Аккумулирующая способность участка газопровода

Потребление газа в течение суток претерпевает значительное изменение, и это изменение увеличиваются с ростом доли бытового потребителя. Часовое потребление газа колеблется от максимального значения в полдень до минимального ночью. Уменьшение отбора газа приводит к повышению среднего давления в газопроводе и, как следствие, к повышению количества газа заключенного в трубопроводе. В ночное время происходит накопление газа, начало этого процесса соответствует точке А. Точка Б характеризует момент завершения периода накопления газа и начало процесса отбора. В этот момент времени в последнем участке газопровода содержится наибольшее количество газа. Период отбора заканчивается в точке С, при этом количество газа в последующем участке будет наименьшим.

Рисунок. График суточной неравномерности газопотребления

При минимальном отборе количество газа в трубопроводе достигает максимального значения давления. Увеличение потребления приводит к снижению среднего давления и при максимальном отборе количество газа в трубопроводе достигает минимальной величины. Разницу между максимальным (V_MAX) и минимальным (V_MIN) объемом газа, приведенным к стандартным условиям, принято называть аккумулирую­щей способностью МГ (V_AK). Для оценки аккумулирующей способности последнего участка, компенсирующего суточную неравномерность газопотребления, используем метод последовательной смены стационарных состояний. При этом допускаем, что дважды в сутки расход газа в начале и в конце участка равен среднесуточному расходу газа, а режим течения и распределения давления газа близки к стационарному. Так же допускаем, что средний коэффициент сжимаемости и средняя температура на участке не изменяется.

Рисунок. Распределение давления по длине участка газопровода в различные периоды времени

Для покрытия часовой неравномерности потребления газа в течение суток обычно используется аккумулирующая способность последнего участка газопровода. Считается, что для этой цели аккумулирующая способность последнего участка должна составлять 10-20% от суточной производительности МГ.

Учитывая, что при рабочих условиях объем газа в участке равняется геометрическому объему труб участка, можно записать:

, (1.111)

где - плотность газа в участке при максимальном среднем давлении;

- плотность газа в участке при минимальном среднем давлении.

Максимальное давление газа в участке ограничивается допустимым давлением исходя из прочности труб. Приняв давление в начале участка равным допустимому давлению , определим из уравнения пропускной способности максимальное давление в конце участка Р_Kmax:

(1.111а)

где: .

Минимальное давление газа в участке зависит от минимального допустимого давления в конце участка Р_КMIN, определяемого из условия обеспечения нормальной работы газового оборудования у потребителей газа. Минимальному давлению газа в конце участка соответствует минимальное давление в начале участка Р_1MIN, которое будет определяться следующей зависимостью:

. (1.111б)

Зная давления в начале и в конце участка, и используя, ранее полученную зависимость , среднее максимальное и среднее минимальное давление газа в участке: если

с учетом (1.111а), ; с учетом (1.111б), .

Приняв постоянными величинами производительность МГ, среднею температуру газа в участке и коэффициент сжимаемости газа, и выразив плотность из уравнения состояния газа, приведем (1.111) к следующему виду:

. (1.112)

Проследим влияние длины конечного участка на его аккумулирующую способность. В общем случае аккумулирующая способность зависит от геометрического объема труб участка и от разницы средних давлений в нем. Очевидно, что при длине участка равной нулю геометрический объем участка также равен нулю и, соответственно, равна нулю аккумулирующая способность участка. Максимальная длина участка определяется максимальным перепадом давления в нем Р_Д — Р_Кmin

. (1.113)

Если участок будет иметь максимальную длину, то при постоянной производительности изменение давления в нем невозможно, так как изменение одного давления неизбежно выводит за допустимый предел другое давление. Следовательно, при максимальной длине конечного участка разница средних давлений будет равна нулю и, соответственно, будет равна нулю аккумулирующая способность участка.

Таким образом, увеличение длины участка приводит к увеличению геометрического объема трубопровода и к повышению аккумулирующей способности участка. С другой стороны, увеличение длины участка приводит к уменьшению разницы средних давлений и его аккумулирующей способности. В начале изменение геометрического объема доминирует над изменением среднего давления и аккумулирующая способность участка растет. При определенной длине участка изменение геометрического объема становится равным изменению средних давлений. Этой длине соответствует максимальная аккумулирующая способность участка. Дальнейшее увеличение длины участка связано с боле быстрым снижением разницы средних давлений и со снижением аккумулирующей способности участка.

Для определения длины конечного участка l_K, соответствующей максимальной аккумулирующей способности, приравняем нулю первую производную : ,

и тогда

откуда . (1.114)

Сравнивая (1.114) с (1.113) видим, что длина конечного участка МГ при которой имеет место максимальная аккумулирующая способность равняется половине максимальной длины участка.