Русская версия English version

Моделирование аварийных режимов участка газопровода с учетом свойств реального газа

Н.Н. Елин, С.В. Крюков, Т.В. Корюкина

Вестник ИГЭУ, 2017 г. выпуск 1, сс. 62—68

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Обеспечение надежности и бесперебойности подачи газового топлива является одной из актуальных задач для систем генерации энергии. Проектирование и строительство газопроводов требуют проведения технической и экологической экспертиз последствий аварийных истечений газа через порывы трубопровода. Опорожнение участка газопровода представляет собой сложный нестационарный процесс, в котором все важнейшие параметры взаимосвязаны. Для оценки технологического и экологического ущербов весьма важно знать динамику истечения. Это позволит обоснованно планировать выполнение ремонтных работ. В большинстве известных работ исследуемый процесс рассматривается как изотермическое истечение идеального газа, что может привести к значительным ошибкам. В связи с этим возникает необходимость создания математической модели рассматриваемого процесса и ее компьютерной реализации.

Материалы и методы: Для описания критического и докритического процессов истечения газа использованы методы газовой динамики реального газа, для 
расчета его теплофизических параметров – кубическое уравнение состояния и эмпирические зависимости.

Результаты: Построена математическая модель нестационарного процесса опорожнения отключенного и работающего участков газопровода с учетом теплообмена с окружающей средой, а также изменений теплофизических свойств реального газа и гидравлических потерь при его движении к месту порыва. Представлены результаты компьютерной реализации построенной модели и вычислительных экспериментов. Показано влияние учета неидеальности газа, изменения его свойств в процессе истечения и гидравлических потерь при движении к порыву на основные характеристики процесса.

Выводы: Предлагаемая математическая модель и ее компьютерная реализация позволяют для аварийно отключенного участка газопровода прогнозировать динамику опорожнения, а для работающего участка – локализацию порыва по изменению давления и расхода газа в конце участка. Увеличение точности расчетов достигается за счет отказа от ряда обычных допущений. Методика рекомендуется к использованию для планирования ремонтных работ.

Ключевые слова: аварийный режим, динамика истечения газа, массовый расход, процесс опорожнения, локализация порыва, давление газа, гидравлические потери.

Список литературы на русском языке: 
  1.  Лурье М.В. Математическое моделирование процессов трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. – М.: Изд. центр РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2012. – 456 с.
  2.  Куцова Е.В., Сердюков С.Г., Васильев Е.М. Математическое моделирование аварийных режимов магистральных газопроводов // Вестник Воронежского государственного технического университета. – 2011. – Т. 7, № 9. – С. 17–21.
  3.  Программный комплекс OISPipe для мониторинга и оптимизации систем сбора газа месторождений различных типов / Н.Н. Елин, А.В. Бардин, Д.В. Загинайко, А.П. Попов // Нефтяное хозяйство. – 2008. – № 5. – С. 65–69.
  4. Программный комплекс OIS PIPE для математического моделирования сложных трубопроводных систем промыслового обустройства / Н.Н. Елин, Ю.В. Нассонов, О.В. Белоусов и др. // Нефтяное хозяйство. – 2002. – №12. – С. 91–93.
  5. Моделирование и оптимизация сетей с периодически работающими источниками / Н.Н. Елин, А.П. Попов, Д.В. Загинайко, М.Г. Королев // Вестник ИГЭУ. – 2016. – Вып. 3. – С. 73–77.
  6. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 512 с. 
  7. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: справочное пособие. – Л.: Химия, 1982. – 592 с.
  8. Brill J.P., Mukherjee H. Multiphase flowin wells. Henry L. Doherty Fund of AIME Society of Petroleum Engineers Inc. Richardson. – Texas, 1999. – 157 p.
Ключевые слова на русском языке: 
аварийный режим, динамика истечения газа, массовый расход, процесс опорожнения, локализация порыва, давление газа, гидравлические потери
Ключевые слова на английском языке: 
emergency regime, gas outflow dynamics, mass flow rate, discharge process, breakage localization, gas pressure, hydraulic losses
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2017.1.062-068
Количество скачиваний: 
10