Гидравлические и экономические аспекты применения технологий санации газораспределительных сетей крупных городов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оренбургский государственный университет

Гидравлические и экономические аспекты применения технологий санации газораспределительных сетей крупных городов

Демидочкин В.В.

Множество газопроводов по всей стране располагаются в труднодоступных местах, таких как плотная городская застройка, асфальтовое дорожное покрытие, железнодорожное полотно. В таких местах реконструкция газопровода открытым способом практически невозможна, либо земляные работы будут нарушать режим движения транспорта, что становится недопустимым в крупных городах. Для уменьшения объема земляных работ и времени реконструкции все чаще используется бестраншейные технологии, в основе которых лежат методы восстановления существующего газопровода [1]. Особенностью таких технологий заключается в том, что они позволяют продлевать жизнеспособность газопровода на сорок лет при минимальном объеме земляных работ.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 - Схема реконструкции газопровода методом «Феникс»

Рис. 2 - Закрепление полимерного рукава на внутренней поверхности газопровода при помощи повышенного давления и температуры

Например, санация газопроводов по методу «Феникс» -- это технология бестраншейного ремонта газопроводов, которая заключается в армировании внутренней поверхности газопровода специальным полимерным рукавом, состоящим из полиэфирных и нейлоновых нитей, пропитанных полиэтиленом [3].

Как и любая другая, технология «Феникс» имеет свои преимущества и недостатки. Например к основным преимуществам относят:

- минимизация затрат на проектирование и строительство;

- уменьшение расходов на земляные и восстановительные работы;

- минимальный размер строительной площадки;

- минимальное уменьшение поперечного сечения газопровода;

- высокая коррозийная стойкость и продление эксплуатации трубы на срок более 40 лет;

к основным недостаткам относят:

- уменьшение диаметра газопровода на реконструированном участке, т.е. может возникнуть необходимость в повышении давления;

- требует очистки внутренней поверхности старого газопровода перед его восстановлением;

- стальной трубопровод после реконструкции выполняет роль футляра и требует электрохимической защиты от коррозии;

- высокая стоимость материалов.

Однако, на сегодняшний день не существует научно обоснованной методики выбора оптимального метода реконструкции изношенных распределительных газопроводов. Следовательно, понимание алгоритма действий при выборе оптимального варианта реконструкции, классификация и определение критериев, влияющих на выбор, а также определение области применения каждого метода реконструкции является актуальной задачей.

Исходя из сравнительного анализа стоимости реконструкции, встречающегося в некоторых источниках, можно смело судить о том, что санация по технологии «Феникс» практически сохраняет существующий диаметр газопровода и по сравнению с новой прокладкой более экономична. Тогда встает вопрос о ключевых факторах целесообразности данной технологии по сравнению с традиционным решением - прокладкой новой трубы.

Очевидно, что в сравнение с заменой труб на участках газопроводной сети на новые трубы, особенно в стесненных городских условиях, метод «Феникс» использовать целесообразнее, особенно при больших диаметрах газопроводов, даже если учитывать такой существенный минус как дорогостоящее оборудования, можем предположить, что капитальные затраты по данному методу будут существенно меньше.

Не смотря на кажущуюся очевидность, все-таки целесообразность того или иного способа реконструкции газораспределительных сетей необходимо выполнять одним из двух методов: технико-экономическим сравнением или аналитически. бестраншейный газопровод давление температура

Метод технико-экономического расчета сводится к определению капитальных затрат на капиталовложения и эксплуатационных расходов по каждому варианту с последующим их сопоставлением. Этот метод, используемый многими проектными организациями, весьма трудоемок и не позволяет анализировать влияние отдельных статей расхода на оптимальные параметры всей системы в целом.

Аналитический метод заключается в том, что основные параметры систем газоснабжения определяются из минимума эксплуатационных расходов и капитальных затрат.

Классически, параметром систем подачи и распределения газа, влияющим на экономическую эффективность систем транспортирующих жидкость (газ), является диаметр трубопровода.

Который определяется из минимума суммарных затрат С, складывающихся из вложений на сооружение линейной части СВ и насосной (компрессорной) станции СН.

Очевидно, что с увеличением диаметра трубопровода dВ величина СВ возрастает и одновременно с этим уменьшается СН. При уменьшении dВ наблюдается обратная картина (1).

Значит, суммарная стоимость сооружения С имеет минимум относительно dВ.

Т.е.,

Считая, что

где КВ - капиталовложения на сооружение линий части трубопровода;

ЭВ - годовые эксплуатационные расходы;

t - срок окупаемости (часто принимается равным 8 годам);

где КН - капиталовложения на сооружение насосной (компрессорной) станции;

ЭН - годовые эксплуатационные расходы по насосной (компрессорной) станции. Имеем также

где К1В - часть капитальных затрат на 1 м трубопровода, пропорциональных его весу;

К2В - часть капитальных затрат на 1 м трубопровода, пропорциональных его диаметру.

Годовые эксплуатационные расходы по трубопроводу определяются как

где Э1В - годовые эксплуатационные затраты на содержание и ремонт трубопровода;

Э2В - годовые амортизационные затраты;

Э3В - годовые эксплуатационные затраты, не зависящие от стоимости содержания трубопровода.

Однако, в отличие от классической задачи, при санации трубопровода стоит задача определения только капитальной стоимости сети после ее реконструкции, т.к. эксплуатационные затраты на транспортирование газа решалась при ее первичном проектировании. Значит, по (2) можем составить следующее выражение для определения капитальных затрат на реконструкцию газораспределительной сети:

где Т - удельный вес материала трубы.

Следует отметить, что определение Т в случае восстановления трубопровода, является одной из важных задач, решение которой позволит приблизиться к разработке аналитического метода подбора способа санации распределительных сетей газоснабжения.

Что касается, учета изменения гидравлического режима работы сети вследствие «утолщения» стенки труб с внутренней стороны, что повлечет за собой увеличение скоростей движения газа и, соответственно, увеличение потерь давления, то достаточно будет выполнить проверочный гидравлический расчет и убедиться, что давления в диктующих точках у потребителей соответствует техническим параметрам.

При проектировании сетей газоснабжения, а именно при выполнении гидравлического расчета, пользуются требованиями СП 62.13330.2011* «Газораспределительные системы». Но свод правил, учитывает использование только стальных и полиэтиленовых труб. Данных от том, как выполнять гидравлический расчет, например, при использовании технологии «Феникс» отсутствуют не только в национальных стандартах, но в открытых публикациях.

Очевидно, что необходимо получить не только функцию для расчета коэффициента гидравлического трения, но и установить зависимость толщины «восстанавливающего» слоя в зависимости от диаметра санируемого трубопровода. Это также касается и разных методов санации.

На кафедре теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики Оренбургского государственного университета ведется работа, направленная на изучение данного вопроса. Главные задачи, которые ставят перед собой исследователи - это определение степени уменьшения площади живого сечения реконструируемых по данной технологии трубопроводов при различных диаметрах, а также определения коэффициента гидравлического трения для рукавов, выполненных по соответствующим ТУ. Результаты исследований лягут в основу рекомендаций для выполнения гидравлических расчетов для газопроводов, реконструируемых методом «Феникс», что даст возможность определять технико-экономические показатели городских газораспределительных систем и обоснованно принимать решения по экономической и технической целесообразности применения данного метода санации.

Список литературы

1. Орлов В.А., Примин О.Г., Щербаков В.И. Двухслойсные конструкции «трубопровод-полимерныйрукав»// Сантехника. Отопление. Кондиционирование. 2012. № 6 (100). С. 30-31.

2. Демидочкин В.В. Совершенствование систем подачи и распределения воды с применением труб, покрытых эмалью : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.04.- Пенза, 2000.- 109 с.: ил

3. Лютова, Т. Е. Особенности и возможности современных способов реконструкции и ремонта подземных газопроводов в условиях городской застройки / Т. Е. Лютова // Ползуновский вестник. - 2014. № 1. - С. 92-95.

4. Ганзиков, А. С. Обзор современных технологий бестраншейного восстановления стальных изношенных газопроводов / А. С. Ганзиков, С. И. Сенцов // Сборник научных трудов «Надежность и безопасность магистрального трубопроводного транспорта». Выпуск 6. Новополоцкий ПГУ. 2011. С. 33-37.

5. СП 42-103-2003. Проектирование и строительство газопроводов из полиэтиленовых труб и реконструкция изношенных газопроводов». М., 2003.

6. ГОСТ Р 562902-2014. Системы газораспределительные. Требования к сетям газораспределения. Реконструкция. - Введ. 2014-11-26, М.: ФГУП Стандартинформ, 2015. - 24с.

Размещено на Allbest.ru