Резерви покращення експлуатаційних параметрів складних газотранспортних систем

Івано-Франківський національний технічний університет

нафти і газу

 

МИХАЛЕВИЧ ОЛЕГ ТАДЕЙОВИЧ

 

УДК 622.691.4.004.67

 

 

Спеціальність 05.15.13 – Трубопровідний транспорт, нафтогазосховища

 

 

Івано-Франківськ - 2007

 

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу Міністерства освіти і науки України.

Офіційні опоненти: доктор технічний наук, професор Капцов Іван Іванович, Український науково-дослідний інститут природних газів (УкрНДІГаз), завідувач відділом транспортування газу, м. Харків кандидат технічний наук, Говдяк Роман Михайлович, Відкрите акціонерне товариство “Український інститут по проектуванню об’єктів газової промисловості” (Укргазпроект), м. Київ

Захист відбудеться “19” лютого 2008 р. о 10 год 00 хв на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 20.052.04 в Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу за адресою: 76019, Україна, Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15.

З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній бібліотеці Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу за адресою: 76019, Україна, Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15.

 

 

Актуальність теми. Газопроводи України мають значну протяжність і оснащені великою кількістю компресорних станцій.

Складність структури складних газотранспортних систем (ГТС) створює додаткові вимоги до умов їхньої експлуатації. Функціонування газопроводу в заданому гідравлічному режимі вимагає узгодженості роботи всіх елементів мережі, особливо, в нештатних ситуаціях. Окрім того, необхідна підтримка певного температурного режиму, причому на різних ділянках трубопроводу залежно від характеристик ґрунтів по довжині траси цей режим різний. Різке збільшення чи зменшення відбору газу призводить до неусталеності його течії по трубопроводу; до аналогічних наслідків призводить зменшення або збільшення підкачування газу, раптове включення чи виключення компресорних станцій (КС).

Перехідні режими роботи трубопроводу супроводжуються зміною тиску, який порушує нормальну роботу його системи.

Значна частина газопроводів працює при неізотермічній течії газу і це необхідно враховувати при виборі режиму експлуатації газопроводу. Слід відзначити значний взаємовплив теплових і гідравлічних полів, що може спричинити підвищення аварійності та недостатньо ефективне використання ГТС. 

Газотранспортний комплекс ДК “Укртрансгаз” специфічний, оскільки працює не лише як лінійна газотранспортна система, але й виконує функції газозбірної та газорозподільної мережі. Тому при оптимізації її роботі необхідно враховувати багато факторів, які, в свою чергу, призводять до зміни режимів транспортування газу. Багато з них зумовлюють аварійні ситуації. Тому проблему оптимізації режимів роботи газотранспортних магістралей України слід вважати однією з першочергових, оскільки вона нерозривно пов’язана із підвищенням надійності ГТС, зменшенням затрат на транспорт. Її слід розглядати як багатокритеріальну, оскільки у ряді випадків покращення одного із показників ефективності експлуатації призведе до погіршення інших або до аварійного стану системи.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота носить науково-прикладний характер і входить в комплекс тематичних планів НАК “Нафтогаз України”, спрямованих на підвищення надійності експлуатації газотранспортного комплексу і окреслених національною програмою “Нафта і газ України до 2010 року”. 

Мета і задачі дослідження. Конкретизація закономірностей газодинамічних процесів у системах газопроводів з урахуванням термодинамічних факторів та розробка рекомендацій на покращення умов функціонування складних ГТС.

Вказана мета досягається реалізацією наступних завдань:

1.Проведення аналітичних досліджень термогазодинамічних процесів у складних системах, встановлення закономірностей розподілу потоків газу з урахуванням змінних геометричних характеристик і характеру гідравлічного опору.

2.Встановлення характерних взаємозв’язків між параметрами нестаціонарних процесів для визначення критеріїв нестаціонарності режимів роботи газопроводів та ГТС, розробка класифікації експлуатаційних режимів.

3.Аналітичні дослідження процесів пуску і зупинки компресорних станцій для оптимального керування експлуатаційними режимами.

4.Розробка моделі розрахунку режимів роботи складної газотранспортної системи для рівномірного завантаження різнотипних газоперекачуючих агрегатів на компресорних станціях при мінімальних значеннях витрат паливного газу.

Об’єкт дослідження. Складні системи газотранспортних магістралей. 

Предмет дослідження. Нестаціонарні неізотермічні і квазістаціонарні процеси в ГТС.

Методи дослідження. У роботі використано методи математичного моделювання нестаціонарних і квазістаціонарних процесів у магістральних газопроводах, інтегральні перетворення, теорію узагальнюючих функцій, згладжування та диференціювання диспетчерських даних, статистичні методи обробки інформації. Для отримання числових результатів досліджень застосовувались сучасні новітні комп’ютерні технології.

Положення, що виносяться на захист – конкретизація закономірностей протікання нестаціонарних процесів у складних газотранспортних системах і класифікація технологічних режимів їх експлуатації.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в оптимальному керуванні режимами роботи складної газотранспортної системи на базі комплексних теоретичних і експериментальних досліджень, які проводились вперше:

1. Розроблено математичну модель, в яку входить топологічна та геометрична моделі ГТС, а також проведено класифікацію режимів і дано їх порівняльну характеристику.

2. Конкретизовано закономірності протікання нестаціонарних режимів роботи складної газотранспортної системи з урахуванням відборів і підкачок газу.

3. Проведено аналітичні дослідження процесів пуску і зупинки компресорних станцій газопроводу з урахуванням температурних факторів для забезпечення оптимального керування експлуатаційними режимами.

4. Визначено критерії експлуатації газотранспортної системи при нестаціонарному русі газу, які зумовлюють режими роботи складної ГТС.

Практичне значення одержаних результатів.

Практична значимість проведених наукових і експериментальних досліджень полягає в удосконаленні методів керування складними ГТС. Досліджено тривалість і характер перехідних процесів при пуску і зупинці КС, а також створено методику