Теоретические основы эксплуатации МГ
В России создана разветвленная сеть МГ, для которой характерна высокая степень концентрации производственных мощностей в виде многониточных технологических коридоров. Дальнейшее развитие МГ связано в первую очередь с разработкой месторождений Ямала.
Начавшаяся перестройка экономики страны предусматривает переход промышленности на путь интенсивного развития. Следует ожидать, что совершенствование газоиспользующего оборудования и политика энергосбережения в отраслях приведут к снижению потребления газа и восстановление промышленности будет сопровождаться замедленным нарастанием энергопотребления.
Еще в СССР было заметно снижение темпов строительства МГ. Если в период 1981-1985 годов ежегодно вводилось 9,5 тыс. км в год, то в 1986-1990 годах уже 8 тыс. км в год и далее ожидалось снижение до 6¸8 тыс. км в год. Снижение темпов строительства рассматривалось как благоприятный фактор для реконструкции и технического перевооружения действующих газопроводов с целью интенсификации их работы.
|
|
При эксплуатации МГ интенсификация подразумевает:
ü повышение степени использования производственных мощностей;
ü снижение удельных затрат энергии на транспорт газа;
ü снижение себестоимости транспорта газа;
ü повышение прибыли от выполняемой работы.
Эффективность работы МГ во многом предопределяется решениями, принятыми на стадии проектирования. С этой точки зрения актуальными являются вопросы оптимизации проектных параметров МГ.
Совершенствование МГ шло по следующим направлениям:
· увеличение диаметров газопроводов;
· повышение рабочего давления газопроводов;
· повышение прочностных характеристик металла труб;
· снижение гидравлического сопротивления МГ;
· снижение температуры транспортируемого газа;
· увеличение единичной мощности, КПД и надежности ГПА;
· использование полнонапорных ГПА, применение сменных проточных частей (СПЧ) и направляющих аппаратов ЦН.
В соответствии с уравнением пропускной способности МГ, при прочих равных условиях
,
где q1 и q2 – пропускная способность МГ при диаметрах D1 и D2.
При этом удельные металлозатраты снижаются, но медленнее, приблизительно в два раза.
В настоящее время повышение диаметра до 1620 мм признано нецелесообразным по следующим причинам:
· снижается надежность МГ, проложенных в обводненных грунтах из-за повышения плавучести на 40% по сравнению с трубами 1420 мм;
· переход на строительство МГ диаметром 1620 мм требует практически полного пересмотра технологии строительства.
Увеличение рабочего давления приводит практически к пропорциональному повышению пропускной способности МГ.
|
|
Влияние рабочего давления на удельные металлозатраты не однозначно. При повышении рабочего давления с 5,5 МПа до 10 МПа удельные затраты металла снижаются при D = 1020 мм на 5,2%, при D = 1220 мм на 3,8% и повышаются при D = 1420 мм на 3,5%. Таким образом, для газопроводов диаметром 1420 мм и выше, повышение рабочего давления увеличивает удельные затраты энергии при одновременном повышении удельных затрат металла.
Как показали расчеты, удельные металлозатраты снижаются при всех диаметрах труб с увеличением рабочего давления при одновременном повышении предела прочности металла. Следовательно, повышение рабочего давления может рассматриваться как перспективное направление при условии одновременного улучшения прочности металла труб.
Вместе с тем, увеличение рабочего давления для многониточных систем может привести к уменьшению количества ниток и, как следствие, к снижению общей стоимости строительных работ.
Нанесение покрытий на внутреннюю поверхность труб позволяет снизить эквивалентную шероховатость в 2¸3 раза, что увеличивает пропускную способность МГ на 7¸12%.
При эксплуатации МГ, с точки зрения снижения энергозатрат, важно поддерживать на оптимальном уровне гидравлическую эффективность Е. Снижение Е на 1% приводит к снижению энергозатрат на 0,5% при постоянной производительности.
Пропускная способность МГ в значительной степени зависит от температуры транспортируемого газа. От температуры газа зависит и надежность его работы. Повышение температуры выше допустимого значения может привести к потере устойчивости трубопровода. При повышении диаметра температура газа в МГ растет и при диаметре труб 1420 мм на участке между КС в грунт передается только 20% получаемой при компримировании теплоты.
В настоящее время газ на КС охлаждается в аппаратах воздушного охлаждения, что позволяет повысить пропускную способность МГ на 2¸5%. Высокая стоимость электроэнергии придает особую актуальность оптимизации температурного режима МГ.