НАДЕЖНОСТЬ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Надежность распределительных систем газоснабжения - это свойство их обеспечивать подачу газа заданных параметров всем присоединенным потребителям в течение расчетного времени при условии проведения необходимого обслуживания и ремонтов. Характерная черта распределительных систем газоснабжения — длительность действия, т.к. они существуют в городах до тех пор, пока не появится новый энергоноситель, способный заменить газ. Поэтому долговечность не характеризует надежностные свойства системы, она характеризует лишь надежность элементов, из которых состоит система. Другая отличительная особенность распределительных систем — их социальный характер. Они обслуживают не только промышленные объекты, в том числе производящие потребительские товары, но и обеспечивают нормальную жизнедеятельность людей. Социальный характер системы, в частности, в том, что при отказах подачи газа потребителям возникает не только экономический, но и моральный ущерб. Учесть его последствия не удается, поэтому социальное значение отказов должно быть заложено в критерии, оценивающем надежность распределительной системы газоснабжения. При этом следует исходить из того, что отказ системы влечет непоправимые последствия. При оценке надежности отказы газоснабжения считаются недопустимыми, но фактически они происходят. В последнем случае система переходит на аварийный гидравлический режим, подача газа потребителям сокращается, им подается лимитированный расход. Такой подход возможен ввиду того, что отказы относятся к случайным и редким событиям, а ремонты достаточно кратковременны. Следующей особенностью распределительных систем является ограниченная возможность резервирования. Газовые сети имеют ничтожно малую аккумулирующую способность, поэтому связь между подачей газа в сеть и его потреблением — жесткая. Следовательно, емкость газовой сети не может служить резервом для повышения надежности системы. Рассредоточенность потребителей газа у распределительных систем существенно ограничивает использование аварийных источников газа. Основными средствами резервирования служат кольцевание сетей и дублирование отдельных ее участков.
Для повышения надежности используют 2 пути. Первый — повышение надежности и качества элементов, из которых состоит система, но когда возможности повышения качества элементов исчерпаны, идут по второму пути — пути резервирования, который позволяет построить систему с надежностью выше надежности элементов, из которых она состоит. Состояние системы в любой момент определяется состоянием ее элементов. Если все элементы исправны, система исправна в целом. При определенной совокупности отказавших элементов система приходит в состояние отказа в целом. Сложная техническая система характерна тем, что наряду с указанными крайними состояниями она может находиться в промежуточных состояниях, обладать частичной работоспособностью. Переход системы из одного состояния в другое связан с отказами или восстановлениями ее элементов. Этот процесс описывается вектором случайных состояний системы. Каждое состояние системы оценивается характеристикой качества функционирования, которая определяется технологическими задачами системы. Основная задача распределительной системы газоснабжения — обеспечить подачу потребителям расчетного расхода газа. Его и принимают за характеристику качества функционирования. Каждому состоянию системы ставят в соответствие долю расчетного расхода газа, которую может подать система неотключенным от сети потребителям. Этот расход газа дает численную оценку степени выполнения задачи системой.
Надежность элементов характеризуется параметром потока отказов. После отказа элемент выключают из системы, ремонтируют (заменяют) и вновь включают в работу. Последовательность отказов элементов во времени и составляет поток отказов, который определяют экспериментально или из статистических данных повреждений, фиксируемых службами эксплуатации. Основными видами повреждений распределительных газопроводов являются механические, коррозийные и разрывы сварных швов. В расчетах учитывают только повреждения, требующие немедленного отключения участка, т.е. приводящие к внезапным отказам. Это обусловлено тем, что если ремонт поврежденного элемента возможно отложить, то его можно провести в удобное время при спаде нагрузки и ущерб будет или весьма малый или совсем отсутствовать.
Резервирование газовых сетей кольцеванием или дублированием отдельных участков, т.е. структурное резервирование, учитывает вероятностный показатель надежности. При отключении отказавшего элемента возникает нерасчетный (аварийный режим, при котором близко расположенные к источнику питания потребители могут оказаться в конце пути газа. Для подачи им требуемого количества газа необходим транспортный резерв, который выражается в увеличенных по сравнению с расчетными значениями диаметрах газопроводов. Их определяют в результате расчета потокораспределения в газовой сети при наиболее неблагоприятных отказовых ситуациях (например, при отказе головного участка кольцевой сети).
Сократить подачу газа потребителям при сохранении нормального режима давления в сети, что необходимо для работы неотключенных потребителей, возможно, если сеть управляемая. Сети высокого (среднего) давления — управляемые, к ним присоединены крупные узловые потребители, режимом подачи газа которых управляет диспетчерская служба. Величину лимитированного газоснабжения (Кл) устанавливают из анализа потребителей исходя из условий наименьшего ущерба при возникновении аварийных ситуаций. Надежность газоснабжения отдельных потребителей, отключаемых от газовой сети при возникновении аварийной ситуации, оценивается двумя показателями: вероятностным и детерминированным. Эти показатели уточняют структуру и структурный резерв распределительной газовой сети высокого (среднего) давления.
Распределительные газовые сети проектируют в виде иерархических уровней: сетей высокого (среднего) давления и сетей низкого давления. Первые выполняют кольцевыми, резервированными с тупиковыми ответвлениями к потребителям. Необходимый резерв как структурный, так и транспортный определяют расчетом. Надежность сети также рассчитываютс помощью изложенных выше показателей. Вторые на надежность не рассчитывают, но в схему сети и структуру диаметров закладывают принципы, обеспечивающие надежность ее функционирования. Схему сети низкого давления проектируют с кольцеванием основных газопроводов. Питают сеть от нескольких газорегуляторных пунктов (ГРП) и газорегуляторных установок (ГРУ), которые по низкой ступени давления объединяют газопроводами, выполняющими функции резервных связей.