2.4. Аккумулирующая способность участка газопровода

Одной из характерных особенностей работы магистральных газопроводов является неравномерность потребления газа на конечном пункте. Неравномерность газопотребления может быть сезоннойисуточной.

Сезоннаянеравномерность зависит от климатических условий, то есть различным потреблением газа летом и в зимний отопительный период. Сезонная неравномерность компенсируется изменением режима работы КС либо подключением СПХГ.

Суточнаянеравномерность обусловлена различными режимами потребления газа в дневное и ночное время. В дневные часы потребление газа больше среднесуточного, в ночные часы – меньше. Вследствие суточной неравномерности отбор газа из последнего участка не постоянен, следовательно, масса газа, заключенного в нем, изменяется во времени. В ночное время происходит накопление газа, начало этого процесса соответствует точке a. Точка b характеризуется завершением периода накопления газа и началом процесса отбора. В этот момент времени в последнем участке газопровода содержится наибольшее количество газа. Период отбора заканчивается в точке c, в этот момент времени количество газа в последнем участке будет наименьшим (рис.2.16).

Рис. 2.16. График суточной неравномерности газопотребления

Начальное и конечное давления на последнем участке газопровода также будет изменяться. Их максимум (P_1max, P_2max) будет соответствовать моменту времени b, а минимум (P_1min, P_2min) – моменту времени c (рис.2.17).

Рис. 2.17. Распределение давления на участке газопровода

Для оценки аккумулирующей способности последнего участка, компенсирующую суточную неравномерность газопотребления, воспользуемся методом последовательной смены стационарных состояний. При этом будем полагать, что дважды в сутки расход газа в начале и конце участка равен среднесуточному расходу Q, а режим течения и распределение давления газа близки к стационарному. Сделаем также допущение, что средний коэффициент сжимаемости z и средняя температура T на участке не изменяются.

Масса газа, аккумулируемого в последнем участке, может быть определена из выражения

, (2.120)

где _max– плотность газа при среднем давлении P_{СР max}, соответствующая концу периода накопления газа (точка b);

_min– плотность газа при среднем давлении P_{СР min}, соответствующая концу периода отбора газа (точка c);

l_П– длина последнего участка газопровода.

Выразив плотность из уравнения состояния

,

и приведя массу газа M_акк объему при стандартных условиях, получим

(2.121)

Найдем значения P_{СР max}и P_{СР min}

; (2.122)

, (2.123)

где P_{1 max}– максимальное давление в начале последнего участка, определяемое из условия прочности газопровода или из возможностей оборудования последней КС;

P_{2 min}– минимальное давление в конце последнего участка, определяемое исходя из требований потребителя (ГРС).

Неизвестные давления P_{2 max}и P_{1 min}найдем из соотношения

, (2.124)

где С – постоянный коэффициент, равный .

Тогда с учетом (2.124)

; (2.125)

. (2.126)

Определив значения P_{CP max} и P_{CP min} с помощью (2.125) и (2.126), и подставляя их в (2.121), окончательно получим

. (2.127)

Наибольшую аккумулирующая способность обеспечивает участок газопровода протяженностью

. (2.128)

Расчет аккумулирующей способности участка газопровода методом последовательной смены стационарных состояний приводит к погрешности, не превышающей 15…20% в сторону уменьшения фактической компенсации суточной неравномерности газопотребления (то есть расчет обеспечивает запас в 15…20%).