ООО "Газпром газораспределение". [Электронный ресурс]. URL: http://www.gazpromrg.ru - 30.04.2014.

4. Скафтымов, Н.А. Основы газоснабжения. / Н.А. Скафтымов // - Л.: "Недра", 1975. - 343 с.

5. Жила, В.А. Газовые сети и установки, / В.А. Жила, М.А. Ушаков, О.Н. Брюханов // - М: Акаде-мия, 2003. - 272 с.

6. Ионин, А.А. Газоснабжение: учебник для ВУЗов. / А.А. Ионин // - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1989. - 439 с.: ил. - ISBN 5 - 274 - 00006 - 1.

Размещено на Allbest.ru