ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗОВЫХ СЕТЕЙ

Гидравлический расчет газовых сетей - математический метод определения диаметров труб участков газопроводов в зависимости от расходов газа и перепада его давления на участке сети. Вместо расчета давления во всех узлах можно рассчитывать его потери на каждом участке и при известном начальном давлении определить все узловые давления. Таким образом число неизвестных при гидравлическом расчете газовых сетей равно утроенному числу участков сети. Если сравнить число неизвестных с числом возможных уравнений для расчета, то оказывается, что число неизвестных больше числа уравнений. В таких случаях при инженерных расчетах применяют дополнительные условия, с помощью которых можно замкнуть систему уравнений. Обычно используют условие экономической оптимизации. Для тупиковых сетей такое условие позволяет получить оптимальное решение. Но следует отметить, что чисто гидравлической постановки задачи расчета является неопределенной. При расчете кольцевых сетей возникает дополнительная неопределенность, связанная с распределением транзитных расходов. Строгого решения этой задачи нет, но, используя принципы надежности, можно получить приближенное решение. Если все же составить систему уравнений и оптимизировать задачу, то для замыкающих участков будут получены нулевые расходы, а это значит, что кольцевая сеть "выродилась" в тупиковую. Следовательно, оптимизировать потокораспредсление в кольцевой сети нельзя, что вытекает из самого принципа кольцевания сети, который связан с введением структурного резерва. Кольцевая сеть с заданным потокораспределением также не поддается экономии, оптимизации в прямой, строгой постановке задачи, так как при определении диаметров сети необходимо обеспечить транспортный резерв, который позволит подавать газ наиболее удаленным потребителям при отказе головного участка сети. Оптимизационный процесс можно вести, используя специальные приемы и ставя задачу отыскания наиболее экономичного варианта при заданном уровне надежности. Итак, для всех газовых сетей чисто гидравлический расчет не дает решения. Он должен быть дополнен или экономическими уравнениями, или принципом резервирования сети.
Сети низкого давления являются системами с распределительными параметрами, так как участки газопроводов нагружают путевыми расходами, то есть расходами, которые раздают потребителям по пути движения потоков. Такая постановка задачи — следствие неполной исходной информации о потребителях, присоединяемых к газовой сети низкого давления, но даже при наличии полной информации использовать ее ие удается из-за огромного количества присоединяемых абонентов. Обычно сеть низкого давления разделяют на зоны с близкими характеристиками присоединяемых потребителей, и для этих зон считают нагрузку равномерно распределенной. По принятым условиям определяют расчетные расходы газа для участков сети. Для сетей высокого и среднего давлений расходы газа считают сосредоточенными и присоединенными в узлах. Исходя из этого определяют расчетные расходы для участков сети. Газовые сети всех давлений рассчитывают на заданные потери их. Эти потери для сети низкого давления определяют исходя из их необходимой гидравлической устойчивости, а для сетей высокого и среднего давлений — из требуемого резерва пропускной способности. Такой принцип расчета связан со следующими обстоятельствами. Во-первых, городские сети не имеют нагнетателей (компрессоров). Газ к городу подходит под высоким давлением, которое создают компрессорные станции магистралей газопроводов, а в пределах городской системы это давление на клапанах регуляторов, в сетях и соплах газовых горелок падает до барометрического давления. Во-вторых, максимальные давления строго регламентированы в газопроводах правилами безопасности, которые устанавливают пределы для возможных значений расчетных перепадов давлений. При такой постановке задачи расчета городских газовых сетей определяют расходы газа и потери давления для всех участков.